Was versteht man unter einem Steel Frame? Steel Frame, Steel Framing und Light Steel Frame: Definition und Unterschiede

Steel Frame, auch bekannt als Steel Framing, ist eine Bauweise, die auf einer tragenden Stahlkonstruktion basiert.

Die Begriffe Steel Frame und Light Steel Frame oder Light Steel Framing werden als Synonyme verwendet, aber es gibt Unterschiede, die auch in der Bezeichnung deutlich werden. Light Steel Frame/Framing (LSF) verwendet kaltgeformte Leichtstahlprofile, die dünner und leichter sind als herkömmlicher Stahl. Diese Profile sind häufig verzinkt, um Korrosion vorzubeugen. Sie werden trocken montiert und gestalten so den Bauprozess schneller und sauberer.

Light Steel Framing eignet sich besonders für den Bau von mehrstöckigen Wohn- oder Geschäftsgebäuden und für Projekte, die schnell und effizient errichtet werden müssen.

Diese Hauptmerkmale unterscheiden Light Steel Framing oder Steel Framing:

• Geringes Gewicht: Die Konstruktionen aus Light Steel Frame sind leichter; Transport und Montage sind einfacher.

• Geringere Belastung der Fundamente: Aufgrund des geringen Gewichts ist die Belastung der Tragkonstruktion niedriger als bei einem herkömmlichen Stahlgebäude.

• Anpassungsfähigkeit an kleine und mittelgroße Gebäude: Das System ist ideal für Fertighäuser und modulare Konstruktionen.

Der Markt für Steel Framing

Der globale Markt für Stahlkonstruktionen wurde im Jahr 2022 auf 36,05 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird voraussichtlich von 2023-2030 eine Expansion mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,1 % verzeichnen*. Dieses Wachstum ist auf die steigende Nachfrage sowohl in Industrie- als auch in Schwellenländern zurückzuführen.

Länder mit rapider Urbanisierung, z. B. im asiatisch-pazifischen und lateinamerikanischen Raum, verzeichnen eine steigende Nachfrage nach Stahlkonstruktionen, bedingt durch die Entwicklung der Infrastruktur und die Notwendigkeit einer schnellen und effizienten Bauweise.

Quelle: https://www.infinitivedataexpert.com/it/industry-report/light-gauge-steel-framing-market

Vorfertigung im Steel-Frame-Verfahren

Einer der wichtigsten Vorteile des Steel Frame ist die Möglichkeit, einen Großteil der Konstruktion im Werk vorzufertigen und auf diese Weise die Bauzeit und -kosten auf der Baustelle zu reduzieren. Der Prozess der Vorfertigung des Steel Frame umfasst die Herstellung und den Zuschnitt von Profilen aus verzinktem Stahl mit NC-Maschinen, die eine millimetergenaue Präzision gewährleisten und Materialabfall verringern.

Die Industrialisierung von Konstruktionsprozessen und -lösungen bildet die Basis der Offsite-Bauprozesse, da ein Teil der Arbeiten in der Fabrik durchgeführt wird und die Bearbeitungs- und Montagezeiten auf der Baustelle verkürzt werden.

Vorfertigung von Holzhäusern und Stahlhäusern

Zu den Gemeinsamkeiten der Bautechniken aus Holz und Stahl gehört nicht nur die Vorfertigung, sondern auch die Tatsache, dass der Frame (der „Rahmen“) die Baustelle nicht leer erreicht. Beim Holzrahmenbau, aber auch bei Baustellen, die mit Massivholz arbeiten, treffen die vorgefertigten Module häufig mit bereits für den Anschluss von Anlagen vorbereiteten Wänden ein, bei denen die Klebebahnen der Wände schon für die Bauabdichtung verleimt oder gefalzt sind.

