Vorteil Vorfertigung

„leanWOOD“ ist der Name eines internationalen Forschungsprojektes, das postuliert, dass die standardisierte Produktion von Bauelementen mit einem hohen Vorfertigungsgrad und hoher Qualität den modernen Holzbau auszeichneten. Geleitet wird das Forschungsprojekt, das bis April läuft, vom Fachgebiet „Holzbau“ des Instituts für Bautechnik und Entwerfen der Technischen Universität München unter dem Vorarlberger Architekten Hermann Kaufmann. Beteiligt sind Institutionen aus Deutschland, Finnland, der Schweiz, Frankreich sowie der EU.

Die Vorfertigung sei eine Prämisse der Wirtschaftlichkeit und erfordere einen erhöhten Planungsaufwand, der die Fertigung der Bauelemente, deren Transportlogistik und die Montage berücksichtige. Allerdings stelle der heute übliche Projektablauf mit den separierten Einzelschritten Planung, Ausschreibung, Produktion und Bau ein großes Hemmnis für den Holzbau dar, da fehlende Kenntnis über die Möglichkeiten des erst in einer späten Prozessphase beauftragten Holzbaubetriebes in aller Regel zu einem erheblichen Umplanungsaufwand führten. „Zudem sind heute viele Architekten und Ingenieure mit den vielfältigen Anforderungen und Varianten des Holzbaus überfordert und auf die Beratung durch Holzbauspezialisten angewiesen“, heißt es in der Projektbeschreibung. Idealerweise würde daher heute ein Bauprojekt produktionsgerecht von einem Team aus Architekten, Ingenieuren und Holzbauplanern von Anfang an gemeinsam geplant werden.

Hier setzt leanWOOD an. Das Hauptziel ist die Entwicklung neuer Organisations- und Prozessmodelle für den vorgefertigten Holzbau vor dem Hintergrund innovativer Planungsprozesse und Kooperationsmodelle. ‚lean‘ zielt dabei auf die ‚schlanke‘ Abwicklung von Prozessen und die effiziente wie effektive Koordination von Akteuren. Dies stellt das entscheidende Potenzial für Produktivitätssteigerungen im industrialisierten Holzbau dar. leanWOOD will eine holzbaugerechte Planungskultur an der Schnittstelle von Entwurf und Produktionsplanung vor dem Hintergrund der steigenden Komplexität moderner Gebäude entwickeln“.

LeanWOOD geht von gebauten Best-Practice-Beispielen und Arbeitsmethoden anderer industriell hochentwickelter Sektoren aus, etwa dem Schiffs- und dem Automobilbau, und entwickelt Szenarien für die effiziente Kooperation eines Designteams von Entwurf, Planung, Produktion bis zur Konstruktion und dem Unterhalt von Holzgebäuden.

„Zwei große Themen fordern uns heraus“, sagt Hermann Kaufmann, der nicht nur Professor am Institut für Bautechnik und Entwerfen, Fachgebiet Holzbau, an der TU München ist, sondern auch ein Architekturbüro mit mehr als 20 Mitarbeitern leitet (Architekten Hermann Kaufmann ZT GmbH, Schwarzach) und als einer der führenden Holzbau-Experten weltweit gilt: „Nachhaltiges Bauen im weitesten Sinn und der moderne Holzbau“. Anfang Mai wird der mit 53 Metern bislang höchste Holzbau der Welt in der kanadischen Stadt Vancouver fertig, bei dem Kaufmann vom Bauherrn als „Tall Wood Advisor“ verpflichtet worden war.

Weltweit höchster Holzbau

Mit seiner Fertigstellung Anfang Mai wird das Studentenheim Brock Commons der Universität von British Columbia in Vancouver (Kanada) das weltweit höchste Gebäude in Massivholz-Bauweise sein: Mit 18 Stockwerken, rund 15.000 m² Nutzfläche und 53 Meter Höhe. In nur 66 Tagen wurde die Holzkonstruktion nach einem Entwurf des kanadischen Büros Acton Ostry Architects errichtet. Bereits Mitte September des Vorjahres war die Struktur des Gebäudes fertig, das ab Semesterbeginn im September 400 Studenten aufnehmen wird, seither wird an der Innenausstattung gearbeitet. Die Gesamtkosten werden mit umgerechnet 36 Millionen Euro beziffert.

Für die Universität sei das bereits der achte Holzbau im Massivbauweise, weiß Kaufmann und für die Holzwirtschaft der waldreichen Region British Columbia im kanadischen Westen, bringe diese Art der Fertigung einen Innovationsschub, denn: „Der Baustoff Holz hat zwar in der Region eine lange Tradition, was hingegen erstaunt, ist der niedrige Innovationsgrad der Bauindustrie. Es herrschen konventionelle Konstruktionen vor: Im kleinen Maßstab kommt die bewährte Balloon-Frame-Bauweise zum Einsatz und auch bei größeren Gebäuden besteht das Tragwerk meist aus einem herkömmlichen Rahmenbau. Mit massiver Bauweise und der modularen Vorfertigung hat die lokale Bauwirtschaft aber erst wenig Erfahrungen gesammelt“, so Kaufmann.

