Alle Forschungsaktivitäten im Gebiet des kreislaufförmigen Bauens basieren auf experimentellen, numerischen und analytischen Analysen mit dem Ziel, Bemessungs- und Entwurfskonzepte für den Massivbau oder den Mauerwerksbau zu erstellen. Damit liegt der Fokus vor allem auf den folgenden Themen:
- Entwurfsmodelle für Betonstrukturen
- Demontierbare Strukturen: neue Strukturkonzepte, lösbare Verbindungen und Verbundstrukturen
- Nachhaltige Mauersteine: Forschungsmauersteine aus erneuerbaren Materialien, demontierbares Trockenmauerwerk
- Neue Bewehrungskonzepte
Auf dem Gebiet der kreislauforientierten Bemessung verfügt das Institut über einen großen Erfahrungsschatz, da bereits in Zusammenarbeit mit Industriepartnern Bemessungskonzepte zu folgenden Themen entwickelt wurden:
- Bemessungskonzept zur Beschreibung der Tragfähigkeit von Flachdecken auf Basis von faserbewehrtem Beton ohne zusätzliche Bewehrung
- Bemessungskonzept zur Beschreibung der Tragfähigkeit von Verbundblechprofilplatten auf Basis von Holzspanleichtbeton
- Bemessungskonzept zur Beschreibung der Tragfähigkeit von Leichtmauersteinen
- Bemessungskonzept zur Beschreibung des Tragverhaltens von trocken gestapelten Mauersteinen
- Bemessungskonzept zur Vermeidung von Rissbildung in Sichtestrichen auf Basis von Hybridfaserbeton
- Entwurfskonzept für Putz aus Waben und zementhaltigem oder tonhaltigem oder geopolymerem Material
Im Rahmen der ganzheitlichen Planung und Gestaltung von Bauwerken liegt der Fokus auf der Entwicklung ressourcen- und energieeffizienter sowie anpassungsfähiger Gebäudekonzepte für mehrgeschossige Bauten. Dabei wird angestrebt, durch die Entwicklung wiederverwendbarer, vorgefertigter, standardisierter und modularer Elemente oder Bauteile Lösungen zu schaffen, die eine zerstörungsfreie Demontage und Remontage ermöglichen. Dies soll als Antwort auf sich ändernde bauliche Anforderungen, Revitalisierungsprozesse oder Rückbauvorhaben geschehen, ohne dabei die gestalterischen Freiheiten einzuschränken. Das Ziel ist nicht, standardisierte Gebäude zu entwerfen, sondern vielmehr standardisierte, vorgefertigte und vereinfachte Komponenten zu schaffen, die wiederverwendbar, weniger komplex und pflegeleichter sind – mit einem deutlich reduzierten Wartungs- und Reparaturaufwand. Dabei wird die gesamte Lebensdauer der Bauelemente berücksichtigt, um eine nachhaltige und zukunftsfähige Bauweise zu gewährleisten.
Als Beispiel kann das Projekt ECON4SD (Eco-Construction for Sustainable Development) aufgeführt werden, bei dem vorgefertigte, modulare Bauelemente, die eine zerstörungsfreie De- und Remontage ermöglichen, entwickelt wurden. Ziel war es, Gebäude bereits in der Planungsphase für einen zukünftigen Rückbau vorzubereiten, wobei Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und lösbare Verbindungen im Fokus standen. Das interdisziplinäre Projekt umfasste Architektur, Bauingenieurwesen, Computermodellierung, Energieverbrauch und BIM und wurde von Prof. Waldmann geleitet. Sie verantwortete zudem Teilprojekte zur Entwicklung einer demontierbaren Holz-Beton-Plattenkonstruktion sowie eines Konzepts für eine Material- und Bauteilbank.
Auf der gleichen Grundidee basiert das weitere Forschungsgebiet des Trockenmauerwerks, einer innovativen Mauerwerksbauweise, bei der Betonsteine mithilfe von Verzahnungen ohne den Einsatz von Mörtel aufeinandergestapelt werden. Neben der Entwicklung optimaler Stein- und Verzahnungsgeometrien liegt der Fokus der wissenschaftlichen Forschung auf der Analyse der Kontakteigenschaften der Fugen dieses trocken gestapelten Systems. Das Konzept bietet den Vorteil, dass die Bauzeit der Wände durch die einfache Handhabung beim Aufmauern erheblich verkürzt wird, da keine Aushärtezeit für Mörtelschichten berücksichtigt werden muss. Der größte Vorteil zeigt sich jedoch beim Rückbau der Wand, was die Nachhaltigkeit des Bauvorhabens fördert. Die einzelnen Mauersteine können einfach durch Herausziehen entfernt werden, wodurch eine kurze Rückbauzeit erzielt und unbeschädigte Steine problemlos wiederverwendet werden können.
