Eine Sandwichplatten ist ein dreischichtiges Bauprodukt, das normalerweise aus zwei Blechen aus verzinktem, lackiertem Stahl mit einer dazwischen liegenden Füllmasse besteht.
Die Technologie zur Herstellung von Sandwichplatten entstand dank der amerikanischen Architekten Frank Lloyd Wright und Alden B. Dow, die sie erstmals in ihren Projekten in den 1930er und 50er Jahren anwandten. Bereits 1959 hat das amerikanische Unternehmen Koppers Inc. mit der Massenproduktion von Sandwichplatten begonnen. Die ältesten Hersteller von Sandwichplatten in Europa sind das finnische Unternehmen Rannila, heute bekannt unter der Marke Ruukki, das irische Unternehmen Kingspan und das italienische Unternehmen Cannon.
Sandwichplatten haben gute ästhetische Eigenschaften, hervorragende Energiespareigenschaften und werden auch schnell montiert, daher werden sie häufig für den Bau von Einzelhandels- und Bürogebäuden, vorgefertigten Rahmengebäuden, einschließlich Lagerkomplexen, Industrieanlagen und landwirtschaftlichen Gebäuden verwendet.
Wand-Sandwichplatte
Dach-Sandwichplatte
Je nach Verwendungszweck werden Sandwichplatten in Wand und Dach unterteilt. Bei der Auswahl von Wandplatten sind Wärme-, Festigkeits- und Brandeigenschaften die wichtigsten Parameter, bei der Bedachung zusätzlich Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit.
Dach-Sandwichplatten müssen eine vollständige Dichtheit und die notwendige Festigkeit des Daches bieten, daher wird es empfohlen, Platte mit einer speziellen Profilierung der Außenverkleidung in Form von Firsten zu verwenden.
Die energiesparenden Eigenschaften von Sandwichplatten werden durch die Art des Füllstoffs, die Dichtheit des Verschlusses und das Vorhandensein einer Dichtung darin bestimmt.
EPDM-Dichtung
Das Dichtmittel kann Butyl sein, das zum Zeitpunkt der Plattenmontage eingebaut wird, oder EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk), das während der Produktion in die Plattenverriegelung eingebaut wird, was eine bessere Dichtigkeit und Energieeffizienz der Sandwichplattenverriegelung gewährleistet.
Der wichtigste Energieeffizienzparameter von Sandwichplatten ist der Wärmewiderstand (R0), der die Wärmeverluste im Verriegelungsteil der Struktur berücksichtigt. Der minimale reduzierte Wärmedurchgangswiderstand (bei 25 °C) für hochwertige Sandwichplatten führender europäischer Hersteller ist in der Tabelle dargestellt:
| Plattendicke, mm | Wärmewiderstand R0, m2*K/W | |
| Mineralwolle | Polyurethanschaum | |
| 40 | – | 1,9 |
| 60 | – | 2,8 |
| 80 | 2,1 | 3,7 |
| 100 | 2,6 | 4,5 |
| 120 | 3,1 | 5,5 |
| 140 | 3,5 | 6,3 |
| 160 | 4,1 | 7,1 |
| 180 | 4,5 | 8,3 |
| 200 | 5,0 | 9,0 |
Platten, deren Wärmewiderstand unter den angegebenen Parametern liegt, werden nicht für den Bau von energieeffizienten Anlagen empfohlen.
Durch den Einsatz moderner Füllstoffe wie Mineralwolle und PIR ist es möglich, Gebäude sogar ohne Energieverbrauch zu bauen. Für den Bau von Passivhäusern und Lagern mit kontrollierter Gasumgebung müssen technische Lösungen zum Abdichten aller Verbindungen sowie Sandwichplatten mit erhöhter Energieeffizienz verwendet werden, wodurch Energieverluste nahezu vollständig eliminiert werden können. Eine Gebäudestruktur aus Sandwichplatten kann als energieeffizient angesehen werden, wenn ihre Luftdurchlässigkeit weniger als 1,5 m3/m2h beträgt. Gleichzeitig können die besten Plattenmuster eine Luftdurchlässigkeit im Bereich von 0,6 bis 0,9 m3/m2h erreichen.
