Für die Baubranche ist es unerlässlich, sich mit Stahlstützen auszukennen. Sie bilden die Grundlage für die Stabilität Ihres Projekts. Die Wahl des richtigen Stahlstützentyps kann Ihnen später Zeit, Geld und Ärger ersparen. Es geht nicht nur um die Einhaltung von Bauvorschriften, sondern auch um den Bau einer sicheren, effizienten und langlebigen Konstruktion.
Wir untersuchen die verschiedenen Arten von Stahlstützen, ihre einzigartigen Eigenschaften und ihre Anwendungsmöglichkeiten im Bauwesen. Am Ende wissen Sie genau, wie Sie die richtige Stahlstütze für Ihr Projekt auswählen und so sicherstellen, dass sie über Jahrzehnte hinweg stabil und langlebig ist.
Was ist eine Stahlsäule?
Eine Stahlstütze ist ein vertikales Strukturelement aus Stahl, das Lasten von den oberen Teilen eines Gebäudes (wie Balken, Böden und Dächern) auf das Fundament überträgt. Sie ist so konstruiert, dass sie enormem Gewicht und Kräften standhält und so die Stabilität und Sicherheit der Struktur gewährleistet. Sie wird häufig in Gebäuden, Brücken und anderen großen Bauwerken eingesetzt.
Stahlstützen können schlank (hoch und dünn) oder kurz und dick (für hohe Lasten) ausgeführt werden. Im Modul- und Fertigbau sind Stahlstützen oft Teil der vorgefertigten und vor Ort montierten Moduleinheiten.
Materialien von Stahlstützen
Gängige Materialien für Stahlstützen sind Kohlenstoffstahl, legierter Stahl und Edelstahl. Kohlenstoffstahl wird am häufigsten verwendet und weist eine hohe Festigkeit auf, die sich für allgemeine Gebäude und Brücken eignet. Legierter Stahl weist eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Tragfähigkeit auf und eignet sich für Hochhäuser und extreme Umgebungen. Edelstahl weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und eignet sich für feuchte, maritime und chemische Umgebungen.
Allgemeine Spezifikationen für Stahlstützen
Die Spezifikationen von Stahlstützen variieren. Im Folgenden sind einige gängige Typen und Anwendungsszenarien aufgeführt:
Vierkantrohr: Hervorragende Torsionsfestigkeit, geeignet für Gebäuderahmen und Stützkonstruktionen von Vorhangfassaden, wie beispielsweise 100 × 100 × 5 mm Vierkantrohrsäulen.
H-Träger: Breiter Flansch, hohe Tragfähigkeit, geeignet für Hochhäuser und weitgespannte Konstruktionen wie Brücken und Industrieanlagen. Gängige Spezifikationen sind H200 × 200 × 8 × 12 mm.
I-Träger: geeignet für Strukturen, die vertikale Lasten tragen, wie z. B. Bodenträger, Rahmensäulen usw. Typische Spezifikationen umfassen I200 × 100 × 7 × 10 mm.
C-Kanal: Leichtgewichtig, geeignet für sekundäre Strukturunterstützung, wie Dachpfetten und Wandkiele, mit Spezifikationen wie C100×50×20×2 mm.
Welche verschiedenen Arten von Stahlstützen gibt es?
| Einstufung | Arten |
| Basierend auf der Tragfähigkeit | – Kurze Spalten |
| – Lange Spalten | |
| – Zwischensäulen | |
| Basierend auf Form und Abschnitt | – Massive (gewalzte) Profile: I-Träger, Kanäle, Winkel, T-förmige Säulen. |
| – Hohlprofile (Kastenstützen): Rechteckig oder kreisförmig. | |
| – Aufbauprofile: Zusammengesetzt aus Stahlplatten oder Winkeln. | |
| Basierend auf Funktion | – Kompressionskolonnen |
| – Axial belastete Säulen. | |
| – Biegebelastete Stützen | |
| Basierend auf Verbindung und Unterstützung | – Angeheftete Spalten |
| – Feste Spalten | |
| – Auslegerstützen | |
| Für seismische Anwendungen | – Basisisolierte Säulen |
| – Erdbebensichere Stahlstützen |
1. Metallbausäulentypen basierend auf der Tragfähigkeit
Kurze Kolumnen: Dabei handelt es sich um Säulen, die im Verhältnis zu ihren seitlichen Abmessungen relativ kurz sind und typischerweise Druckkräften ausgesetzt sind. Kurze Säulen sind so konstruiert, dass sie axiale Lasten ohne nennenswerte seitliche Instabilität aufnehmen können.
