Herstellung von Stahltragwerken

• Konstruktionszeichnungen mit Fertigungsunterlagen

• Nachweis ausreichender Festigkeit

• Unterlagen für Prüfung und Abnahme

• Materiallisten für Bestellung

• Unterlagen zur Information und Revision

(Nutzungs- und Übersichtspläne, Revisionsunterlagen,...)

• Koordination mit Bauherrn, Planenden, div. Gewerken, Subunternehmer,...

• Festlegung der Fertigungsanweisungen

(z.B. Zuordnung von Fertigungspositionen zu Maschinen)

• Identnummernvergabe und Verwaltung

• Arbeitszeit-Vorgaben

• Aufbereitung der Daten für automatische gesteuerte Maschinen (NC-

Programmierung)

CAD: computer aided design

CAM: computer aided manufacturing

CAE: computer aided engineering

(CIM: computer integrated manufacturing)

1. Gesamtzusammenstellungszeichnung
2. Baugruppenzeichnung
3. Einzelteilzeichnung

Dort werden Ausgangserzeugnisse welche aus dem Walzwerk kommen (wie beispielsweise I-Profile oder Bleche) zu Lieferteilen gefertigt

sie werden gebohren oder gestanzt mit nachfolgendem Aufreiben

• Sägen
• Scheren
• Brennschneider (thermisch)
• Plasmaschneiden
• Laserstrahlschneiden
• Wasserstrahlschneiden

Kreissägen

Bügelscheren

Bandsägen

Es gibt die:

• Tafelscheren
• Profilschere

Scheren sind die schnelleren und billigereren Schneidegeräte für den Zuschnitt von Blechen und Profilen

autogenes Brennschneiden

Handbrennschneide

Portalbrennschneidemaschine

Rohrbrennschneidemaschine

Plasmabrenner

Tafelschere

Profilbiegemaschine

Für die Bearbeitung von Profilstäben. Sie werden NC-gesteuert und beinhalten:

• Messsysteme

• Kreissägen

• Bohrwerke (in mehreren Richtung arbeitend)

• Rollengänger für den Transport

Das Werkstück wird auf einer Werkbank (Tisch) aufgespannt und der Span im 

Kreisschnitt (Fräsen) oder im Längsschnitt (Hobeln) abgehoben.

Hobeln: Oberfläche wird gleichmäßig abgetragen

Fräsen: bestimmten Bereichen werden mit tieferen Abtragungen bearbeitet (Einkerbungen, Öffnungen, usw)

Um Nahtüberhöhungen von Schweißnähten zu Entfernen und glatte Oberflächen zu schaffen

Brennschneider

Fräsen

Hobeln

Nager

Abschrägmaschinen

Flammrichten dient zur Formgebung oder um Formabweichungen zu beheben durch örtliche Erwärmung.

Angewärmt wird die „zu lange“ Seite.

im warmen Zustand d<40mm

im kalten Zustand d<12mm

Abkantpressen: Dabei wird das Blech mittels eines Stempels gegen eine Matrize gepresst.

Schrauben und Schweißen

Niet-, Bolzen-, Klemm- und Klebeverbindungen

Schraube

Mutter

gegebenenfalls Scheibe oder mehrere Scheiben

M....Metrisch

30...30mm Schaftdurchmesser

10...Zugfestigkeit*100 in N/mm² (10*100=1000N/mm²)

9.....Streckgrenze in N/mm² (10*100*0.9=900N/mm²)

1. Hersteller
2. HV-Kennzeichnung
3. CE Kennzeichen
4. Festigkeitsklasse
5. Schlüsselweite
6. Eckmaß

Schrauben o. Passung:

• nur im Gewinde bearbeitet
• werden durch Pressen hergestellt
• Lochspiel 2-3mm
• Festigkeitsklasse 4.6, 5.6

Passschrauben:

• haben einen gedrehten Schaft (füllt das fertige Loch gut aus)
• Lochspiel kleiner gleich 3mm
• Festigkeitsklasse 5.6

Festigkeitsklasse Schraube: 10.9 (& 8.8 bei Passschrauben)

Festigkeitsklasse Mutter: 10

nicht vorgespannte Verbindung: nur bei einschnittigen Verbindungen mit einer Schraubenreihe quer zur Kraftrichtung

vorgespannte Verbindung (HV): An der Seite an der gedreht wird (Kopf oder Mutter)

Bei Verwendung von 10.9 mit S235 unter Kopf und Mutter erforderlich

Scheiben sind erforderlich bei Abweichungen der Auflagerfläche von Normalen von mehr als 3° (→Keilscheibe).

