Wetterfester Baustahl - Merkblatt 434 - Wirtschaftsvereinigung Stahl
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Wetterfester Baustahl Merkblatt 434
Merkblatt 434
Wirtschaftsvereinigung Stahl Messen und Ausstellungen dienen der Präsen-
tation neuer Werkstoffentwicklungen und inno-
Die Wirtschaftsvereinigung Stahl ist der wirt- vativer, zukunftsweisender Stahlanwendungen.
schaftspolitische Verband der Stahlindustrie in Alle drei Jahre wird der Stahl-Innovationspreis
Deutschland mit Sitz in Düsseldorf und Büros in (www.stahl-innovationspreis.de) ausgelobt. Er
Berlin und Brüssel. Der Verband vertritt die ist einer der bedeutendsten Wettbewerbe seiner
branchenpolitischen Interessen der in Deutsch- Art und zeichnet besonders innovative Stahl-
land ansässigen Stahlproduzenten und assozi- anwendungen aus.
ierter ausländischer Mitgliedsunternehmen ge-
genüber Politik, Wirtschaft und Öffentlichkeit.
Die wichtigsten Aufgaben sind: Impressum
Das wirtschaftspolitische Umfeld mitgestalten Merkblatt 434
Zentrales Anliegen ist es, ein wirtschaftspo- „Wetterfester Baustahl“
litisches Umfeld zu ermöglichen, das die inter- Ausgabe 2004
nationale Wettbewerbsfähigkeit der Stahlunter- ISSN 0175-2006
nehmen in Deutschland auch in Zukunft sichert.
Herausgeber
Aufmerksamkeit schaffen, Meinungen bilden Wirtschaftsvereinigung Stahl
Die Wirtschaftsvereinigung Stahl vertritt die Postfach 105464, 40045 Düsseldorf
Interessen der Mitgliedsunternehmen gegen-
über politischen Entscheidungsträgern, Behör- Autor
den, anderen wirtschaftlichen Branchen sowie Em. Prof. Dr.-Ing. Manfred Fischer, Stuttgart
der Öffentlichkeit und den Medien.
Layout
Bündelung wirtschaftlicher Interessen circa drei, München
Die Mitgliedsunternehmen haben gemein-
same Ziele. Diese gilt es zu bündeln und mit Fotos
einer Stimme an die Politik zu richten. Martin Jung, Hamburg: Titel
Manfred Fischer, Stuttgart:
Expertise für die Mitgliedsunternehmen Abb. 3, 4, 5, 6, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 25, 31, 35,
Austausch fachlicher Expertise in Ausschüs- 38, 40, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 52, 53, 54
sen und Gremien ist ein weiteres Ziel der Wirt- Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf,
schaftsvereinigung Stahl. Merkblatt 434, 3. Auflage 1974: Abb. 1, 2
Jörg Hempel, Aachen: Abb. 18, 19
National und international vernetzt Klaus Frahm, Hamburg: Abb. 20
Durch die Mitgliedschaften im Bundesver- Bernd-Michael Maurer, Köln-Dellbrück: Abb. 23
band der Deutschen Industrie (BDI), im euro- Lamott Architekten, Stuttgart: Abb. 27, 28, 30
päischen Stahlverband EUROFER und im Welt- Eduard Hueber, New York: Abb. 21
Stahlverband World Steel Association werden Dietrich • Fritzen • Löf, Köln: Abb. 32, 33
die Interessen der Mitgliedsunternehmen national Zwahlen & Mayr S. A., Aigle (Schweiz): Abb. 36
wie auch international vertreten. Kunst- und Ausstellungshalle der Bundesre-
publik Deutschland GmbH Bonn/Peter Oszvald:
Marketing für Stahlanwendungen Abb. 51
Markt- und anwendungsorientiert werden
firmenneutrale Informationen über Verarbeitung
und Einsatz des Werkstoffs Stahl bereitgestellt. Ein Nachdruck dieser Veröffentlichung ist – auch
Publikationen bieten ein breites Spektrum auszugsweise – nur mit schriftlicher Genehmi-
praxisnaher Hinweise für Konstrukteure, Ent- gung des Herausgebers und bei Quellenangabe
wickler, Planer und Verarbeiter von Stahl. Sie gestattet. Die zugrunde liegenden Informationen
werden auch in Ausbildung und Lehre einge- wurden mit größter Sorgfalt recherchiert und
setzt. Vortragsveranstaltungen schaffen ein redaktionell bearbeitet. Eine Haftung ist jedoch
Forum für Erfahrungsberichte aus der Praxis. ausgeschlossen.
2
Wetterfester Baustahl
Inhalt Seite Seite
1 Überblick 4 4 Anwendungen von
2 Wetterfeste Stähle 6 Wetterfestem Baustahl 15
2.1 Chemische Zusammensetzung 4.1 Konstruktionen 15
und mechanische Eigenschaften 6 4.1.1 Beispiele aus dem Hochbau 15
2.1.1 Europäische Norm 6 4.1.2 Beispiele aus dem Brückenbau 22
2.1.2 Hochfeste Qualitäten 7 4.1.3 Weitere Anwendungsbeispiele 26
2.2 Deckschichtbildung 7 4.2 Ästhetik 27
2.2.1 Direkt benetzte und indirekt
benetzte Flächen 7 5 Inspektion und Wartung 30
2.2.2 Deckschichtbildung bei direkt 5.1 Inspektion 30
benetzten Flächen 7 5.2 Wartung 30
2.2.3 Deckschichtbildung bei indirekt 6 Wirtschaftlichkeit 31
benetzten Flächen 8 6.1 Allgemeines 31
2.2.4 Geringere Unterrostungsneigung 6.2 Wirtschaftlichkeitsvergleich am
von Beschichtungen 8 Beispiel einer Brücke 32
2.3 Voraussetzungen für den optimalen Anhang:
erhöhten Korrosionswiderstand 9 Check-Liste für den Anwender 35
2.4 Einstufung in eine Korrosivitäts- Literatur 38
kategorie und Dickenzuschläge 9 Architekten 38
2.4.1 Übersicht 9
2.4.2 Einstufung 9
2.4.3 Dickenzuschläge 11
2.5 Kontaktkorrosion 12
2.6 Ermüdungsverhalten 12
3 Lieferung und Verarbeitung 12
3.1 Lieferung 12
3.2 Verarbeitung 12
3.2.1 Bearbeitbarkeit 12
3.2.2 Schweißen 12
3.2.3 Schrauben 13
3.2.4 Verbindungstechnik 13
3.2.5 Strahlen 14
3.2.6 Beschichten 14
3
Merkblatt 434
1 Überblick
Der Inhalt dieser Schrift ist für den Korrosionsschutz und die war, kam zuerst auf den Markt
für Personen gedacht, die Bau- Kosten, die damit im Zusammen- und wurde weltweit z. B. bei
werke oder Konstruktionen aus hang stehen, wie z. B. Kosten für Brücken eingesetzt ([1] und [2]).
Wetterfestem Baustahl planen, Einhausungen. Bei beschichtetem Während und direkt nach dem
entwerfen, konstruieren oder aus- Einsatz ist die Unterrostungsnei- Zweiten Weltkrieg konnte dieser
führen. Sie wendet sich somit an gung von Beschichtungen gerin- Stahl wegen der Einsparung der
die Anwender und damit haupt- ger als bei den üblichen Baustäh- oben genannten Legierungsele-
sächlich an Architekten, Ingenieu- len, was praktisch zu längeren mente nicht mehr zum Einsatz
re, Bauherren und Personen in Standzeiten der Beschichtungen gelangen [3].
Stahlbaubetrieben. Da der Wetter- führt. Aber auch wegen seiner be- Der Einsatz des unbeschich-
feste Stahl auch für Stahlskulptu- sonderen ästhetischen Qualität, teten Wetterfesten Stahles bei
ren verwendet wird, kann diese der natürlichen Rostfärbung der üblicherweise beschichteten
Schrift auch für bildende Künst- Bauten, Konstruktionen und Konstruktionen wie z. B. Maste,
ler interessant sein. Skulpturen, wird der Wetterfeste Brücken und Hochbauten wurde
Der augenfälligste Unter- Stahl gerne eingesetzt. Ein weite- zuerst in den USA empfohlen und
schied zwischen Wetterfestem
Baustahl und normalem Baustahl
besteht darin, dass Wetterfester
Baustahl vorwiegend ungeschützt
eingesetzt wird, d. h. z. B. ohne
Beschichtungen (Farbanstriche)
oder metallische Überzüge. Er
fällt somit dem Betrachter durch
die natürliche Rostfärbung auf.
