Modularer Hausbau in der Nachverdichtung
Städtebauliche Gebäudenachverdichtung
Logistische Herausforderungen bei der innerstädtischen Nachverdichtung.
Da Freiflächen für Neubauten nur begrenzt vorhanden oder gar nicht verfügbar sind, ist Nachverdichtung ein vielversprechender Ansatz zur Generierung neuen Wohnraums. Das können sowohl die Erweiterung bestehender Gebäude um weitere Stockwerke sein als auch der vertikale Anbau oder die Nutzungsänderung anderer Gebäudestrukturen. Der modulare Hausbau trägt dieser Zielsetzung Rechnung, weil ein Großteil der Wertschöpfung vor Baubeginn generiert wird. Seine Vorteile stehen nun den logistischen Herausforderungen der Nachverdichtung gegenüber. Von Andreas Nitsche, Patrick Zimmermann, Dr.-ing. Malte Stonis, Prof. Dr.-ing. Peter Nyhuis und Horst Wildemann
Grundsätzlich verfolgen Bauunternehmen das Ziel, die Baukosten bei gleichzeitig hoher Ressourceneffizienz zu reduzieren. Die exakte Ermittlung der Baukosten in der Planungsphase ist allerdings mit erheblichem Aufwand und daraus resultierenden Ungenauigkeiten verbunden. Die Projektlaufzeit, die überwiegend durch den Betrieb der Baustelle bestimmt wird, stellt dabei den größten Kostentreiber dar. Aus diesem Grund herrscht die allgemeine Ansicht vor, dass eine Reduzierung der Projektlaufzeit die zentrale Zielgröße darstelle. Weitere Zielgrößen lassen sich dabei durch eine Erhöhung der Qualität sowie eine Steigerung der Ressourceneffizienz beschreiben. Durch eine erhöhte Qualität des Bauprozesses treten etwa weniger Fehler auf, was wiederum eine robuste Projektabwicklung ermöglicht. Vielfach wird dabei auch von einer Reduzierung der Risiken gesprochen. Die effiziente Nutzung vorhandener Ressourcen führt ebenfalls zu niedrigen Baukosten.
Die Durchführung eines modularen Hausbauprojekts unterteilt sich in vier verschiedene Phasen. Zunächst werden die Module in einer Fabrik gefertigt. Parallel dazu erfolgt die initiale Einrichtung der Baustelle sowie die Vorbereitung des Baufelds. In der zweiten Phase, dem Transport der Module hin zur Baustelle, folgt deren Montage (dritte Phase) und schließlich in der finalen Bauphase der Endausbau des Gebäudes. Im Zuge der Realisierung des Bauvorhabens stehen den Akteuren weniger Frei
heitsgrade zur Anpassung des Ablaufs zur Verfügung als bei konventioneller Bauweise. Demnach kommt der Planungsphase im modularen Hausbau eine besondere Bedeutung bei. Die Fertigung der Module, der anschließende Transport und die folgenden Prozesse auf der Baustelle sind dabei nicht losgelöst voneinander zu betrachten. Die Komplexität des Modultransports wird zum Beispiel durch die Größe und die Heterogenität der Module sowie die Distanz zwischen Baustelle und Fabrik beeinflusst. Unter Umständen sind Schwertransporte notwendig, die nur nachts durchgeführt werden können.
Das knapp bemessene Flächenangebot auf der Baustelle stellt die größte Herausforderung dar. Die Positionierung von Lager-, Kran- oder Arbeitsflächen hat einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz und somit auch auf die Projektlaufzeit. Je nach Vorfertigungsgrad verursacht die Koordination der Gewerke zur Finalisierung des Projekts ein weiteres Problem. Dies gilt sowohl für die Weitergabe relevanter Informationen als auch für die physische Gestaltung der Baustelle mit dem genannten Ziel einer effizienten Flächennutzung.
