Technik: Optimierte Planungsprozesse für den vor­gefertigten ­Holzbau - ein Forschungsbericht

 - Manfred Stieglmeier, Sandra Schuster

Der vorgefertigte Holzbau erfordert neue Strategien, um Planungsprozesse und die Zusammenarbeit zwischen den Planungsbeteiligten zu verbessern. Die Forschungsergebnisse von leanWood zeigen auf, wie diese aussehen können.

Technik: Optimierte Planungsprozesse für den vor­gefertigten ­Holzbau - ein Forschungsbericht
Montage der vorgefertigten Innenwände des Gymnasiums Diedorf, Architekten Hermann Kaufmann und Florian Nagler. © Stefan Müller-Naumann

Bauelemente mit hohem Vorfertigungsgrad, in der Werkstatt produziert - das sind die typischen Merkmale des modernen Holzbaus. Um wirtschaftlich zu bauen und die Qualität zu steigern, gilt die Vorfertigung als Voraussetzung. Das erfordert allerdings einen höheren Planungsaufwand, denn die Fertigung der Bauelemente, deren Transportlogistik und die Montage müssen berücksichtigt werden. Seit Jahrzehnten prägen traditionelle Bauweisen den Projektablauf und die Gesetzgebung. Die gängige Organisation mit separierten Einzelschritten - Planung, Ausschreibung, Produktion und Bau - schränkt den vorgefertigten Holzbau stark ein; die notwendige Holzbaukompetenz wird zu spät in den Planungsprozess eingebunden und das nötige Wissen für eine komplette Ausführungsplanung fehlt. Besonders der komplexe mehrgeschossige Holzbau ist häufig nur durch die Einbeziehung eines Holzbauspezialisten zu lösen. Von Vorteil wäre, ein Bauprojekt von Anfang an produktionsgerecht von einem Team aus Architekten, Ingenieuren und Holzbauplanern zu bearbeiten. Hier setzt das internationale Forschungsprojekt leanWood mit folgenden Zielsetzungen an:

• Optimieren von Organisations- und Prozessmodellen für den vorgefertigten Holzbau

• Entwickeln innovativer Vergabe- und Kooperationsmodelle basierend auf den existierenden nationalen gesetzlichen Rahmenbedingungen

• Klären von Schnittstellen und Verantwortlichkeiten zwischen den am Planungsprozess beteiligten Fachleuten

• Aufzeigen von Ressourcen für Holzbaukompetenzen und deren Implementierung in den Planungsprozess.

Das Forschungsteam bestand aus finnischen, französischen, schweizerischen und deutschen Universitäten und Instituten sowie deren jeweiligen Praxispartnern aus Planung und Fertigung.

Nach gemeinsamem Wissensaustausch zogen die einzelnen Länder entsprechend ihrer nationalen Besonderheiten ihre eigenen Schlüsse.

Holzbaugerechter Planungsprozess

Die speziellen Eigenschaften des Baustoffs Holz und die Vorfertigung sind in der Planung die wesentlichen Unterschiede zum konventionellen Massivbau.

Die Vorfertigung erfordert eine frühere tiefe Auseinandersetzung mit dem Bauprozess. Elementierung und Montageablauf müssen bedacht werden und haben Auswirkungen auf Gestaltung, Konstruktion und Materialwahl. Änderungen beeinflussen mit fortschreitendem Planungsprozess Termine, Qualität und Kosten. Die Vielschichtigkeit des Holzbaus bewirkt, dass sämtliche Bauteile immer integral mit allen Schichten betrachtet werden müssen: Vor allem Brand- und Schallschutz in den Innenbauteilen, aber auch Feuchte- und Wärmeschutz in der Hülle werden fast immer von Rohbau und Ausbau gemeinsam geleistet. Daher müssen auch alle Schichten zusammen konzipiert werden. Das konventionelle, schrittweise und baubegleitende Planen von Rohbau, Fassade und Ausbau funktioniert im Holzbau nicht.

Anders als in den Ländern der übrigen Forschungsteilnehmer hat sich im deutschsprachigen Raum aufgrund der Vergaberichtlinien die Trennung von Planung und Ausführung etabliert, was die Unabhängigkeit von wirtschaftlichen Interessen garantiert. Ein Team aus jeweils einzeln beauftragten Architekten und Fachplanern erstellt in aufeinander aufbauenden Phasen - Vorentwurf, Entwurf und Ausführungsplanung - eine sich stetig konkretisierende Planung, die für die Firmen umsetzbar ist. Die Aufgabe der Firma beschränkt sich darauf, diese Vorgaben in ihrer Werk- und Montageplanung zu organisieren und danach umzusetzen. Der Erstkontakt zwischen Architekten und ausführender Firma findet (so gibt es die HOAI 2013 vor) nach der siebten von neun Leistungsphasen statt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Architekt bereits zwei Drittel seiner Leistung erbracht.