Scheiben werden häufig im Hochbau mutterseitig und im Brückenbau kopf- und mutterseitig eingesetzt.

• Verkleben mit Schraubensicherungskleber

• Keilsicherungsscheiben (früher nur ein Hersteller durch Patent, inzwischen mehrere

Hersteller)

Diese sind im Stahlbau gängig.

Schweißen ist das Verbinden von Werkstoffen mit gleichem (bzw. annähernd gleichem) Schmelzpunkt, wobei die Verbindung durch

• Wärme

• mit / ohne Druck

• mit / ohne Zusatz von artgleichem Werkstoff

Elektro-Handschweißung

• Lichtbogen wird durch schmelzende Umhüllung geschützt

Schutzgasschweißung

• Lichtbogen wird durch Gas geschützt

Unterpulverschweißung

• Elektrode brennt unsichtbar unter einer Schutzschicht aus Pulver

• Leitfähigkeit der Lichtbogenstrecke verbessern
• Schlacke bilden
• wirkt desoxidierend
• Bildet Gasstrom zum Schutz des Tropfens vor Luftzutritt

• Metall-Aktivgas-Schweißung (MAG)

funktioniert mit Abschmelzender Elektrode

• Metall-Inertgas-Schweißung (MIG)

funktioniert gleich wie MAG nur mit anderem Schutzgas (Helium, Argon,...). Für Schweißen von Aluminium, Kupfer, Titan, usw verwendet

• Wolfram-Inertgas-Schweißung (WIG)

funktioniert mittels Wolframelektrode und inertem Gas. Lichtbogen brennt zwischen Elektrode und Werkstück.

V:

größere Abschmelzleistung als Elektro Handschweißung

in vielen Schweißpositionen möglich

N:

Nicht geeignet wo viel Luftzug herrscht (im Freien oder zugigen Hallen)

Spritzerbildung

V:

Hohe Nahtqualität

In Zwangslagen und für Nahtwurzeln gut geeignet

N:

teuer und geringe Abschmelzleistung

V:

Hohe Schweißgeschwindigkeiten

Hohe Abschmelzleistungen

N:

nicht geeignet für kurze Nähte

• Hoher Wärmeeintrag erwärmt lokal die Nahtvorbereitung

• Nahtflanken und Zusatzwerkstoff schmelzen auf (über Liquiduslinie)

• Temperatur ist abnehmend von der Schweißfront im Bauteil

• Bauteil samt Schweißnaht kühlt ab; aufgeschmolzene Bestandteile erstarren

Das ZTU beschreibt den Zerfall des Austenits (nach vorheriger Erwärmung) und das daraus entstehende Gefüge.

Wie gut die Schweißeignung ist.

<0,45% gute Schweißeignung

>0,65% schlechte Schweißeignung

zu den Kehlnähten

(auf Bild einfache Kehlnaht)

Zusammengesetzte Profile

Stöße

Details

auf Qualifikation der Ausführenden achten

nicht mehr im Neubau nur bei Sanierungen interessant

Bolzenverbindungen dienen im Allgemeinen zur Bildung von Gelenken. Werden mit und ohne Passungen (d.h. mit Lochspiel) ausgeführt.

Werden selten im Bauwesen eingesetzt, da die Norm für Bolzenverbindungen mit Passung nicht ausreichend geregelt ist -> auf Maschinenbaunorm zurückgreifen

Schließringbolzen

Übertragung kleiner Kräfte bei dünnen Blechen

Klemmverbindungen (System Lindapter)

Rohrverbindungen

(wenig etabliert aber zukunftsträchtig)

Die Ausführungsklasse regelt umfangreich die Qualifikation des Personals, Prüfumfang etc. Jeder höher die Klasse desto höher die Kosten.

