Hallenbau mit Sandwichplatten

Aufbau von Sandwichelementen

Sandwichelemente verfügen in der Regel über einen Polyurethan-, einen Polyisocyanurat-Hartschaumkern oder einen Kern aus Steinwolle, der kraftschlüssig mit einer dünnen Metalldecke - teilweise nur 0,5 mm dick - verbunden ist. Standardmäßig kommt hier ein Stahlblech zum Einsatz, doch auch Edelstahl oder Aluminium sind je nach Einsatzort (z. B. bei Kühlhäusern, die lebensmittelechte Beschichtungen benötigen) mögliche Beschichtungen. Aufgrund der fixen Verbindung von Kern und Schalen sind die Paneele auch unter dem Begriff Verbundplatten bekannt. Je nach Dicke eines Elements liegt das Gewicht zwischen 10 und 20 kg / m². Einschränkungen bei den Lieferlängen ergeben sich dabei fast ausschließlich aufgrund von Transport- und Baustellenverhältnissen.

Aufbau der Deckschale

Auch die Schale verfügt über einen mehrschichtigen Aufbau aus einem Kern, einer Verzinkung sowie ein bis zwei Lackschichten. Ein Stahlblech ist als Kern beispielsweise besonders stabil, glasfaserverstärkter Kunststoff hingegen eignet sich nur für die Unterseiten von Paneelen für Räume mit hoher Belastung durch Salz oder Chemikalien. Dabei ist GFK günstiger als das ebenfalls resistente Aluminium, das sich zugleich bei Hitze stark ausdehnt. Am teuersten, dafür rostfrei und lebensmittelecht, ist schließlich Edelstahl. So ist es sinnvoll, die vorherrschenden Umwelteinflüsse in die Wahl des Deckschalen-Materials einfließen zu lassen.

Dämmkern

Je nach Stärke des Dämmkerns zwischen 4 und 12 cm erreichen die Platten einen hohen Dämmgrad mit einem U-Wert von bis zu 0,19 W/(m²K), während die Deckschale den Kern dauerhaft vor Feuchtigkeit schützt, sodass die Dämmleistung auch nach vielen Jahren gleichbleibend erhalten bleibt. Spezielle Kühlhauspaneele mit einer Stärke von bis zu 20 cm erreichen sogar Werte von bis zu 0,11 W/(m²K).

 

 

Tragverhalten von Sandwichplatten

Die Paneele eignen sich hervorragend als lastabtragende Wand- und Dachelemente, die maßgeblich zur Aussteifung der Tragkonstruktion beitragen. Aufgrund eventuell hoher auftretender Schnee- und Windlasten kommen dabei im Dachbereich vor allem Elemente mit einer trapezförmigen Außenschale zum Einsatz. Die EU-Norm 14509 legt die Anforderungen an "werkmäßig hergestellte selbsttragende Sandwichelemente mit beidseitigen Metalldeckschichten" fest.
Der PU-Kern übernimmt die Aufnahme der Schubkräfte. Da die Deckschalen über eine gänzlich andere Dehnsteifigkeit verfügen, ist er nicht an der Aufnahme des inneren Biegemoments beteiligt. Dafür stellen die Deckschalen ein Kräftepaar zur Aufnahme desselbigen zur Verfügung, wobei es bei trapezförmigen Schalen einen weiteren Sekundärbiegemoment gibt. Diese kommen insbesondere als Dachelemente zum Einsatz, wo höhere Wind- und Schneelasten auftreten.
 

Die sogenannte Linierung der Schalen trägt bei den Wandelementen dabei zur weiteren Stabilisierung bei und verleiht der Oberfläche einen speziellen Look. Üblich sind die sogenannte Eurobox-Linierung, Mikro-Linierung und die Double-Linierung. Bei glatten Elementen ohne Linierung ist hingegen eine höhere Materialstärke erforderlich, um die gleiche Stabilität zu erreichen.

Die Sandwichtheorie beschreibt dabei die Gesamtverformung, die sich aus der Membransteifigkeit der Deckenschalen und der Schubsteifigkeit des Polyurethan-Hartschaumkerns ergibt. Probleme, die sich in der statischen Berechnung ergeben, sind vom DIBt durch entsprechende Zulassungsbescheide geregelt.

Beschichtung der Elemente

Einerseits ist die Beschichtung für die Lebensdauer der Paneele verantwortlich. Gerade im Wandbereich spielt jedoch andererseits auch der ästhetische Aspekt eine Rolle bei der Wahl der Oberfläche. Hinsichtlich der Farbgebung gibt es kaum Grenzen, sodass eine Anpassung an die gewünschte Gebäudeoptik im Rahmen des RAL-Spektrums problemlos möglich ist. Auch Paneele mit einer Dachziegeloptik sind für den Dachbereich in unterschiedlichen Farbnuancen erhältlich. Besonders praktisch ist dabei, dass die Elemente direkt in der passenden Farbe auf die Baustelle geliefert werden können und kein weiterer Anstrich notwendig ist.