Unter Wetterfestigkeit ist ein im
Vergleich zu normalem Baustahl
wesentlich erhöhter Widerstand
gegen atmosphärische Korrosion
zu verstehen. Der Rostprozess
kommt zwar auch bei werkstoff-
gerechten Bedingungen nicht
zum Stillstand, ist aber schon
nach wenigen Jahren so gering,
dass der ungeschützte Einsatz
Abb. 1: Verwaltungsgebäude der John Deere Company in Moline, Illinois, USA
dieses Stahles zugelassen und von
Vorteil ist. Seine Wetterfestigkeit
erhält er durch sehr geringe Legie- rer Grund für seine Anwendung erprobt. Ein wesentlicher Impuls
rungsanteile. Die maßgebenden ist seine spezielle Umweltfreund- ging dabei von dem Verwaltungs-
Elemente sind vor allem Kupfer lichkeit. Es entfallen Belastungen gebäude eines Landmaschinen-
und Chrom. Außerdem gibt es von Luft und Wasser, die der Ein- herstellers, der John Deere Com-
Stähle, bei denen zusätzlich Phos- satz von Beschichtungen beim pany in Moline, Illinois, aus
phor zur Steigerung der Wetter - Aufbringen, beim Entfernen, beim (Abb. 1). Es war der bekannte
festigkeit verwendet wird. Weil Entsorgen von Strahlgut und beim amerikanisch-finnische Architekt
die einzelnen Legierungsanteile Recyceln des Stahles mit sich Eero Saarinen, der um das Jahr
so gering sind – sie liegen unter bringen kann. 1960 für die Fassadenelemente
1 % –, unterscheidet sich der Wet- Wetterfeste Stähle wurden und außen liegenden Konstruk-
terfeste Stahl außer in der Wetter- zuerst in Deutschland ab 1926 tionsteile dieses Gebäudes un-
festigkeit nur sehr wenig von den entwickelt und produziert. Sie geschützten Wetterfesten Stahl
üblichen Baustählen. wurden damals besonders bei gewählt hat. Er sah im erdartigen
Für die Anwendung des Wet- Konstruktionen eingesetzt, die Farbton des Wetterfesten Stahles
terfesten Stahles sprechen trotz üblicherweise beschichtet wer- einen Bezug zu dem von der
geringfügig höherer Materialpreise den. Der Union-Baustahl, ein Firma hergestellten Produkt der
unter anderem wirtschaftliche Chrom-Kupfer-Stahl, der 1928 von Landmaschinen und benützte
Gründe. Bei seinem Einsatz ohne der Vereinigten Stahlwerke AG, somit den Wetterfesten Stahl als
Beschichtung entfallen die Kosten Dortmund, patentiert worden Mittel zur „Corporate Identity“.
4
Wetterfester Baustahl
Abb. 2: Civic-Center, Hochhaus in Chicago, USA Abb. 3: New-River-Gorge Brücke in West Virginia, USA,
Spannweite 518 m
Wenig später wurde dieser Stahl den und Konstruktionen im Hoch- entstehen musste. Beispiele dafür
erstmals für die Brücken einer bau, im Hallenbau, im Straßen- sind ungünstige Spalten und Fugen
langen Hochstraße in Detroit brückenbau, im Kranbau, im in Fassaden oder Überlappungen
verwendet. Auch der Architekt Behälterbau, im Mastbau, bei bei Trapezblechverkleidungen.
Mies van der Rohe setzte den un- Kaminen und bei Stahlskulpturen In der Zwischenzeit wurden
geschützten Wetterfesten Stahl zum Einsatz. Während die Bau- entsprechende Forschungen in
schon bald in den USA ein. Er ver- ingenieure im Wetterfesten Stahl mehreren Ländern (z. B. Schwe-
wandte ihn als Außenverkleidung insbesondere einen wirtschaft- den, Tschechien, Großbritannien,
beim Civic-Center-Hochhaus in lichen Baustoff sehen, schätzen Japan, Schweiz, USA und Deutsch-
Chicago, das 1966 fertig gestellt viele Architekten und Künstler land) durchgeführt. Sie haben die
wurde (Abb. 2). Die größte Brü- seine besondere ästhetische wichtigen Fragen geklärt. Dazu ge-
cke aus Wetterfestem Stahl steht Qualität, die sich auf die selbst- hörten besonders die eindeutige
ebenfalls in den USA. Es ist die gebildete und somit natürliche Beschreibung des Werkstoffver-
1977 erbaute New-River-Gorge- Rostfärbung gründet. haltens und die werkstoffgerech-
Brücke in West Virginia, eine Fach- Nach mehreren Jahren des te Ausbildung der Konstruktion.
werkbogenbrücke mit 518 m Einsatzes von Wetterfesten Stäh- In die neue DASt-Richtlinie 007
Spannweite (Abb. 3). len traten z. B. in den USA, in der „Lieferung, Verarbeitung und An-
Die Kunde von der Möglich- Schweiz und auch in Deutschland wendung Wetterfester Baustähle“,
keit, den Wetterfesten Stahl bei teilweise Schäden und Mängel an Ausgabe 1993 [4], wurden des-
Bauten und Konstruktionen un- einzelnen Konstruktionen auf. halb im Anhang 4 auch Beispiele
geschützt einsetzen zu können, Sie wurden voreilig dem Werk- aufgenommen (aus dem Brücken-
drang etwa um 1965 insbeson- stoff oder dem Klima angelastet. bau), an denen abgelesen werden
dere mit der Werbung für den Bei der Suche nach den genauen kann, wie Konstruktionen auszu-
Cor-Ten-Stahl von den USA aus Ursachen stellte sich aber heraus, führen sind, damit sich in ihnen
in viele andere Länder und somit dass in einigen ersten Veröffent - keine Dauerfeuchtigkeit hält.
auch nach Deutschland (Cor-Ten lichungen das Werkstoffverhalten Heute kann der Wetterfeste
wird vielfach auch Corten oder teilweise ungenau beschrieben Stahl sicher angewandt und mit
CORTEN geschrieben). Der Cor- worden war. So wurde dort be- Vorteil genutzt werden. Dies be-
Ten-Stahl ist der spezielle Wetter- hauptet, dass der Rostprozess stätigen viele Bauten und Kon-
feste Stahl eines amerikanischen nach wenigen Jahren völlig zum struktionen weltweit. Die dazu
Stahlproduzenten und damit nur Stillstand kommen würde. Des notwendigen Informationen für
einer von vielen. Es ist deshalb Weiteren war die Konstruktions- den Anwender sind vorhanden
nicht korrekt, den Wetterfesten ausbildung durch die Anwender und werden in diesem Merkblatt
Stahl einfach Cor-Ten-Stahl zu nicht immer werkstoffgerecht er- mitgeteilt.
nennen. folgt. Sie hatten offensichtlich bei
Der ungeschützte Wetterfeste der Planung nicht erkannt, dass
Stahl kam dann etwa ab 1970 in in einigen Konstruktionsdetails
Deutschland vor allem bei Fassa- zwangsläufig Dauerfeuchtigkeit
5
Merkblatt 434
2 Wetterfeste Stähle Entwurfes der demnächst gültigen in der Bezeichnung am Ende zwei
Nachfolgenorm EN 10025-5 ein- Buchstaben, nämlich WP (Klasse
gegangen. Die Überschrift des WP). Sie sind zwar auch schweiß-
2.1 Chemische Zusammen- vorliegenden weißen Entwurfes bar, die europäische Norm [6]
setzung und mechanische dieser Norm lautet: „Warmgewalz- macht jedoch im Anhang C dar-
Eigenschaften te Erzeugnisse aus Baustählen - auf aufmerksam, dass dabei be-
Teil 5, Technische Lieferbedingun- sondere Vorsichtsmaßnahmen zu
2.1.1 Europäische Norm gen für Wetterfeste Baustähle“ [7]. treffen sind.
Diese Norm ist zusammen mit der Die Angaben in der DASt-
Nach DIN EN 10020, 1989, Norm EN 10025-1, Allgemeine Richtlinie 007 [4] gelten nur
„Begriffsbestimmung für die Ein- technische Lieferbedingungen, für die folgenden Stähle aus
teilung der Stähle“ [5], zählen die die ebenfalls im weißen Entwurf Tabelle 1: S235J2W, S355J2G1W,
Wetterfesten Stähle zu den Edel- vorliegt, eine Revision der derzeit S355J2G2W, S355K2G1W und
stählen. Von den üblichen Edel- gültigen Norm [6]. In Tabelle 1 S355K2G2W. Diese Stähle sind
stählen unterscheiden sie sich sind nur die wichtigsten Angaben auch nach der Bauregelliste A
wesentlich dadurch, dass die Le- aus [6] zusammengestellt. zugelassen. Die Stähle der Klasse
gierungsbestandteile prozentual Wie aus Tabelle 1 zu ersehen WP gehören also nicht dazu.