Ohne die spezialisierte Holzbaukompetenz in der frühen Planungsphase wird nach der Vergabe daher häufig eine Re-Design-Phase notwendig.Erschwerend kommt hinzu, dass Holzbauunternehmen oft eigene Spezifika aufweisen, die Einfluss auf die Konstruktion nehmen, wie Produktionsweise, Erfahrungsschatz, Planungskompetenz oder das Zuliefernetzwerk. Eine gewisse Standardisierung im Holzbau, in Anlehnung an die österreichische Bauteil-Plattform dataholz.at, wäre ein Schritt zum Abbau dieser Einschränkung hin zu einer neutralen Planung.

Um den Planungsprozess im Rahmen der Trennung von Planung und Ausführung holzbaugerecht gestalten zu können, bieten sich zwei unterschiedliche Strategien an.

Im ersten Fall bringt das Planungsteam die notwendige Kompetenz ein - entweder über die Beratungsleistung eines Holzbauunternehmers oder einen unabhängigen Fachmann, z. einen Holzbauingenieur, wie es in der Schweiz praktiziert wird. Dort hat sich dieses Berufsbild seit Jahren etabliert. Der Leistungsanteil des Holzbauingenieurs differiert je nach Kompetenz der weiteren Planungsbeteiligten. In der Regel übernimmt er die Tragwerksplanung und die Ausschreibung, wirkt an der Detaillierung mit und ist oft auch ausgebildet, die Werk- und Montageplanung für die ausführende Firma zu erstellen. Zum Teil bietet er auch Planungsleistungen zu Brandschutz und Bauphysik an. Die Honorierung ist abhängig von den Leistungen, die dem Holzbauingenieur im Einzelfall tatsächlich übertragen werden.

Im zweiten Fall fließt die Fachkompetenz über die frühere Vergabe der Holzbauleistung ein. Diese Variante ist im öffentlichen Vergaberecht nur in Ausnahmefällen möglich und wird im Abschnitt "Vergabe der Ausführungsleistungen" beschrieben.

Schnittstellen in Planung und Ausführung

In jedem Fall sind Architekten und Planer aufgefordert, ihre Leistungen diszipliniert und phasengerecht abzuliefern. Insbesondere an der Schnittstelle von Konstruktion, Brandschutz und Haustechnik kommt es häufig zu Planungslücken wegen unklarer Zuständigkeiten.

Die Zuordnung, wer wann welche Leistungen zu erbringen hat, ist derzeit nicht ausreichend geklärt, das Aufgabenfeld zwischen Architekt, Tragwerksplaner, technischer Ausrüstung und Brandschutz oft nicht eindeutig definiert. Im Rahmen von leanWood wurden Methoden entwickelt, mit denen Planungsabläufe visualisiert und klare Zuordnungen von Zuständigkeiten definiert werden können. Neben der Bestimmung holzbauspezifischer Planinhalte und der Festlegung der Darstellungstiefe (LOD, Level of Detail) wurde ein Pflichtenheft für die einzelnen Akteure erarbeitet, das als Excel-Checkliste und als webbasierte Anwendung zur Verfügung stehen wird. Eine Matrix in Form einer detaillierten Beschreibung der Bauteilhierarchie unterstützt die Zusammenarbeit von Architekten, Tragwerksingenieuren und Fachplanern.

Vergabe von Planungsleistungen

Bei der Vergabe von Planungsleistungen ist der öffentliche Auftraggeber an die vergaberechtlichen Vorschriften gebunden. In den vergangenen Jahren ist die Komplexität des Vergaberechts stark gestiegen. Die Gesetzgebung hat sich in ihrer Entwicklung aus dem europäischen Recht und der Umsetzung in nationales Recht am konventionellen Bauen orientiert. Unterschiedliche Bauprozesse, Konstruktionsarten und Planungsabläufe, die das vorgefertigte Bauen mit Holz verlangt, blieben unberücksichtigt.

leanWood beschreibt die Umsetzung eines vorgefertigten Holzbaus auf Grundlage der gültigen Vergabegesetzgebung. Die Wahl fiel auf ein Verhandlungsverfahren mit vorgeschaltetem (Architekten-) Wettbewerb anstelle eines Verhandlungsverfahrens mit Teilnahmewettbewerb. Unter anderem damit wird ein architektonisch hochwertigeres Ergebnis gewährleistet.

