5 Vorteile des Bauens mit Cross

Jul 22, 2023

Da das Baugewerbe fast 40 % der weltweiten CO2-Emissionen ausmacht – einer der Haupttreiber des vom Menschen verursachten Klimawandels –, arbeiten Designer, Bauunternehmer und andere Interessenvertreter der Branche daran, ihren ökologischen Fußabdruck zu reduzieren, indem sie erneuerbare Materialien und nachhaltiges Design in ihre Projekte integrieren.

Brettsperrholz (CLT) entwickelt sich in den Vereinigten Staaten zu einem beliebten Material für Wohn- und Gewerbebauten. CLT wurde ursprünglich in den 1990er Jahren in Europa entwickelt und ist ein Holzprodukt, das aus mehreren Lagen Bauholz in Bauqualität besteht, die kreuzweise angeordnet und miteinander verleimt sind.

CLT ist insofern einzigartig, als es ein mit Beton vergleichbares Festigkeits-Gewichts-Verhältnis aufweist, obwohl es fünfmal leichter ist. Seit 2015, als CLT erstmals in die Internationale Bauordnung aufgenommen wurde, wird das Material als nachhaltige Alternative für die Herstellung von Wänden, Dächern, Böden und sogar Decken verwendet.

Steve Kelley, Reuben B. Robertson-Professor in der Abteilung für Waldbiomaterialien am NC State's College of Natural Resources, hat kürzlich mit dem US Forest Products Laboratory zusammengearbeitet, um die finanziellen und ökologischen Vorteile – und Kosten – der Verwendung von CLT in hohen Holzgebäuden zu untersuchen.

Wir haben mit Kelley gesprochen, dessen Forschungsschwerpunkt auf der nachhaltigen Produktion von Energie und Materialien aus Biomasse liegt, um mehr über die Vorteile der Verwendung von CLT für den Bau von Häusern und anderen Bauwerken zu erfahren – von Feuerbeständigkeit und Erdbebenbeständigkeit bis hin zur Kohlenstoffbindung. Folgendes haben wir herausgefunden:

Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass Treibhausgasemissionen aus menschlichen Aktivitäten, wie etwa der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle und Erdgas zur Energiegewinnung, die globale Erwärmung im letzten Jahrhundert beschleunigt haben.

Die Herstellung von Baumaterialien ist für 11 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich, wobei die Produktion einer Tonne Zement zum Ausstoß von etwa einer Tonne Kohlendioxid führt – dem am häufigsten vorkommenden Treibhausgas in der Atmosphäre.

Da CLT aus Holz besteht, kann es während der gesamten Lebensdauer des Gebäudes Kohlenstoff speichern und sogar zusätzlichen Kohlenstoff einfangen. Tatsächlich haben Forscher herausgefunden, dass ein hybrides, mittelhohes CLT-Geschäftsgebäude je nach Gebäudedesign zu einer Reduzierung des globalen Erwärmungspotenzials um 15–26 % führt.

Kelley sagte, Holz sei nicht so energieintensiv wie Stahl und Beton, was bedeutet, dass der Herstellungsprozess von CLT weniger Kohlenstoff ausstoße. Wenn das Holz aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern geerntet wird, schafft CLT außerdem einen kreisförmigen Kohlenstoffkreislauf.

Wälder fungieren als Kohlenstoffsenken – Bäume entziehen der Atmosphäre Kohlendioxid und wandeln es durch Photosynthese in Holz um. Wenn Bäume gefällt und zum Bau von Gebäuden verwendet werden, speichern sie weiterhin Kohlenstoff in der Struktur.

Wenn ein Landbesitzer für jeden gefällten Baum einen oder zwei neue Bäume pflanzt, beginnt mit dem neuen Wachstum ein weiterer Zyklus der Kohlenstoffbindung, der so lange andauert, bis die Bäume geerntet und als CLT-Platten in eine Struktur integriert werden.

Da in den USA jedes Jahr Hunderttausende Gebäudebrände auftreten, kann die Entscheidung, brennbares Holz für ein Bauprojekt zu verwenden, riskant erscheinen. Untersuchungen zeigen jedoch, dass richtig gestaltete CLT-Strukturen einen erheblichen Feuerwiderstand bieten.

Eine 2019 in der Fachzeitschrift „Wood and Fibre Science“ veröffentlichte Studie ergab, dass eine CLT-Struktur einem Brand mehr als 90 Minuten standhalten konnte, bevor sie zusammenbrach. Im Vergleich dazu stürzte ein einstöckiges Holzhaus bereits nach 17 Minuten ein.

Laut Kelley verhält sich CLT wie ein großer Baumstamm am Lagerfeuer, wobei die dicken Platten langsam genug brennen, sodass Gebäude über längere Zeiträume strukturell stabil bleiben, wenn sie Feuer ausgesetzt sind.

Wenn die Oberfläche einer CLT-Platte dem Feuer ausgesetzt wird, bildet sie eine schwarze Schicht aus „Kohle“. Diese Schicht dient als Isolierung und schützt den unverbrannten Kern der Platte vor einem übermäßigen Temperaturanstieg.

„Je dicker Sie CLT-Platten herstellen, desto besser können sie diese schützende Kohleschicht bilden“, sagte Kelley.