Lange Säulen (schlanke Säulen): Diese Stützen sind höher und weisen ein höheres Längen-Breiten-Verhältnis auf. Sie neigen zum Knicken und erfordern detailliertere Konstruktionsüberlegungen, wobei häufig der effektive Längenfaktor oder das Schlankheitsverhältnis zur Stabilität herangezogen werden.
Zwischenspalten: Diese Stützen liegen hinsichtlich ihres Schlankheitsgrades zwischen kurzen und langen Stützen. Bei der Konstruktion müssen sowohl die axiale Belastung als auch die Knickfestigkeit sorgfältig berücksichtigt werden.
2. Arten von Baustahlstützen basierend auf Form und Querschnitt
Massivprofile (Walzprofile): Diese Stützen bestehen aus einem einzigen Stück Stahl, typischerweise in Form von I-Trägern (Breitflanschträgern), U-Profilen oder Winkeln. Sie bieten hervorragende Festigkeit und Stabilität für ein breites Anwendungsspektrum.
Hohlprofile (Kastenprofile): Hohle Stahlstützen, auch mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt, werden im modernen Design häufig verwendet, da sie leichter sind und ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweisen. Sie bieten außerdem eine höhere Torsionsfestigkeit.
Bebaute Abschnitte: Dabei handelt es sich um Stützen, die durch das Zusammenschweißen oder -schrauben einzelner Stahlteile, wie z. B. Platten oder Winkel, hergestellt werden. Zusammengesetzte Profile werden häufig für große Konstruktionen verwendet, bei denen Standardformen möglicherweise nicht die erforderliche Festigkeit oder Größe bieten.
3. Arten von Stahlbaustützen basierend auf der Funktion
Kompressionssäulen: Dies ist die häufigste Art von Stahlstützen, die in erster Linie zur Aufnahme von Drucklasten ausgelegt sind. Sie kommen in den meisten Gebäudestrukturen vor, beispielsweise in Hochhäusern, Brücken und Industrieanlagen.
Axial belastete Säulen: Diese Säulen sind Belastungen entlang ihrer Achse ausgesetzt. Der Schwerpunkt der Konstruktion dieser Säulen liegt in erster Linie auf der Widerstandsfähigkeit gegen axialen Druck und der Gewährleistung der Stabilität.
Biegedrillknickstützen: Diese Stützen sind kombinierten Axial- und Biegebelastungen ausgesetzt und daher anfällig für Biegedrillknicken. Sie erfordern anspruchsvollere Konstruktionsmethoden, darunter seitliche Verstrebungen oder die Verwendung stärkerer Stahlsorten.
4. Arten von Stahlkonstruktionsstützen basierend auf Verbindungs- und Unterstützungsbedingungen
Angeheftete Spalten: Diese Stützen sind an beiden Enden gelenkig befestigt und werden so konstruiert, dass an den Stützenenden keine Momenten übertragen werden. Sie tragen hauptsächlich axiale Lasten. Das Knickverhalten dieser Stützen hängt von ihrer effektiven Länge ab.
Feste Spalten: Diese Stützen sind an einem oder beiden Enden befestigt und können sowohl axialen Belastungen als auch Biegemomenten ausgesetzt werden. Die erhöhte Momententragfähigkeit reduziert die effektive Länge und sorgt für mehr Stabilität gegen Knicken.
Auslegerstützen: Diese Stützen sind an einem Ende fixiert und am anderen Ende freitragend. Sie sind oft zusätzlich zur Axiallast auch Biegung ausgesetzt. Bei der Konstruktion dieses Stützentyps müssen sowohl axiale Druckkräfte als auch Biegung berücksichtigt werden.
5. Innovative Fertigstützen für seismische Anwendungen
Basenisolierte Spalten: Bei erdbebensicheren Konstruktionen können Stützen mit Basisisolatoren ausgestattet werden, die Bewegungen bei Erdbeben ermöglichen. Diese Isolatoren tragen zur Stoßdämpfung bei und reduzieren die auf die Struktur übertragenen Kräfte.