Lösungsansätze und Handlungsempfehlungen
Um den dargestellten Herausforderungen in der Umsetzung modularer Hausbauprojekte in der Nachverdichtung unter Berücksichtigung der formulierten Zielgrößen zu begegnen, wurden spezifische Handlungsempfehlungen formuliert, die sich wiederum aus Gesprächen mit Fachexperten aus Best Practices vergangener Projekte ergeben. Im Zuge der Gestaltung eines effizienten Auftragsabwicklungsprozesses ist es daher von hoher Bedeutung, die Gestaltung der physischen Materiallogistik und der Informationsflüsse zusammenzuführen. Dies kann etwa über eine zentrale digitale Plattform erfolgen. Einer Erhöhung der Transparenz entlang der Prozesskette lässt sich über den Einsatz der Rfid-technologie („Radio Frequency Identification“) begegnen. Hiermit lassen sich Materialflüsse auf Bauteilebene von der Produktion bis zum finalen Einbau im Gebäude nachvollziehen. Im Zusammenhang mit der Nutzung digitaler Modelle im BIM lassen sich weiterführend bereits 5D-modelle darstellen, die neben einer Visualisierung des Baufortschritts auch eine Integration von Kosten in das Gebäudedatenmodell zulassen.
Aufgrund der angesprochenen Flächenrestriktion ist weiterhin eine bedarfsgesteuerte und produktionssynchrone Versorgung der Baustelle unter Berücksichtigung der Modulfertigung anzustreben. Module sollten „Just-inSequence“angeliefert werden, da eine Zwischenlagerung zu Qualitätsverlusten und somit zusätzlichen Kosten führen kann. Zugehörige Materialien und Werkzeuge können dabei bereits innerhalb des Moduls platziert werden. Das reduziert den Suchaufwand und bindet keine zusätzlichen Flächen auf der Baustelle.
In Bezug auf eine erfolgreiche Terminplanung sind diverse Voraussetzungen zu schaffen: Zunächst ist eine Klarheit der Projektstruktur in Bezug auf relevante Bauteile, Bauabschnitte, zugehörige Vorgänge und beteiligte Gewerke erforderlich. Weiterhin muss die Kontrollierbarkeit der Vorgänge gewährleistet sein, da sich besonders lange hinsichtlich ihres Fertigstellungsgrads nicht exakt überprüfen lassen. Die technisch zweckmäßigen Abhängigkeiten müssen sich wiederum in eindeutigen Anordnungsbeziehungen der Vorgänge widerspiegeln.
Vertragliche Rahmenbedingungen sind im Sinne von Zwischenund Fertigstellungsterminen zu berücksichtigen. Eine Integration von Elementen der Layoutplanung in die Gestaltung des Bauablaufs kann beispielsweise über den Flächenbedarfsverlauf erfolgen, der sich aus der zeitlichen Anordnung der Vorgänge und dem zugehörigen Flächenbedarf ergibt. Sind mehrere Vorgänge zeitlich überlappend eingeplant, zum Beispiel für die parallele Arbeit unterschiedlicher Gewerke, kann es zu einem temporären Flächenengpass kommen. Eine Integration des Flächenbedarfsverlaufs in optimierende Modelle zur Terminplanung ist bisher nicht erfolgt. Weiterführende Untersuchungen in Sachen Integration von Flächennutzung und Projektlaufzeit können die Voraussetzung für eine robustere Planung und somit eine termingerechte Realisierung des Bauprojekts sein.
Fazit
Modulare Nachverdichtung stellt einen relevanten Ansatz für die effiziente Schaffung neuen Wohnraums in Großstädten dar. Die logistischen Herausforderungen werden durch hohe Anforderungen an eine kurze Projektlaufzeit beschrieben, begleitet von knappen Flächenressourcen zugehöriger Baustellen. Aktuelle Lösungsansätze begegnen den einzelnen Planungsaufgaben meist losgelöst voneinander. Gelingt es, Elemente der Layoutplanung (etwa Flächenbedarfsverläufe) in die Terminplanung zu integrieren, lassen sich derartige Projekte nicht nur schneller, sondern auch effizienter und risikoärmer als vergleichbare konventionelle Bauprojekte durchführen. Weiterführende Untersuchungen konzentrieren sich in diesem Zusammenhang auf die Integration zusätzlicher Eigenschaften einzelner Flächenarten ( Wandlungsfähigkeit) als Ressourcen in die Gestaltung des Terminplans. So wären nicht nur statische Aspekte einer temporären Überlastung des Flächenangebots, sondern vielmehr dynamische Änderungen des Flächenbedarfs über die gesamte Projektlaufzeit zu berücksichtigen. RA