nur sehr geringe Massenanteile ist, handelt es sich bei diesen Stäh- Will man sich nicht außerhalb
aufweisen. Dies macht sie ent- len bezüglich der Legierungsbe- der DASt-Richtlinie 007 bewegen,
sprechend preiswert. standteile im Wesentlichen um sind nur die in ihr angegebenen
Weltweit gibt es sehr viele zwei Sorten, nämlich einmal um Stähle zu benützen. Die von un-
Sorten von Wetterfesten Baustäh- Stähle, die die Wetterfestigkeit terschiedlichen Stahlproduzenten
len. In dieser Schrift ist eine Be- hauptsächlich mit den Legierungs- im In- und Ausland angegebenen
schränkung bezüglich der Infor- elementen Chrom und Kupfer er- Markennamen werden in der
mationen über Stahlsorten nötig. reichen. Sie führen in der Bezeich- Norm nicht genannt. Die so be-
Deshalb wird hier nur auf die nung als letzten Buchstaben nur nannten Stähle lassen sich aber
Stähle der europäischen Norm das W (Klasse W). Daneben gibt in der Regel über die Werkstoff-
DIN EN 10155, „Wetterfeste Bau- es noch die Stähle, die zusätzlich nummern den Stählen der Nor-
stähle, Technische Lieferbedin- einen höheren Phosphoranteil men zuordnen.
gungen“ [6] bzw. auf die des haben (0,06–0,15 % P). Sie führen In den mechanischen Eigen-
Mindest-
Stahlsorte Massenanteile in %
Bezeichnung streckgrenze
N/mm2
Nach Nach C Si Mn P S N Cr Cu Ni ≤ 16
EN 10027-1 EN 10027-2 max. max. max. max. max.
und
ECISS-IC 10
S235JOW 1.8958 0,20 0,040 0,009 0,40 0,25
0,13 0,40 bis max. 0,040 bis bis 0,65 235
S235J2W 1.8961 0,60 0,035 – 0,80 0,55
S355JOWP 1.8945 max. 0,06 0,040 0,009 0,30 0,25
0,12 0,75 1,0 bis bis bis 0,65 355
S355J2WP 1.8946 0,15 0,035 – 1,25 0,55
S355JOW 1.8959 max. 0,040 0,040 0,009
S355J2G1W 1.8963 0,50 max. 0,035 0,035 – 0,40 0,25
S355J2G2W 1.8965 0,16 0,50 bis max. 0,035 0,035 – bis bis 0,65 355
S355K2G1W 1.8966 1,50 max. 0,035 0,035 – 0,80 0,55
S355K2G2W 1.8967 max. 0,035 0,035 –
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung der Wetterfesten Stähle nach der Schmelzanalyse und Mindeststreckgrenze für Dicken
t ≤ 16 mm (siehe [6]). Die von der Dicke abhängige Änderung der Streckgrenze und der Bruchdehnung ist vergleichbar mit der-
jenigen bei den unlegierten Baustählen.
6
Wetterfester Baustahl
schaften (Streckgrenze, Zugfestig- direkt benetzten Flächen und in-
keit, Bruchdehnung und Kerb- direkt benetzten Flächen zu unter-
schlagzähigkeit) unterscheiden scheiden (siehe [4], Anhang 4).
sich die Wetterfesten Baustähle – Direkt benetzte Flächen sind
kaum von den entsprechenden Stahloberflächen, zu denen
unlegierten Baustählen. In Deutsch- die Außenluft Zugang hat
land wird nach DIN 18800-1 für und die direkt mit Wasser be-
Blech und Breitflachstahl in ge- aufschlagt sind.
schweißten Bauteilen mit Dicken – Indirekt benetzte Flächen
über 30 mm, die im Bereich der sind Stahloberflächen, zu de-
Schweißnähte auf Zug bean- nen die Außenluft Zugang hat
sprucht werden, der Aufschweiß- und die nur durch Konden -
biegeversuch gefordert. Stahlher- sation benetzt oder einer re-
steller können entsprechendes lativen Luftfeuchtigkeit von
Material beim Wetterfesten Stahl über 60 % ausgesetzt sind.
bis zu Dicken von 100 mm auf
Wunsch liefern. Indirekt benetzt sind z. B. ins-
besondere Konstruktionsglieder,
2.1.2 Hochfeste Qualitäten die „unter Dach“ liegen. Bei direk- Abb. 4: Die Flächen, die direkt unter
ter Benetzung entsteht eine rela- den beiden hervorstehenden Fassaden-
Wetterfeste Baustähle mit hoch- tiv dunkle Braunfärbung. Bei in- elementen liegen, weisen eine hellere
festen Qualitäten, d. h. mit Streck- direkter Benetzung ist sie meist Braunfärbung auf. Sie sind weitgehend
grenzenwerten über 355 N/mm2, etwas heller und sehr gleich- nur indirekt benetzt.
werden von Stahlunternehmen mäßig gefärbt (Abb. 4). Abwei-
schon angeboten. In den USA und chungen davon sind gegeben,
Japan sind sie bereits genormt wenn die indirekt benetzten Flä- 2.2.2 Deckschichtbildung bei
und werden in der Praxis einge- chen relativ lange feucht bleiben, direkt benetzten Flächen
setzt. wie dies beispielsweise der Fall
ist, wenn sie nicht gut belüftet Ist die Konstruktion werkstoff-
sind. gerechten Bedingungen ausge-
2.2 Deckschichtbildung Direkt und indirekt benetzte setzt, bildet der Wetterfeste Stahl
Flächen gelten als bewittert. Da- unter der natürlichen Bewitterung
2.2.1 Direkt benetzte und indirekt gegen gelten Flächen, zu denen (Feucht-trocken-Wechsel) in ein
benetzte Flächen die Außenluft keinen Zugang hat bis zwei Jahren eine relativ dichte
(z. B. im Inneren von dicht ge- und relativ fest haftende Rost-
Bei der Korrosionsbeanspru- schlossenen Hohlkästen oder in deckschicht aus. Der Rostvorgang
chung ist es sinnvoll, zwischen Innenräumen), als unbewittert. wird dadurch in den folgenden
Abb. 5: Ausschnitte von zwei Industrieschornsteinen. Der linke wurde vor längerer Zeit Abb. 6: Dunkelbraune, genarbte Ober-
errichtet. Er hat seine endgültige Färbung. Der rechte Schornstein steht erst wenige fläche des direkt benetzten Wetterfesten
Monate und weist daher noch helle Rostprodukte auf. Stahles
7
Merkblatt 434
Jahren wesentlich verlangsamt. bleibt aber dann elektrochemisch 2.2.3 Deckschichtbildung bei
Während zu Beginn der Rost- passiv und damit vor weiterem indirekt benetzten Flächen
schichtbildung die Rostoberfläche Rostangriff geschützt, wenn die
der direkt benetzten Flächen nach Oberfläche nach kurzen Feucht- Man begegnet immer wieder
wenigen Wochen ein relativ helles zeiten immer wieder abtrocknet. der Meinung, die Flächen der
Braun zeigt, verändert sich dieses Bei langen Feuchtzeiten (Dauer- Konstruktionen aus Wetterfesten
im Verlauf der Zeit zu einem dunk- feuchtigkeit) werden diese Stellen Stählen müssten der direkten Be-
len Braun (Abb. 5). Durch einen aktiv und vergrößern sich durch netzung, also dem Regen, ausge-
muldenförmigen Korrosionsab- fortschreitende Korrosion. Bei setzt sein, damit sich die schüt-
trag (Narben) wird die Oberfläche Dauerfeuchtigkeit geht somit der zende Deckschicht bildet. Das ist
rauer als bei indirekt benetzten erhöhte Korrosionswiderstand nicht richtig, da die nicht direkt
Flächen (Abb. 6). Zu einem völli- verloren, und der Wetterfeste benetzten Flächen ebenfalls mehr
gen Stillstand des Rostvorganges Stahl rostet dann wie ein unlegier- oder weniger feucht werden und
kommt es nicht. ter Stahl. Werkstoffgerechte Be- Feucht-trocken-Wechseln ausge-
In [8] wurde ein Modell für dingungen sind somit nur gege- setzt sind. Die Ursache sind die
die Bildung und Erhaltung dieser ben, wenn Dauerfeuchtigkeit aus- Luftfeuchtigkeit und die Konden-
Schutzschicht aufgezeigt (Abb. 7). geschlossen ist. sation. Wenige Wochen nach dem
Durch die Legierungselemente, Eine ungleichmäßige Färbung Sandstrahlen stellt sich auch hier
insbesondere Kupfer, Chrom und tritt auf, wenn die Oberfläche eine hellbraune Rostfärbung ein.