Erdbebensichere Stahlstützen: Säulen, die dafür ausgelegt sind, seismische Kräfte wirksam zu absorbieren, verfügen häufig über zusätzliche Verstrebungen, Energieableitungsvorrichtungen oder moderne Materialien, die ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber seitlichen Kräften während eines Erdbebens erhöhen.
Fertigungs- und Verarbeitungstechnologie von Stahlstützen
Die Herstellung von Stahlstützen umfasst wichtige Schritte wie Walzen, Schweißen, Schneiden, Bohren und Beschichten. Warmgewalzte Stahlstützen werden durch Hochtemperaturwalzen hergestellt und weisen eine gute Festigkeit und Gleichmäßigkeit auf, während Kaltwalzen eine höhere Maßgenauigkeit bietet.
Geschweißte Stahlstützen (z. B. H-förmige Schweiß- und Kastenstützen) eignen sich für hohe Traglastanforderungen, sind jedoch mit hohen Herstellungskosten verbunden. Im Gegensatz dazu ist gewalzter H-förmiger Stahl schnell produziert und eignet sich für standardisierte Konstruktionen.
Die Oberflächenbehandlung ist ein wichtiger Bestandteil des Korrosionsschutzes von Stahlstützen. In maritimen, chemischen und feuchten Umgebungen kann eine Verzinkung oder eine witterungsbeständige Stahlbehandlung die Lebensdauer effektiv verlängern, während eine Lackierung einen grundlegenden Schutz bietet. Sinnvolle Fertigungs- und Oberflächenbehandlungsverfahren können die Haltbarkeit und Anpassungsfähigkeit von Stahlstützen verbessern.
Installation und Wartung von Stahlstützen
Die Montage von Stahlstützen umfasst Schritte wie Transport, Anheben und Befestigen. Um Montagefehler zu vermeiden, ist auf eine präzise Montage zu achten. Während der Bauphase sollten Sicherheitsmaßnahmen wie Absturzsicherungen und die Kontrolle der Hublast getroffen werden, um das Unfallrisiko zu verringern.
Im Hinblick auf die Wartung müssen die Korrosionsschutzschicht, Befestigungselemente und Schweißnähte regelmäßig überprüft werden, um Rost und strukturelle Schäden zu vermeiden. In Hochtemperaturumgebungen können feuerfeste Beschichtungen oder feuerfeste Materialien hinzugefügt werden, um die Feuerbeständigkeit zu verbessern und die langfristige Sicherheit zu gewährleisten.
Grundsätze der Anordnung von Stahlstützen in Stahlkonstruktionen
Bei der Stahlkonstruktionsplanung ist die sinnvolle Anordnung der Stahlstützen entscheidend, um Stabilität, Tragfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Konstruktion zu gewährleisten. Die folgenden Planungsprinzipien sind wichtig:
Gebäudeflächen- und Nutzungsanforderungen: Die Raumaufteilung sollte den Funktionen des Innenraums entsprechen, beispielsweise durch Vermeidung von Hauptdurchgängen, Aufzugsschächten und Beleuchtungsbereichen, um eine bequeme Nutzung zu gewährleisten.
Belastungsanforderungen: Berechnen Sie die erforderliche Tragfähigkeit basierend auf Gebäudefunktion, Stockwerk und Nutzung. Stellen Sie sicher, dass die Stütze der erwarteten Belastung (Eigengewicht, Nutzlast, Windlast, Erdbeben) standhält und ihre Stabilität gewährleistet. Wählen Sie den Stützentyp entsprechend aus – kurze Stützen tragen axiale Lasten, lange Stützen erfordern eine Knickanalyse.
Abschnittstypauswahl
- Für leichte Belastungen und kleine Spannweiten eignen sich Vollprofile (I-Träger, U-Stähle).
- Hohlprofile (Rund- und Rechteckrohre) sorgen für hohe Festigkeit und Leichtigkeit bei großen Spannweiten.
- Bei Bedarf können zusammengesetzte Abschnitte zur Erhöhung der Festigkeit verschweißt werden.
