67 thema Ontwikkelingen prefab cascobouw 1 Kenmerken van diverse cascoconcepten Prefab cascobouw is na gietbouw en stapelbouw het belangrijkste bouwsysteem waarmee nieuwbouwwoningen in Nederland worden gerealiseerd. De methode wint de laatste tijd duidelijk aan terrein. Lag het marktaandeel van prefab cascobouw in 2000 nog rond de 6%, in 2015 was dat al 23%. Met een toenemende vraag stijgt ook het aanbod en de diversiteit ervan. Er zijn twee belangrijke stromingen: de ene stroom kiest voor standaardisatie, de andere stroom laat de opdrachtgever vrij zelf zo veel mogelijk te bepalen. ir. Ton Pielkenrood en Naomi Heidinga MSc BFBN 1 Prefab cascobouw wint aan populariteit Ontwikkelingen prefab cascobouw 1 2017 68 thema Er zijn in Nederland in de woningbouw drie belangrijke bouw- systemen: stapelbouw, gietbouw en prefab cascobouw. Bij deze systemen zijn de wanden min of meer leidend. De vloeren worden nagenoeg altijd in beton uitgevoerd. Dit kan zijn: volle- dig in prefab beton, deels in prefab beton (breedplaatvloeren) of volledig in ter plaatse gestort beton (vooral bij tunnelgiet- bouw). Bij stapelbouw worden de wanden uitgevoerd met losse blokken. Deze zijn meestal van kalkzandsteen, maar ook beton- blokken worden hierbij toegepast. Stapelbouw is nog altijd het systeem dat het meest wordt toegepast met een marktaandeel van circa 45%. Gietbouw is met 30% de tweede bouwmethode. Bij dit systeem worden de wanden en vloeren uitgevoerd in ter plaatse gestort beton. Het derde systeem is prefab cascobouw, ook wel montagebouw genoemd. Bij dit systeem bestaan de wanden uit geprefabriceerde betonelementen (foto 1). Gietbouw en cascobouw kunnen worden gezien als de meest geïndustrialiseerde systemen, met een hoge bouwsnelheid en een strak bouwproces. Vooral bij cascobouw is de bouwtijd op de bouwplaats relatief kort. De vervaardiging van de elementen gebeurt onder gecontroleerde omstandigheden en er is minder ruimte en arbeid nodig op de bouwplaats. Voorheen was de voorbereidingstijd bij prefab cascobouw langer, maar dankzij het gebruik van BIM en de robotisering kunnen bijvoorbeeld instortvoorzieningen tot vlak vóór de productie van de elementen worden gewijzigd. Dit voorkomt onverantwoorde lastminute- oplossingen op de bouwplaats. Dit artikel gaat in op de grondgebonden cascobouw, meer specifiek de historie van de cascobouw, de huidige situatie en de kenmerken van diverse systemen. Historie cascobouw Beton speelde een belangrijke rol in de naoorlogse wederop- bouw. Met de industrialisatie zijn grote fabrieken gebouwd voor het industrieel vervaardigen van betonelementen. De bouwsnelheid nam in rap tempo toe, mede dankzij een voort- schrijdende standaardisatie. De jaren zestig waren de jaren van de grote bouwopgave. In Nederland werden veelal dezelfde wijken uit de grond gestampt. Enkele decennia later wilde men in Nederland af van deze uniforme woningen. In de jaren tachtig en negentig veranderde hierdoor de bouwopgave. Grote prefab-betonbedrijven die jarenlang goed draaiden, konden het hoofd niet langer boven water houden. De een na de andere fabriek moest sluiten. Heembeton was de enige die deze tijd overleefde. 2 Plaatsen element iQwoning 3 Prefabbetonnen trappenhuis in het concept MorgenWonen 4 Concept waarbij stopcontacten zijn meegestort, die tevoorschijn komen als het deksel wordt verwijderd 2 Ontwikkelingen prefab cascobouw 1 2017 69 Grote veranderingen in het productieproces waren nodig om met elementen te kunnen blijven concurreren. De tijd van honderden dezelfde elementen produceren was namelijk voor- goed voorbij. Recente ontwikkelingen Aan het einde van de vorige eeuw hebben bedrijven de eerste stappen gezet naar een vergaande automatisering van het productieproces. Er is een koppeling gemaakt van het ontwerp naar de productieaansturing. Daarnaast hebben robots hun intrede gedaan. Binnen de cascoproductie zijn twee stromingen ontstaan: standaardisatie binnen slimme concepten (stroming a) of de stap naar flexibele productie (stroming b). Het laatste vereist een manier om efficiënt te produceren met seriegrootte één. Bij stroming a is er de ontwikkeling van casco's die ? vergelijkbaar met de auto-industrie ? vaste basisvormen hebben waarbinnen kan worden gevarieerd. Bij stroming b is er de productie van elementen in willekeurige vormen waarbij alleen de maximale grootte binnen de productiefaciliteit de beperking is. Bij dit laatste concept is de businesscase gebaseerd op een brede klantenkring, terwijl de