Phosphor, bilden sich beim Rost- unterschiedlichen Bedingungen Eine Deckschicht bildet sich auch
vorgang unter der Einwirkung ausgesetzt ist, wie z. B. unter- bei indirekt benetzten Flächen
von Schwefeldioxid schwer lös - schiedlicher Feuchtigkeitsinten- aus. Die Korrosionsbelastung von
liche basische Sulfate, Hydroxide sität, Feuchtigkeitsdauer oder indirekt benetzten Flächen ist
und Phosphate. Diese bauen auf unterschiedlicher Temperatur auf meist geringer als bei direkter
dem Metall eine kompakte und der Stahloberfläche. Die dabei Benetzung. Sie kann aber auch
relativ fest haftende amorphe entstehenden Farbunterschiede sehr hoch sein, wenn Kondens-
Rostschicht auf. Sie hemmt den werden meist nur dann wahrge- wasser wegen mangelnder Belüf-
weiteren Zutritt von Sauerstoff, nommen, wenn sie auf ein und tung sehr lange nicht abtrocknet.
Wasser und Schwefeldioxid zur derselben Oberfläche gleichzeitig Je nach Bedingung bildet sich ei-
Metallfläche. Die Rostdeckschicht auftreten. Dies ist z. B. bei un- ne entsprechende Schutzschicht
ist jedoch in größeren Abständen gleichmäßigem, örtlich konzen- und Färbung aus. Würde z. B. gar
mit Rissen durchzogen (mit dem triertem Wasserablauf der Fall. keine Feuchtigkeit auftreten, wür-
Auge nicht sichtbar). Das gefähr- Hierbei können sich auch Schlie- de keine Deckschicht ausgebil-
dete Metall in den Rissflächen ren bilden. det. In diesem Fall würde auch
keine benötigt. Bei geringer indi-
rekter Benetzung bildet sich eine
Elektrolytoberfläche
Deckschicht mit hellerer Braun-
färbung und ungenarbter, gleich-
mäßigerer Oberflächenstruktur
aus. Je nach den Feuchtigkeitsbe-
dingungen, z. B. gut oder weniger
Amorphe Rostschicht Kristalline Rostschicht gut belüftet, mit wenig oder mehr
Kondensation, nähert sich die
SO2 O2
Oberflächenstruktur derjenigen
bei normaler Korrosionsbelas -
tung. Im Extremfall von Dauer-
feuchtigkeit wird die Deck -
Metall schichtbildung gestört, und der
Wetterfeste Stahl rostet wie der
Kompakte Deck- schicht normale Baustahl.
2.2.4 Geringere Unterrostungsnei-
gung von Beschichtungen
El. chem. passive Fläche
Sowohl [4] als auch [6] und
Abb. 7: Schematische Darstellung der Rostschicht eines gut bewitterten [7] weisen darauf hin, dass die
Wetterfesten Stahles Unterrostungsneigung von Be-
8
Wetterfester Baustahl
schichtungen bei Wetterfesten Erwartete Nutzungsdauer Korrosionsbelastung
Baustählen bei gleichen Voraus-
setzungen geringer ist als bei Schwer Mittel Leicht
vergleichbaren unlegierten Bau- ≤ 30 Jahre 1 0,8 –
stählen. Eine Begründung dafür > 30 Jahre 1,5 1,2 0,8
wird z. B. in [9] gegeben.
Tabelle 2: Abrostungszuschläge nach Tabelle 2 aus [4] für drei Korrosionsbelastungen:
2.3 Voraussetzungen für den schwer, mittel und leicht
optimalen erhöhten Korro-
sionswiderstand – Schwefeldioxidbelastung Aber auch bei Konstruktionen,
in der Luft muss kleiner sein bei denen durch Abrostungen die
Die Voraussetzungen für den als 50 µg/m3 oder etwa Gebrauchsfähigkeit in Frage ge-
erhöhten Korrosionswiderstand 40 mg/m2 je Tag. stellt sein könnte, wie z. B. bei
sind werkstoffgerechte Bedingun- – Kein hoch konzentrierter Konstruktionen mit relativ dün-
gen. Diese Bedingungen betreffen chemischer oder industrieller nen Blechen, ist zu empfehlen,
sowohl die Atmosphäre, der die Rauch. die voraussichtlichen Abrostungs-
Konstruktion ausgesetzt ist, als werte für die vorgegebene Nut-
auch das Kleinstklima im kon- In der Praxis können die op- zungsdauer abzuschätzen und
struktiven Detail, das sich je nach timalen Voraussetzungen (leichte/ diese gegebenenfalls bei der Pla-
der speziellen Bedingung dort geringe Korrosionsbelastungen) nung zu berücksichtigen.
einstellt. Die Atmosphäre berück- nicht immer voll eingehalten Die Dickenzuschläge sind
sichtigt das Klima und die Schad- werden. Wie dann vorzugehen von den Korrosionsbelastungen
stoffe in der Luft. ist, wird im nächsten Abschnitt der Konstruktion abhängig. Es ist
Die praktischen Vorausset- behandelt. daher für den Planer erforderlich,
zungen für den optimalen erhöh- sich über diese Belastungen Klar-
ten Korrosionswiderstand sind 2.4 Einstufung in eine Korrosi- heit zu verschaffen, um dann die
folgende: vitätskategorie und Dicken- Einstufung in eine Korrosionsbe-
zuschläge lastung (Korrosivitätsklasse) vor-
Keine Dauerfeuchtigkeit: nehmen zu können.
Wie im Abschnitt 2.2 dargelegt, 2.4.1 Übersicht
rostet der Wetterfeste Stahl bei 2.4.2 Einstufung
Dauerfeuchtigkeit wie ein unle- Für Tragkonstruktionen, deren
gierter Stahl. Tragfähigkeit durch Abrostungen In Tabelle 2 werden drei
gefährdet werden könnte, ver- Korrosionsbelastungen genannt,
Feucht-trocken-Zyklen: langt die DASt-Richtlinie 007 [4] nämlich schwer, mittel und leicht.
Feuchtzeiten müssen in kurzer Dickenzuschläge (Tabelle 2). Als Beispiel dafür sind in [4] ver-
Zeit (z. B. acht Tage) wieder Tro- Diese Zuschläge gelten nur für schiedene Atmosphären von
ckenzeiten folgen. Sind die Bedin- bewitterte Flächen. Zum Beispiel Standorten der Konstruktion an-
gungen ungünstiger, d. h., werden sind bei einem geschlossenen Kas- gegeben, nämlich Industrieatmos-
die Feuchtzeiten länger, ohne tenträger nur die Außenflächen phäre (schwer), Stadtatmosphäre
dass schon von Dauerfeuchtigkeit der Bleche bewittert. Zuschläge (mittel) und Landatmosphäre
gesprochen werden kann, dann sind auch bei Schweißnähten er- (leicht). Abgesehen davon, dass
sind die Abrostungsraten höher forderlich, wenn sich heute teilweise Landatmos-
als bei guten Bedingungen. phären von Stadt- oder gar In-
1. die Nähte nicht schon auto- dustrieatmosphären kaum mehr
Geringe Schadstoffbean- matisch durch die Blech - unterscheiden, beeinflussen, wie
spruchung: dickenzuschläge verstärkt schon oben erwähnt, auch noch
Gewisse Schadstoffe dürfen nicht werden, wie das bei Stumpf- die Faktoren des Kleinstklimas
auftreten oder müssen unter be- nähten der Fall ist, und die Korrosivität wie z. B. die Be-
stimmten Grenzwerten liegen, 2. bei den übrigen Nähten wie lüftung oder die Salzbeaufschla-
wenn gute werkstoffgerechte Be- z. B. Kehlnähten, wenn sie gung. Da hierzu in [4] keine Bei-
dingungen für den Wetterfesten bei der Berechnung unter spiele genannt werden, kann der
Stahl vorliegen sollen. Abzug der voraussichtlichen Anwender meinen, dass er mit der
– Keine Chloridbelastung Abrostung (negativer Dicken- Unterscheidung von den Atmos-
durch Meereseinfluss oder zuschlag) überbeansprucht phären am Standort der Konstruk-
Streusalz. würden. tion schon alle Faktoren bei der
9
Merkblatt 434
Einstufung in eine Korrosivitäts- aufgeteilt ist in C5-I und C5-M. Anwesenheit von korrosiven
klasse berücksichtigt hat, was Stoffen für die Abrostung ent-
aber nicht der Fall ist. Es ist daher C1 unbedeutend scheidend sind, wird in dem Ein-
heute ein praxisgerechteres Ein- C2 gering stufungsmodell die Ermittlung
stufungsmodell erforderlich. In (entspricht „leicht“ in [4]) der Korrosivitätskategorien von
Anlehnung an die DIN EN ISO C3 mäßig diesen Größen abhängig gemacht
12944, „Korrosionsschutz von (entspricht „mittel“ in [4]) (Tabelle 3).
