Werkstoffe

"Nichtrostender Stahl" ist ein Sammelbegriff für Stahlsorten mit einem Chromanteil von mindestens 10,5%. Durch den Chrom wird eine passive Chromoxidschicht gebildet, die den Stahl vor Korrosionseinflüssen schützt. Diese passive Schicht ist eine kontinuierliche Oberflächenschicht, die sich bei Verletzungen der Oberfläche in der Regel sofort repassiviert, so dass die Korrosionsbeständigkeit stets erhalten bleibt (anders etwa als bei einer Zinkbeschichtung). Mit steigendem Chromgehalt nimmt auch die Stabilität der schützenden Chromoxidschicht zu - weitere Legierungselemente, wie Stickstoff oder Molybdän, besitzen einen zusätzlichen positiven Effekt und fördern die Korrosionsbeständigkeit.

Vor diesem Hintergrund gibt es zwischen unterschiedlichen nichtrostenden Stahlsorten durch Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung verschiedene Korrosionsbeständigkeiten. Diese wird i.d.R. durch die Korrosionsbeständigkeitsklasse bestimmt, wobei Klasse I sehr geringe Beständigkeit (z.B. beim 1.4003) und Klasse V sehr hohe Beständigkeit (z.B. 1.4547) bedeutet. Eine Übersicht über Stahlsorten in jeder Klasse liefert DIN EN 1993. Für nicht erfasste Stahlsorten liefert die PREN-Wirksumme eine Einschätzung für die Korrosionsbeständigkeit eines Stahls; diese berechnet sich durch

PREN = 1 x %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N

wobei %Cr der Chromgehalt, %Mo der Molybdängehalt und %N der Stickstoffgehalt der Stahlsorte ist. Höhere Werte bedeuten eine größere Korrosionsbeständigkeit.

Basierend auf der Expositionsklasse eines Anwendungsgebiets sowie der geplanten Betonüberdeckung lassen sich mit Hilfe der Korrosionsbeständigkeitsklassen geeignete Werkstoffe für ein Bauvorhaben bestimmen.

Kaltverformung und Warmwalzung sind zwei unterschiedliche Herstellungsverfahren für nichtrostenden Betonstahl. Beim Warmwalzen wird der Draht bei hoher Temparatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur gefertigt und erhält dabei seine mechanischen Eigenschaften sowie seine gerippte Form. Bei der Kaltverformung wird warmgewalzter Walzdraht in einem weiteren Fertigungsschritt durch Rippkassetten gezogen, wobei durch plastische Verformung die Rippen auf den Stahl gepresst werden.

Kaltverformter und warmgewalzter Betonstahl unterscheiden sich im Wesentlichen in der Härte sowie in der Dehnbarkeit. Nichtrostender Betonstahl, der durch Kaltverformung von Walzdraht entsteht, ist deutlich härter als warmgewalzter Betonstahl. Dies resultiert in höheren Festigkeiten (bei Duplexstählen mindestens 800 N/mm² gegenüber 550 N/mm²) sowie höheren Streckgrenzen (bei Duplexstählen mindestens 700 N/mm² gegenüber 500 N/mm²). Dafür ist warmgewalzter Betonstahl im Allgemeinen dehnbarer und besitzt eine höhere Zähigkeit, i.d.R. Duktilitätsklasse B.

In jüngster Vergangenheit wurden jedoch Stahlqualitäten entwickelt, die durch Kaltverformung sowohl hohe Festigkeit und Streckgrenze erreichen und gleichzeitig Duktilität B gewährleisten (wie beispielsweise unser Inoxripp4486). Diese mechanischen Eigenschaften ermöglichen Planern neue Möglichkeiten, z.B. die Reduktion des Stahlquerschnitts aufgrund höherer Festigkeitswerte, und führt somit zu geringeren Gewichten und Kosten

Bei den Bezeichnungen B500B NR bzw. B700B NR handelt es sich um Kurzzeichen für nichtrostenden Betonstahl, die ihren Ursprung bei herkömmlichen Baustählen haben. In dem Kurzzeichen steht das erste B für Betonstahl, 500/700 für die Streckgrenze (in N/mm²), das zweite B für die Duktilitätsklasse (alternativ A/C) sowie NR für "Nicht Rostend". Unser Inoxripp4486 ist als B700B NR klassifiziert, unser 1.4571 als B500B NR und unser 1.4362 als B500A NR.

Bei der Bauwerksplanung wird bei Entwurf und Bemessung gemäß Eurocode 2 (DIN EN 1992-1-1) normalerweise mit einer Streckgrenze von 500 N/mm² kalkuliert. Die Planung mit höheren Streckgrenzen muss in der Regel im Einzelfall geprüft und genehmigt werden, insofern für das entprechende Bauwerk bzw. Bauteil keine Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung mit dieser Streckgrenze vorhanden ist. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, den Entwurf und Bemessung mit höheren Streckgrenzen schon in der Allgemein Bauaufsichtlichen Zulassung des Baustahls zu berücksichtigen.

Diesen Weg sind wir bei unserem Inoxripp4486 gegangen und haben für die im Eurocode 2 definierten Aspekte des Grenzzustands der Tragfähigkeit (GZT) und des Grenzzustands der Gebrauchstauglichkeit (GZG) die Voraussetzungen für den Entwurf und die Berechnung mit einer Streckgrenze von 700 N/mm² prüfen und begutachten lassen. Im Ergebnis wurde unser Inoxripp4486 als B700B NR klassifiziert und die bauaufsichtliche Zulassung entsprechend erweitert. Dies bedeutet er kann ohne zusätzliche Prüfung für folgende Aspekte des GZT und GZG mit einer Streckgrenze von 700 N/mm² verwendet werden:

• Biegung mit Längskraft
• Querkraft ohne Querkraftbewehrung
• Stabwerkmodelle
• Verankerungen, Übergreifungen und Abbiegungen
• Rissbreiten