Knickung und Stabilität: Lange Stützen neigen je nach Länge, Form, Material und Verstrebung zum Knicken. Verwenden Sie effektive Längenfaktoren, um die Stabilität zu gewährleisten. Bei kurzen Stützen liegt der Schwerpunkt in erster Linie auf der axialen Tragfähigkeit.
Stahlsortenauswahl: Wählen Sie auf der Grundlage von Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Feuerbeständigkeit – zur Auswahl stehen Kohlenstoffstahl, niedriglegierter Stahl und hochfester Stahl.
Brandschutz: Feuer schwächt Stahl. Tragen Sie feuerfeste Beschichtungen oder Verkleidungen auf, um die strukturelle Integrität in Umgebungen mit hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten.
Erdbebensichere Auslegung: Verbessern Sie in erdbebengefährdeten Gebieten die seismische Leistung mit knickgeschützten Streben oder Dämpfern, um die Haltbarkeit zu erhöhen.
Kosten und Baudurchführbarkeit: Gleichen Sie Material- und Arbeitskosten aus. Vorgefertigte oder Standardstahlprofile können die Kosten senken und die Installation vereinfachen.
Umweltverträglichkeit: Verwenden Sie in feuchten/marinen Bereichen korrosionsbeständigen Stahl oder Beschichtungen. Berücksichtigen Sie die Wärmeausdehnung und -kontraktion bei extremen Temperaturen.
Normen einhalten: Stellen Sie die Einhaltung der AISC-, europäischen und chinesischen Bauvorschriften sicher, um die strukturelle Sicherheit und Leistung zu gewährleisten.
Wenn Sie fachkundige Beratung bei der Auswahl der richtigen Stahlstützen benötigen, kontaktieren Sie uns gerne!
Wozu dienen Stahlstützen?
Stahlstützen sind wesentliche Komponenten im Bauwesen und bieten starke und flexible Lösungen für die strukturelle Unterstützung bei Bauprojekten wie Hochhäusern, Industriegebäuden und Brücken.
Beim Bau von Hochhäusern werden Stahlstützen am häufigsten verwendet, um die Gebäudestruktur zu stützen. Sie sorgen für die nötige Stabilität und Festigkeit, um den Belastungen durch Böden und Dächer standzuhalten.
Auch im Brückenbau werden Stahlstützen zur Unterstützung der Konstruktion und zur Lastverteilung eingesetzt.
Im Industriebau werden Stahlstützen häufig in Lagerhallen und Fabriken eingesetzt, wo große Spannweiten erforderlich sind. Die Verwendung von Stahl gewährleistet die Langlebigkeit und Tragfähigkeit dieser Stützen und macht sie somit für die vielfältigen Konstruktionsarten in der Industrie geeignet.
Darüber hinaus werden Stahlstützen in Gewerbegebäuden eingesetzt, wo sie großen, offenen Grundrissen starken Halt verleihen.
FAQs
Welcher Stahl eignet sich am besten für Säulen?
Aufgrund seiner Robustheit und Wirtschaftlichkeit wird für Säulen vorwiegend Kohlenstoffstahl verwendet. In raueren Umgebungen kann Edelstahl oder legierter Stahl zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit eingesetzt werden.
Welche Form ist für eine Stahlstütze am besten geeignet?
Die optimale Form hängt von der Anwendung ab. I-Träger (H-Träger) werden aufgrund ihrer Festigkeit und Effizienz am häufigsten verwendet. Auch Rundrohrstützen eignen sich gut für hochfeste, kompakte Konstruktionen. Egal welche Form Sie benötigen, wir liefern sie.
Wie dick sollte eine Stahlsäule sein?
Die Dicke einer Stahlstütze hängt von der zu tragenden Last ab. Typischerweise beträgt die Dicke zwischen 1/4 Zoll und mehreren Zoll. Die genaue Größe sollte jedoch anhand der Lastanforderungen und des Sicherheitsfaktors berechnet werden. Für genaue Spezifikationen wenden Sie sich bitte an unsere Statiker.
Was ist der Unterschied zwischen einem Stahlträger und einer Stahlstütze?
Säulen tragen Lasten vertikal und übertragen das Gewicht auf das Fundament, während Balken horizontal verlaufen und Lasten über den Raum hinweg tragen. Beide sind für die strukturelle Integrität eines Gebäudes von entscheidender Bedeutung, spielen jedoch unterschiedliche Rollen.