Stahlbauten durch Beschichtungs- C4 stark Die Feuchtigkeitsdauer bzw.
systeme“ [10] wird vom Autor (entspricht „schwer“ in [4]) die Feucht-trocken-Wechsel sind
hier ein Einstufungsmodell spe- C5-I sehr stark (Industrie) wiederum nicht nur vom Klima,
ziell für den Wetterfesten Stahl an- C5-M sehr stark (Meer) sondern auch von guten oder
geboten. In [10] werden fünf Kor- schlechten Umgebungsbedingun-
rosivitätskategorien entsprechend Da für den Wetterfesten Stahl gen wie z. B. einer guten oder
[11] unterschieden, wobei die die Feuchtigkeitsdauer bzw. der schlechten Belüftung der Kon-
fünfte Kategorie (sehr stark) noch Feucht-trocken-Wechsel und die struktion oder einer indirekten
Feuchtigkeitsstufen 1. Geringe 2. Hohe 3. Hohe
Tatsächliche Feuchtigkeitsverhältnisse korrosive Stoffe Schwefeldioxidbelastung Salzbelastung
an der Konstruktion, verursacht durch
Niederschlag, Wasserablauf oder Kon- SO2 ≤ 40 µg/m3 und SO2 bis 250 µg/m3 und Cl ≥ 300 mg/m2 · d und
densation, Letztere bei relativer Luft- Cl ≤ 60 mg/m2 · d Cl ≤ 60 mg/m2 · d SO2 ≤ 40 µg/m3
feuchtigkeit von 70 bis 80 % bei t > 0 ˚C
1. Innen: bei geringer Luftfeuchtigkeit
ohne Kondensation (z. B. in klimatisierten C1 Nicht relevant Nicht relevant
Räumen von Gebäuden)
2. Feucht-trocken-Wechsel mit nur kurz-
zeitiger Kondensation (z. B. außen: bei C2 C2/3 C3/4
indirekter Benetzung mit guter Belüftung
oder innen: in ungeheizten Gebäuden)
3. Feucht-trocken-Wechsel, nur durch die
Atmosphäre bestimmt (außen: gut be- C3 C4 C4
lüftete, glatte Konstruktion)
4. Feucht-trocken-Wechsel mit längeren
Feuchtzeiten als durch den Klimaeinfluss
allein (z. B. bei nicht gut belüfteter Kon- C4 C5 C5
struktion oder Konstruktion mit Schmutz-
nestern)
5. Feucht-trocken-Wechsel mit sehr lan-
gen Feuchtzeiten: praktische Dauer-
feuchtigkeit (z. B. bei schlecht belüfteten C4/5 C5 C5
Konstruktionen mit ungünstigen Spalten
oder mit zusätzlichen Verunreinigungen)
Tabelle 3: Praktische Hilfe zur Festlegung einer Korrosivitätskategorie für Konstruktionen aus Wetterfestem Stahl in gemäßigtem Kli-
ma (z. B. Deutschland) in Abhängigkeit von Feuchtigkeitsstufen (vertikal) und atmosphärischen Bedingungen (horizontal). Der Einsatz
von ungeschütztem Wetterfestem Stahl ist bei Kategorie C5 nicht sinnvoll. (Die Chloridbelastung wird als Ablagerung je m2 und
Tag (d = day) angegeben. Sie ist der Mittelwert eines Jahres)
10Wetterfester Baustahl
mm
2.4.3 Dickenzuschläge
Für sämtliche Korrosivitäts-
1,20 kategorien gibt die ISO 9224 [11]
1,00
unter anderem auch für den Wet-
hr terfesten Stahl Abrostungskurven
/Ja
2 mm eel an. Für eine Standzeit t über mehr
0,0 on St
b als zehn Jahre gilt dort für den
Car
Dickenverlust ∆h einer bewitter-
r 0,55
m/Jah ten Seite:
0,01 m S teel
er in g
0,30 Weath
∆h = ∆h1 + ∆h2 = 10 rav + (t –10) rlin
0,15
10 50 Jahre rav = jährliche Abrostungsrate in den
ersten zehn Jahren
Abb. 8: Abrostungskurven von Carbon Steel (unlegierter Stahl) und Weathering Steel
rlin = jährliche Abrostungsrate in den
(Wetterfester Stahl) nach ISO 9224 für die Korrosionskategorie C4 (oberer Grenzwert)
späteren Jahren
Für die drei folgenden Korro-
sivitätskategorien gelten nach
oder direkten Benetzung abhän- direkte oder indirekte Benetzung, [11] folgende Werte für rav und
gig sowie von den Bedingungen guter oder schlechter Wasserab- rlin:
in der Konstruktion selbst. Zum lauf, Intensität korrosiver Stoffe in
Beispiel können Konstruktionen der Luft, Abwaschen von Salzen rav rlin
Spalte aufweisen oder vollständig durch Regen oder nicht) die eine min. max. min. max.
glatt sein. Deshalb werden auch oder andere Korrosivitätskatego-
diese Parameter bei den Feuchtig- rie. Bei der Einstufung helfen ihm C2 0,1 2 0,1 1
keitsstufen berücksichtigt. die beispielhaften Angaben unter
C3 2 8 1 5
Die Feuchtigkeitsstufen 1 und den einzelnen Feuchtigkeitsstu-
2 in Tabelle 3 berücksichtigen ge- fen in Tabelle 3. C4 8 15 5 10
genüber den Normalbedingungen Optimale Bedingungen für
bei einer Konstruktion in Deutsch- Konstruktionen im Freien sind Tabelle 4: Einseitige Abrostungsraten je
land (im Freien bei gemäßigtem die der Korrosivitätskategorie 2. Jahr für die Korrosivitätskategorien C2, C3,
Klima) günstige Einflüsse hinsicht- Dieser Kategorie entsprechen und C4 (in Mikrometern = 1/1000 mm)
lich der Beanspruchung durch z. B. Stahlflächen unter der Fahr-
Feuchtigkeit. Die Stufe 3 repräsen- bahn von Deckbrücken. Bei direk-
tiert allein die Atmosphäre in unse- ter Benetzung in einem gemäßig- In den einzelnen Korrosivi-
rem gemäßigten Klima. Es sind in ten Klima mit einer Atmosphäre tätskategorien ergeben sich damit
dieser Stufe gute Belüftung und mit nur geringen korrosiven Stof- z. B. für eine Nutzungszeit von
glatte Konstruktionen bei direkter fen, wie sie heute in Deutschland 100 Jahren folgende maximalen
Benetzung vorgegeben. Die Stufen in weiten Bereichen gegeben ist, Abrostungen je bewitterte Seite:
4 und 5 berücksichtigen dagegen kann die Korrosivitätskategorie C2 ∆h = (10 x 2 + 90 x 1) : 1000 = 0,11 mm
ungünstige Einflüsse bezüglich der C3 (mäßig = mittel) zugrunde ge-
C3 ∆h = (10 x 8 + 90 x 5) : 1000 = 0,53 mm
Feuchtigkeitseinwirkung. legt werden, wenn die Konstruk-
C4 ∆h = (10 x 15 + 90 x 10) : 1000 = 1,05 mm
Der Benutzer muss, um die tion werkstoffgerecht gut durch-
Korrosivitätskategorie für seinen gebildet ist (Konstruktion ohne Die ungünstigste Abrostungs-
Fall zu finden, zuerst die Einfluss- Spalte) und keine speziell negati- kurve 8 (Hüllkurve) der DASt-
faktoren und deren Intensität bei ven Umgebungsbedingungen vor- Richtlinie 007 [4], die aus älteren
seiner Konstruktion feststellen liegen wie z. B. schlechte Belüf- Versuchen stammt, liefert dage-
oder abschätzen. Es ergibt sich tung. Bei Kategorie C4 wird auf gen etwa 1,7 mm. Der maximale
dann für ein und denselben die beispielhaften Angaben in Ta- Wert nach Tabelle 2 (DASt-Richtli-
Standort je nach den zusätzlichen belle 3 verwiesen. Die Bedingun- nie 007) ist etwas geringer, näm-
Bedingungen (z. B. gute oder gen der Kategorie C5 sind, wie lich 1,5 mm. Mit den Werten von
schlechte Belüftung, Nord- oder aus Abschnitt 2.3 gefolgert wer- [4] ist man heute, nachdem die
Südseite, Vegetationseinfluss auf den kann, für den Einsatz von un- Luftverunreinigung durch SO2
die Feuchtigkeitsdauer, konstruk- geschütztem Wetterfestem Stahl ganz wesentlich geringer gewor-
tive Ausbildung (z. B. Spalte), ungeeignet. den ist, auf der sicheren Seite,
11Merkblatt 434
vorausgesetzt, es liegen keine Be- über einen Elektrolyt (z. B. ver- Ermüdungsfestigkeit ein [12].