Beim Steel Frame bestehen die vorgefertigten BSP-Platten aus einem leichten, verzinkten Stahlrahmen mit Profilen, die zu tragenden Wänden, Decken und Dächern zusammengefügt werden. Je nach Projekt können die Platten entweder roh (nur Tragstruktur aus Stahl) belassen oder bereits mit zusätzlichen Schichten ausgestattet werden, z. B.:

• Wärme- und Schalldämmung (Steinwolle, Polyurethan, EPS)

• Innen- und Außenverkleidungen (Gipskarton, Faserplatten, Holzplatten oder faserverstärkter Beton)

• Dampfsperren und Abdichtungsbahnen

Die modulare Vorfertigung verkürzt Montagezeiten auf der Baustelle und verbessert die thermoakustischen Leistungen der Konstruktion (einer der Schwachpunkte des Stahlrahmens). Auf diese Weise wird die Gesamteffizienz des Gebäudes erhöht.

Vor- und Nachteile von Stahlhäusern

Trotz zahlreicher Vorteile weist der Steel Frame einige Problembereiche auf, die es abzuwägen gilt, bevor er als Konstruktionslösung in Frage kommt.

Vorteile von Stahlhäusern

• Schnelle Bauzeit durch Vorfertigung

• Beständigkeit gegenüber Erdbeben und Brand

• Leichte und vielseitige Konstruktionen

Nachteile von Stahlhäusern

• Wärmebrücken-Effekt. Stahl ist ein ausgezeichneter Wärmeleiter, und ohne eine angemessene thermische Isolierung sind die Steel Frame weniger energieeffizient als andere Werkstoffe.

• Akustik: Im Vergleich zu Holz übertragen Stahlkonstruktionen leichter Schwingungen und erfordern somit spezifische Lösungen zur Verbesserung der Schalldämmung.

• Korrosion und Wartung: Obwohl verzinkter Stahl einen guten Rostschutz bietet, kann in besonders feuchten und salzhaltigen Umgebungen Korrosion langfristig zu einem Problem werden.

• Hohe Anschaffungskosten: Im Vergleich zu Holz oder Mauerwerk können die Anschaffungskosten des Steel Frame höher sein, wobei die niedrigeren Wartungskosten dies im Laufe der Zeit ausgleichen können.

• Mangel an qualifizierten Arbeitskräften: In einigen Gebieten (insbesondere in Schwellenländern) ist das Personal von Bauunternehmen möglicherweise noch nicht vollständig ausgebildet, um mit Steel-Frame-Konstruktionen zu arbeiten. Dies erhöht das Risiko von Montagefehlern.

Timber Frame vs Light Steel Frame

Timber Frame vs Light Steel Frame

Timber Frame

• Gewicht: Leicht

• Feuerwiderstand: Mäßig

• Erdbebensicherheit: Hoch

• Wärmedämmung: Ausgezeichnet

• Umweltbelastung: Niedrig

• Lebensdauer: Mittel

• Bauzeit: Schnell

Light Steel Frame

• Gewicht: Mittel

• Feuerwiderstand: Hoch

• Erdbebensicherheit: Hoch

• Wärmedämmung: Gering

• Umweltbelastung: Niedrig

• Lebensdauer: Hoch

• Bauzeit: Sehr schnell

Holz vs Stahl

Holz

• Nachhaltigkeit: Natürliches und erneuerbares Material, das jedoch eine verantwortungsvolle Forstwirtschaft verlangt.

• Konstruktive Festigkeit: Gute Festigkeit; kann aber im Laufe der Zeit Verformungen unterliegen.

• Lebensdauer: Empfindlich gegen Feuchtigkeit, Schimmel und Schädlinge; benötigt Schutzbehandlungen.

• Gewicht und Transportierbarkeit: Leicht und einfach zur Baustelle zu transportieren und dort zu verarbeiten.

• Wärmedämmung: Hohe natürliche Dämmfähigkeit.

• Schalldämmung: Gute Schallabsorptionsfähigkeit, auch wenn spezifische Lösungen für die Schallausbreitung vorgesehen sind.

• Feuerwiderstand: Brennbar, jedoch mit einer vorhersehbaren Verbrennung (große Abschnitte halten lange stand).

• Bauzeit: Schnelle Montage durch Vorfertigung und einfache Verarbeitung.

• Baukosten: Generell günstiger, jedoch abhängig von der Holzqualität und den erforderlichen Behandlungen.

• Anpassbarkeit und Design: Hervorragend geeignet für traditionelle Gebäude und ökologisches Bauen.

Stahl

• Nachhaltigkeit: 100 % recycelbarer Stahl, jedoch mit einem energieintensiven Produktionsverfahren.