Die innovativsten Energiesparlösungen sind Sandwichplatten mit integrierten Photovoltaikmodulen (Solarmodule).
Der Füllstoff (Isolierung) von Sandwichplatten ist für Eigenschaften wie Festigkeit, Wärme- und Schalldämmung und Brandschutzeigenschaften verantwortlich.
Schaumfüller
Bei der Herstellung von Sandwichplatten werden verschiedene Arten von Füllstoffen verwendet; am gebräuchlichsten sind Mineralwolle, Polyurethanschaum (PU, PUR) und seine Modifikationen – Polyisocyanuratschaum (PIR, IPN) sowie expandiertes Polystyrol (Polystyrol).
Schaumgefüllte Platten haben die schlechtesten Gebrauchseigenschaften und werden daher in der Regel für den Bau von temporären Konstruktionen mit einer Lebensdauer von bis zu 10 Jahren verwendet, die keinen Brandschutzanforderungen unterliegen, da der Schaum brennbar ist. Außerdem hat der Schaum eine schlechte Schallabsorption und neigt zur Ausbreitung von Schimmel. Der einzige Vorteil von Styropor-Sandwichplatten ist ihr niedriger Preis.
Füllstoff aus Mineralwolle
Mineralwolle ist das gebräuchlichste Material und wird immer wieder in Sandwichplatten mit erhöhten Feuerwiderstandsanforderungen (bis EI360) eingesetzt, beispielsweise in Brandschutzabschlüssen. Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Mineralwolle liegt im Bereich von λ=0,038-0,044 W/mK. Abhängig von den erforderlichen Eigenschaften wird bei der Konstruktion von Sandwichplatten Mineralwolle unterschiedlicher Dichte verwendet: niedrig (unter 90 kg/m3) – für Innenwände, mittel (95-115 kg/m3) – für Außenwände und Dachplatten oder erhöht (ab 120 kg/m3) – in feuerfesten Trennwänden und Wandplatten mit erhöhter Tragfähigkeit. Die Eigenschaften von Mineralwolle bestimmen die weit verbreitete Verwendung von Sandwichplatten mit einem solchen Füllstoff beim Bau von Lagern für brennbare Materialien, feuergefährlichen Industrien sowie Gebäuden mit erhöhten akustischen Anforderungen.
PIR-Füller
Sandwichplatten aus Polyurethanschaum sind aufgrund ihres geringen Gewichts einfach zu montieren (in meisten Fällen beträgt die Dichte von Polyurethanschaum in Platten 32 bis 40 kg/m3) und haben im Vergleich zu Mineralwolle höhere Energieeinsparungseigenschaften (λ= 0,020-0,021 W/mK). Polyurethanschaum nimmt keine Feuchtigkeit auf und kann daher erfolgreich in Platten für Waschanlagen, Schwimmbäder, Industrien mit hoher Luftfeuchtigkeit (Mälzereien, Bierherstellung, Pilzfarmen usw.) sowie in Objekten in der Nähe von Gewässern eingesetzt werden.
Mit Polyurethanschaum gefüllte Sandwichplatten werden in Einrichtungen mit geringen Brandschutzanforderungen sowie in Kühlhäusern (Kühl- und Gefrierschränke, einschließlich solcher mit kontrollierter Gasumgebung) verwendet. Gleichzeitig müssen zum Ausschließen von Kältebrücken und zum Reduzieren von Wärmeverlusten in solchen Räumen Polypropyleneinsätze an den Stellen verwendet werden, an denen die Platte befestigt sind.
Es ist zu beachten, dass Polyurethanschaum zu brennbaren Materialien (Brennbarkeitsgruppe G1) gehört und der Flammenausbreitung (Gruppe M1-M2) unterliegt. Die Feuerbeständigkeit von Sandwichplatten mit Polyurethanschaumfüllstoff beträgt EI15.
IPN-Füller
Polyisozyanuratschaum (PIR) ist eine neue Generation von Polyurethan-Füllstoffen (λ=0,020-0,021 W/mK) mit Feuerwiderstand bis EI45. Polyisozyanurat-Schaumfüller vom Typ E-PIR hat eine Feuerwiderstandsklasse (EI15 – EI30) und der X-PIR-Füller hat eine Feuerwiderstandsklasse von bis zu EI45.
