Plattform zu Beton und Stahl im Bauwesen
Stahlskelettbau ist ein Oberbegriff für die Verwendung von dünnwandigen, kaltgeformten Stahlprodukten. Er hat ein breites Anwendungsspektrum, ist aber nicht überall einheitlich genormt. Die Konstruktion beruht häufig auf Annahmen und wesentliche Komponenten wie Stabilität, Verbindungen und lokale Effekte bleiben konstruktiv unterbelichtet. Cor van Zandwijk von CFP Engineering unterstreicht die Bedeutung von Tests: “Physikalische Tests machen sichtbar, was Modelle nicht immer vollständig vorhersagen können.”
In den letzten Jahren hat es eine klare Entwicklung gegeben: Der Bedarf an klaren Normen und Berechnungsregeln wächst, stellt Van Zandwijk fest. “Ein wichtiger Schritt wurde zum Beispiel 2019 mit der Entwicklung einer Norm für Zwischengeschosse gemacht. Ziel war es, den Markt reifer zu machen, indem einheitliche Grundsätze für Entwurf und Ausschreibung geschaffen werden. Dies trägt auch zu einem fairen Spielfeld bei, in dem Anbieter ihre Produkte vergleichbar und vor allem überprüfbar nachweisen können.”
Trotz enormer Fortschritte bei Software und Berechnungsmethoden in den letzten 10 bis 15 Jahren zeigt sich, dass wir immer noch oft auf Annahmen zurückgreifen, weiß Van Zandwijk. “In der Praxis werden viele Strukturen auf der Grundlage von Erfahrungen entworfen und angewandt: ‘Wir bauen schon seit Jahren so, also muss es gut sein’. Aber das sagt in der Realität wenig aus. Bei industriellen Zwischengeschossen wird bei der Planung oft eine Nutzlast von 500 kg/m2 angenommen. Das bedeutet jedoch nicht, dass der Entwurf unter allen Umständen nachweislich sicher ist. Die Sicherheit hängt von der richtigen Modellierung, Detaillierung, Ausführung und Validierung kritischer Mechanismen ab. Insbesondere bei kaltgeformten Stahlprodukten ist das Verhalten oft komplex und mit FEM-Berechnungen nur schwer vollständig zu modellieren. Die korrekte Vorhersage von Versagensmechanismen ist kompliziert, und genau darin liegt das Risiko. Die Prüfung ist in solchen Fällen oft der direkteste Weg, um Modelle zu validieren und Gewissheit über das tatsächliche Verhalten einer Struktur zu erhalten.”
Dies gilt nicht nur für Fußböden, sondern für alle Projekte, bei denen Stahlkonstruktionen eine strukturelle Komponente darstellen. “Lokaler Einsturz oder Instabilität können plötzlich auftreten, insbesondere bei dünnwandigen Profilen und Verbindungen. Das Argument, dass noch nie etwas zusammengebrochen ist, ist nicht stichhaltig. Extreme Belastungen, wie starker Schneefall oder außergewöhnliche Windkräfte, treten nicht jedes Jahr auf, aber wenn sie auftreten, können die Folgen erheblich sein. Die Geschichte zeigt, dass strukturelles Versagen oft erst dann sichtbar wird, wenn wirklich etwas schief läuft. Man denke nur an bekannte Einstürze, bei denen sich später herausstellte, dass wesentliche Bauteile fehlten oder unzureichend dimensioniert waren. Wenn ein Bauwerk versagt, geschieht dies selten schrittweise, sondern oft auf einmal.”
Es ist daher auffällig, dass im Bereich des Brandschutzes viele Tests durchgeführt werden, während die strukturellen Tests relativ begrenzt bleiben, sagt Van Zandwijk. “Dies ist bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass es im Stahlrahmenbau eine Vielzahl von Details und Verbindungen gibt, die nur schwer zu modellieren sind. In anderen Bereichen, wie dem Gerüstbau, wird dagegen intensiv getestet. Dort investieren die Unternehmen jedes Jahr Millionen in Belastungstests, um ihre Produkte zu validieren. Dies geschieht nicht ohne Grund. Diese Erkenntnis sollte auch den Stahlrahmenbau durchdringen. Nicht alles kann und sollte auf Annahmen beruhen. Tests sind für das Systemverhalten, für Verbindungen und spezielle Details unerlässlich, nicht für jedes Standardprodukt. Nur so kann sich der Stahlrahmenbau zu einer ausgereiften und zuverlässigen Bauweise entwickeln.”
CFP Engineering setzt bewusst Tests ein, um mathematische Modelle und Details zu validieren. “Wir verfügen über Prüfstände mit einer Spannweite von bis zu 7 Metern und einer Breite von 3 Metern mit einer Kapazität von 2 x 25 Tonnen. Mit dieser flexiblen Einrichtung können wir eine Vielzahl von Tests im Stahlrahmenbau durchführen: von der Durchbiegung von Böden und Lasten auf Gerüsten bis hin zu Untersuchungen von Sandwichplatten und Fassadenplatten. Darüber hinaus prüfen wir auch in kleinem Maßstab mit Aufbauten bis zu 10 kN, zum Beispiel für Auszugstests von Schrauben.”
