Fertigbau

Ein Fertiggebäude , umgangssprachlich auch „ Fertighaus“ genannt, ist ein Gebäude, das mithilfe von Vorfertigung hergestellt und errichtet wird . Es besteht aus im Werk gefertigten Bauteilen oder Einheiten, die transportiert und vor Ort zum fertigen Gebäude montiert werden. Verschiedene Materialien wurden kombiniert, um einen Teil des Montageprozesses zu ermöglichen. ^{[ 1 ]}

Im Laufe der Geschichte wurden Gebäude an einem Ort errichtet und an einem anderen wieder aufgebaut. Dies galt insbesondere für mobile Tätigkeiten oder neue Siedlungen. Elmina Castle , das erste Sklavenfort in Westafrika , war zugleich das erste europäische Fertigbauwerk in Subsahara-Afrika . ^{[ 3 ] : 93} In Nordamerika war 1624 eines der ersten Gebäude am Cape Ann vermutlich teilweise vorgefertigt und wurde mindestens einmal schnell demontiert und versetzt. John Rollo beschrieb 1801 die frühere Verwendung transportabler Krankenhausgebäude in Westindien . ^{[ 4 ]} Möglicherweise war das erste beworbene Fertighaus das „Manning Cottage“. Der Londoner Zimmermann Henry Manning konstruierte ein Haus, das aus Einzelteilen bestand, verschifft und von britischen Auswanderern montiert wurde. Dies wurde damals veröffentlicht (Anzeige im South Australian Record, 1837), und einige dieser Häuser stehen noch heute in Australien. ^{[ 5 ]} Eines davon ist das Friends Meeting House in Adelaide . ^{[ 6 ] [ 7 ]} Das Jahr mit dem höchsten Importvolumen transportabler Gebäude nach Australien war 1853, als mehrere Hundert eintrafen. Diese stammten nachweislich aus Liverpool , Boston und Singapur (mit chinesischen Montageanleitungen). ^{[ 8 ]} In Barbados handelte es sich bei den sogenannten Chattel Houses um Fertigbauten, die von befreiten Sklaven entwickelt wurden, die nur eingeschränkte Rechte hatten, auf fremdem Land zu bauen. Da die Gebäude beweglich waren, galten sie rechtlich als bewegliches Eigentum . ^{[ 9 ]}

Im Jahr 1855, während des Krimkriegs , erhielt Isambard Kingdom Brunel , nachdem Florence Nightingale einen Brief an die Times geschrieben hatte , den Auftrag, ein vorgefertigtes Modulkrankenhaus zu entwerfen. Innerhalb von fünf Monaten entwarf er das Renkioi-Krankenhaus : ein Krankenhaus für 1000 Patienten mit Innovationen in den Bereichen Hygiene, Belüftung und Spültoilette. ^{[ 10 ]} Der Hersteller William Eassie fertigte die benötigten 16 Einheiten in den Docks von Gloucester , die direkt zu den Dardanellen verschifft wurden . Das Krankenhaus, das nur von März 1856 bis September 1857 in Betrieb war, senkte die Sterblichkeitsrate von 42 % auf 3,5 %.

Die weltweit ersten vorgefertigten, aus Betonfertigteilen bestehenden Wohnblöcke wurden in Liverpool entwickelt . Das Verfahren wurde vom Stadtbaumeister John Alexander Brodie erfunden . Die Straßenbahndepots in Walton, ebenfalls in Liverpool, folgten 1906. Die Idee fand in Großbritannien keine flächendeckende Verbreitung, wurde aber andernorts, insbesondere in Osteuropa, weit verbreitet übernommen.