Der Beschreibung des Verfahrens liegt eine exemplarische Wettbewerbsauslobung bei. Es werden die notwendigen Maßnahmen bei der Projektvorbereitung und Aufgabenbeschreibung erläutert und die Umsetzung eines interdisziplinären Planungsteams beschrieben. Wichtige Bestandteile sind dabei die Einbindung notwendiger Holzbaukompetenz und fachübergreifenden Know-hows nicht nur im Planungsteam, sondern auch in der Vorprüfungsphase und bei der Besetzung des Preisgerichts. Das Modell soll Auslober, die öffentliche Vergabeverfahren betreuen und kontrollieren, bei der Umsetzung eines vorgefertigten Holzbaus unterstützen. Voraussetzung ist ein Grundverständnis des Auftraggebers für die speziellen Anforderungen eines vorgefertigten Holzbaus.

So verlangt das vorgefertigte Bauen eine Anpassung von Leistungen innerhalb der Leistungsbilder. Nach HOAI basieren sie auf den Gesetzmäßigkeiten der konventionellen Bauweise, die eine tiefe und detaillierte Ausarbeitung der Planung erst in der Leistungsphase 5 und teilweise baubegleitend vorsieht. Im Gegensatz dazu ist beim vorgefertigten Bauen mit Holz eine vertiefte Ausarbeitung der Planung bereits zum Ende der Entwurfsphase nötig. Die HOAI bietet die Möglichkeit, auf die holzbauspezifischen Planungsabläufe zu reagieren und lässt notwendige Verschiebungen zu. In leanWood wurden die Leistungsbilder aller Planer (auf Grundlage der bestehenden HOAI) so gestaltet, dass sie rechtzeitig die erforderliche Planungstiefe sicherstellen.

Die individuelle Gestaltung des jeweiligen Leistungsbilds, insbesondere die prozentuale Zuordnung der Grundleistungen in den Planungsablauf des Teams ist projektspezifisch und bei Auftragserteilung zu überprüfen und vertraglich festzulegen.

Vergabe der Ausführungsleistungen

Für die Vergabe von Ausführungsleistungen stehen zwei Methoden zur Verfügung: die Leistungsbeschreibung mit Leistungsverzeichnis, die neben der allgemeinen Baubeschreibung eine detaillierte Beschreibung von Teilleistungen beinhaltet, oder das Leistungsverzeichnis mit Leistungsprogramm, oft funktionale Leistungsbeschreibung genannt. Bei dieser Ausschreibung wird auf Grundlage einer detaillierten Baubeschreibung ein Angebot abgegeben. Diese Form birgt Risiken: Die wirtschaftliche Optimierung von Ausführungsseite kann zu Lasten der Gestaltungs- und Ausführungsqualität gehen oder Schnittstellen und Zuständigkeiten sind nicht präzise geklärt. Dennoch kann diese Vergabemethode für wenig komplexe Gebäude durch die frühe Einbeziehung des Holzbauunternehmens sinnvoll sein. Gleichzeitig hat sie den Vorteil, dem Anbieter Raum für firmenoptimierte Lösungen zu bieten.

Während der private Auftraggeber frei entscheiden kann, welche Art der Ausschreibung er wählt, unterliegt der öffentliche Auftraggeber auch hier den Regeln der Vergabeordnung. Funktional ausgeschriebene Bauleistungen sind nur unter bestimmten Bedingungen zulässig. Die notwendige Begründung einer Abweichung vom konventionellen Verfahren ist beim vorgefertigten Bauen mit Holz unstrittig: Neben dem Wissensvorsprung auf Bieterseite und der Existenz mehrerer technischer Lösungen kann sich auch die Verlagerung von Teilen der (Werk)Planung auf den Auftragnehmer als sinnvoll erweisen. leanWood beschreibt auf Grundlage einer Ausschreibungssystematik die Voraussetzungen, die zum Gelingen einer funktionalen Ausschreibung notwendig sind.

Ein oft unterschätzter Punkt bei der Auswahl des Bauunternehmers ist das Thema Wertung und Zuschlag. Nach Vergabeverordnung ist der Zuschlag nicht dem billigsten Anbieter zu erteilen, sondern dem wirtschaftlichsten. Beim vorgefertigten Holzbau sind die qualitativen Wertungskriterien der ausführenden Firma dabei von besonderer Bedeutung. Erst durch die optimale Umsetzung aller Prozesse, von der Werkstattplanung über die Vorfertigung bis hin zur Montage, lassen sich die Vorteile der vorgefertigten Bauweise effizient nutzen. leanWood liefert hierfür eine Kriterienmatrix zur Gewichtung von Preis und Umsetzungsqualität: Themen wie die Lieferung der geforderten Qualitäten laut Leistungsverzeichnis und termingerechte Umsetzung sind bekannt. Weitere Themen wie die Qualität der Werkstattplanung, die Erfahrung des technischen Büros, Elementierungskonzepte, aber auch Logistikkonzepte, Taktung der Modulanlieferung und Montagekonzeption sind für den vorgefertigten Holzbau wichtig.

