Gourt Home::Gourt :: Stahlbau
Schmickbruecke.jpg Der Stahlbau bezeichnet den Teil des Ingenieurbaus bei dem für den Bau von Tragwerken in erster Linie Stahl zum Einsatz kommt. Dabei werden gewalzte Stahlträger, Bleche und Rohre aus Baustahl und seit relativ kurzer Zeit auch Stahlgussteile durch Nieten, Verschweißen oder Verschrauben miteinander zu einem Tragwerk verbunden. Neben dem reinen Stahlbau gibt es auch den Stahlverbundbau, der Stahlelemente mit Beton verbindet und den Stahl-Skelettbau.
Der Stahlbau verbindet den Vorteil der vergleichsweise kurzen Planungs- und Bauzeit mit einer flexiblen Ausführung des Tragwerkes. Diese Flexibilität ergibt sich beispielsweise durch die Verwendung relativ leichter und schlanker, hochbelastbarer Bauteile und einen hohen wie auch präzisen Vorfertigungsgrad und damit verkürzte Montagezeiten. Nachteile des Stahlbaus sind die relativ hohen Materialkosten (stark schwankende intern. Stahlpreise), ein relativ aufwendiger Korrosions- und Brandschutz, die hohe Schwingungsanfälligkeit wie auch ungünstige Schallübertragung von Stahlbauwerken. Der hohe Kostenfaktor bedingt daher eine sorfältige ökonomische Prüfung bei der Verwendung von Stahlbaukonstruktionen gegenüber kostengünstigeren Baukonstruktionen aus Holz oder Stahlbeton. Sie erscheinen überall dort sinnvoll eingesetzt, wo überdurchschnittlich hohe Festigkeitsanforderungen an die Konstruktion gestellt werden (extreme Spannweiten von Dachtragwerken, Stahl-Skelettbau im Hochhausbau) oder ästhetische, formale Gestaltungsgründe schlanke Konstruktionen fordern (meistens im Zusammenhang mit transparenten, repräsentativen Stahl-Glas-Architekturen). Stahlbau wird eingesetzt im
- Hochbau, beispielsweise Stahlfachwerktürme
- bei Brücken,
- im Wasserbau und für
- Kräne
Bekannte Bauwerke aus Stahl
Killesbergturm2-.jpg in Stuttgart]]
- Eiffelturm in Paris
- Funkturm und Reichstagskuppel in Berlin
- Müngstener Brücke
- Hohenzollernbrücke in Köln
- Rendsburger Hochbrücke
- Viaduc de Millau in Frankreich mit einem Brückenträger aus Stahl
- Garabit-Viadukt in Frankreich
- Geultal-Viadukt in Belgien
- Firth-of-Forth-Brücke in Schottland
- Firth-of-Tay-Brücke in Schottland
- Golden Gate Bridge in den USA
- Bahnsteighalle des Frankfurter Hauptbahnhofs
- Killesbergturm in Stuttgart
- Eden Project in England
- Berlin Hauptbahnhof - Lehrter Bahnhof
- Parkhaus der Neuen Messe Stuttgart
- Sydney Harbour Bridge
Korrosionsschutz
Ein Nachteil des Stahlbaus ist der relativ aufwändige Korrosionsschutz. Er erfolgt gewöhnlich durch Beschichten des Tragwerks mit Korrosionsschutzfarbe oder durch Verzinken. Der Korrosionsschutz wird in DIN 55928 geregelt. Da Metalle eine hohe Affinität zum Sauerstoff haben, kommt es zu Oxidation, also zu einem Übergang von einem ernergiereichen Metallzustand in einen ernergiearmen Oxidzustand. Lediglich Gold oxidiert aufgrund seiner negativen Sauerstoffaffinität nur bei Energiezufuhr. Beim Aluminium und Zink wird durch die Bildung einer sehr dichten Oxidschicht das Metall vor weiterer Oxidation geschützt, wähhrend beim Eisen die Dichte der Eisenoxidschicht wesentlich geringer als die Dichte des Eisens ist und somit keine Schutzschicht gegen weitere Sauerstoffaufnahme gebildet werden kann.