IPN ist ein Markenname für modifizierten Polyurethanschaum (λ=0,020–0,022 W/mK), der in Kingspan-Sandwichplatten verwendet wird. Gleichzeitig entspricht der IPN-Füller in seinen Eigenschaften dem X-PIR-Typ und IPN-L ist dem E-PIR ähnlich. Der Nachteil von IPN ist das Fehlen dieser Art von Füllstoffen unter den von der europäischen Norm DSTU B EN 14509:2017 empfohlenen, was die Bestätigung der Qualitätseigenschaften von Produkten mit einem solchen Füllstoff erschwert und seine Haltbarkeit nicht garantiert.
Das auf dem ukrainischen Markt präsentierte Sortiment an Sandwichplatten bietet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten zur Schaffung einer einzigartigen Architektur eines Objekts. Der Reichtum an Farbschattierungen, Variationen in der Montagerichtung, verschiedene Arten der Profilierung und Dekoration ermöglichen es dem Architekten, Sandwichplatten nicht nur als Konstruktionselement, sondern auch als Gestaltungselement des Gebäudes zu verwenden.
Farben von Sandwichplatten mit vorlackierter Stahlverkleidung sind Standard, die mmer auf Lager von Herstellern verfügbar sind und sofort nach Bestellung geliefert werden. Die möglichen Farbtöne richten sich nach den internationalen Farbstandards RAL, RR oder NCS.
Aufgrund der Komplexität der technologischen Prozesse können die Hersteller von organisch beschichtetem Stahl in den Metallicfarben RAL 9006 und RAL 9007 die Kompatibilität der Farbtöne bei künftigen Lieferungen nicht garantieren. Um die Einheitlichkeit der Farbe von Sandwichpaneelen zu gewährleisten, wird daher empfohlen, die Produktion von Rohstoffen in derselben Farbe für die gesamte geplante Produktserie zu bestellen.
Bei der Wahl der Farbe eines Sandwichpaneels sollte die Wärme- und Ausdehnungsfähigkeit des Metalls in verschiedenen Farbtönen berücksichtigt werden, da diese weitgehend die Haltbarkeit und die ästhetischen Eigenschaften des Paneels bestimmt. Je dunkler die Farbe, desto stärker erwärmt sich die äußere Verkleidung. Daher sind dunkle Farben für die Verwendung auf dem Dach nicht zu empfehlen, da sich das Paneel unter dem Einfluss der Sonne stärker erwärmt und sich mit der Zeit wellen kann, und die Verkleidung kann sich von der Füllung lösen. Es wird auch nicht empfohlen, Sandwichpaneelen mit dunklen Farbtönen an der Südfassade eines Gebäudes zu installieren, da sich das Produkt verbiegen und wellig werden kann, insbesondere wenn die Paneellänge mehr als 6 m beträgt.
Die Norm Staatliche Normvorschriften der Ukraine EN 14509:2017, die die Anforderungen an Sandwichpaneelen beschreibt, teilt die Farben der Verkleidung in drei Gruppen ein: sehr hell, hell und dunkel. Der Temperaturwert der Außenverkleidung wird auf der Grundlage der Gruppe, zu der diese Farbe gehört, festgelegt und beträgt +55 °C für sehr helle Farben, +65 °C für helle Farben und +80 °C für dunkle Farben.
Farbgruppen nach dem Einfluss der thermischen Belastung auf die Sandwichpaneelstruktur.
