Stahl, Edelstahl, Cortenstahl

Seit Ende des 19. Jahrhunderts lösten Stahlkonstruktionen die bis dahin verwendeten schmiedeeisernen Konstruktionen ab. Eine der bekanntesten und frühen Vorhangfassaden aus Stahl und Glas ist die Fassade der Fagus-Werke in Alfeld von Walter Gropius. Mit seinen aufgelösten Ecken aus Glas erschuf Gropius eine scheinbar schwerelose Architektur, die die Architekturideale des Bauhaus vorwegnahm und seit 2011 zum UNESCO-Weltkulturerbe gehört. Möglich waren die lichtdurchfluteten Ecklösungen durch ein innen liegendes Tragwerk, an dem die Fassade aus schmalen Stahlprofilen aufgehängt ist.

Gallerie

Stahl
Stahl wird aus weißem Roheisen unter Zusatz von Legierungselementen und/oder Schrott hergestellt. Seine Dichte beträgt 7,8 g/cm³ und ist damit dreimal höher als die von Aluminium. Aufgrund seines hohen Elastizitätsmoduls ermöglicht seine Verwendung weit gespannte Fassadenkonstruktionen mit schlanken Profilen. In Stahlfassaden werden warm- und kaltgewalzte Profile, Bleche (Feinbleche: 0,35 – 3,00 mm) als Bänder oder Tafeln und Strangpressprofile (warm-, warm/kalt gepresst) verwendet. Die Bleche werden in Fassaden als vorgehängte, hinterlüftete Bekleidung (Trapez-, Kassetten- oder Paneelprofil etc.) eingesetzt und auch in Sandwichpaneelen verwendet. Profile kommen in Pfosten-Riegel-Konstruktionen, in Fenstern und Türen  sowie in verschiedensten Unterkonstruktionen zur Anwendung. Warm/kalt gepresste Profile, die z.B. in hochwertigen Pfosten-Riegel-Fassaden eingesetzt werden, weisen sehr kleine Kantenradien auf. Im Fensterbau werden heute in der Regel thermisch getrennte Stahlprofile verwendet, um den bauphysikalischen Anforderungen zu genügen.

Stahl muss vor Korrosion geschützt werden. Dies kann je nach Belastung durch Feuerverzinkung (Tauchbad oder Spritzverfahren) oder Legierverzinkungen (Aluminium-Zink-Legierung, Zink-Aluminium-Legierung) geschehen. Zusätzlich kann die Stahloberfläche mit einer Kunststoffbeschichtung (Flüssigbeschichtung, Folienbeschichtung) ausgerüstet werden. Beim Zusammenbau mit anderen Metallen müssen diese vor Kontaktkorrosion geschützt werden. Aufgrund der geringen Wärmeausdehnung von Stahl (Wärmeausdehnungskoeffizient: 12,0 x 10-6 K-1) sollte auf zwängungsfreie Konstruktionen im Zusammenspiel mit anderen Metallen geachtet werden.

Stahl ist ein dauerhafter Werkstoff und kann unter geringem Energieaufwand wiederaufbereitet werden. Ökologisch betrachtet ist das Material vollkommen unbedenklich.

Edelstahl
Im Gegensatz zu Stahl kann der hochlegierte Edelstahl ohne weitere Beschichtungen im Freien eingesetzt werden, sofern keine besonderen Korrosionsbelastungen z.B. durch salzhaltige Luft auftreten. Edelstahl bzw. nicht rostender Stahl enthält rund 12% Chrom, z.T. Nickel bzw. Molybdän und hat eine Dichte von 7,9 g/cm³. Er wird in unterschiedlichen Funktionen in Fassaden eingesetzt:

  • Profile in Fenster- und Türkonstruktionen
  • Fassadenbekleidungen (Well, Trapez- und Kassettenprofile, Lochblech)
  • Sandwichelemente
  • Punkthalter in punktgehaltenen Fassadenkonstruktionen 
  • Unterkonstruktionen
  • Streckmetall und Gewebe
  • Verbindungs- und Befestigungselemente
  • Beschläge
Die verschiedenen Edelstahlsorten sind in Werkstoffnummern und genormten Kurzbezeichnungen unter Angabe der genauen Legierungsbezeichnung benannt. Ein Beispiel: Werkstoffnummer 1.4301: Die Zahl 1 vor dem Punkt besagt, dass es sich um Stahl handelt, die Zahl 4 hinter dem Punkt, dass es sich um nichtrostenden Stahl handelt, die letzten drei Ziffern sind Zählnummern. Die genormte Kurzbezeichnung für den Werkstoff mit der Nummer 1.4301 lautet: X5CrNi18-10, aufgeschlüsselt: X5 = Kohlenstoffgehalt in hundertstel Gewichtsprozent (hier 0,05%), Cr = Chrom, Ni = Nickel, 18 = 18% Chrom und 10 = 10% Nickel.

Die farbliche Gestaltung von Edelstahl Oberflächen erfolgt durch Tauchen in Chrom-Schwefelsäure-Lösungen. werden farblich gestaltet. Weitere Oberflächenbearbeitungen sind Schleifen, Glasstrahlen, Ätzen und Emaillieren.

Cortenstahl
Cortenstahl auch Corten-Stahl, Cor-Ten-Stahl oder Kortenstahl) ist die Handelsbezeichnung für einen wetterfesten, schweißbaren Feinkornbaustahl, der grundsätzlich für den Einsatz in der Fassade geeignet ist. Die Wetterfestigkeit des niedrig legierten Stahls wird durch die Bildung einer Deckschicht erzeugt. Diese Deckschichtbildung ist ein kontinuierlicher Prozess.

Die Haltbarkeit von Cortenstahl ist vom örtlichen Klima, der Ausrichtung der Bauteile zur Wetterseite sowie der Schadstoffbelastung der Luft abhängig. Bei besonderem Chemikaliengehalt oder bei Gefahr der Dauerfeuchtigkeit ist ein Oberflächenschutzanstrich zu empfehlen. Materialdicken sind von 1,0 bis 12,5 mm in üblichen Blechtafelgrößen erhältlich. Als Unterkonstruktion für Fassadenbekleidungen sollte ebenfalls Cortenstahl oder nichtrostender Stahl verwendet werden um eine Korrosion der tragenden Elemente auszuschleißen. Ablaufendes Wasser sollte nicht über andere Bauteile tropfen, um ungewollte Verfärbungen zu vermeiden.

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