Als Beschichtungsmaterialien stehen dabei verschiedene Polyester, Plastisol oder auch eine Kunststoffbeschichtung zur Verfügung, deren Wahl wiederum von äußeren wie inneren Umwelteinflüssen abhängen sollte.

Montage von Sandwichelementen

Die seitlichen Fugen sind entweder als Standard- oder als Kühlhausfugen ausgebildet und ermöglichen so eine einfache Montage vor Ort. Eine passgenaue Fugengeometrie ermöglicht vielfach das sowohl vertikale wie auch horizontale Verlegen der Platten.

Bei der Verwendung als Dachelemente ist zu berücksichtigen, dass die Dachneigung mindestens 5° betragen muss, damit ein optimaler Wasserabfluss gewährleistet bleibt. Bei der Dimensionierung der Unterkonstruktion gilt es, sowohl das Eigengewicht der Paneele wie auch potenziell auftretende Wind- und Schneelasten zu berücksichtigen.

Beim Verlegen von Dachplatten ist die Hauptwetterrichtung zu berücksichtigen: Das Verlegen erfolgt hier immer entgegen dieser Richtung, um die Windeinwirkung auf den Stoß gering zu halten. So beginnt man mit dem Verlegen stets an der dem Wind abgewandten Seite.

Befestigung von Sandwichelementen

Die Befestigung der Elemente erfolgt in der Regel mittels Durchschrauben auf der Unterkonstruktion. Dabei müssen die Schrauben im Rahmen eines Dauerfestigkeitstestes ihre Eignung als Befestigungsmaterialien nachweisen. Welche Schrauben geeignet sind, geht aus Zulassungsbescheiden für Sandwichelemente sowie Zulassungsbescheid Z- 10.4 - 407 hervor.

Neben der offenen Verschraubung, die unter Umständen zu optischen Einbußen an der Fassade führt, ist eine verdeckte Verschraubung möglich. Hierbei sind besondere Rahmenbedingungen zu berücksichtigen. So müssen sowohl die innere wie auch die äußere Stahlblechschale erfasst werden, damit die Außenschale bei auftretenden Lasten nicht abreißen kann. Die Fuge muss luftdicht sein, die Schraube darf keine nennenswerte Wärmebrücke bilden. In der Praxis kommen dabei sowohl Randdurchschraubungen wie auch spezielle Formteile zum Einsatz.

Brandverhalten von Sandwichpaneelen

Die Elemente mit einem PU-Kern sind entsprechend gültiger Brandschutzvorschriften nach EN 13501 der Klasse der schwer entflammbaren Baustoffe B1 zugeordnet. In praktischen Versuchen zeigte sich, dass die Elemente nicht maßgeblich zu einer üblich auftretenden Brandlast beitragen und auch keine Brandweiterleitung fördern, wenn sie als raumabschließende Elemente zum Einsatz kommen. Erfolgt ein Ablöschen der an der Oberfläche auftretenden Brandlast, tritt innerhalb des Kerns aufgrund fehlender Sauerstoffzufuhr beim Aufkohlen des Kerns eine Selbstlöschung ein. Da das Material weder schmilzt noch tropft ist auch das Entfachen von Sekundärbränden nicht gegeben.

Bei Elementen mit einem Kern aus Steinwolle liegt sogar die Brandschutzklasse M0 vor, d. h. das Material gilt als nicht brennbar. Damit sind Sandwichelemente auch zum Abtrennen einzelner Brandschutzabschnitte einsetzbar.

Vorteile von Sandwichplatten im Hallenbau

Insgesamt bieten Sandwichelemente im Hallenbau zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Wand- und Dachverkleidungen, sodass es kaum verwunderlich ist, dass sich die Paneele einer weiter ansteigenden Beliebtheit erfreuen:

  • Einsetzbar als Wand- und Dachelemente
  • sparen Zeit, Kosten und Gewicht
  • dauerhaft gute Dämmeigenschaften
  • geringe Montagezeit
  • zahlreiche Oberflächenveredelungen durch Farb- und Formenvielfalt
  • hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit
  • hervorragende Brandschutzeigenschaften
  • bei Paneelen mit Mineralfaserkern herausragende Schallschutzeigenschaften
  • spezielle Beschichtungen auch für stark beanspruchte Umgebungen, wie z. B. Hallen im landwirtschaftlichen Betrieb
  • langlebig und wartungsarm
  • variable Größen ermöglichen flexiblen Einsatz bei Hallenkonstruktionen
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