| Farbgruppe I – sehr helle Farben | RAL: 1015, 1016, 1018, 6019, 7035, 9001, 9002, 9010 |
| Farbgruppe II – helle Farben | RAL: 1002, 1003, 1004, 1014, 1017, 1019, 1021, 1023, 1035, 2000, 2003, 2004, 2008, 2009, 5012, 5018, 5024, 6018, 6021, 6033, 7000, 7037, 7040, 9006, 9022, RR: 20, 21, 24, 30, 40 |
| Farbgruppe III – dunkle Farben | RAL: 3000, 3002, 3003, 3005, 3011, 3013, 5002, 5005, 5009, 5010, 5011, 5022, 6000, 6003, 6005, 6011, 6020, 6029, 7015, 7016, 7022, 7024, 8016, 8017, 8023, 9005, 9007, RR: 22, 23, 29, 34, 35, 36, 41, 288 |
Die Außenverkleidung von Sandwichpaneelen in dunklen Farben (Farbgruppe III) kann sich aufgrund der höheren thermischen Belastung im Vergleich zu hellen Farben verziehen. Daher müssen bei der Planung von Gebäuden mit Sandwichpaneelen die Besonderheiten dunkler Paneele berücksichtigt und Schäden durch Lösungen verhindert werden, die auf den folgenden Bedingungen basieren:
Es gibt verschiedene Typen der Profilierung von Sandwichpaneelen: Mikroprofil, Linear, Geriffelt, Glatt, Geprägt und Sinusförmig. Aufgrund der technologischen Merkmale der Herstellung sind glatte Oberflächen und sinusförmige Profilierungen nur bei Produkten mit Polyurethanschaumfüllung möglich. Für Räume, in denen Staubansammlungen vermieden werden müssen oder die häufig gewaschen werden, sollten aus Komfortgründen Paneelen mit glatter Oberfläche oder Mikroprofilierung verwendet werden.
Sandwichplatten mit glatter Außenverkleidung sollten nur nach statischer Berechnung mit der Software „TrayPan“ als Einfeldkonstruktion eingebaut werden. Die Verwendung von Sandwichplatten mit glatter Außenverkleidung in anderen Strukturen kann zum Auftreten von Wellen in der Vorderfläche führen. Dies kann ein subtiler Effekt sein, der nur unter bestimmten Bedingungen sichtbar ist, z. B. bei sehr hoher Sonneneinstrahlung einer Wand- oder Dachkonstruktion.
Das mögliche Auftreten von Welligkeiten auf einer glatten Haut beeinträchtigt nicht die Tragfähigkeit der Sandwichplatten, kann jedoch zu einer Verschlechterung der Fassadenästhetik führen.
Die Montage von Sandwichplatten kann in horizontaler, vertikaler oder geneigter Richtung erfolgen. Ab einem Krümmungsradius von 30 m können Sandwichplatten auch bei Errichtung von gebogenen Wänden verwendet werden. Für eine gleichmäßige Wahrnehmung der Verformungen von Platten durch den Gebäuderahmen wird es empfohlen, ihre Installation nach einem einspannigen Schema durchzuführen. Einige führende Hersteller von Sandwichplatten bieten zusätzliche Dekorationsmöglichkeiten, wie z. B. das Aufbringen beliebiger Farbbilder auf die Oberfläche des Produkts oder die Installation von hinterlüfteten Fassaden mit dekorativer Verkleidung auf den Platten.
Sichtbare Befestigungselemente
Versteckte Befestigungselemente
Neben der Außenverkleidung de Platte wird die visuelle Wahrnehmung des Gebäudes auch durch sichtbare oder versteckte Befestigungselemente, Verbindungs- und Rahmenelemente, Einfassungen, spezielle Eck-Sandwichplatten usw. beeinflusst. Solche scheinbar unbedeutenden Details sind in manchen Objekten entscheidend für die Architektur von Fassaden. Wenn es darum geht, ein ausdrucksstarkes Design des Gebäudes zu erstellen, empfiehlt es sich, erfahrene Fachleute während der Planungsphase einzubeziehen.
Die optimale Materialwahl für die Außenverkleidung von Sandwichplatten ist verzinkter Stahl mit einer Polymerbeschichtung, die dem Produkt eine lange Lebensdauer bei gleichbleibender Leistung verleiht.
Bevor Sie eine Sandwichplatten kaufen, sollten Sie auf die Eigenschaften von Stahlhäuten achten. Gemäß der Norm DSTU EN 10346:2014 können Baustahlsorten S280, S320, S350 mit einer garantierten Streckgrenze von 280-350 MPa bei der Herstellung von Platten verwendet werden. Zwecks Kostensenkung verwenden jedoch eine Reihe von Herstellern Stahl der Güteklasse DX51, der kein Baustahl ist und daher nicht in nichttragenden Sandwichplatten verwendet werden darf.