Die Vergabegesetzgebung schreibt dem öffentlichen Auftraggeber vor, seine Aufträge in einzelnen Fach- oder Teillosen zu vergeben. Weicht er davon ab, müssen die Gründe im Vergabevermerk dargelegt werden. Es ist im modernen Holzbau sinnvoll die Gewerke "Konstruktive Zimmermannsarbeiten" und "Gebäudehülle (Fassade, Fenster und Notdach)" zu verbinden. Verantwortung und Haftung machen die Zusammenfassung von Fachlosen zur "dichten Hülle" unumgänglich. Die technischen Gründe für die Zusammenfassung von Vergabeeinheiten liegen damit in der Vorfertigung.

Vergabe von Planung und Ausführung - (alternative) Kooperationsmodelle

In Interviews und Diskussionsrunden zeigte sich, dass die traditionellen Vergabe- und Kooperationsmodelle die disziplinen- und gewerkeübergreifende Kooperation nicht immer ausreichend unterstützen.

Das Forschungsprojekt untersucht unterschiedliche Vergabe- und Kooperationsmodelle, die teilweise für den Anwendungsbereich des öffentlichen Vergabewesens umsetzbar sind, teilweise nur für den privaten Auftraggeber. Es wird untersucht, inwieweit diese Modelle rechtlich abgesichert Raum für Vertrauen, Zuverlässigkeit und gegenseitiges Verantwortungsbewusstsein von kooperierenden Teams aus Planern und Ausführenden bieten.

So kann zum Beispiel das sogenannte Bauteammodell eine Alternative für private Auftraggeber darstellen. Dieses Modell bedeutet eine sehr frühe, gleichberechtigte Zusammenarbeit von Bauherr, Architekt, Fachplanern und ausführenden Unternehmen. Die partnerschaftliche Vorgehensweise unterstützt Kosten- und Terminsicherheit bei hoher Ausführungsqualität. Ein andauernder, moderierter Dialog ist die Grundvoraussetzung zur Projektoptimierung. In diesem Zusammenhang spielen die vertraglichen und haftungsrechtlichen Vereinbarungen eine bedeutende Rolle.

Die frühe, gleichberechtigte Kooperation aller beteiligten Akteure ist grundsätzlich auch für den öffentlichen Auftraggeber machbar, nämlich im Rahmen des sogenannten wettbewerblichen Dialogs:

"Beim wettbewerblichen Dialog führt der Auftraggeber, nachdem eine unbeschränkte Anzahl von Unternehmern öffentlich zur Abgabe von Teilnahmeanträgen aufgefordert wurde, mit ausgewählten Bewerbern einen Dialog über alle Aspekte des Auftrags. Ziel des Dialogs ist es, eine oder mehrere den Bedürfnissen und Anforderungen des Auftraggebers entsprechende Lösunge oder Lösungen zu ermitteln, auf deren Grundlage oder Grundlagen die jeweiligen Bewerber zur Angebotsabgabe aufgefordert werden." (siehe § 97 Abs.

leanWood untersucht dieses Verfahren anhand eines für den vorgefertigten Holzbau geeigneten Szenarios: im wettbewerblichen Dialog mit einem "innovativen Bauteam" optimale Lösungen im Team aus Planenden und Ausführenden zu erarbeiten und dabei einen hohen Wettbewerb hinsichtlich Gestaltung und Umsetzung zu gewährleisten. Dies könnte durchaus eine Möglichkeit für die öffentlichen Auftraggeber sein, allerdings ist das Verfahren für alle Beteiligten aufwendig und erfordert viel Zeit.

Ausblick

Entscheidend für den Erfolg eines Holzbauprojekts ist letztendlich, die geeigneten Maßnahmen für das Projekt und den jeweiligen Bauherrn zu finden und anzuwenden. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse von leanWood als eine Art Werkzeugkasten zu sehen, der Werkzeuge für unterschiedliche Konstellationen im Planungsprozess anbietet und sich als eine Art Entscheidungshilfe für Planer, öffentliche und private Bauherrn sowie Unternehmer versteht.


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