Bei der atmosphärischen Stahlkorrosion bildet sich in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser (bei einer Luftfeuchtigkeit von über 65%) Rost=FeOOH, der in aggressiven Atmosphären durch weitere Säuren zuätzlich beschleunigt wird. Rost hat mit einer Dichte von 3,5 das doppelte Volumen von Eisen (7,9). Tatsächlich steigt das Volumen des Rost aber aufgrund der Porösität auf das 7-fache an, wodurch eine große, wasserbindende und damit zusätzlich rostbeschleunigende Oberfläche gebildet wird.
Beim Korrosionsschutz unterscheidet man zwei Systeme: a) durch Beschichtung und b) durch Überzüge. Beschichtungen bestehen aus einer Ferigungsbeschichtung, eine Grundbeschichtung (meistens Zinkchromat, auch Bleimennige) und einer Deckbeschichtung (mindestens 2-schichtiger Auftrag, als Schutz vor Feuchtigkeit und UV-Strahlen), deren Beschichtungsstoffe aus Pigmenten, Bindemitteln und Füllstoffen bestehen. Überzüge bestehen aus einer metallischen Schutzschicht, für Baustahl meistens die Feuerverzinkung in Tauchbädern (infolge der hohen Temperaturen von 723K (450°C) kommt es zu leichten Verformungen der Konstruktionsteile, die nach dem Tauchbaden nachgerichtet werden müssen). Einen sehr guten Korrosionsschutz erhält man beim Nachbehandeln der Feuerverzinkung mit einer Deckschicht, dem so genannten Duplex-System. Bei Seilen erfolgt der Innenschutz durch Hohlraumverfüllung während des Verseilens mit Leinöl-Bleimennige-Paste, während die Außenschicht durch dickschichtige, elastomere Kunststoffe, die zusätzlich die Relativbewegungen und Biegungen der Einzelglieder zulassen, erfolgt.
Zusätzlich sollten die Stahlbauteile bereits durch die Formgebung und Anordnung vor möglicher Korrosion geschützt werden: Verhinderung von Wassersäcken und Schmutzablagerungen, freie Zugänglichkeit der Stahlteile oder aber luft-/wasserdampfdichtes Verschließen.
Brandschutz
Stahlbauwerke benötigen oft besondere Brandschutzvorkehrungen, da durch die geringen Querschnitte der Träger und deren gute Wärmeleitfähigkeit diese bei einem Brand schnell erwärmen und sich dadurch deren Festigkeit verringert. Abhängig von der Brandlast und dem vorgesehenen Gebrauch des Bauwerks können spezielle Ummantelungen das Versagen herauszögern. Die mechanischen Eigenschaften des Stahls sind temperaturabhängig, so dass die Streckgrenze bereits bei 500°C um die Hälfte des Gebrauchszustand absinkt. Für den Brandschutz muss die vom Gesetzgeber geforderte "Feuerwiderstandsdauer" eingehalten werden. Brandschutzmaßnahmen haben dabei dämmende, abschirmende oder wärmeabführende Wirkung.
Dämmende Brandschutzmaßnahmen: der Profilform folgende Ummantelungen und Verkleidungen von Stahlprofilen aus zementgebundenen Spritzputzen mit Vermiculite oder Mineralfasern, meistens mit notwendigen Putzträger. Verbundstützensysteme erfüllen die Anforderungen meistens ohne zusätzliche Maßnahmen. Ferner kastenförmige Umkleidung (Promat, Gipskarton, Dicken und Befestigung lt. Zulassung der Hersteller)=> F90 möglich der Stahlprofile mit zusätzlich notwendigem Korrosionsschutzauftrag. Dämmschichtbildende Beschichtungen in Form von Anstrichen sind derzeit nur bis F 30 realisierbar und befinden sich noch in der Entwicklung.
Abschirmende Brandschutzmaßnahmen: meistens schon vorhandene, raumabschließende Systeme wie abgehängte Decken.
Wärmeabführende Brandschutzsmaßnahmen: Verfüllung der Stahlprofil-Hohlräumen (Stützen) mit pumpenunabhängigem, thermisch frei zirkulierendem Wasser. Besonders im Hochhausbau geeignet.
Weblinks
"Stahlbau"
