Profilstahl ist eine Produktgruppe länglicher Stahlbauteile mit konstantem Querschnitt über die Gesamtlänge. Er wird in verschiedenen Querschnittsformen hergestellt und oft als tragendes oder aussteifendes Bauelement verwendet.
Was ist Profilstahl?
Profilstahl, auch Formstahl oder Walzstahl, bezeichnet eine Produktgruppe aus Stahl mit definiertem Querschnitt. Während Profilstahl die Produktgruppe des geformten Stahls beschreibt, meint ein Stahlprofil oder Stahlbauprofil das einbaufertige Stahlelement. Stahlträger sind Profilstähle mit tragender Funktion.
Profilstahl ist ein längliches Stahlbauteil, das über die gesamte Länge den gleichen Querschnitt besitzt.
Viele gängige Profilformen sind hinsichtlich Querschnitts, Abmessungen, Masse und Toleranzen genormt. Die Tragfähigkeit ergibt sich aus Querschnitt, Werkstoff und statischer Berechnung z.B. bei:
- I-Profilen
- U-Profilen
- L-Profilen
Bei I-, H- und U-Profilen setzt sich der Querschnitt aus einem Steg, dem vertikalen Teil des Profils, sowie aus einem oder zwei Flanschen (Gurten) zusammen, die oben und unten horizontal am Steg anschließen.
Profilstahl ist ein Stahlbauteil mit gleichbleibendem, genormtem Querschnitt, z. B. als H-Profil.
Bild: © f:data
Eigenschaften von Profilstahl
Profilstahl besteht aus Stahl, einer Legierung aus Eisen und Kohlenstoff und ggf. weiteren Legierungszusätzen. Seine mechanischen und physikalischen Eigenschaften machen ihn zu einem im Bauwesen vielfältig einsetzbaren Werkstoff. Die konkreten Eigenschaften hängen u.a. ab vom Herstellungsverfahren und der Zusammensetzung des Stahls. Profilstahl weist u.a. folgende Eigenschaften auf:
Tragfähig
Stahl hat eine hohe Druck-, Zug- und Biegefestigkeit. Die genaue Tragfähigkeit ist abhängig von der Stahlsorte, Werkstoffzusammensetzung, Querschnitt und Geometrie des Profilstahls.
Hart und verschleißbeständig
Die Legierungszusammensetzung und das Herstellungsverfahren können die Härte des Stahls erhöhen und somit Verschleiß reduzieren und Formstabilität verbessern.
Formbar
Stahl lässt sich plastisch verformen. Profilstahl kann daher mit komplexen Profilen ausgeführt werden.
Schweißbar
Stahl kann in der Regel verschweißt werden. Das ermöglicht feste Verbindungen zwischen einzelnen Stahlbauteilen.
Korrosionsanfällig
Unbehandelter Stahl ist nicht rostbeständig und anfällig für Korrosion. Bei Feuchtigkeit reagiert er mit Sauerstoff und bildet Rost. Der Schutz vor Korrosion von Profilstahl kann durch Verzinken, Beschichten oder Legieren erhöht werden.
Anwendungsbereiche von Profilstahl
Profilstahl wird aufgrund seiner Eigenschaften in vielen Bereichen angewendet. Dieser Beitrag bezieht sich auf seine Anwendung im Bauwesen. Einsatzbereiche von Profilstahl sind u.a.:
Konstruktionen im Hoch- und Tiefbau - Brücken- und Tunnelbau
- Träger- und Stützenkonstruktionen im Hoch- und Tiefbau
- Verstrebungen und Aussteifung
- Bewehrungsstahl und Spannstahl
Sie zählen zwar nicht zum klassischen Profilstahl, da sie keine I-, U- oder H-Profile besitzen, sondern meist als Rundstähle, Drähte oder Litzen ausgeführt sind. Im weiteren Sinne werden sie dennoch häufig genannt, da sie längliche, genormte Stahlprodukte mit tragender Funktion im Bauwesen sind.
