Welcher Stahlrahmen ist besser: Stahlkonstruktionen oder Stahlbeton?

Rauta hat zusammen mit dem ukrainischen Stahlbauzentrum eine vergleichende Analyse der Konstruktion eines Produktions- und Lagergebäudes durchgeführt, um die beste Lösung für den Kunden in Bezug auf Kosten und Zeit für Herstellung, Lieferung und Installation zu ermitteln.

Ein 1.900 m² großes Lagergebäude wurde für den Vergleich von Rahmenbautechologien in der Region Kyiw ausgewählt. Das Objekt hat ein Zweifeldkonstriktionen (18+18 m) mit einer mittig angeordneten Stützenachse. Die Haftpflichtklasse ist CC2 und die Nutzungsdauer beträgt 50 Jahre.

Stahlrahmen aus geschweißten Strukturen

Allgemeines Schema des Stahlrahmens

Strukturelle Lösungen des Stahlrahmens:

• Das Schema besteht aus starr in den Fundamenten befestigten Säulen und klappbaren Dachbindern
• Die Fundamente für die Säulen sind monolithisch, säulenförmig
• Die Stützen werden mit einem Abstand von 6,6 m in Längsrichtung und 6 m an den Enden des Gebäudes installiert
• Die Stützen aus warmgewalzten Kanälen werden im Abstand von 400 mm entlang der Binderreihen aufgestellt und an den Gebäudewänden kastenförmig verschweißt
• Fachwerkbinder mit einer Spannweite von 18 m aus gebogenen Vierkantprofilen, Stahlträger der Beschichtung an den Enden und warmgewalzten Kanalträgern
• Die Dachpfetten werden in Abständen von 3 m nach dem Spaltmuster verlegt
• Die horizontalen Verankerungen entlang des oberen Gürtels der Binder und die vertikalen Verankerungen aus gebogenen und geschweißten Profilen
• Material der Stahlrahmenkonstruktionen – Stahlsorten C245 und C255

Stahlrahmen aus Stahl Leichtbauweise

Strukturelle Lösungen des Rahmens von Stahl Leichtbauweise:

• Das Schema ist mit starr befestigten Stützen in den Fundamenten und klappbaren Stahlträgern ausgeführt
• Die Fundamente für die Stützen sind monolithisch, säulenförmig
• Die Stützen werden mit einem Abstand von 4 m in Längsrichtung und 6 m an den Enden des Gebäudes installiert
• Stützen aus verzinkten gepaarten Σ-Profilen
• Fachwerkbinder mit einer Spannweite von 18 m aus verzinkten Σ-Profilen, Stahlträger an den Stirnseiten des Gebäudes und Stahlträger aus verzinkten C-Profilen
• Die Dachpfetten werden im Abstand von 1,5 m nach dem Schema der Spaltung verlegt.
• Horizontale Binder entlang des oberen Gürtels der Binder und vertikale Binder aus Stahl Leichtbauweise aus verzinkten Profilen
• Material der Rahmenstrukturen – Stahlgüte C355

Stahlbetonrahmen aus Fertigteilen

Allgemeines Schema des Stahlbetonrahmens

Strukturelle Lösungen des Stahlbetonrahmens:

• Der Stützenabstand beträgt 4,2 und 6 m in Längsrichtung und 6 m an den Enden des Gebäudes
• Gründungen für Glasstützen
• Die Stahlträger mit einer Spannweite von 18 m haben einen sogenannten Querschnitt, die Stahlträger mit einer Spannweite von 6 m haben einen rechteckigen Querschnitt
• Stahlbetondächer, die in Abständen von 3 m verlegt werden

Kostenvergleich*

*Durchschnittliche Marktpreise einschließlich Mehrwertsteuer, Stand: Juni 2024.

** Die Kosten für gewalzten Stahl basieren auf dem technologischen Abfall, der etwa 5% beträgt, und beinhalten nicht die Kosten für Metall für Sekundärstrukturen von Wänden, Toren, Türen, Fenstern, Treppen, usw.

*** Die Kosten beinhalten nicht die Kosten für Formteile, eingebettete Teile, Sekundärstrukturen von Wänden, Toren, Türen, Fenstern, Treppen, usw.

Die Ergebnisse der Analyse zeigen, dass die Gesamtkosten des geschweißten Stahlrahmens um 14% und die des Stahl Leichtbauweise um 22% niedriger sind als die der Betonfertigteilstrukturen, d.h. 1.014 Tausend UAH bzw. 1.801 Tausend UAH.

Bei der Verwendung von Stahlkonstruktionen werden erhebliche Einsparungen im Baubudget erzielt, indem die Kosten für geschweißte Rahmenstrukturen um 7,4 %, für Fundamente um 34,5 %, für Logistikkosten um 42,5 % und für Installationsarbeiten um 20 % gesenkt werden. Bei Stahl Leichtbauweise betragen die Einsparungen bei den Rahmenkosten im Vergleich zu Stahlbetonkonstruktionen 14,6 %, bei den Fundamenten 29.2%, bei den Logistikkosten 57 % und bei den Installationsarbeiten 29,4 %.

Die Kosten für die Errichtung der Rahmen wurden für ein Gebäude mit einer Feuerwiderstand von REI 15 ohne zusätzlichen Brandschutz berechnet. Wenn es notwendig ist, den Feuerwiderstand von Tragwerken auf dem Niveau von REI 30 zu gewährleisten, benötigen Stahlkonstruktionen einen Brandschutzbeschichtung, die ihren Preis mit dem von Stahlbeton ausgleicht, der in diesem Fall keinen zusätzlichen Schutz benötigt. Werden die Anforderungen an den Feuerwiderstand auf REI ≥ 60 erhöht, können die Gesamtkosten für Metalllösungen teurer werden als für Stahlbeton, aber andere Vorteile der Stahlkonstruktionen bleiben erhalten.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Stahlrahmen ist die kurze Produktionszeit, die im Juni 2024 im Durchschnitt 1,5 Monate betrug, verglichen mit 6 Monaten für einen Betonfertigteilrahmen. Dadurch kann der Kunde die Anlage schneller bauen und die Investition früher amortisieren.

Darüber hinaus ist die Installation von Fassaden und Dächern bei Stahlrahmen einfacher und erfordert keine zusätzlichen Einbauteile wie bei Stahlbetonstrukturen. Die Tatsache, dass der Stahlrahmen zu 98% recycelbar ist oder wiederverwendet werden kann, bedeutet, dass ein Gebäude mit Stahlrahmen den Grundsätzen der nachhaltigen Entwicklung entspricht, was seine Investitionsattraktivität erhöht und die Zahl der Punkte für die Zertifizierung nach LEED und BREAM steigert.