Stahlrahmenkonstruktion – Arten und Merkmale

Einführung

Stahl als Legierung gibt es zwar schon seit langem, aber eine Reihe von Faktoren hat verhindert, dass er regelmäßig als Konstruktionsmaterial verwendet wurde. Einer der wichtigsten Faktoren dafür war die ineffiziente Massenproduktion von Stahl im Allgemeinen, weshalb die erste Verwendung von Stahlrahmenkonstruktionen erst im späten 19.

Glücklicherweise ist Stahl heute ein weithin bekanntes Material, das für viele verschiedene Zwecke verwendet werden kann – auch für Stahlrahmenkonstruktionen. Die Stahlrahmenkonstruktionen als Ganzes sind eine Bautechnik, bei der horizontale I-Träger und vertikale Stützen zu einer Art „Skelettrahmen“ kombiniert werden, der Böden, Wände, Fenster und das Dach eines Gebäudes trägt – oder das allgemeine Gewicht einer Struktur, wenn es sich nicht um ein Wohngebäude handelt.

Vertikale Säulen und horizontale Balken können auf verschiedene Weise miteinander verbunden werden. Einige der gängigsten Methoden sind Schweißen, Nieten und Verschrauben. Diese Art von Technik hat auch den Typus des „Wolkenkratzers“ ermöglicht. Das soll nicht heißen, dass andere Gebäudetypen nicht auch mit Stahlrahmenkonstruktionen gebaut werden können – es gibt viele Industriegebäude, Lagerhallen und Wohngebäude, die ohne Probleme Stahlrahmenkonstruktionen als Basis verwenden.

Defizite und Vorteile von Stahlrahmenkonstruktionen

Jedes auf dem Markt erhältliche Rahmenmaterial hat seine eigenen Vor- und Nachteile, so auch Stahl – im Vergleich zu anderen Materialien gibt es einige positive Faktoren, aber auch einige potenziell problematische Faktoren, die es zu beachten gilt. Wir beginnen mit den Vorteilen der Stahlrahmenkonstruktion:

• Massenproduktion. Wenn es um die Wahl zwischen verschiedenen Materialien geht, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass Stahl ein Material ist, das am einfachsten in vielen verschiedenen Größen und Formen in Massenproduktion hergestellt werden kann.
• Keine schädlings- oder insektenbedingten Schwächen. Stahl ist gegen die von Säugetieren oder wühlenden Insekten verursachte Zersetzung völlig immun.
• Dauerhaftigkeit. Stahl ist sowohl stabiler als auch leichter als ein typischer Holzrahmen, so dass das Problem der Haltbarkeit des Brettes in seiner Gesamtheit gelöst ist.
• Widerstandsfähigkeit gegen Feuer. Die Feuerbeständigkeit von Stahl ist erstklassig, mit geringem bis gar keinem Ausbreitungspotenzial und der Möglichkeit, diesen speziellen Parameter mit flammfesten Beschichtungen zu verbessern. Aber es gibt einen Haken – auf den wir bei den Nachteilen näher eingehen werden.
• Feuchtigkeit und andere Faktoren. Stahl ist zwar nicht immun gegen verschiedene Arten von Feuchtigkeit, aber seine Korrosionsbeständigkeit ist ziemlich beeindruckend. Sie kann entweder durch eine Veränderung der Legierung oder durch verschiedene Beschichtungen und Behandlungen erhöht werden, um die Rostbeständigkeit von Stahl zu verbessern – dies ist für bestimmte Bauwerke wie Brücken, die ständig verschiedenen Witterungseinflüssen ausgesetzt sind, von großer Bedeutung.

Allerdings gibt es kein perfektes Material – auch nicht den Stahl, der eine Reihe von Nachteilen mit sich bringt. Zum Beispiel:

• Präzision ist eine Voraussetzung. Bei Holzrahmen gibt es immer etwas Spielraum für Anpassungen vor Ort – sei es das Zuschneiden von Bauteilen, das Verstärken von Verbindungen mit Nägeln und so weiter. Leider ist das bei Stahl nicht möglich – alle Berechnungen bei der Stahlproduktion müssen so genau wie möglich sein, da alle Teile für Stahlrahmenkonstruktionen in ihrer endgültigen Form vor Ort geliefert werden. Außerdem kann schon ein einziges falsch berechnetes Stahlteil den gesamten Bauprozess zum Stillstand bringen, bevor das betreffende Teil richtig hergestellt ist.
• Geringe Energierückhaltung. Stahl ist zwar ziemlich hitzebeständig, aber seine Wärmeleitfähigkeit ist viel zu hoch, als dass er ein effektives Material wäre, wenn es um die Energierückhaltung eines Gebäudes geht. Dieses Problem kann zwar durch verschiedene Dämmmaßnahmen teilweise behoben werden, aber damit müssen Sie so oder so leben.
• Eine Menge zusätzlicher Strukturen. Stahlrahmenkonstruktionen sind auch ziemlich abhängig von verschiedenen tragenden Strukturelementen, sei es Isolierung, Trockenbau, Ummantelung oder sogar verschiedene Holzkomponenten. Dies führt auch zu einem längeren Bauprozess, aber in den meisten Fällen überwiegt die Zeitersparnis bei der Vorfertigung diese potenziellen Verzögerungen.

