In der heutigen Welt sehen und verwenden wir überall Stahlkonstruktionen. Die Existenz der Eisenbahnen, die wir jeden Tag auf dem Weg von zu Hause zur Arbeit benutzen, oder einer der meistbesuchten Touristenattraktionen der Welt, der Eiffelturm, wird durch die Verwendung von Stahl als Konstruktionsmaterial ermöglicht. Dank seiner einzigartigen Eigenschaften bilden alle Arten von Stahl eine Grundlage für unsere moderne Gesellschaft. Doch was genau ist der Baustahl? Was ist der Unterschied zwischen Weichstahl und Baustahl? Warum und wie verwendet man ihn? All diese Fragen und mehr werden in diesem Artikel gründlich erklärt.
1.) Was ist Baustahl?
Baustahl ist eine Art von Stahl, der als Baumaterial verwendet wird. Er ist so konstruiert, dass sie ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweisen (was auch als spezifische Festigkeit bezeichnet wird) und kostengünstig sind, um als strukturelles Bauteil in Gebäuden, Straßen, Brücken usw. genutzt zu werden.
2.) Warum Stahl? Stahl als robuster Werkstoff
Stahl, eines der wichtigsten Materialien der modernen Welt, gibt es in verschiedenen Qualitäten und Formen. Er ist einfach eine Legierung aus Eisen und einer sehr geringen Menge an Kohlenstoff (bis zu 2,1 % des Gewichts). Manchmal gibt es auch andere Elemente. Aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und seines niedrigen Preises ist er eine wichtige Komponente, die in der Infrastruktur, in Werkzeugen, Schiffen, Autos, Maschinen, Geräten und Gebäuden verwendet wird.
Stähle werden mit verschiedenen Produktionsmethoden hergestellt und verwendet, indem das Mikrogefüge durch notwendige Wärmebehandlungen entsprechend der gewünschten Eigenschaft verändert wird. Darüber hinaus können dem Stahl Legierungselemente hinzugefügt werden, um unterschiedliche Eigenschaften zu erhalten. Phasendiagramme sind bei der Wärmebehandlung besonders wichtig.
3.) Baustahlarten und-sorten
Es gibt nicht nur eine Art von Baustahl. Es gibt verschiedene Formen und Güten, abhängig von den Anforderungen für die jeweilige Anwendung. Baustähle werden nach der Form ihrer Querschnitte klassifiziert, wie z. B. die am häufigsten verwendeten I-, T- und C-Formen (2). Neben der Form wirkt sich die Stahlsorte direkt auf die mechanischen Eigenschaften aus. Daher müssen verschiedene Baustahlsorten entsprechend den unterschiedlichen Konstruktionsanforderungen ausgewählt werden.
Verschiedene Stahlsorten können geformt und als Strahlen, Stange, Bleche, Stab oder Profil verwendet werden. Hier sind die Standard-Baustahlwerkstoffe:
Kohlenstoffstähle:
Stahl kann als Kohlenstoffstahl definiert werden, wenn der Zusatz eines anderen Legierungselements (wie Wolfram, Zirkonium, Kobalt, Nickel usw.) nicht erforderlich ist, der Kupfergehalt 0,4 % nicht übersteigt oder die folgenden Elemente die angegebenen Gewichtsprozente nicht überschreiten (Mn: 1,6 %, Si: 0,6 %, Cu: 0,6 %) (3). Kohlenstoffstähle werden allgemein nach ihrem Kohlenstoffgehalt in kohlenstoffarme (< 0,3 %), mittelkohlenstoffhaltige (0,3-0,6 %), kohlenstoffreiche (0,6-1 %) und ultrakohlenstoffreiche (1,25-2 %) Stähle eingeteilt. Er wird hauptsächlich in Konstruktionsrohren und -schläuchen verwendet.
Hochfeste niedriglegierte Stähle:
Diese Art von Stählen sind so gestaltet, dass sie bessere mechanische Eigenschaften haben und beständiger gegen atmosphärische Korrosion sind als Kohlenstoffstähle. Sie enthalten Mangan bis zu 2,0 %. Kleine Anteile anderer Legierungselemente wie Chrom, Nickel, Molybdän, Stickstoff, Vanadium, Niob und Titan können in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, um die Eigenschaften zu verändern (3). Wetterfester Stahl, die eine Unterart der hochfesten, niedrig legierten Stähle sind, haben eine hohe Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion durch die Bildung einer passiven, rostähnlichen Schicht auf der Oberfläche und sind einer der wichtigsten Baustähle. Sie werden vor allem für Formteile und Bleche verwendet.
Geschmiedete Stahl:
Das Schmieden ist einfach der Prozess des Formens des Metalls im festen Zustand. Dies geschieht durch Anwendung von mechanischer und thermischer Energie auf Stahlblöcke oder Knüppel. Durch diesen Prozess wird eine einheitliche Kornstruktur in das Material eingebracht, die die Diskontinuität in der Matrix durch Entfernen von Hohlräumen und Gasblasen verringert und die Gesamtfestigkeit erhöht (4).