Die niedrigste Klasse ist EXC1 und die höchste EXC4

CC3: hohe Folgen für Menschenleben oder sehr große wirtschaftliche und umweltbeeinträchtigende Folgen

(Konzerthalle, öffentliche Gebäude mit hohen Versagensfolgen)

CC2: mittlere Folgen für Menschenleben, mittlere wirtschaftliche und umweltbeeinträchtigende Folgen

(Wohn- und Bürogebäude, öffentliche Gebäude mit mittleren Versagensfolgen)

CC1: Niedrige Folgen für Menschenleben und kleine wirtschaftliche und umweltbeeinträchtigende Folgen

(Landwirtschaftliche Folgen, Gebäude ohne regelmäßigem Personenverkehr)

• EXC1: Untergeordnete Tragkonstruktionen bis zu 2 Geschossen; Treppen und 

Geländer in Wohngebäuden; Einfamilienhäuser mit bis zu 4 Geschossen; bis S275

• EXC2: Übliche Ausführungsklasse im Hochbau: bis S700

• EXC3: Übliche Ausführungsklasse im Stahlbrückenbau sowie Gebäude mit mehr als

15 Geschossen; Türme und Masten; Großflächige Dachkonstruktionen von Versammlungsstätten und Stadien; bis S700

• EXC4: Straßen- und Eisenbahnbrücken über dicht besiedeltem Gebiet oder 

Industrieanlagen mit hohem Gefährdungspotential; Behälter in Kernkraftwerken;

• Feststellen der örtlichen Gegebenheiten an der Baustelle

• Vorbereitung der zur Montage der Bauteile nötigen Arbeiten

(Zufahrten, Ver- und Entsorgung,...)

• Festlegung der Montagefolge

• Festlegung der Montagetechnik

• Vereinbarung von Terminen mit Planern, Werkstatt, Bauherrn,...

• Bestimmung der erforderlichen Geräte und zeitliche Planung

Kurz gesagt:

1. wie sieht es auf der Baustelle aus (Gegebenheiten)
2. Vorbereiten für die Montage der Teile
3. Reihenfolge der Montage festlegen
4. Festlegen wie montiert wird
5. Termine vereinbaren mit Planern, Bauherrn, etc
6. Zeitplanung und festlegen von nötigen Geräten

• Überwachung der Montageverbindungen und Verbindungsmittel auf vereinbarte Güte

• Abmessung des Gesamtbauwerkes (vereinbarte Toleranzen siehe EN 1090-2) 

• Ausführung des Korrosionsschutzes

„Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zur Beeinträchtigung des Bauteiles oder eines ganzen Systems führen kann.“

Werkstoff

Elektrolyt

Sauerstoff

An den Phasengrenzen

Aktiver Korrosionsschutz vermeidet Korrosion

Passiver Korrosionsschutz hält korrosive Medien fern

aktiv:

Metallische Überzüge

nicht rostende Stähle

Wetterfeste Stähle

passiv:

Metallische Überzüge

Beschichtungen

Mechanische Entrostung

Thermische Entrostung

Chemische Entrostung

Sa 2 1/2

matt glänzende Oberfläche, Rost darf nur als lichte Schattierung verbleiben

Beschichtung

Metallspritzen

Feuerverzinken

Streichen, Spachteln, Spritzen, Tauchen, Rollen

begehbar ? -> beschichten innen und außen

nicht begehbar ? -> innen nicht beschichten

Zink

Aluminium

• Verzinken geschieht im Zinkbad →beschränkte Bauteilgrößen
• Das Bauteil darf keine geschlossenen Kästen/Hohlräume haben (→Temperatur).
• Es entstehen Eigenspannungen im Bauteil
• Das Bauteilgewicht erhöht sich um 6-8%

Kombination aus Metallüberzug und Beschichtung. Dabei wird der Metallüberzug von einer Beschichtung ergänzt. -> längerer Schutz

Bauteil muss dann konstruktiv verzinkbar und beschichtbar sein!!

• Oberflächenformen auf denen sich Wasser ansammeln kann, sind zu vermeiden

(z.B. oben offene Profile)

• Spalte und Schlitze sind zu verschließen. Punktschweißungen und unterbrochene

Schweißnähte sind bei freibewitterten Bauteilen zu vermeiden.

• Scharfe Kanten sollten gerundet oder gebrochen werden.

• Geschlossene Hohlkästen werden ohne Korrosionsschutz ausgeführt, müssen aber

dichtgeschweißt werden.

• Offene Hohlkästen sind innen mit einem Korrosionsschutz zu versehen.

• Für nicht zugängliche Stahloberflächen sind erhöhte Maßnahmen vorzusehen.