dingungen der Kategorie C5 vor. unreinigtes Wasser) mit einem Praktische Angaben zur Abminde-
In Abb. 8 ist für die Katego- elektrochemisch edleren Metall, rung macht [4]. Die Rostnarbe
rie C4 der zeitliche Verlauf der (z. B. hochlegierte Edelstähle, hat jedoch bezüglich der Ermü-
maximalen Abrostung von Carbon Kupfer, Blei und Zinn) eine lei- dung bei üblichen Konstruktio-
Steel (unlegierter Baustahl) und tende Verbindung bildet. Elektro- nen kaum Bedeutung, da bei
Weathering Steel (Wetterfester chemisch unedle Metalle wie z. Konstruktionen fast immer die
Baustahl) entsprechend [11] an- B. Zink und Aluminium können ungünstigeren Kerbfälle durch
gegeben. Der Verlauf ist dort bi- vom Wetterfesten Stahl angegrif- Schweißnähte maßgebend sind.
linear vorgegeben. Für die ersten fen werden. Bei der Kontaktkor-
zehn Jahre ist der Anstieg steiler rosion spielt auch das Massenver-
als für die folgenden Jahre. In hältnis der beiden Metalle eine
Wirklichkeit ist der Verlauf in den Rolle (siehe auch Kapitel 3).
ersten zehn Jahren jedoch nicht
linear, sondern so wie in den aus- 2.6 Ermüdungsverhalten
gezogenen Kurvenästen darge-
stellt. Die Abrostung bei Wetter- Nicht vorwiegend ruhende
festem Stahl ist in der Kategorie Belastungen können bei Stählen
C4 etwa halb so groß wie bei zu Ermüdungsbrüchen führen.
unlegiertem Baustahl. Dabei spielt auch die Oberflä-
chenbeschaffenheit eine Rolle.
2.5 Kontaktkorrosion Wetterfeste Stähle weisen nach
einiger Zeit Rostnarben auf.
Am Wetterfesten Stahl tritt Gegenüber völlig glatten Oberflä-
Kontaktkorrosion auf, wenn er chen tritt eine Abminderung der
3 Lieferung und Verarbeitung
3.1 Lieferung 3.2 Verarbeitung erhöhten Phosphorlegierung
besondere Vorsichtsmaßnahmen
Für die Lieferung von Flach- 3.2.1 Bearbeitbarkeit getroffen werden. Wie schon in
und Langerzeugnissen (Bleche, Kapitel 2.1 dargelegt, ist jedoch
Breitflachstähle, Profile wie z. B. Bei gängigen Bearbeitungen die Anwendung dieser WP-Stähle
I- und L-Profile, Stäbe und Walz- im Stahlbau wie Warm- und Kalt- in Deutschland weder nach [4]
draht) gilt [6] bzw. demnächst umformen, Brennen, Flammrich- noch nach der Bauregelliste vor-
[7] in Verbindung mit EN 10025-1. ten, Bohren und Fräsen verhalten gesehen.
Die lieferbaren Dicken sind in sich Wetterfeste Stähle wie gängi- Es ist zu empfehlen, im Be-
Tabelle 2 von [6] bzw. in Tabelle 1 ge unlegierte Baustähle. Zusätzli- reich der zu schweißenden Rand-
von [7] angegeben. Für nahtlose che Hinweise zur Umformbarkeit zonen eine schon gebildete Deck-
oder geschweißte, runde, quadra- geben [4] und [6]. schicht in einer Breite von 10 bis
tische oder rechteckige Hohlpro- 20 mm z. B. durch Schleifen zu
file sind die für übliche Stähle 3.2.2 Schweißen entfernen, um Heißrisse durch
geltenden Normen entsprechend niedrigschmelzende Kupfer-Eisen-
anzuwenden. Bei Bedarf von nur Wetterfeste Stähle nach [6] Legierungen an der Oberfläche
kleineren Mengen ist vom Planer bzw. [7] sind mit gängigen Verfah- zu verhindern.
rechtzeitig zu prüfen, ob die ge- ren des Stahlbaus schweißbar. Es Wetterfeste Stähle sind so-
wünschten Formen und Dicken gelten dabei die gleichen Grund- wohl untereinander als auch mit
rechtzeitig geliefert werden kön- sätze wie bei den vergleichbaren schweißgeeigneten unlegierten
nen. Gegebenenfalls muss auf unlegierten Baustählen. Bei den Baustählen verschweißbar.
vorhandenes Material ausgewi- Stählen der Klasse WP sollten Bei ungeschützter Anwendung
chen werden. beim Schweißen auf Grund ihrer des Wetterfesten Stahles muss
12Wetterfester Baustahl
Stabelektrode MAG-Fülldraht UP-Schweißen treiben kann, dann kommt der
E-Hand Draht Pulver Rostprozess in diesen Spalten
mangels Sauerstoffzufuhr zum Er-
OK 73.08 (ESAB) OK Autrod 13.26 (ESAB) OK Autrod 13.36 OK Flux 10.71 liegen. Um dies zu erreichen, muss
FILARC PZ6112 (ESAB) (ESAB) (ESAB) in den Verbindungen ein nicht zu
großes Verhältnis von Verbindungs-
TENCORD Kb (Oerlikon) FLUXOFIL 48 (Oerlikon) mittelabstand zu minimaler Blech-
FLUXOFIL 18 (Oerlikon) dicke der zu verbindenden Bleche
herrschen (siehe die folgenden
SH Patinax Kb (Thyssen) Union Patinax (Thyssen)
Abschnitte: Verbindungen).
Böhler Fox NiCuCr Böhler NiCu 1-IG
Tabelle 5: Beispiele von Schweißzusätzen für die Stähle S235J2W und S355J2W Geschweißte Verbindungen
Bei direkter Benetzung sind
keine unterbrochenen Nähte zu-
lässig. Bei indirekter Benetzung
auch das Schweißgut wetterfest Zwar kann sich theoretisch zwi- ist dies möglich. Es muss dann
sein. Um dies zu erreichen, können schen Edelstahl und Wetterfestem aber, um auftreibenden Rost zu
auf den Grundwerkstoff abge- Stahl zu Ungunsten des Letzteren vermeiden, die Länge der nicht
stimmte wetterfeste Schweißzu- ein galvanisches Element und da- geschweißten Zone kleiner sein
sätze verwendet werden. Beim mit Kontaktkorrosion bilden. Da als das Zehnfache der geringsten
Mehrlagenschweißen genügt es aber in praktischen Verbindungen Blechdicke (Abb. 9).
in der Regel, diese speziellen die Schraubenmasse relativ klein
Schweißzusätze nur für die der ist gegenüber derjenigen des Geschraubte Verbindungen
Atmosphäre ausgesetzten Deckla- Wetterfesten Stahles, treten er- Wird eine Verbindung direkt
gen zu verwenden. Die Schweiß- fahrungsgemäß keine Schäden benetzt, ist eine Beschichtung des
zusätze sind typischerweise vom am Wetterfesten Stahl auf. Stoßbereichs einschließlich der
Legierungstyp CuNi und CuNiCr Bei verzinkten Schrauben Berührungsflächen erforderlich.
und sind im Handel erhältlich. kann Kontaktkorrosion entstehen, Wird die Verbindung nur indirekt
Tabelle 5 führt einige Beispiele die die Verzinkung abträgt und im
auf. Bereich der Schrauben am Wetter-
In Deutschland wird nach festen Stahl sichtbar ablagert. Bei
DIN 18800-1 für Blech und Breit- direkter Benetzung ist die Verzin-
flachstahl in geschweißten Bau- kung allein – ohne zusätzliche Be-
teilen mit Dicken über 30 mm, schichtung – nicht ausreichend. b ≤ 10 tmin
die im Bereich der Schweißnähte Bei indirekter Benetzung hat sich
auf Zug beansprucht werden, der an ausgeführten Konstruktionen
Aufschweißbiegeversuch gefor- gezeigt, dass die Abtragung von
dert. Bis zu Dicken von 100 mm Zink dann sehr gering ist, wenn
können heute Stahlhersteller sol- diese Bereiche nur kurze Zeit
ches Material auf Wunsch liefern. feucht sind.