Abgeschreckte und vergütete legierte Stähle:
Eine Art von Baustahl (z. B. A514), der meist in Gebäudekonstruktionen verwendet wird. Wie aus dem Namen gehört, wurde diese Stahlsorte einer Wärmebehandlung durch Vergüten.
4.) Gemeinsame strukturelle Form
Die Formen der Baustähle sind in vielen Normen weltweit angegeben. Kurz gesagt, Winkel, Toleranzen, Abmessungen und Querschnittsabmessungen der Stähle sind in den Normen definiert und benannt. Untenstehende Abbildung 2 zeigt, dass gemeinsame strukturelle Formen von Stählen. Während viele Profile durch Warm- oder Kaltwalzen geformt werden, werden andere durch Zusammenschweißen von flachen oder gebogenen Blechen hergestellt.
b.) ASTM (Amerikanische Gesellschaft für Prüfung und Materialen)
Diese Stähle haben eine assoziierte Legierungskennung, die mit A beginnt und dann zwei, drei oder vier Zahlen enthält. Die vierstelligen AISI-Stahlsorten, die üblicherweise für Maschinenbau, Maschinen und Fahrzeuge verwendet werden, sind eine völlig andere Spezifikationsreihe. Für alle Stähle gibt es spezielle Bezeichnungen.
Zum Beispiel:
A1085 – Konstruktionsrohre und -schläuche
A36 – Bauformen und Bleche
5.) Vor- und Nachteile von Baustählen
| VORTEILE | NACHTEILE |
| Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht | Korrosionsanfällig |
| Einfache und hohe Massenfertigung | Hohe Kosten, um es korrosionsbeständig zu machen |
| Geformt und gestaltet | Ermüdung |
| Billig | Knickung |
| Langlebig | Festigkeitsabnahme bei hohen Temperaturen |
Höheres Festigkeits-/Gewichtsverhältnis:
Im Vergleich dominiert Stahl jedes andere konventionelle Baumaterial wie Stein, Zement oder Holz in Bezug auf das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Das bedeutet, dass die Toleranz gegenüber schlechten Fundamenten höher ist.
Gute Duktilität:
Duktilität ist die Fähigkeit des Materials, Belastungen ohne Versagen zu widerstehen. Dank der elastischen Natur von Stahl kann er nach dem Biegen in seine ursprüngliche Form zurückkehren. Das verhindert vorzeitige Ausfälle bis zu einem gewissen Punkt. Harte und spröde Materialien können plötzlich versagen, sind also nicht günstig.
Hohe Zähigkeit:
Die Fähigkeit eines Materials, Energie zu absorbieren, wird als Zähigkeit bezeichnet. Baustähle haben hohe Zähigkeitswerte; sie sind daher sehr gut für Bauanwendungen geeignet. Sie sind sowohl stark als auch dehnbar. Es sollte auch erwähnt werden, dass der Hauptunterschied zwischen Baustahl und Konstruktionsstahl darin besteht, dass Konstruktionsstähle steifer sind, um höhere Lasten ohne unnötiges Durchhängen tragen zu können.
Architektonische Vielfalt:
Stahlkonstruktionen ermöglichen so unterschiedliche architektonische Gestaltungen. Überall auf der Welt kann man erstaunliche Gebäude, Türme und Brücken aus Stahl beobachten. Man würde sich wundern, wenn man wüsste, dass dieses Material noch vor hundert Jahren nicht wirtschaftlich sinnvoll als Bauteil eingesetzt werden konnte.
Platz Sparen:
Bei einem Vergleich mit Stahlbeton kann ein 40×40 cm2 großer Stahlträger die gleiche Aufgabe erfüllen wie ein 100×100 cm2 großer Stahlbetonträger. Dieses Beispiel zeigt, dass eine Nettoeinsparung hinsichtlich der nutzbaren Fläche möglich ist (5).
Es gibt einige Nachteile, die mit zusätzlichen Kosten gelöst werden können, wie z. B. Korrosions- und Feueranfälligkeit oder das Risiko der Knickung unter schweren Lasten. Dennoch können die Vorteile bei bestimmten Konstruktionsanwendungen diese Nachteile überwiegen.
6.) Baustähle Anwendungen
Was fällt Ihnen ein, wenn Sie das Wort Baustahl hören? Hoffentlich nicht nur der Bau. Baustahl ist das am meisten bevorzugte Metall von Architekten, Designern, Ingenieuren, Bauunternehmern und Hersteller. Aufgrund der Eigenschaften des Baustahls insbesondere sehr langlebig, korrosionsbeständig, dehnbar, und relativ billig ist, ist der Baustahl in verschiedenen Bereichen verwendbar.