Die gleiche Norm definiert die Notwendigkeit, verzinkten Stahl mit einem Zinkgehalt von mindestens 190 g/m2 zu verwenden. Gleichzeitig muss die Dicke der Zinkbeschichtung auf der Außenseite des Blechs mindestens 20 Mikrometer und die Dicke der Polyesterschicht mindestens 25 Mikrometer betragen.
Gemäß der Norm DSTU B EN 14509:2017 darf die Dicke der Außenverkleidung einer Sandwichplatten 0,4 bis 0,7 mm betragen. Gleichzeitig gilt: Je dicker das Stahlblech ist, desto ebenmäßiger die Fassadenoberfläche wirkt und desto weniger Blendung bei sonnigem Wetter darauf zu erkennen ist. Die Dicke der Innenhaut liegt üblicherweise im Bereich von 0,4 bis 0,6 mm und beeinflusst die Haltbarkeit und Belastbarkeit der Sandwichplatten.
Je nach Zweck und Einsatzbedingungen von Platten gibt es verschiedene Arten von Polymerbeschichtungen, von denen die folgenden am häufigsten vorkommen:
In besonderen Fällen, z. B. wenn die Umgebung im Inneren des Gebäudes durch die Einwirkung von Reinigungs- und Scheuermitteln sehr aggressiv ist, sowie in der Pharma- oder Lebensmittelindustrie, empfiehlt sich der Einsatz von Edelstahl-Sandwichplatten. Diese Lösung ist die teuerste, aber in einigen Fällen die einzig mögliche.
Die Tragfähigkeit von Sandwichplatten ist ein wichtiges Merkmal, da die Produkte während des Betriebs Schnee, Wind, seismischen Aktivitäten usw. ausgesetzt sind. Bei der Bemessung von Umfassungskonstruktionen mit Sandwichplatten sind die Anforderungen der DBN V.1.2-2:2006 „Lasten und Einwirkungen“ zu berücksichtigen. Beispielsweise können sich beim Bau desselben Gebäudes in verschiedenen Regionen die Werte sowohl der Wind- als auch der Schneelast um ein Vielfaches unterscheiden. Es müssen auch die Konstruktionsmerkmale des Gebäudes, die Betriebslasten und die Betriebsbedingungen berücksichtigt werden. So ist beispielsweise darauf zu achten, dass das Dach neben der Schneelast auch einer Person mit Putzwerkzeug standhalten muss.
Bei Anwendungen von Wand-Sandwichplatten an Hochhäusern sollte besonderes Augenmerk auf die Wahl der Art von Befestigungsmitteln und die Anzahl der Befestigungspunkte gelegt werden.
In Objekten, in denen eine Explosionssituation möglich ist, müssen leicht herunterfallende Strukturen installiert werden. Bei solchen Konstruktionen werden Sandwichplatten mit speziellen Arten von Befestigungselementen verwendet, die bei einem Anstieg des Innendrucks im Gebäude für eine Druckentlastung bestimmter Fassadenabschnitte sorgen. Dadurch werden Verletzungen von Personen auf dem Gelände und in der Nähe der Anlage sowie Schäden an Gebäudestrukturen vermieden.
Die Auswahl der erforderlichen Eigenschaften von Sandwichplatten erfolgt nach Tragfähigkeitstabellen oder Berechnungsprogrammen, daher lohnt es sich, sich vor dem Kauf zu vergewissern, dass der Lieferant diese zur Verfügung hat.
Die Dicke der Sandwichplatten wird nach wärmetechnischer Berechnung gewählt und kann im Bereich von 40 bis 300 mm liegen, und ihre Breite beträgt 1,0 bis 1,2 m. Die Plattenlänge beträgt 2 bis 13,5 m und ist durch die Transportmöglichkeiten begrenzt. Aufgrund der Montagefreundlichkeit sind Sandwichplatten mit einer Länge von 6 bis 8 m am weitesten verbreitet.
Nut-und-Feder-Schloss
Sandwichplatten können mit Flach- oder Zickzackverschluss geliefert werden. Beim Flachverschluss sind Kondensat und Durchfrieren möglich. Ein Zickzack-Dorn-Nut-Schloss ist hingegen dichter und energieeffizienter.
Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass die genauen geometrischen Eigenschaften von Sandwichplatten die luft-und wasserdichte Verbindung von Schlössern sowie den Zeitpunkt und die Qualität der Installation stark beeinflussen. Trotz der Tatsache, dass es auf dem ukrainischen Markt eine große Auswahl an Plattenmarken gibt, können nur wenige Hersteller garantieren, dass die Abweichung der geometrischen Abmessungen bei der Installation von Platten innerhalb der Toleranzen gemäß DSTU B EN 14509:2017 liegt. Dies liegt daran, dass für die Herstellung von Produkten mit präzisen geometrischen Parametern eine hochwertige automatisierte Ausrüstung erforderlich ist, über welche nur führende europäische Hersteller verfügen.
Bevor Sie eine Sandwichplatte erwerben, müssen Sie sicherstellen, dass der Verkäufer über eine Liste der obligatorischen Zertifikate und Testberichte verfügt, darunter:
Die obige Liste der Dokumente bestätigt nur teilweise die Qualität der gelieferten Produkte, daher wird es empfohlen, den Lieferanten um zusätzliche Dokumente zu bitten, die die Eigenschaften der Sandwichplatten bestätigen, wie zum Beispiel:
Bei der Verwendung von Sandwichplatten in Gebieten mit hoher Erdbebenaktivität wird es empfohlen, vom Lieferanten einen Bericht über die Erdbebensicherheit anzufordern. Damit Sie sich von der Qualität der gelieferten Platten vollkommen überzeugen können, sollten Sie konkrete Zertifikate und Protokolle für die Materialien anfordern, die bei der Herstellung einer bestimmten Plattencharge verwendet werden: Stahl und Füllstoff.
Bevor Sie Sandwichplatten kaufen, bitte beachten Sie, dass sogar die besten Produkte bei Verwendung von minderwertigem Zubehör oder bei unsachgemäßer Montage die vom Hersteller angegebene Frist wahrscheinlich nicht erfüllen. Die Auswahl von Befestigungselementen, Dichtungsmitteln, Abdeckblechen und Leitschienen sowie die Auswahl von Sandwichplatten sollte auf den Produkteigenschaften und den Empfehlungen des Herstellers basieren.
Trotz der scheinbaren Einfachheit ist die Installation von Sandwichplatten ein komplizierter und verantwortungsvoller Schritt, von dem die späteren Betriebskosten und die Lebensdauer des Gebäudes abhängen. Daher empfiehlt es sich, die Montage von Sandwichplatten nur den professionellen Montagefirmen mit Erfahrung zu überlassen, die dies mit einer entsprechenden Garantie bestätigen können.
Wenn mineralische Sandwichplatten im Freien gelagert werden, kann der Füllstoff Feuchtigkeit aufnehmen, wodurch sich die wärmetechnischen Eigenschaften der Produkte erheblich verschlechtern. Der finnische Hersteller Ruukki bietet die Rain Protect-Technologie an, um das Naßwerden der Verriegelungsteile der Sandwichplatten zu verhindern. Die Technologie schützt die Isolierung während der Rain Protect und erhält die Qualität der Platten.
Die kostengünstigen Sandwichplatten mit den niedrigsten Anforderungen an Qualität und Haltbarkeit sind in der Ukraine durch eine breite Liste von Marken vertreten, darunter AluTerm, Arsenal, Asten, Pantek, Promstan, Cualimetal, Gor Stal, Izovol, Paneltech.
Das mittlere Preissegment wird mit Produkten von Adamietz, Arcelor, Balex, Isopan, Joris, Metecno, Pruszynski, USP, Izospan, Inteko, Systeminvest, Termo-bud, TPK gefüllt.
Und die hochwertigsten Sandwichplatten in der Ukraine, die der europäischen Qualitätsnorm DSTU B EN 14509:2017 entsprechen, werden von nur zwei Marken vertreten – Kingspan und Ruukki.
Beachten Sie, dass der Preis einer Sandwichplatten nicht nur die Anfangsinvestition in Produktion und Installation ist. Durch den Kauf hochwertiger Produkte erhält der Bauherr nicht nur eine hervorragende Optik und Sicherheit des Gebäudes, sondern auch die Investition in die Reduzierung von Heizungs- und Klimatisierungskosten sowie problemlose Gebäudenutzung innerhalb der ganzen Betriebsdauer.