Bauelemente in Gebäuden - Tür- und Fensterstürze
- Metall- und Stahltreppen
- Geländer- und Absturzsicherungen
- Leitern
- Verstrebungen
- Trockenbauprofile
Bauliche Anlagen im Außenbereich
Profilformen
Profilstahl wird in unterschiedlichen Profilformen hergestellt. Die Klassifizierung erfolgt u. a. nach:
- Querschnitt
- Maße
- Stegdicke
- Flanschbreite und -dicke
Je nach Geometrie und statischer Beanspruchung werden unterschiedliche Profiltypen verwendet, z.B.:
H-Profile (Breitflanschträger)
Breitflanschträger, auch Doppel-T-Träger genannt, sind H-förmige Walzprofile mit vergleichsweise breiten Flanschen und vertikalem Steg. Sie werden hauptsächlich als tragende Bauteile im Stahlbau eingesetzt, z.B.:
- HEA (leichte Ausführung)
- HEB (Normalprofil)
- HEM (schwere Ausführung)
I-Profile
I-Profile besitzen ebenfalls einen Steg und zwei Flansche, jedoch mit schmalerer Flanschbreite, z.B.:
- IPE (mit parallelen Flanschflächen)
- IPN (mit geneigten inneren Flanschflächen)
T-Profile
Ein T-Profil ist ein abgeschnittenes oder halbiertes I-Profil, das die Form eines „T“ hat und für spezielle statische Aufgaben genutzt wird, z.B.: Dachträger oder kleinere Stützen in Gebäuden oder Verstrebungen in Fachwerken.
Winkelprofile
Winkelprofile, auch Winkelstahl genannt, bestehen aus rechtwinklig zueinanderstehenden Schenkeln. Sie werden vor allem als Verstrebung, Stütze oder Träger eingesetzt.
U-Profile
U-Profile haben einen U-förmigen Querschnitt und bestehen aus einem vertikalen Steg und zwei parallelen oder geneigten Flanschen. Genutzt werden sie vor allem als tragende oder aussteifende Elemente in Bauwerken.
Hohlprofile
Hohlprofile, auch Stahlrohre genannt, sind geschlossene Stahlprofile mit innenliegendem Hohlraum, die hohe Stabilität bei geringem Materialeinsatz bieten. Eingesetzt werden sie z.B. als tragende Bauteile bei Geländerpfosten. Formen von Hohlprofilen sind u.a.:
- Rundrohre
- Vierkantrohre
- Flachprofile
- Sechseckprofile
Profilstahl gibt es in verschiedenen Profilformen.
Bild: © f:data GmbH
Herstellungsverfahren von Profilstahl
Profilstahl kann mit verschiedenen Umformtechniken hergestellt werden. Das gewählte Verfahren beeinflusst das Endprodukt hinsichtlich:
- Maßhaltigkeit,
- Oberflächenbeschaffenheit,
- Festigkeit und
- Tragfähigkeit.
Herstellungsverfahren sind z.B.:
Walzen
Beim Walzen wird Metall durch Druck zwischen rotierenden Walzen in die gewünschte Querschnittsform gebracht.
Warmwalzen
erfolgt bei hohen Temperaturen von ca. 900 bis 1200 °C. Durch die Erwärmung wird der Stahl formbar. Die Umformung erfordert vergleichsweise geringen Kraftaufwand. Nach dem Walzen wird der Stahl kontrolliert abgekühlt. Warmwalzen wird zur Herstellung von Grobblechen, Profilen und Brammen (quaderförmige Stahlhalbzeuge, die als Ausgangsprodukt für Bleche oder Profile genutzt werden) eingesetzt.
Kaltwalzen
Ein zuvor warmgewalztes Halbzeug wird bei Raumtemperatur durch Walzen in die gewünschte Form gebracht. Durch Kaltverfestigung steigt Festigkeit und Härte. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Fertigung und eine glatte Oberfläche.
Kaltziehen
Beim Kaltziehen wird ein Halbzeug oder vorgefertigtes Stahlprofil bei Raumtemperatur durch Zugkraft durch eine Matrize geführt, die den Querschnitt formt. Das Verfahren liefert sehr maßgenaue, feste und glatte Profile.
DIN-Normen für Profilstahl
Alle gängigen Stahlprofile sind genormt hinsichtlich:
- Querschnitt,
- Abmessungen,
- Masse und Toleranzen
Für Herstellung, Verarbeitung und Einbau gelten u.a. diese Normen:
DIN EN 10055 | 1995-12: Warmgewalzter gleichschenkliger T-Stahl mit gerundeten Kanten und Übergängen - Maße, Grenzabmaße und Formtoleranzen DIN EN 10210-1 | 2006-07: Warmgefertigte Hohlprofile für den Stahlbau aus unlegierten Baustählen und aus Feinkornbaustählen - Teil 1: Technische Lieferbedingungen DIN 1025-3 | 1994-03: Warmgewalzte I-Träger; Breite I-Träger, leichte Ausführung, IPBl-Reihe; Maße, Masse, statische Werte