• Konstruktive Festigkeit: Hohe Festigkeit, Formbeständigkeit und Haltbarkeit.

• Lebensdauer: Verrottet nicht und hat eine lange Lebensdauer bei geringem Wartungsaufwand.

• Gewicht und Transportierbarkeit: Vergleichbar mit Holz; leicht im Vergleich zu Beton und Mauerwerk.

• Wärmedämmung: Erfordert zusätzliche Dämmstoffe, um Wärmeverluste zu vermeiden.

• Schalldämmung: Spezifische Lösungen könnten erforderlich sein, um die Schallausbreitung zu reduzieren.

• Feuerwiderstand: Brennt nicht, kann jedoch bei hohen Temperaturen an konstruktiver Festigkeit verlieren.

• Bauzeit: Schnelle Montage dank Vorfertigung und modularen Elementen.

• Baukosten: Etwas höhere Anschaffungskosten, aber langfristig geringere Wartungskosten.

• Anpassbarkeit und Design: Größere Gestaltungsfreiheit dank der konstruktiven Festigkeit von Stahl.

Zur Optimierung und in der Erwartung, dass sich Hybridbau in naher Zukunft als beste Lösung erweisen kann, sollten für leistungsfähigere Gebäude Holz und Stahl kombiniert werden. Häuser aus Holz und Stahl nutzen die Festigkeit von Stahl und die Eigenschaften von Holz, um eine hohe Energieeffizienz und eine nachhaltigere Bauweise zu gewährleisten. Insbesondere verbessern die vorgefertigten Stahlkonstruktionen, ergänzt durch Holzelemente, den Wohnkomfort und reduzieren Wärmebrücken.

Produkte, die zum Schutz der Holzkonstruktionen entwickelt wurden, eignen sich auch zur Erhaltung der Stahlkonstruktionen, insbesondere die selbstklebenden Bahnen und Bänder für Luftdichtheit und Bauabdichtung sowie die Schalldämmmatten.

In welchem anderen Bereich wird der Steel Frame verwendet?

Steel Framing wird zunehmend auch bei belüfteten Fassaden, beim Overcladding (Überkleidung) und beim Recladding (Neuverkleidung) verwendet, bei denen Leichtigkeit, Festigkeit und eine schnelle Montage von grundlegender Bedeutung sind.

Die Verwendung von Verkleidungen für Fassaden aus Stahl und Holz, kombiniert mit fortschrittlichen Befestigungssystemen und Lösungen für die Luft- und Winddichtheit sowie die Bauabdichtung, trägt zur Verbesserung der Wärme- und Schalldämmleistung der Konstruktionen aus Steel Frame bei.

Die Sicherheit dieser Gebäude ergibt sich auch durch spezifische Lösungen für die Fassadenpflege, wie Absturzsicherungen, welche die Reinigung und Inspektion erleichtern.

Ein weiterer kritischer Aspekt ist die Prävention von Brandrisiken: Der für belüftete Fassaden typische Kamineffekt lässt sich unterbinden durch den Einsatz von Bahnen für den Brandschutz und Systemen zur Brandabschnittsbildung, welche die Flammenausbreitung einschränken. Dank dieser Technologien können sichere, leistungsstarke Gebäudehüllen realisiert werden, die den aktuellsten Vorschriften entsprechen.

Lösungen zum Schutz von Stahlkonstruktionen

Der Steel Frame etabliert sich als vielseitige und effiziente Bautechnologie und findet bei Neubauten, aber auch bei der Neuverkleidung und hinterlüfteten Fassaden breite Anwendung. Dank der Vorfertigung, der schnellen Montage und der konstruktiven Festigkeit stellt er eine strategische Lösung für Fachleute der Baubranche dar.

Wie jedes Bausystem hat auch das Steel Framing seine Schwachpunkte. Diese können durch die Integration von Produkten und Technologien verbessert werden, die in der Lage sind, die Haltbarkeit, Energieeffizienz und den Brandschutz der Gebäude zu optimieren, wie z. B. Brandschutzbahnen, fortschrittliche Verkleidungen und Vorrichtungen für die Fassadensicherheit.

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