Konstruktion
Baustahl hat vielfältige Anwendungen in der Bauindustrie. Er wird allgemein bei der Planung und dem Bau von Industrieanlagen verwendet. Baustahl hat ein hohes Festigkeits-/Gewichtsverhältnis, wodurch er sich hervorragend für den Bau riesiger Strukturen wie Gebäude, Lagerhallen, Brücken, Fabriken usw. eignet. Stahlrahmen, Strahlen, Säulen, Stäbe, Träger, Bleche und viele andere werden von Baustahlherstellern hergestellt, die in der Bauindustrie verwendet werden. Jedes Jahr werden etwa 25 % der Baustähle für den Bau von Gebäuden verwendet.
Bergbau
In der Bergbauindustrie gibt es viele Anwendungen von Baustahl. Die meisten Komponenten im Unterbau des Bergbaus werden mit Baustahl verstärkt. Alle Werkstätten, Büroräume, Konstruktionsteile von Bergwerken wie Siebe, Wirbelschichtkessel, Gebäude werden mit Baustahl hergestellt. Baustahl ist wegen seiner glatten Oberfläche leicht zu reinigen und stört daher nicht andere Elemente.
Transport
Baustahl wird für die Herstellung von Lastwagen, Getrieben, Zügen, Schienen und Schiffen, Ankerketten, Fahrwerke und Komponenten von Flugzeugtriebwerken verwendet. Die meisten dieser Fahrzeuge enthalten einen erheblichen Anteil an Baustahl. Baustähle werden aufgrund seiner Elastizität, Korrosionsbeständigkeit, Zugfestigkeit, Duktilität, Formbarkeit und Erschwinglichkeit verwendet.
Marine
Die meisten Schiffsfahrzeuge werden mit Baustahl gebaut, z. B. U-Boote, Boote, Supertanker, Leitern, Stahlböden und -roste, Treppen und Stahlprofile. Baustahl kann äußerem Druck widerstehen und lässt sich leicht verformen. Diese Eigenschaften machen Baustähle für den maritimen Bereich besonders geeignet.
Energie
Es gibt viele Anwendungen von Baustahl in der Energieindustrie. Er wird in vielen Industriebauten in erneuerbaren und nicht-erneuerbaren Energiequellen verwendet, wie z. B. in Sendemasten, Rohrleitungen, Windenergieanlagen, Elektromagneten, Transformatorenkernen, Öl- und Gasbohrungen.
7.) Standards
Baustahlformen, Größen, chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften wie Festigkeiten, Lagerungspraktiken werden nach Normen hergestellt. Baustähle werden im Allgemeinen auf der Grundlage der entsprechenden Industrie- oder nationalen Normen spezifiziert, wie z. B. ASTM, API, BSI, ISO, usw. In den meisten Fällen geben die Normen hauptsächlich die grundlegenden Anforderungen wie Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung und die Festigkeitseigenschaften vor.
Die beiden meistverbreiteten Normen sind die Europäische Norm (EN 10025) und die amerikanische Norm (ASTM).
a.) EN 10025
Die Namen von Baustählen beginnen mit “S” nachdem sie “Streckfestigkeit (in N/mm2) geschrieben haben. Dann können sie bezeichnet werden, “Zähigkeitswert”, ”Feinkorn oder nicht ”, ”Angelassen oder abgeschreckt”.
Zum Beispiel : ‘S275J2′ oder ‘S690QL’
8.) Wie wählen Sie Ihren Hersteller?
Die Entscheidung in einer so wichtigen Angelegenheit kann beunruhigend sein. Eine falsche Entscheidung beim Hersteller kann kostspielig sein. Unsere unten aufgeführten Ratschläge können bei der Wahl Ihres Herstellers hilfreich sein.
Wissen Sie, wonach Sie suchen.
Legen Sie Ihre Prioritäten und Erwartungen an Ihren Hersteller vor dem Gespräch mit den Kandidaten fest.
Lass dir Zeit.
Eine überstürzte Wahl des Herstellers kann mehr von Ihrer Zeit in Anspruch nehmen, als sie zu bewerten. Testen Sie gegebenenfalls mehrere Firmen und wählen Sie die für Sie Beste aus.
Fragen Sie nach dem Hintergrund.
Ein Unternehmen mit einer guten Historie wird Sie weniger wahrscheinlich im Stich lassen. Am besten behalten Sie das im Hinterkopf.
Erwägen Sie ein Agent zu anheuern
Es gibt viele unsichtbare Kosten im Prozess der Beschaffung. Anheuern von erfahrenen Fachleuten oder Unternehmen für Ihre Beschaffungsprojekte kann Ihre Kosten erheblich senken. Fühlen Sie sich frei, alles zu diesem Thema an YENAs erfahrenes Team in verschiedenen Stahlbauprojekten zu fragen.
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