Während des Goldrausches in den Vereinigten Staaten wurden Fertighäuser hergestellt . Damals wurden Bausätze produziert, um kalifornischen Goldsuchern den schnellen Bau von Unterkünften zu ermöglichen. Im Jahr 1908 waren solche Häuser in den Vereinigten Staaten per Versandhandel erhältlich. ^{[ 11 ]}

Fertighäuser waren während des Zweiten Weltkriegs aufgrund des hohen Bedarfs an Unterkünften für Militärangehörige weit verbreitet. In den Vereinigten Staaten wurden Quonset-Hütten als Militärgebäude genutzt, und in Großbritannien kamen unter anderem Nissenhütten und Bellman-Hangars zum Einsatz . Nach dem Krieg wurden Fertighäuser errichtet, um schnell und kostengünstig qualitativ hochwertige Wohnungen als Ersatz für die im Blitzkrieg zerstörten Häuser bereitzustellen . Die Verbreitung von Fertighäusern im ganzen Land war eine Folge des Burt-Komitees und des Housing (Temporary Accommodation) Act von 1944. Im Rahmen des Programms „Emergency Factory Made Housing“ des Bauministeriums wurde ein Leistungsverzeichnis erstellt und von verschiedenen privaten Bau- und Produktionsunternehmen ausgeschrieben. Nach Genehmigung durch das Bauministerium konnten die Unternehmen Angebote für von den Kommunen geleitete Bauprojekte abgeben. So entstanden ganze Siedlungen mit Fertighäusern, um Unterkünfte für die durch den Krieg und die anhaltende Sanierung von Slums obdachlos gewordenen Menschen zu schaffen . ^{[ 12 ]} Bis 1948 waren in Großbritannien fast 160.000 Fertighäuser zu Kosten von knapp 216 Millionen Pfund errichtet worden. Die größte zusammenhängende Fertighaussiedlung Großbritanniens ^{[ 13 ]} befand sich in Belle Vale (Süd-Liverpool), wo nach dem Zweiten Weltkrieg über 1.100 Häuser gebaut wurden. Die Siedlung wurde in den 1960er Jahren unter großem Protest abgerissen, da die Fertighäuser damals bei den Bewohnern sehr beliebt waren.

Fertighäuser richteten sich an Familien und verfügten typischerweise über eine Eingangshalle, zwei Schlafzimmer (für Eltern und Kinder), ein Badezimmer (mit Badewanne) – damals für viele Briten eine Neuheit –, eine separate Toilette, ein Wohnzimmer und eine ausgestattete (nicht im modernen Sinne eingebaute ) Küche. Je nach Haustyp wurden Stahl, Aluminium, Holz oder Asbestzement als Baumaterialien verwendet . Das Aluminium-Fertighaus vom Typ B2 bestand aus vier vormontierten Elementen, die per Lkw innerhalb des Landes transportiert werden konnten. ^{[ 14 ]}

Das Universalhaus (links im Bild, rechts der angrenzende Speisesaal) wurde nach 40 Jahren provisorischer Nutzung dem Chiltern Open Air Museum übergeben . Das Modell Mark 3 wurde von der Universal Housing Company Ltd. in Rickmansworth hergestellt.

Die Vereinigten Staaten nutzten während des Krieges Fertighäuser für ihre Truppen und für die heimkehrenden Soldaten. Fertigklassenzimmer waren in Großbritannien beliebt, da die Schülerzahlen an Schulen während des Babybooms der 1950er und 1960er Jahre stark anstiegen.

Viele Gebäude wurden ursprünglich für eine Lebensdauer von fünf bis zehn Jahren konzipiert, haben diese jedoch weit überschritten; einige sind bis heute erhalten. So lebten beispielsweise im Jahr 2002 in Bristol noch 700 solcher Gebäude. ^{[ 15 ]} Zahlreiche britische Kommunen haben die letzten erhaltenen Fertighäuser aus dem Zweiten Weltkrieg abgerissen, um dem britischen Wohnungsbaustandard „ Decent Homes Standard“ (Anständiger Wohnraum) der Regierung zu entsprechen , der 2010 in Kraft trat. In jüngster Zeit erlebt die Fertigbauweise jedoch eine Renaissance, um dem aktuellen Wohnungsmangel im Vereinigten Königreich entgegenzuwirken.

