Baustahl ist ein grundlegendes Baumaterial, das aus speziellen Stahlgüten hergestellt und in verschiedenen branchenüblichen Querschnittsformen (sogenannten „Profilen“) gefertigt wird. Die einzelnen Baustahlgüten werden mit spezifischen chemischen Zusammensetzungen und mechanischen Eigenschaften entwickelt, die für bestimmte Anwendungsbereiche ausgelegt sind.
In Europa muss Baustahl der Europäischen Norm EN 10025 entsprechen, die vom Europäischen Komitee für Eisen- und Stahlnormung (ECISS), einer Untergruppe des Europäischen Komitees für Normung (CEN), überwacht wird.
Es gibt zahlreiche Beispiele europäischer Baustahlgüten wie S195, S235, S275, S355, S420, S460 usw. Für diesen Artikel liegt der Fokus jedoch auf der chemischen Zusammensetzung, den mechanischen Eigenschaften und den Anwendungsbereichen von S235, S275 und S355. Diese drei Baustahlgüten zählen zu den am häufigsten verwendeten Stahlsorten bei unterschiedlichsten Bauprojekten in der gesamten EU.
Gemäß den europäischen Klassifikationen müssen Baustähle nach standardisierten Symbolen bezeichnet werden, zu denen unter anderem gehören: „S“235, „J2“, „K2“, „C“, „Z“, „W“, „JR“, „JO“.
Bedeutung der Symbole:
Abhängig vom Herstellungsverfahren, der chemischen Zusammensetzung und dem jeweiligen Anwendungsbereich können weitere Buchstaben und Klassifizierungen zur Benennung bestimmter Güten/Produkte verwendet werden.
Die EU-Normklassifikationen sind jedoch kein universeller Standard, weshalb in anderen Teilen der Welt entsprechende Güten mit vergleichbaren mechanischen und chemischen Eigenschaften verwendet werden. Beispielsweise müssen Baustähle für den US-Markt gemäß den Richtlinien der American Society for Testing and Materials (ASTM International) spezifiziert werden und werden mit einem „A“ und der jeweiligen Güte, wie A36, A53 usw., bezeichnet.
| EU | US |
|---|---|
| S235 | A283Ctd> |
| S275 | A570Gr40 |
| S355 | A572Gr50 |
In den meisten Ländern unterliegt Baustahl einer Regulierung und muss festgelegte Mindestkriterien hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Form, Größe, Festigkeit usw. erfüllen.
Die chemische Zusammensetzung von Baustahl ist von zentraler Bedeutung und streng geregelt. Sie ist ein entscheidender Faktor, der die mechanischen Eigenschaften des Stahls bestimmt. In der folgenden Tabelle sind die maximal zulässigen Prozentsätze bestimmter Elemente aufgeführt, wie sie in den europäischen Baustahlgüten S235, S275 und S355 vorkommen.
| Güte | C% | Mn% | P% | S% | Si% |
|---|---|---|---|---|---|
| S235 | 0,22 max | 1,60 max | 0,05 max | 0,05 max | 0,05 max |
| S275 | 0,25 max | 1,60 max | 0,04 max | 0,05 max | 0,05 max |
| S355 | 0,23 max | 1,60 max | 0,05 max | 0,05 max | 0,05 max |
Ingenieurinnen und Ingenieure messen der chemischen Zusammensetzung von Baustahl größte Bedeutung bei, da sie sich je nach Güte und Verwendungszweck unterscheidet. Beispielsweise ist S355K2W ein Baustahl, der gehärtet wurde (K2) und zudem eine modifizierte chemische Zusammensetzung aufweist, um eine erhöhte Witterungsbeständigkeit (W) zu gewährleisten. Diese Stahlgüte besitzt daher eine leicht abweichende chemische Zusammensetzung im Vergleich zum Standard-S355.
Die mechanischen Eigenschaften von Baustahl sind zentral für seine Einstufung und damit für seine Anwendung. Auch wenn die chemische Zusammensetzung die mechanischen Eigenschaften maßgeblich bestimmt, ist es ebenso wichtig, die Mindestanforderungen an die mechanischen Kennwerte – wie Zugfestigkeit und Streckgrenze – zu verstehen.
Die Streckgrenze eines Baustahls gibt die minimale Kraft an, die erforderlich ist, um eine dauerhafte Verformung des Materials zu bewirken. Die Benennung nach der europäischen Norm EN 10025 bezieht sich auf die Mindeststreckgrenze der jeweiligen Stahlgüte bei einer Dicke von 16 mm.
| Baustahlgüte bei 16 mm | Mindeststreckgrenze bei Nennstärke 16 mm | |
|---|---|---|
| ksi | N/mm2 (MPa) | |
| S235 | 33 000 ksi | 235 N/mm2 |
| S275 | 36 000 ksi | 275 N/mm2 |
| S355 | 50 000 ksi | 355 N/mm2 |
Die Zugfestigkeit von Baustahl beschreibt den Punkt, an dem bei Zugbeanspruchung entlang der Längsachse eine dauerhafte Verformung eintritt.
| Baustahlgüte | Zugfestigkeit MPa bei Nennstärke zwischen 3 mm und 16 mm |
|---|---|
| S235 | 360 – 510 MPa |
| S275 | 370 – 530 MPa |
| S355 | 470 – 630 MPa |
Baustahl wird in vielen Güten angeboten, jedoch zumeist vorgefertigt in definierten Querschnittsformen, die für bestimmte Anwendungen optimiert sind. Typische Ausführungen sind beispielsweise: I-Träger, Z-Träger, Kastenträger, Hohlprofile (HSS), L-Profile, Stahlbleche usw.
Je nach geplanten Einsatz spezifiziert die Ingenieurin oder der Ingenieur die gewünschte Stahlsorte – häufig im Hinblick auf Mindestfestigkeit, maximales Gewicht und/oder Witterungsanforderungen – sowie die Querschnittsform, die passend zur Einbausituation und der zu erwartenden Belastung gewählt wird.
Baustähle kommen äußerst vielseitig zum Einsatz. Sie bieten insbesondere die vorteilhafte Kombination aus guten Schweißeigenschaften und garantierten Festigkeiten. Baustahl ist ein sehr vielseitiges Produkt und wird von Ingenieurinnen und Ingenieuren häufig bevorzugt, wenn es darum geht, Festigkeit oder Tragfähigkeit bei möglichst geringem Eigengewicht zu maximieren.
Tatsächlich ist der Bausektor der größte Verbraucher von Baustahl, der für unterschiedlichste Zwecke und auf verschiedensten Ebenen eingesetzt wird. Ob ein kleiner Kastenträger zur Lastabtragung einer tragenden Wand im Wohnbau oder ein großer I-Träger zur Unterstützung der Fahrbahn einer Brücke – Baustahl kann für jede Anwendung spezifiziert, entworfen und gefertigt werden.