Kelley fügte hinzu, dass zusätzlicher Brandschutz durch die Einkapselung von CLT mit einer Schutzschicht aus Trockenbauwänden erreicht werden könne, wie dies erforderlich sei, um die Bauvorschriften für höhere Holzkonstruktionen zu erfüllen.

Nach Angaben des US Geological Survey leben und arbeiten etwa 143 Millionen Amerikaner in Gebieten, in denen Erdbeben in den nächsten 50 Jahren – der durchschnittlichen Lebensdauer eines Gebäudes – zu strukturellen Schäden führen könnten.

Die Erdbebensicherheit eines Gebäudes hängt von der Festigkeit und dem Gewicht der Baumaterialien ab. Laut Kelley ist CLT ein starkes, zähes und leichtes Material mit guter Leistung bei einem Erdbeben.

Darüber hinaus ist es aufgrund des leichten Rahmens bei einem CLT-Bauwerk im Vergleich zu vollständig aus Stahl oder Beton gefertigten Bauwerken bei einem Erdbeben weniger wahrscheinlich, dass es für die Bewohner so stark einstürzt.

Im Jahr 2007 testete ein gemeinsames italienisch-japanisches Forschungsteam ein siebenstöckiges CLT-Gebäude auf einem „Schütteltisch“. Sie fanden heraus, dass es den seismischen Kräften des Erdbebens 1995 in Kobe, Japan, standhalten konnte, bei dem mehr als 50.000 Gebäude zerstört wurden.

Während CLT eine verbesserte seismische Leistung bieten kann, verwenden Architekten häufig eine Kombination von Materialien, um Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Bei manchen Anwendungen, etwa beim Boden eines hohen Gebäudes, stellt die Flexibilität von Holz eine Einschränkung dar, die laut Kelley durch die Zugabe von ein bis zwei Zoll Beton überwunden werden kann, der die Struktur „versteift“.

Das alte Sprichwort „Zeit ist Geld“ gilt insbesondere für Bauprojekte, bei denen die Fähigkeit eines Bauunternehmers, Gewinne zu erwirtschaften, von seiner Fähigkeit abhängt, Projekte termingerecht abzuschließen.

Im Gegensatz zu Beton und anderen herkömmlichen Baumaterialien können CLT-Platten in einer externen Produktionsanlage vorgefertigt und dann in kürzerer Zeit installiert werden, da weniger Verbindungen zwischen den inneren Stützelementen erforderlich sind.

Kelley sagte, dass der Installationsprozess für Beton Schalung, Traggerüst und Verstärkung mit Stahlbewehrungsstäben erfordert. Bei CLT hingegen kann ein Bautrupp die vorgefertigten Platten mit einem Kran an ihren Platz bringen, Anschlüsse setzen und dann die Komponenten miteinander verbinden.

Im Jahr 2016 stellte die University of British Columbia Brock Commons – einen 18-stöckigen Studentenwohnkomplex mit einem Hybriddesign aus CLT mit Beton- und Stahlkomponenten – in weniger als 70 Tagen fertig.

„Da man das CLT Schicht für Schicht zusammenbauen kann, kann man es ziemlich einfach anbringen“, sagte Kelley. „Das ist ein großer Vorteil, wenn Sie in einem städtischen Gebiet bauen, in dem die umliegende Straße möglicherweise für ein Jahr oder länger gesperrt sein muss.“

Kelley fügte hinzu: „Durch die Verkürzung der Bauzeit sparen Sie nicht nur Geld, sondern sorgen auch dafür, dass die Gemeinde zufrieden ist.“

Amerikas Gebäude bestehen aus Tausenden von Materialien, viele davon werden aus China und anderen Ländern importiert. Während diese Auslagerung von Materialien Bauherren Geld sparen kann, wirkt sie sich negativ auf die Beschäftigungszahlen in den USA aus.

Viele US-Unternehmen lagern ihre Produktionskapazitäten in andere Länder aus, was dazu führt, dass amerikanische Gemeinden potenzielle Beschäftigungsmöglichkeiten verlieren – ein Schlüsselfaktor für die Aufrechterhaltung eines gesunden Wirtschaftswachstums.

Daten des Bureau of Labor Statistics zeigen, dass das amerikanische verarbeitende Gewerbe seit 1969 bereits 7,5 Millionen Arbeitsplätze verloren hat. Durch den Einsatz von CLT kann die Bauindustrie Arbeitsplätze in lokalen Produktionsstätten unterstützen.

Kelley sagte, CLT-Platten könnten aus einer Vielzahl von Baumarten hergestellt werden, die in privaten Wäldern sowohl im Südosten als auch im pazifischen Nordwesten vorkommen, von denen einige für die Holzproduktion bewirtschaftet werden.

Sobald die Bäume geerntet sind, werden sie zur Verarbeitung zu örtlichen Sägewerken und Produktionsstätten transportiert. Gleichzeitig werden die abgeholzten Wälder neu aufgeforstet, um den Nachhaltigkeitskreislauf zu schließen.

„Sowohl Stahl als auch Beton können importiert oder über weite Strecken verschifft werden“, sagte Kelley. „Während wir diese Branche weiterentwickeln, sollte das Holz aus einer Produktionsstätte stammen, die nur 50 bis 100 Meilen von der Baustelle entfernt ist.“