Da bisher in Kanada nur sechs Geschoße in Holzbauweise möglich waren, musste Brock Commons ein spezielles, aufwändiges Genehmigungsverfahren – site specific regulation - durchlaufen, um den Holzbau in dieser Dimension zu ermöglichen. „Doch die Auflagen bezüglich Erdbebensicherheit und Brandschutz waren strenger als bei einem Stahl- oder Stahlbetonbau“, berichtet der Vorarlberger Holzbau-Experte. Weshalb beispielsweise die Holzbauteile „in Gipskartonplatten eingepackt“ sind, um die Widerstandsfähigkeit der Holzkonstruktion gegen Brand zu erhöhen. Lediglich im obersten Geschoß, das als Aufenthaltsraum für die Studierenden dienen wird, bleibt die Holzkonstruktion sichtbar.

Diese Konstruktion, genauer gesagt die Stützen, ruht auf einem Stahlbeton-Sockel von 15 x 56 Meter und besteht aus 26 x 26 Zentimeter staken Leimbindern in einem Raster von 2,85 x 4 Meter. „Auf den Stützen liegen Deckenplatten aus Brettsperrholz, sogenanntem Cross Laminated Timber (CLT), in fünf Schichten und einer Gesamtstärke von 16,6 Zentimeter. Die versetzt angeordneten Zwei- und Dreifeldplatten sind zweiachsig gespannt und ermöglichen dadurch eine Decke komplett ohne Unterzüge“, beschreibt Kaufmann den Aufbau.

Das ermögliche eine schnelle Montage – zwei Geschoße pro Woche - und die einfache Montage der technischen Gebäudeausrüstung. Der Schubverbund zwischen den CLT-Platten werde mit einer versenkten Drei-Schicht-Platte hergestellt, die horizontalen Kräfte wie Wind und Erdbeben würden über Stahlbänder aus dieser Scheibe in die betonierten Stiegenhaustürme übertragen und die vertikalen Lasten würden von den Holzstützen getragen. „Die Fassaden bestehen aus einer üblichen Stahlrahmen-Konstruktion mit einer Verkleidung aus Hochdruck-Schichtpressstoffplatten aus Holz und Papier, wobei sich Elemente mit großformatigen Trespa-Platten und raumhohen Fenstern abwechseln“, erklärt Kaufmann. Verglasungen über Eck lösen das Volumen auf.

„Bei unseren Projekten liegt der Fokus immer auf der Vorfertigung“, betont Kaufmann. Ein Beispiel, was ausgeklügelte Planung und Vorfertigung bewirken können, ist das Illwerke Zentrum Montafon (IZM), das in nur zwei Monaten gebaut wurde, aber auch der LifeCycle Tower LCT 1 von Rhomberg, „meine für mich befriedigendsten Arbeiten samt dem Gemeindezentrum Ludesch“.

Hermann Kaufmann spricht nicht nur aus eigener Erfahrung, wenn er einen weltweiten Holzbau-Boom sieht. „Die Kanadier wollen im Holzbau aufholen, weil das Know-how in Mitteleuropa liegt“, sagt Kaufmann, wobei sich die Kompetenz auf die DACH-Länder Deutschland, Österreich und Schweiz aufteile. Zusammen mit Deutschland ist Österreich auch weltgrößter Produzent von Holzleimbau-Elementen und weltweit größter Hersteller von Brettsperrholz-Bauteilen. Frankreich „ist ebenfalls sehr stark dahinter, dass im Holzbau was weitergeht“.

Auch wegen der Nachhaltigkeit des Rohstoffes Holz gebe es eine weltweite Holzbau-Nachfrage. Und noch ein starkes Indiz: „Wenn Sie vor fünf Jahren einen der berühmten Architekten nach dem Holzbau gefragt haben, dann hätten die gelächelt. Seither haben auch die Pritzker-Preisträger Herzog & de Meuron, Shigeru Ban und Norman Foster Holzbauten geplant.“

Starkes West-Ost-Gefälle

In Österreich sei die Entwicklung unterschiedlich, weil es ein West-Ost-Gefälle gebe, stellt Kaufmann wenig überraschend fest: „In Vorarlberg ist der Holzbau komplett in der Gesellschaft angekommen.“ Der Holzbau sei Evolution und nicht Revolution, weshalb ein gesundes Wachstum zu erwarten sei. Der Lehrstuhl sei dafür ein wunderbarer Hebel. Wozu es an der TU München noch einen zweiten Fach-Lehrstuhl gibt, den für Holzbau und Baukonstruktion von Universitätsprofessor Stefan Winter.

