Vertikale Erweiterung eines bestehenden Industriegebäudes: Vergleich von Layoutstrategien, Flächeneffizienz und Materialeinsatz in einer BIM-gestützten Fallstudie

Abstract

Vor dem Hintergrund des steigenden Flächenverbrauchs und dem politischen Ziel der Reduktion der Bodeninanspruchnahme, untersucht diese Arbeit, im Kontext des Forschungsprojekts RE:STOCK INDUSTRY, die Potenziale vertikaler Erweiterungen im Industriebau. Im Fokus steht die modellbasierte Analyse eines bestehenden Industriegebäudes. Das Ziel dieser Analyse ist, die Auswirkungen einer Aufstockung auf Flächen- und Materialkennwerte systematisch zu erfassen und zu bewerten. Damit leistet die Arbeit einen Beitrag zur Frage, inwieweit bestehende Industriegebäude als räumliche Ressource für zukünftige Nutzungsanforderungen aktiviert werden können. Der methodische Ansatz basiert auf einer BIM-gestützten Fallstudie, in der ein funktionsoptimiertes Ideal-Layout einem realitätsnahen Real-Layout gegenübergestellt wird. Die Überführung des Ideal-Layouts in ein real umsetzbares Modell erfolgt unter Berücksichtigung geometrischer und funktionaler Rahmenbedingungen des Bestands. Auf dieser Grundlage werden sowohl flächenbezogene Kennwerte als auch Materialmengen ermittelt und vergleichend ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bruttogrundfläche durch die vertikale Erweiterung um den Faktor 3,6 gesteigert werden kann. Zugleich wird deutlich, dass das Real-Layout aufgrund geometrischer Randbedingungen einen um 41 % höheren Flächenbedarf aufweist als das Ideal-Layout. Der absolute Materialeinsatz steigt infolge der zusätzlichen Geschosse deutlich an, während sich die Materialintensität der tragenden Primärstruktur pro Quadratmeter Bruttogrundfläche um etwa 42 % reduziert. Die Untersuchung zeigt, dass vertikale Erweiterungen eine wirksame Strategie zur Flächenverdichtung im Bestand darstellen und eine effizientere Nutzung vorhandener Tragstrukturen ermöglichen. Gleichzeitig gehen sie mit einer erhöhten räumlichen und funktionalen Komplexität einher, insbesondere im Hinblick auf die Organisation der internen Abläufe und der logistischen Verbindungen zwischen den Ebenen. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die vertikale Erweiterung sowohl Potenziale als auch klare Anforderungen an Planung und Nutzung mit sich bringt und eine integrative Betrachtung von Fläche, Material und Funktion erforderlich macht.

Against the background of increasing land consumption and the political objective of reducing land use, this thesis investigates the potential of vertical extensions in industrial buildings within the context of the RE:STOCK INDUSTRY research project. The focal point of this thesis is a model-based analysis of an already existing industrial building, aiming to systematically assess the impact of a vertical expansion on spatial and material-related parameters. By doing so, the study contributes to the question of how existing industrial buildings can be activated as spatial resources for future demands. The methodological approach is based on a BIM-supported case study, comparing a functionally optimized ideal-layout with a truer to life real-layout. The transformation of the ideal-layout into a feasible design, considers the geometric and functional constraints of the existing structure. On this basis, both area-related indicators and material quantities of the load-bearing primary structure, are determined and evaluated comparatively. The results show that the gross floor area can be increased by a factor of 3.6 through vertical extension. At the same time, the real-layout requires approximately 41 % more space than the ideal-layout, due to geometric constraints. While the absolute material consumption increases significantly as a result of the additional floors, the material intensity of the load-bearing primary structure per square meter of gross floor area decreases by approximately 42 %. The study demonstrates that vertical extensions represent an effective strategy for densifying existing industrial buildings and enable a more efficient use of existing structural systems. At the same time, they introduce increased spatial and functional complexity, particularly in terms of internal processes and vertical logistics. Overall, the findings highlight that vertical expansion offers both significant potential and clear requirements for planning and operation, requiring an integrated consideration of space, material, and function.