eerste veelal uitgaat van verkoop of ontwikkeling via het eigen bedrijf. Cascoconcepten Inmiddels zijn er verschillende bedrijven die cascoconcepten aanbieden. Efficiëntie, reductie van faalkosten, beperking van vervoersbewegingen, het produceren onder gecontroleerde omstandigheden en een gecontroleerde kwaliteit: dat zijn de gemene delers van alle systemen. Prefabricage De concepten verschillen in de mate waarin prefabricage is doorgevoerd. In het algemeen geldt dat binnen stroming a zo veel mogelijk wordt geprefabriceerd. Standaardisatie zorgt immers voor snelheid. Hoe meer in de fabriek gedaan kan worden, hoe beter. Men is dan immers niet afhankelijk van de capaciteit op de bouwplaats of van het weer. De iQwoning (van Ballast Nedam, foto 2) en het concept van MorgenWonen (van VolkerWessels) zijn hier goede voorbeelden van. Deze concepten bestaan uit verschillende modules die eenvoudig zijn te stapelen. De badkamer wordt bij MorgenWonen kant-en-klaar opgeleverd, betegeld en compleet voorzien van meubilair. Hoe ver de producent gaat in de prefabricage is ook binnen een stroming verschillend. Zo wordt bij de een het metselwerk in de fabriek gedaan en bij de ander op de bouwplaats. Stabiliteit Cascoproducenten hebben het montageproces op de bouw- plaats zo veel mogelijk geoptimaliseerd. De montagesnelheid heeft veel te maken met het zorgen voor stabiliteit. Een mooi voorbeeld is het betonnen trappenhuis van MorgenWonen 3 4 Ontwikkelingen prefab cascobouw 1 2017 70 (stroming a) (foto 3). Wanneer de trapmodule is geplaatst, kan snel verder worden gemonteerd. Bij concepten waar modules op elkaar worden gestapeld, is geen onderstempeling meer nodig. De modules zorgen voor stabiliteit en hebben geen extra ondersteuning nodig. Slimme oplossingen Vaak wordt gedacht dat het grootste deel van de efficiency op de bouwplaats wordt bereikt door het instorten van leidingen. Maar belangrijker nog is het meenemen van de afwerking in het concept. Door (gevel)wanden in de fabriek al te voorzien van kozijnen, glas, isolatie en metselwerk, kan forse tijdswinst worden behaald. Dit wordt bij concepten in beide stromingen toegepast. Naast deze duidelijk zichtbare afwerkingen dragen ook alle slimmigheden ? die in elk concept 'verstopt' zitten ? bij aan het succes van de prefab-betoncasco's. Wanden In de wanden zijn vrijwel altijd water- en elektriciteitsleidingen verwerkt. Maar er zijn oplossingen die verder gaan. Zo zijn de wanden bij het Pull & play-concept van Heembeton (stroming b) voorzien van een elektro-infrastructuur, afgewerkt met elektra- installatie en stopcontacten. De bedrading en stopcontacten zijn al in de muren aanwezig als deze op de bouwplaats aankomen. De wanden worden vervolgens aangesloten op de meterkast. De installateur hoeft alleen het deksel te verwijderen, waarna de stopcontacten tevoorschijn komen (foto 4). Bij andere syste- men wordt ook met draadloze schakelaars gewerkt. Ook kunnen ventilatiekanalen zijn opgenomen in de wand (bijv. in het systeem van MultiBouwSystemen), evenals leidingen ten behoeve van betonkernactivering (bij BlueCasco, concept van de RuwBouw Groep). Vloeren Opvallend is dat bij steeds meer concepten, in plaats van gebruik te maken van systeemvloeren van derden zoals kanaal- plaatvloeren, eigen verdiepingsvloeren worden gemaakt. Op deze manier kunnen alle voorzieningen worden weggewerkt. Denk bijvoorbeeld aan ventilatiekanalen en ook afvoerbuizen. Zo kunnen deze functies worden ingevuld met een minimum aan materialen. Bij dergelijke systemen kan de elektra tussen wand- en vloerelement worden gekoppeld. Omdat dit nog maar op één manier kan, wordt de kans op fouten minder. Dit voordeel geldt voor alle concepten die niet als modules worden gestapeld en zien we bij beide stromingen. Het vergelijken van de concepten uit de twee stromingen en het opsommen van voor- en nadelen is lastig. Het is aan de opdracht - gever om te bepalen welk systeem de voorkeur verdient. Moet er zo veel mogelijk in de fabriek worden gedaan of is vormvrijheid het belangrijkste? Ook binnen een stroming verschillen de BIM Bij produceren van prefab casco's speelt BIM een steeds grotere rol. Vooral wanneer de klant zo veel mogelijk zelf kan bepalen, is het gebruik van BIM handig. Klanten wordt de mogelijkheid geboden via BIM alle maten en specificaties van de door hen gewenste elementen door te geven. Via BIM wordt vervolgens alles aangestuurd: van de menger tot aan het plaatsen van leidingwerk. Het proces wordt