An der TU Graz ist seit Mitte Dezember eine Stiftungsprofessur für „Architektur und Holzbau“ ausgeschrieben, die voraussichtlich ab 1. September besetzt werden soll. Die Probevorlesungen für die Kandidatur fanden am 21. März im Rahmen des „Symposiums Holzbau und Architektur“ statt. Die Kandidaten sind durchwegs renommierte Holzbau-Architekten aus Österreich und Deutschland: Frank Lattke (lattkearchitekten, Berlin), Juri Troy (Lehrauftrag an der TU Wien, juri troy architects Wien – Bregenz), Dietger Wissounig (Dietger Wissounig Architekten ZT GmbH., Graz), Tom Kaden (Lehrauftrag an der Hochschule für nachhaltige Entwicklung in Eberswalde, Kaden + Lager, Berlin), Simon Speigner (Lehrtätigkeit an der FH Salzburg – BGH Kuchl und an der Kunstuniversität Linz, sps – architekten zt gmbh, Thalgau), Christian Matt (Dorner|Matt Architekten, Bregenz) und Bruno Moser (architekturWERKSTATT, Breitenbach). Die Auswahl der Berufungskommission war bei Redaktionsschluss noch nicht bekannt.

Ein wesentliches Hemmnis für eine raschere Verbreitung des Holzbaus, vor allem im Geschoßbau, sieht Hermann Kaufmann im mangelnden Holzbauwissen der Spezialplaner: „Je mehr ich in die Vorfertigung gehe, desto mehr und exaktere Planung brauche ich. Den Holzbau sind die Sonderfachleute, beispielsweise für Heizung und Sanitär, nämlich nicht gewohnt. Deshalb haben wir auch das Forschungsprojekt leanWOOD an unserem Institut laufen, um zu klären, wer welche Leistung wann erbringt“. Die Verbindungsmittel „sind aus meiner Praxis nicht der Kostentreiber“, wie von manchen Holzbau-Involvierten immer wieder behauptet, da habe man in den letzten Jahren sehr gute Schraubverbindungen entwickelt. „aber der Planungsprozess ist nach wie vor ein Problem, das Zusammenspiel der einzelnen Planungs-Beteiligten“.

Der Bottleneck

„Wenn die öffentliche Hand Aufträge vergibt, dann werden Teams zusammengewürfelt, aus einem Statiker, der keine Ahnung vom Holzbau hat, einem HLK-Planer, einem Elektroplaner und einem Bauphysiker. Und wenn die nicht zusammenspielen, dann wird das ein Fiasko. Das habe ich schon öfter erlebt“. Deshalb biete sich sein Architekturbüro gerne als Generalplaner an, „denn dann können wir uns das Team zusammensuchen. Bei den Sonderfachleuten geht es um den Best- und nicht den Billigstbieter“. Das Fachwissen sei viel zu wenig verbreitet - „das ist der Bottleneck für den Holzbau“.

Eine „Höhen-Rekordjagd“ hält Kaufmann mit einem Seitenblick auf das Projekt HoHo in der Seestadt Aspern nicht unbedingt für sinnvoll. Die Frage sei doch, wie hoch der Vorfertigungsgrad sei und um wie viel die Bauzeit verkürzt werde. Apropos „Hybrid“: „Da kann man Verschiedenes darunter verstehen: Ein hybrides Bauwerk, eine hybride Konstruktion oder hybride Nutzungen. Die Frage ist auch, ob man beim Rückbau sauber trennen kann. Und wenn Holzbau-Puristen bei hybriden Holzbauten die Nasen rümpfen, dann ist das auch ein bisschen Ideologie. Abgesehen davon war Bauen immer schon hybrid“, meint Kaufmann, der im Sommer den neuen Holzbauatlas herausgibt, der den modernen Holzbau und das mehrgeschossige Bauen mit Holz behandle.

Wie sich der heimische Holzbau-Markt im Fertighaus-Segment entwickelt, geht aus den jüngsten Daten des „Branchenradars“ zu Fertigteilhäusern hervor: Von 4.010 Objekten wurden im Vorjahr 720 in mineralischer Massivbauweise (Wohnbeton und Ziegelverbund) errichtet, 2.741 in Holzriegel-Bauweise und 549 in Blockhaus und Holz-Massivbauweise. In Summe also 82,1 Prozent aller Fertigteilhäuser in Holzbauweise. Das bedeutet einen leichten Zuwachs.

„Der Holzbau blickt auf ein erfolgreiches Jahr zurück“, heißt es in einer weiteren Untersuchung des „Branchenradars“ der Kreutzer Fischer & Partner Consulting GmbHzum „Objekt-Holzbau“ - wenngleich im Objektbau der Marktanteil im Jahr 2016 absatzseitig bei 8,1 Prozent stagnierte – bezogen auf den Auftragseingang. Bei reinen Holzkonstruktionen, anders als bei den Mischbauweisen, hat sich laut Branchenradar das Wachstum sogar auf 17,3 Prozent beschleunigt. Damit wuchs der Umsatz mit reinen Holzkonstruktionen bereits das dritte Jahr in Folge substanziell. Gleichzeitig schrumpfte der Umsatz mit Stahl-/Stahlbeton-Konstruktionen um 3,1 Prozent gegenüber dem Vorjahr.