Architekten integrieren moderne Designs in die Fertighäuser von heute. Fertighäuser sollten optisch nicht mehr mit Mobilheimen verglichen werden, sondern eher mit komplexen, modernistischen Entwürfen. ^{[ 16 ]} Auch der Einsatz von umweltfreundlichen Materialien beim Bau dieser Fertighäuser hat zugenommen. Verbraucher können problemlos zwischen verschiedenen umweltfreundlichen Oberflächen und Wandsystemen wählen. Da diese Häuser in Modulen errichtet werden, können Hausbesitzer problemlos zusätzliche Räume oder sogar Solaranlagen auf dem Dach installieren. Viele Fertighäuser lassen sich an die spezifischen Gegebenheiten des Standorts und des Klimas anpassen, wodurch sie deutlich flexibler und moderner als früher sind.

In Architektenkreisen herrscht ein Zeitgeist bzw. Trend vor, der den geringen CO2-Fußabdruck von Fertigbauten begünstigt.

Die Herstellung von Fertigbauten ist in China so effizient geworden, dass ein Bauunternehmer in Changsha ein zehnstöckiges Gebäude in 28 Stunden und 45 Minuten errichtete . ^{[ 17 ] [ 18 ]}

Die vorgefertigte Bauweise verursacht einen geringeren CO₂-Fußabdruck, verbessert die Energienutzung und -effizienz und erzeugt weniger Abfall, wodurch sie nachhaltiger und umweltfreundlicher ist und den Standards für nachhaltiges Bauen entspricht. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Die modulare Architektur ermöglicht dank 3D-Modellierung die Planung und den Bau der Modulstruktur außerhalb des Aufstellungsortes. ^{[ 21 ]} Dies bietet mehrere Vorteile, wie z. B. ein nachhaltigeres Design, größere Kosten- und Zeiteinsparungen sowie eine Standardisierung des Designs. ^{[ 22 ]} Dies ist insbesondere für Großbauprojekte von Bedeutung. ^{[ 23 ]}

Viele osteuropäische Länder hatten im Zweiten Weltkrieg schwere materielle Schäden erlitten und ihre Wirtschaft befand sich in einem sehr schlechten Zustand. Es bestand ein dringender Bedarf, die durch den Krieg stark beschädigten Städte wiederaufzubauen. So war beispielsweise Warschau nach dem Warschauer Aufstand von 1944 im Zuge der geplanten Zerstörung durch deutsche Truppen praktisch dem Erdboden gleichgemacht worden . Das Zentrum Dresdens war 1945 durch die alliierten Bombenangriffe vollständig zerstört worden. Stalingrad war weitgehend zerstört worden; nur wenige Gebäude blieben stehen.

Fertigbauten dienten als preiswerte und schnelle Möglichkeit, den massiven Wohnungsmangel zu lindern, der mit den Zerstörungen während des Krieges und der großflächigen Urbanisierung sowie der Landflucht einherging .

Die Vorfertigung für gewerbliche Zwecke hat eine lange Geschichte – einen bedeutenden Aufschwung erlebte sie im Zweiten Weltkrieg, als ARCON (kurz für Architecture Consultants) ein System mit Stahlbauteilen entwickelte, die schnell montiert und anschließend mit einer Vielzahl von Materialien verkleidet werden konnten, um den örtlichen Gegebenheiten, der Verfügbarkeit und den Kosten gerecht zu werden. ^{[ 24 ]}

McDonald’s verwendet vorgefertigte Bauteile für seine Gebäude und stellte einen Rekord auf, indem es ein Gebäude innerhalb von 13 Stunden errichtete und den Betrieb aufnahm (auf vorbereitetem Untergrund). ^{[ 25 ]}

In Großbritannien haben die großen Supermärkte jeweils ein modulares Ladenbausystem entwickelt, das auf den Systemen des deutschen Discounters Aldi und der dänischen Supermarktkette Netto basiert . ^{[ 26 ]}