Typen von Stahlkonstruktionen

Was die Stahlzargen selbst betrifft, so gibt es verschiedene Arten von Zargen, wobei jede Art ihren eigenen spezifischen Anwendungsfall und ihre eigenen Konstruktionsverfahren hat. Es gibt drei Haupttypen von Stahlrahmenkonstruktionen – Wandtragwerke, Skelettrahmen und Weitspannträger.

Wandtragend Stahlrahmenkonstruktionen sind in hohem Maße auf Mauerwerkswände angewiesen, an denen die Stahlbauteile verankert sind. Diese Struktur soll sowohl das horizontale als auch das vertikale Gewicht eines Bauwerks tragen, so dass der Abstand zwischen den Stützen in der Regel stark variiert – Balken mit geringerer Tiefe werden bevorzugt, und sie bieten mehr Stehhöhe, aber sie erhöhen auch die Anforderungen an den Stützenabstand. Der Hauptgrund dafür ist wiederum die Gewichtsbelastung einer Struktur – und der engere Abstand der tragenden Säulen könnte möglicherweise den lichten Raumbereich begrenzen.

Skelett Die Stahlrahmenkonstruktionen hingegen ist im Vergleich dazu etwas einfacher. Es handelt sich immer noch um ein zusammenhängendes Netz von Stützen und Trägern, das das gesamte Gewicht des Bauwerks trägt, aber es werden auch Brüstungsträger für Mauerwerkswände verwendet und es eignet sich im Allgemeinen eher für große mehrstöckige Gebäude.

Große Spannweite Stahlskelettbau ist eine weitere, etwas ungewöhnliche Art von Stahlskelettbau, die eher für große Strukturen mit massiven Abstandsanforderungen geeignet ist – mehr als 12 Meter zwischen den tragenden Wänden oder Trägern. Es ist die bevorzugte Konstruktionsmethode für Theater, Industriegebäude und so ziemlich alles andere, was schwerere Lasten und höhere Bögen erfordert.

Holzrahmen und Stahlrahmenkonstruktionen – wie hoch sind die Kosten?

Es gibt zwar viele andere Faktoren, die bei der Gegenüberstellung verschiedener Rahmenmaterialien in Betracht gezogen werden könnten, aber es gibt einen, der sie alle übertrifft – und das sind die Kosten für den Bau eines Rahmens aus einem bestimmten Material.

Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass alle Vorteile von Stahl durch seine Kosten aufgewogen werden – Stahl kostet zweifellos mehr als Holz, wenn es um den Bau von Rahmen geht. Zum einen ist die Herstellung eines Stahlskeletts ein äußerst langwieriger Prozess, der ein hohes Maß an Wissen und Erfahrung auf diesem Gebiet erfordert.

Daraus ergibt sich so ziemlich der gesamte Kostenunterschied, einschließlich der Montagekosten, der Produktionskosten usw. Es gibt einen großen Spielraum für Korrekturen, der von der Stahlqualität, der Komplexität einer Struktur als Ganzes sowie von vielen anderen Faktoren abhängt.

Man kann auch sagen, dass Stahl bei kleineren Häusern (kleine und mittelgroße Eigenheime) eine teurere Alternative zu Holz ist. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Stahlrahmenkonstruktionen ein Mehrfaches der Kosten von Holzrahmen betragen.

Schlussfolgerung

Wie Sie sehen, haben Stahlrahmenkonstruktionen als Ganzes ihre eigenen Anwendungsfälle, in denen sie am besten geeignet sind – vor allem bei Industriebauten, mehrstöckigen Gebäuden und so weiter. Wir haben aber auch versucht, einigermaßen objektiv zu sein und sowohl die Vor- als auch die Nachteile von Stahlrahmenkonstruktionen insgesamt aufzulisten, damit Ihre Entscheidung fundiert ist und auf dem vollen Wissen über das Thema beruht.