Stema Stahlbau

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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. Ein weiteres zentrales Konstruktionselement des Stahlbaus ist das Knotenblech, welches die einzelnen Stäbe des Tragwerkes miteinander verbindet. 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 sorgfältige 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).

Korrosionsschutz

Hochregallager mit feuerverzinkten Stahlelementen

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 den Normen der Reihe DIN EN ISO 12944 geregelt. Da Stahl eine hohe Affinität zum Sauerstoff hat, kommt es zu Oxidation, al so zu  einem Übergang von einem energiereichen Metallzustand in einen energiearmen Oxidzustand. Bei anderen Metallen wie beispielsweise Aluminium und Zink wird durch die Bildung einer sehr dichten Oxidschicht das Metall vor weiterer Oxidation geschützt. Bei der atmosphärischen Stahlkorrosion bildet sich in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser (bei einer Luftfeuchtigkeit von über 65 %) Rost, chemisch FeOOH, der in aggressiven Atmosphären durch weitere Säuren zusätzlich beschleunigt wird. Rost hat mit einer Dichte von 3,5 g/cm³ das doppelte Volumen von Eisen (7,9 g/cm³). Tatsächlich steigt das Volumen des Rostes 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 Fertigungsbeschichtung, eine Grundbeschichtung (früher meistens Zinkchromat oder Bleimennige, heute meist pigmentierte (Zinkstaub, Zinkphosphat) Kunstharzbeschichtungen) 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, bei Baustahl meistens in Form einer Feuerverzinkung in Tauchbädern. Hierbei kommt es infolge der hohen Temperaturen von 723 °K (450 °C) oft zu Verformungen der Konstruktionsteile, die dann 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 Außenschutz durch dickschichtige, elastomere Kunststoffe erfolgt, welche die die Relativbewegungen und Biegungen der Einzelglieder nicht behindern.

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- und wasserdampfdichtes Verschließen.

- Quelle: Wikipedia.de