3.2.3 Schrauben 3.2.4 Verbindungstechnik
Es gibt zwar Schrauben samt Geschweißte Verbindungen
Unterlegscheiben und Muttern haben gegenüber geschraubten t1
aus Wetterfestem Stahl, sie sind Verbindungen den Vorteil, dass
aber möglicherweise im Handel sich bei ihnen Spalte weitgehend
t2
schwer zu bekommen. Da nach vermeiden lassen. In Spalte kann
der DASt-Richtlinie 007, Anhang 4 durch direkte Benetzung, durch
[4], bei direkt benetzten Verbin- Luftfeuchtigkeit, Kondensation
dungen eine Beschichtung des und Kapillarwirkung Feuchtigkeit
Stoßbereiches (Bauteile und gelangen und dort Dauerfeuchtig-
Schrauben) gefordert wird, kön- keit bewirken. Diese führt zu star-
nen in diesem Fall auch normale ker Korrosion. Ist ein vorhandener Abb. 9: Beispiel für die maximale Länge b
Schrauben verwendet werden. Spalt jedoch hinreichend gepresst, der nicht geschweißten Zone einer unter-
Schrauben aus hochlegierten was gleichbedeutend damit ist, brochenen Schweißnaht bei indirekter
Edelstählen sind auch einsetzbar. dass der Rost den Spalt nicht auf- Benetzung
13Merkblatt 434
angenommenen Weise gegeben
sind, der Stahl somit stärker rostet
als gedacht, müssen die zu be-
tmin schichtenden Oberflächen wie
e2 e3
bei normalen Baustählen zuvor
normgerecht von Rost gereinigt
dL werden.
Bereits bewitterte Oberflächen
e1
mit durchsichtigen Beschichtungs-
stoffen zu versehen, um z. B. den
e
Anfall von Rostprodukten zu ver-
meiden, die andere Bauteile ver-
unreinigen können, oder um zu
e
verhindern, dass sich Passanten
mit Rost beschmutzen, wenn sie
e1
mit der Oberfläche in Berührung
kommen, hat sich bei Konstruk-
Kraft- tionen im Freien nicht bewährt.
richtung
Die Lebensdauer solcher Be-
schichtungen auf rostigen Ober-
flächen ist viel zu gering. Dies ist
ja bekanntlich auch bei üblichen
Abb. 10: Zusatzbedingung in DIN 18800- Abb. 11: Stoß des Winkels in einem Beschichtungssystemen auf rosti-
1: größter Lochabstand für e und e3 nicht Fachwerkmast. Zu große Schraubenab- gen Oberflächen der Fall. Außer-
größer als 7 dL oder 14 tmin stände bewirken auftreibenden Rost. dem würden die so beschichteten
Oberflächen wegen der ungleich-
mäßigen Ablösung der Beschich-
oder nicht benetzt, können die 3.2.6 Beschichten tung bald „fleckig“ und dadurch
Berührungsflächen unbeschichtet ästhetisch unakzeptabel werden.
bleiben. Für die Schraubenabstän- Wetterfeste Stähle lassen sich Im Innern von Gebäuden können
de gilt DIN 18800-1. Um jedoch wie unlegierte Baustähle nach gegebenenfalls die Bedingungen
auftreibenden Rost in den Berüh- entsprechender Oberflächenvor- günstiger sein, so dass eine ent-
rungsflächen zu vermeiden, darf bereitung beschichten. Gründe sprechende Beschichtung auf der
der größte Lochabstand für e und für eine Beschichtung können bewitterten Oberfläche, auf der
e3 nicht größer als 7 dL oder 14 tmin ästhetischer Natur sein. Werden aber zuvor die losen Teile besei-
sein (Abb. 10 und Abb. 11). werkstoffgerechte Bedingungen tigt worden sind, über die vorge-
Bei GV- oder GVP-Verbindungen für ganze Bauten oder spezielle sehene Zeit hält. Bei mechani-
sind die vorbereiteten Reibflä- Bauteile oder nur Bauteilflächen schem Abrieb durch regelmäßige
chen wie bei unlegierten Bau- nicht oder nicht mit Sicherheit Berührungen oder z. B. beim Be-
stählen stets mit einer gleitfesten eingehalten, muss dort der Wet- gehen von Bodenplatten gilt dies
Beschichtung zu versehen. terfeste Stahl ebenfalls beschich- natürlich nicht.
tet werden. Dabei ist z. B. auch an
3.2.5 Strahlen das Versagen von anderen Elemen-
ten wie z. B. Dampfsperren oder
Die Walzhaut von warmge - so genanntes „dauerelastisches“
walzten, wetterfesten Stahlerzeug- Fugenmaterial zu denken, wo-
nissen haftet relativ fest auf der durch der Wetterfeste Stahl ge-
Stahloberfläche. Möchte man op- gebenenfalls unplanmäßig einer
tisch eine gleichmäßige Oberflä- Dauerfeuchtigkeit ausgesetzt
che erhalten, wird dringend emp- würde.
fohlen, die Walzhaut durch Strah- Bei der Beschichtung von be-
len zu entfernen. Dies ist auch reits bewitterten Oberflächen, bei
stets bei direkt benetzten Flächen denen sich nachträglich heraus -
ratsam, da sich sonst im Bereich gestellt hat, dass die werkstoff -
abwitternder Walzhaut eventuell gerechten Bedingungen für den
längere Zeit Feuchtigkeit halten unbeschichteten Wetterfesten
kann. Stahl offensichtlich nicht in der
14Wetterfester Baustahl
4 Anwendungen von Wetterfestem Baustahl
4.1 Konstruktionen seum, sondern auch für drei Pa-
villons auf dem Gelände und für
4.1.1 Beispiele aus dem Hochbau Wegplatten eingesetzt (Abb. 13).
Die Stahlskelettkonstruktion
Museum und Park Kalkriese aus Trägern, Stützen und Verbän-
Ein Beispiel aus dem Hoch- den des Museumsgebäudes be-
bau, das mit dem Wesen des Ma- steht aus normalem Baustahl, der
terials „Wetterfester Stahl“ auf mit einer dunklen rotbraunen
unterschiedlichsten Ebenen ar- Farbe beschichtet ist. Dies gilt
beitet, ist das archäologische Mu- auch für die Rahmen der großen
seum Kalkriese mit angeschlosse- Fenster (Abb. 14). Große Platten
nem Museumspark. Es wurde im aus Wetterfestem Stahl, die an der
Jahr 2002 auf dem mutmaßlichen Skelettkonstruktion befestigt sind, Abb. 13: Weg zum Pavillon
Schauplatz der so genannten bilden die Außenhaut der Wände
„Schlacht im Teutoburger Wald“ (5.900 mm x 3.100 mm x 15 mm), teile treten dort und im Bereich
eröffnet (Abb. 12). Die Schlacht des Daches (3.100 mm x 1.500 mm der Fenster gleichzeitig harmo-
im Jahre 9 n. Chr. ist in der römi- x 6 mm) und der Decke über dem nisch ins Blickfeld. Auch die drei
schen Geschichtsschreibung be- freien Erdgeschossteil (3.100 mm Pavillons auf dem Parkgelände
legt. Die Schweizer Architekten, x 1500 x 6 mm). Die liegenden sind Skelettkonstruktionen, die
die den Entwurfswettbewerb ge- Platten von Dach und Decke sind mit Platten aus Wetterfestem
wonnen hatten, sahen im rostigen durch Winkel versteift. Der Turm- Stahl verkleidet sind.
Wetterfesten Stahl den für diese trakt weist mehrere große Öffnun- Die konstruktiven Details
Stätte aussagestärksten Werkstoff. gen auf. Der Wetterfeste Stahl und wurden werkstoffgerecht ausge-
Er wurde nicht nur für das Mu- die beschichteten Konstruktions- bildet. Die Außenhaut aus Wetter-
festem Stahl ist hinterlüftet. Loch-
bleche oben und unten ermög-
lichen dort die Luftzirkulation.
