Stahl – Herstellung und Produkte
Lochblechen sind Streckmetalle kostengünstiger. Gegenüber den Geweben haben sie noch den Vorteil der Eigenstabilität. Sie werden vor allem als luftdurchlässige Fassadenbekleidungen und als Sicht- und Sonnenschutzelemente, sowie als Geländerfüllungen und auch als gering belastete Roste und Treppenstufen eingesetzt.
Halbzeuge – Warmwalzprofile Insgesamt gibt es ca. 70 000 verschiedene Walzstahlerzeugnisse. Profile sind nach ihren Querschnitten genormt. Sonderprofile können in den meisten Fällen nur in großen Mengen wirtschaftlich hergestellt werden. Neben europäischen Profilreihen (Abb. B 3.33) sind Profile amerikanischer, britischer, japanischer und russischer Profilnormen die am weitesten verbreiteten Formen. Bei genormten Profilen treten trotz hoher Herstellungsgenauigkeit von den Normen zugelassene Toleranzen auf, was bei der Planung einzupassender Teile berücksichtigt werden sollte. B 3.31
B 3.32 B 3.33
Konstruktion aus geschweißten HEB-Profilen, Umnutzung eines Bergbau-Gebäudes in ein Bürgerhaus und Bergbaumuseum, Peißenberg (D) 2004, Reichel Architekten Konstruktion mit Lochstegträgern Überblick über gebräuchliche Standard-Stahlprofile nach europäischer Norm (Formen und Anwendungen, Abmessungen und Gewicht)
B 3.31
Offene Profile
Als Ausgangsmaterial für warmgewalzte Profile dienen vor allem sogenannte Knüppel, Vorblöcke oder Trägerrohlinge, die im Stranggussverfahren hergestellt werden, wobei der hierfür verwendete Flüssigstahl in erster Linie aus Elektrolichtbogenöfen stammt. Das Material kommt entweder direkt aus einer nahegelegenen Gießerei, um die Energiekosten zu reduzieren, oder aus einem Zwischenlager, um die Gieß- und Walzprozesse zu entkoppeln. Im Hubbalkenofen wird es auf eine Temperatur von ca. 1350 °C erhitzt. Die heißen Stahlblöcke werden anschließend durch mehrere Walzgerüste geführt, um dort ihre endgültige Form zu erhalten. Die Größe des Walzspalts im FertigstellungsWalzgerüst bestimmt die Abmessungen des Profils. Durch Variationen der Walzenabstände für Flansche und Stege können unterschiedliche Profiltypen einer Serie im selben Walzspalt gewalzt werden. Dadurch erklären sich auch die kleinen Unterschiede in den Abmessungen der HEA-, HEAA-, HEB- und HEM-Breitflanschträger beispielsweise der 300er-Reihe. Lediglich der HEB 300 verfügt über eine Höhe und Breite von exakt 300 mm, die abgeleiteten Profile weisen hingegen Flansch- und Stegdicken auf, die geringfügig von diesen Grundabmessungen abweichen. Nach dem Ablängen im warmen oder kalten Zustand und dem anschließenden Abkühlen werden die Träger gerichtet und ausgeliefert. Grundsätzlich können Breitflanschträger (HE) mit quadratischem Querschnitt zur Aufnahme großer Lasten als Stützen und Träger eingesetzt werden. Hierbei stehen die Bezeichnungen HEA oder HEAA für Profile leichter Ausführung, HEB bezeichnet die normale Reihe,
B 3.32
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HEM die verstärkte. HD-Profile werden hauptsächlich als Stützen eingesetzt, HL-Profile mit besonders breiten Flanschen (ohne quadratischen Querschnitt) für hohe Biegebeanspruchungen und HP-Profile in erster Linie für Gründungen und Pfahlanwendungen. Zu beachten ist, dass nur bei der HEB-Reihe die tatsächliche Profilhöhe mit der Bezeichnung übereinstimmt. Normalprofile IPN und U/UPN entsprechen den IPE- und UPE-Profilen und haben geneigte Innenflansche, was für verschraubtes Konstruieren nachteilig ist. Sie sind kostengünstiger als Profile mit parallelen Flanschen, für Verschraubungen gibt es dabei spezielle konische Unterlegscheiben. Die schlanken IPE-Profile eignen sich vor allem für Biegebeanspruchungen, etwa als Träger. Bei Druckbelastung sind sie entlang ihrer schwächeren Achse knickgefährdet, weshalb sie eher selten als Stützen zum Einsatz kommen, insbesondere wenn es keine seitliche Stabilisierung gibt. U-Profile werden wegen ihres asymmetrischen Querschnitts meist paarweise angeordnet, während halbierte IPE-Profile als T-Profile Verwendung finden. Das größte genormte warmgewalzte Profil, das derzeit erhältlich ist, hat eine Profiltiefe von 1118 mm. Die Längen werden in erster Linie durch transportbedingte Faktoren begrenzt. Die üblichen Längen reichen in Schritten von je 2 m von 12 bis 18 m. Sofern die Bestellung ein Mindestgewicht übersteigt, bieten bestimmte Kataloge aber auch Sonderlängen von bis zu 33 m an. Auf Sonderbestellung sind sogar noch längere Produkte erhältlich. Aus den Profiltabellen gehen nicht nur die Abmessungen der Querschnitte hervor, sondern auch Informationen über das Gewicht (z. B. für Lastberechnungen und Kostenschätzungen) sowie über die Oberfläche in m2/m (etwa zur Berechnung der zu lackierenden Fläche). Ein weiterer querschnittsbezogener Parameter ist das U/A-Verhältnis – U bezeichnet dabei den erwärmten Umfang (also die bei einem Brand der Hitze ausgesetzte Fläche) und A die Querschnittsfläche des Profils. Ein kleiner U/A-Wert erlaubt Einsparungen bei den Lackierkosten und weist auf eine langsamere Erwärmung des gesamten Querschnitts im Brandfall hin. Warmgewalzte Profile dienen auch als Ausgangsmaterial für verschiedene hiervon abgeleitete Standardträger. So wird etwa für die Fertigung von Lochstegträgern das gewalzte Profil entlang des Stegs mit besonderer Schnittführung in zwei Hälften geschnitten, die dann in Längsrichtung zueinander verschoben wieder miteinander verschweißt werden. Ergebnis ist ein hoher Träger mit sechseckigen, runden oder auch linsenförmigen Öffnungen im Steg (Abb. B 3.32). Ein Lochstegträger weist im Vergleich zum ursprünglichen Trägerprofil beim gleichen Gewicht pro Meter eine deutlich höhere Steifigkeit und ca. die 1,5-fache Höhe