Im Bauingenieurwesen bezeichnet man ein vorgefertigtes Gebäude ( PEB ) als ein von einem PEB-Lieferanten oder -Hersteller nach einem einheitlichen Entwurf. Die Fertigung erfolgt dann mithilfe verschiedener Materialien und Methoden, um ein breites Spektrum an statischen und ästhetischen Anforderungen zu erfüllen. Dies unterscheidet es von einem Gebäude, das nach einem speziell für dieses Gebäude erstellten Entwurf errichtet wird. In einigen Branchen werden vorgefertigte Gebäude auch als vorgefertigte Metallgebäude (PEMB) oder, aufgrund des geringeren Vorplanungsanteils bei kundenspezifischen computergestützten Entwürfen zunehmend üblich, einfach als konstruierte Metallgebäude (EMB) bezeichnet.

In den 1960er Jahren wurden standardisierte Gebäudekonstruktionen erstmals unter dem Namen PEB (Pre-Engineered Buildings) vermarktet. Traditionell besteht die primäre Tragkonstruktion eines solchen Gebäudes aus einer Anordnung von I-förmigen Profilen, oft auch als I-Träger bezeichnet . Bei vorgefertigten Gebäuden werden die I-Träger üblicherweise durch Verschweißen von Stahlplatten hergestellt. Anschließend werden die I-Träger vor Ort (z. B. durch Verschraubungen) zum gesamten Tragwerk des Gebäudes montiert. Einige Hersteller passen die Steghöhe der Tragkonstruktion an die örtlichen Lasteinwirkungen an. In Bereichen mit höherer Lastbeanspruchung werden größere Blechabmessungen verwendet.

Andere Formen der Primärrahmenkonstruktion können Fachwerke, vorgefertigte Profile anstelle von dreifach verschweißten Blechen, Kastenträger usw. umfassen. Die Wahl der wirtschaftlichen Bauweise kann je nach Faktoren wie lokalen Kapazitäten (z. B. Fertigung, Transport, Bau) und Unterschieden bei den Material- und Lohnkosten variieren.

Primärrahmen sind typischerweise 2D-Rahmen (d. h. sie können mit zweidimensionalen Verfahren analysiert werden). Fortschritte in der computergestützten Konstruktionstechnik, bei den Materialien und den Fertigungsmöglichkeiten haben zu einem Wachstum alternativer Formen vorgefertigter Gebäude wie beispielsweise Membranbauten und zu komplexeren Analysen (z. B. dreidimensional) geführt, wie sie von einigen Bauvorschriften gefordert werden.

Kaltgeformte Z- und C-förmige Bauteile können als sekundäre Strukturelemente zur Befestigung und Abstützung der Außenverkleidung verwendet werden.

Für die Außenverkleidung des Gebäudes können rollgeformte Profilstahlbleche, Holz, vorgespannte Textilien, Betonfertigteile, Mauerwerksblöcke, Glasfassaden oder andere Materialien verwendet werden.

Für die präzise Planung eines vorgefertigten Gebäudes berücksichtigen Ingenieure die lichte Spannweite zwischen den Auflagerpunkten, den Feldabstand, die Dachneigung, Nutzlasten, Eigenlasten, Nebenlasten, Windlasten, Durchbiegungskriterien, das interne Kransystem sowie die maximal zulässigen Abmessungen und Gewichte der Bauteile. Traditionell entwickelten Hersteller vorgefertigter Gebäude Tabellen mit vorkalkulierten Bauteilen, um Planern die Auswahl der optimalen I-Trägergröße für ihre Projekte zu ermöglichen. Mit der zunehmenden Verbreitung computergestützter, individueller Planungsverfahren werden diese Tabellen jedoch immer seltener verwendet.

Vorgefertigte Gebäude lassen sich zwar an unterschiedlichste bauliche Anforderungen anpassen, die größten Einsparungen ergeben sich jedoch durch die Verwendung von Standarddetails. Ein effizient geplantes vorgefertigtes Gebäude kann bis zu 30 % leichter sein als herkömmliche Stahlbauten. Das geringere Gewicht bedeutet weniger Stahlbedarf und somit potenzielle Kosteneinsparungen beim Tragwerk.