Außerdem sind die Platten auf Ab-
stand mit freier Fuge (a = 20 mm)
verlegt, so dass auch durch sie die
Luft zirkulieren kann. Die Fuge ist
klein genug, so dass keine Vögel
ins Innere gelangen können, um
dort gar zu nisten. Da das Regen-
wasser, das auf das Dach nieder-
geht, über diese offenen Fugen in
den hinterlüfteten Dachraum
fließt, ist die innere Decke dort
Abb. 12: Archäologisches Museum Kalkriese, nördlich von Osnabrück Abb. 14: Fensterfront
15Merkblatt 434
wasserdicht (dreilagige Bitumen- 1 Dachplatten,
Wetterfester Stahl 6 mm
bahn mit Wurzelschutz) ausge- 0,5 % Gefälle, innen beschichtet,
8 2 1
führt (Abb. 15) und mit hinrei- offene Fugen, Breite 20 mm
chendem Gefälle versehen, das 9 10 3 4 5 6 7 2 Aussteifungswinkel, beschichtet
das Wasser zu Entwässerungsein- 3 Luftraum
läufen abführt. Die Dachplatten 4 Bitumenbahn, dreilagig,
mit Wurzelschutz
aus Wetterfestem Stahl mussten 5 Foamglasdämmung
auf der Innenseite beschichtet 6 Aufbeton (Leichtbeton)
werden, da das Wasser, das an den 7 Porenbetonfertigteil
Fugen eintritt, auch an Teilen der 8 Gewindestab (Stützelement)
Unterseite der Platten entlanglau- 9 Kunststoffblock 100/100/ca.100 mm
10 Gummischrotmatte 250/250/15 mm
fen und diese feucht halten kann,
bis der belüftete Raum nach dem Abb. 15: Querschnitt des hinterlüfteten Daches, Maßstab 1 : 10
Regen wieder austrocknet. Das
rostbeladene Wasser vom Dach
wird im Bereich der Fenster durch
ein entsprechendes Gefälle und
Aufkantungen aus beschichtetem
Blech daran gehindert, über die
Glasflächen abzulaufen (Abb. 16).
An den Verbindungsstellen zwi-
schen den Fassadenblechen und
der Skelettkonstruktion kann in
den Fugen der Verbindungsele-
mente kein auftreibender Rost
entstehen. Diese Elemente wurden
beschichtet einschließlich der zu-
gehörigen Zone am Fassadenblech
aus Wetterfestem Stahl (Abb. 17). Abb. 16 Abb. 17
Neubau Museum anregen, ohne zu überwältigen“,
„Sowjetisches Speziallager 7/1“ und dies nicht nur von außen
Das ehemalige KZ Sachsen- (Abb. 18), sondern auch von in-
hausen wurde nach dem Zweiten nen. Die Wahl der Materialien und
Weltkrieg als sowjetisches Spezi- konstruktiven Details spielte da-
al-Gefangenenlager genutzt. Das bei eine wichtige Rolle. Für die
Ende 2001 eröffnete Museum Dachträger, die im Innenraum
erinnert an diese zunächst ver- sichtbar sind, wurde Wetterfester
drängte Geschichte. Die im Wett- Stahl ausgewählt (Abb. 19). Der
bewerb erfolgreichen Architekten geringe Abstand der Träger und
hatten sich Folgendes zum Ziel ihre natürliche Rostfärbung
gesetzt: „Das Gebäude soll infor- tragen mit zu der gewünschten
mieren und zur Kontemplation Atmosphäre im Innern bei.
Abb. 18: Museumsgebäude, eingeschossiger Quader mit 33 m x 20 m Grundfläche Abb. 19: Sichtbare, vollwandige Dach-
träger im Innenraum
16Wetterfester Baustahl
Wohnhaus Alvano, Hamburg
Der zweigeschossige Solitär-
bau (Wohnhaus) wurde dezentral
in einem Parkgrundstück ange-
ordnet. Die Ost-, Süd- und Nord-
seite sind als weiß verputzte
Lochfassaden ausgebildet, wäh-
rend sich die Westseite mit einer
Glasfassade komplett zum Park-
garten öffnet. Sonnenschutzele-
mente aus Wetterfestem Stahl –
26 an der Zahl – können „von
Hand“ frei über die Glasfassade
verteilt oder, wenn gewünscht,
in Gruppen zusammengeschoben
werden. Die Elemente wirken
wie ein dicht gewebtes Geflecht.
Dieses besteht aus schmalen
Flachstählen mit unterschied-
lichen Breiten (Abb. 20). Die ho-
rizontalen und vertikalen Stäbe,
die in hintereinander angeordne-
ten Ebenen liegen, sind miteinan- Abb. 20: Westfassade mit stockwerkhohen, verschiebbaren Sonnenschutzelementen
der verschweißt. mit Gitterstruktur aus Wetterfestem Stahl
T-Haus in Wilton, New York, USA Außenhaut der Wände und Dä- dort kein Wasser halten. Die ge-
Das Haus, das die Abb. 21 cher aus Wetterfestem Stahlblech schlossene Außenhaut verlangt
zeigt, wurde für einen Schriftstel- (t = 6 mm) wurde somit fugenlos aber im Innern eine bauphysi-
ler entworfen. Im unteren Ge- voll verschweißt. Dies ist für den kalisch richtig ausgeführte Kon-
bäudeteil liegt die Wohnung und Wetterfesten Stahl günstig, weil struktion, die garantiert, dass an
kreuzförmig darüber die Biblio- dann keine Spalten und Fugen der Innenseite der Fassadenbleche
thek. Gewünscht war vom Archi- vorhanden sind, in denen sich kein Wasser aus der Luftfeuchtig-
tekten eine homogene, mono- Feuchtigkeit halten kann. Da die keit kondensiert. Die Montageein-
lithische Oberfläche, keine Dif - optisch ebenen Dächer ein hin- heiten zeigt die Abb. 22.
ferenzierung von vertikalen reichendes Gefälle für den Was-
und horizontalen Flächen. Die serablauf haben, kann sich auch
Abb. 21: Haus eines Schriftstellers, USA Abb. 22: Montageeinheiten
17Merkblatt 434
Wohnhauserweiterung in 1 Inbus M8/VA
2 Kunststoffscheibe
Bergisch Gladbach-Bensberg 3 Wetterfester Stahl 3 mm, Fugenbreite 10 mm
Das im Familienbesitz befind- 4 Kunststoffbuchse
liche Fachwerkhaus bot nicht 5 Hinterlüftung
mehr genug Wohnraum. Der Be- 6 Gewindedübel Messing
sitzer, ein Architekt, plante daher 7 Traglattung 60/60 mm
8 Holzschraube, höhenversetzt zu Schrauben M8
eine Erweiterung. Nach seinem 9 Holztafelwand:
Wunsch sollte sie architektonisch bituminierte Pappe
„die Sprache von heute sprechen“, Mehrschichtplatte 18 mm
aber gleichzeitig einen wesentli - Wärmedämmung 160 mm
chen Bezug zum alten Fachwerk- Dampfsperre
7 9
zwei Lagen Gipsfaserplatten
haus aufweisen. Das Ergebnis ist 6 8
ein Wohnwürfel mit einer Grund-
4 5
fläche von 6,12 m x 6,12 m und
Fassaden- und Fensterflächen, die schraubt, wobei Abstandhalter
a) 1 2 3
sich in ihrer Aufteilung auf das aus Kunststoff den Luftraum für
Fachwerkhaus beziehen (Abb. 23). die gewünschte Hinterlüftung
Zu der vorgenommenen Erweite- schaffen. Zusammen mit der
rung gehört auch ein Windfang Dampfsperre im Innern kann 7 2
mit vorgelagerter Veranda, der somit Dauerfeuchtigkeit an der
den Wohnwürfel mit dem Fach- Innenseite der Fassadenbleche
3
werkhaus verbindet. vorgebeugt werden. Die Kunst-
Die Fassade des in Holztafel- stoffscheiben unter den Befesti- b)
bauweise erstellten Neubaus be- gungsschrauben vermeiden eine
steht aus Wetterfestem Stahl. Die Lokalelementbildung. Die nur bis Abb. 24: Hinterlüftete Fassadenplatten,
0,54 m x 1,185 m bis 1,25 m knapp zur Unterkante der Fassa- Maßstab 1 : 5
großen Platten haben eine Dicke denbleche angeschüttete grob- a) Horizontalschnitt durch die hinter-
von 3 mm (Abb. 24). Sie sind mit körnige Grauwacke lässt keinen lüftete Fassade
10 mm Fugenabstand auf eine Feuchtigkeitsstau zu und behin- b) Ansicht der Fugenkreuzung samt
dahinter liegende Traglattung ge- dert die Hinterlüftung nicht. Befestigungsschrauben
Abb. 23: Fachwerkhausanbau mit Fassadenplatten aus Wetterfestem Stahl
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