zo steeds verder geautomatiseerd. Hoewel de waarde van BIM door steeds meer partijen wordt onderkend, is het gebruik ervan echter nog geen gemeengoed. De mate van tijd- en kwaliteitswinst bij elk project hangt sterk samen met de mate waarin partijen investeren in het gebruik van BIM. BIM inzetten gaat verder dan alleen de betonconstructie opnemen in het model. Het complete gebouw wordt met BIM in kaart gebracht, inclusief installaties. Alle disciplines die iets leveren voor het gebouw zetten hun informatie in het model. Bij de eerste projecten waarbij BIM werd ingeschakeld, zorgde elke partij ervoor dat zijn deel gemoduleerd werd. Vervolgens werd dat in elkaar gehangen om te kijken of alles paste. Daar kwamen dan heel wat knel- punten uit. Voor alle partijen was er nog veel te leren. De werkwijze van installateurs was bijvoorbeeld nog zo ver verwijderd van 3D dat er geen geschikte software - programma's voorhanden waren. Ook prefab-beton- leveranciers liepen tegen problemen aan, zoals elementen met een toog. Deze vloerplaten worden meestal iets bol geproduceerd, zodat ze ? wanneer de stempels worden weggehaald ? mooi vlak liggen. Dat wordt niet getekend, waardoor er in de 3D-weergave echter problemen ontstaan. Inmiddels zijn er systemen die zo ver zijn doorontwikkeld dat bedrijfsprocessen kunnen worden aangestuurd. Aan de hand van de software kunnen bestellingen voor bijvoorbeeld instortvoorzieningen worden gedaan. Ook kan het transport zo efficiënt mogelijk worden ingepland. Heel eenvoudig kan worden afgelezen hoe groot en zwaar de elementen gaan worden. Jammer is alleen dat het kwaliteitsniveau van de diverse BIM-software erg verschilt. De ene aannemer neemt alle informatie van het gebouw heel gedetailleerd op in het model en denkt er echt over na. Een ander zet alleen snel de basisvormen in het model. Dan kost het veel meer tijd om ervoor te zorgen dat alles past. Frank van der Drift Mombarg Beton thema Ontwikkelingen prefab cascobouw 1 2017 71 5 Plaatsen prefab-sandwichelementen van de woontoren met 134 appartementen voor fase 1 van London City Island foto: Hurks prefabbeton In het kader van LEAN-bouwen zit de producent steeds vaker al in een vroeg stadium aan tafel. Wat betreft BIM is de belofte van het systeem duidelijk. Het wordt dan ook volop toegepast door de cascoproducenten. Voor een succesvolle inzet van BIM zijn de producenten echter afhankelijk van andere partijen binnen de bouwkolom. Te hopen is dat achterblijvers ook gaan investeren in BIM, zodat de volle potentie van het systeem kan worden benut. ? concepten, bijvoorbeeld in de mate waarin prefabricage is door - gevoerd. Voor een eerlijke vergelijking zijn er te veel parameters waarmee rekening moet worden gehouden om een uitspraak te kunnen doen. Met het groeiende aanbod en de diversiteit aan concepten geldt dat er voor elk wat wils is. Per situatie zal gekeken moeten worden naar het meest geschikte concept. Investeren De verwachting is dat het marktaandeel van prefab casco's de komende tijd toeneemt. Dat komt onder meer door uitdagingen als gebrek aan ruimte bij binnenstedelijk bouwen en een tekort aan mensen op de bouwplaats. Bovendien zijn snelheid en een gegarandeerde kwaliteit belangrijk in een tijd waarin er een tekort is aan betaalbare, comfortabele woningen. De automatisering binnen de betonfabrieken zet de komende jaren verder door. De betonproductenindustrie gaat daarmee steeds meer lijken op de auto-industrie. Voor de betonprodu- cent betekent het leveren van totaalconcepten onherroepelijk het binnenhalen van andere disciplines zoals installatie- en metselwerk. Daarmee wordt steeds meer werk van de bouw- plaats naar de fabriek verplaatst. Dankzij het leveren van totaalconcepten wordt de betonproducent serieuzer genomen als gesprekspartner binnen het bouwproces. Prefab bouwen in Londen Hurks prefabbeton is al enige tijd actief op de Londense woningbouwmarkt. Het bedrijf is verantwoordelijk voor de engineering, productie en montage van diverse grote appartementengebouwen. Hurks levert vanuit Veldhoven de complete wind- en waterdichte ruwbouw in prefab beton. Voor de gevels gaat het om dragende sandwichpanelen, in de fabriek voorzien van metselwerk, kozijnen en beglazing (foto 5). De elementen worden op de bouwplaats geassem- bleerd. Dat levert grote tijdwinst op en vraagt minder arbeid ter plaatse. In de huidige overspannen bouwsector in London zijn dat aantrekkelijke factoren. De redactie 5 Ontwikkelingen prefab cascobouw 1 2017