Der Projektarchitekt, auch verantwortlicher Architekt genannt, ist in der Regel für Aspekte wie Ästhetik, Dimensionierung, Nutzerkomfort und Brandschutz zuständig. Bei der Auswahl eines vorgefertigten Gebäudes akzeptiert der Architekt die herstellerseitigen Produktvorgaben hinsichtlich Materialien, Farben, Tragwerksform, modularer Bauweise usw. Trotz der vom Hersteller vorgegebenen Standard-Montagedetails trägt der Architekt weiterhin die Verantwortung dafür, dass Produkt und Montage den Bauvorschriften (z. B. durchgehende Luft- und Dampfsperren, Dämmung, hinterlüftete Fassade; Größe und Lage der Ausgänge; Brandschutzkonstruktionen) und den Erwartungen der Nutzer/Eigentümer entsprechen.

In vielen Rechtsordnungen wird zwischen dem Projektingenieur (auch verantwortlicher Ingenieur genannt) und dem vom Hersteller angestellten oder als Subunternehmer beauftragten Ingenieur (auch Fachingenieur genannt) unterschieden. Die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen beiden Parteien in einem Projekt liegen in den Grenzen ihrer kommerziellen Verpflichtungen, ihrer beruflichen Verantwortung und ihrer Haftung.

Der verantwortliche Statiker legt die Entwurfsparameter für das Projekt fest (z. B. Materialien, Lasten, Entwurfsnormen, Gebrauchsgrenzen) und sorgt dafür, dass die Element- und Baugruppenentwürfe anderer im Gesamtkontext des fertigen Gebäudes konsistent sind.

Der Fachingenieur ist ausschließlich für die Konstruktion derjenigen Elemente verantwortlich, zu deren Lieferung der Hersteller vertraglich verpflichtet ist (z. B. per Vertrag). Er teilt dem verantwortlichen Ingenieur – üblicherweise in den Montagezeichnungen und Montageanleitungen des Herstellers beschrieben – die Montageverfahren, Konstruktionsannahmen und Ergebnisse mit, sofern die Konstruktion auf Arbeiten Dritter beruht oder diese beeinflusst. Der Hersteller produziert ein technisches Produkt, erbringt aber in der Regel keine Ingenieurdienstleistungen für das Projekt.

Im beschriebenen Kontext sind der Architekt und der verantwortliche Ingenieur die Planer des Gebäudes und tragen die letztendliche Verantwortung für die Ausführung des fertigen Bauwerks. Ein Käufer sollte sich der fachlichen Unterschiede im Projekt bei der Projektplanung bewusst sein.

Diese vorgefertigten Strukturen werden aufgrund ihrer unübertroffenen Eigenschaften sowohl im Wohn- als auch im Industriebereich häufig eingesetzt.

Jüngste Fortschritte bei vorgefertigten Gebäudesystemen haben zur Integration verschiedener struktureller Teilsysteme und Zubehörteile geführt und so Funktionalität und Ästhetik gleichermaßen verbessert. Diese Konstruktionen umfassen heute üblicherweise Zwischengeschosse zur optimalen Raumausnutzung, Kranbahnträger für industrielle Anwendungen sowie spezielle Dachplattformen oder Laufstege für einen effizienteren Betrieb. Ästhetische Elemente wie Fassaden, Brüstungen und individuell gestaltete Vordächer tragen zur modernen Gestaltungsflexibilität bei und erfüllen vielfältige architektonische Anforderungen. Darüber hinaus haben sich vorgefertigte Gebäude aufgrund ihrer überlegenen Kosteneffizienz und Bauzeit im Vergleich zu traditionellen Methoden einen Namen gemacht und sind daher weltweit eine bevorzugte Wahl für gewerbliche und industrielle Projekte.

• Bausatzhaus
• MAN Stahlhaus
• Modulares Gebäude
• Fertighaus
• Vorfertigung
• Containerisierte Wohneinheit
• Großpaneelsystemgebäude
• Plattenbauten
• Plattenbauten in Russland
• Panelák
• Panelház
• Millionenprogramm
• Zinnzelt