Stålsøjler, korrosionsbeskyttelse

I henhold til DS/EN 1996-2:2007 skal supplerende bygningsdele og deres fastgørelser være korrosionsbestandige i det miljø, hvori de anvendes. Stålsøjler i hulmure må anses for at være supplerende bygningsdele, men er ikke omfattet af Eurocodens vejledning om korrosionsbeskyttelse. Derfor anvendes i stedet relevante normer for stålkonstruktioner.

Ud fra DS/EN ISO 12944-2, tabel 1, vurderes at følgende eksponeringsklasser optræder gennem hulmuren:

Udvendig eksponeringsklasse	Eksponeringsklasse i hulmur
	0-49 mm fra bagside formur	> 50 mm fra bagside formur
	0-49 mm fra bagside formur	På den kolde side af fugtspærre	På den varme side af fugtspærre
MX3.2 - MX5	MX3.2 - MX5	MX3.1	MX1
MX3.1	MX3.1	MX2	MX1

Indholdet i tabellen er anskueliggjort i efterfølgende figur 1.

Stålsøjler, korrosionsbeskyttelse — Figur 1. Eksponeringsklasser gennem hulmuren.

I hulmuren kan regnes med eksponeringsklasse MX1 for fx forankringsbånd, der løber langs bagmuren og inden for (på den varme side af) den opbukkede, fugtstandsende membran ved soklen (dette kræver naturligvis, at det indvendige miljø svarer til eksponeringsklasse MX1, hvilket dog også er normalt, undtagen i frysehuse, baderum og andre hårdt belastede konstruktioner).

Det udvendige miljø regnes at optræde indtil 50 mm inde i hulmuren målt fra bagsiden af formuren. Længere inde i hulmuren regnes med reduceret eksponeringsklasse.

Sammenhæng mellem eksponeringsklasser og korrosionskategori er angivet i følgende tabel:

Tabel 2

Stålsøjler, korrosionsbeskyttelse
Eksponeringsklasse	Korrosionskategori
MX3.2-MX5	C5-I
MX3.1	C4
MX2	C3
MX1	C2

Forudsætningen for ovenstående vurdering er naturligvis, at murværket er korrekt udført. Dvs. med fugefyldning som angivet i normen, bindere monteret uden bagfald, stålsøjlen er ikke i berøring med formuren, pap er opbukket og svejst ved søjlefod, etc. Forhold for MX4 (meget saltholdige miljøer) og MX5 (murværk under jord) er ikke uddybende behandlet her.

For det udvendige miljø skal der foretages en miljøvurdering. En parametrisk sammenhæng er i det følgende søgt opstillet. Vurderingen er alene foretaget på baggrund af Teknologisk Institut, Murværks erfaringer fra besigtigelser, skadesanalyser, mm. Der ligger ikke specifikke forsøg eller målrettede analyser af praktisk byggeri til grund for opstillingen af den parametriske sammenhæng.

Bestemmelse af den udvendige eksponeringsklasse
Såfremt konstruktionen overholder forholdene angivet i efterfølgende tabel 3, kan der regnes med MX3.1 (ift. MX3.2).

Tabel 3

Parametre for kontruktionen, der vurderes at give eksponeringsklasse MX2 til MX3.1 i hulmuren

Stålsøjler, korrosionsbeskyttelse
Parameter	Ben. (se fig. 2)	Grænse
Beskyttelse af udhæng	a/h	>=1/10
Afstand fra vestvendte kyster	A	>= 5 km
Afstand fra andre kyster med saltvand	B	>= 1 km
Terrænklasse i øvrigt	T	>=III

Grænserne er vejledende, og der kan foretages en ingeniørmæssig vurdering. Se eksempel 1.

Eksempel 1
For en konstruktion med en væghøjde på facaden på 6,0 m er udhænget kun 50 cm (dvs a/h er 1/12). Konstruktionen ligger i bymæssig bebyggelse, hvilket regnes at kompensere for de manglende cm i udhænget, og konstruktionen betragtes derfor som MX3.1.

Korrosionsbeskyttelse af stålsøjler i hulmure
Korrosionsbeskyttelsen vælges i overensstemmelse korrosionskategorien. Metoderne kan findes i EN 12944-2 eller EN 12944-5. Adgangen til at inspicere og vedligeholde overfladebehandlingen er en forudsætning for korrosionsbeskyttelse i form af maling, hvilket ikke er muligt i en traditionel hulmur. Kombinerede løsninger af varmforzinkning og maling vurderes dog at være acceptable.

I dette afsnit er forskellige kombinerede løsninger angivet. Her er valgt 3 typer af korrosionsbeskyttelse:
- Varmforzinkning
- Maling
- Overtykkelse

Såfremt overtykkelse anvendes som korrosionsbeskyttelse, skal det sikres, at der i hulrummet er plads til korrosionslaget, som typisk vil fremkomme nær formuren. Dvs. stålsøjlen skal ikke monteres stramt mellem for- og bagmur, da korrosionen (og dermed materialeudvidelsen) vil kunne "sprænge" en lodret revne i formuren. Et eksempel på en løsning er vist efterfølgende:

Bemærk for stålsøjler korrosionsbeskyttet med overtykkelse:

Isolering mellem bagvægog stålsøjle foretages med blød isolering. Beregn en hulrumstykkelse mellem stålsøjle og mur på 4 gange overtykkelsen mod "Ude" og 2 gange overtykkelse mod "Inde". (Dog minimum 20 mm både for "ude" og "inde"). Dvs. beregnes en overtykkelse på 10 mm, skal afstanden mellem stålsøjle og flange være hhv. 40 mm og 20 mm
Stålsøjlebinderen påsættes alene flangen mod bagmuren (mod "Inde"), hvor der i praksis ikke påregnes megen korrosion (eller differensbevægelse). Stålsøjlebinderen kan ikke påsættes flangen mod formuren, da korrosionen vil fiksere stålsøjlebinderen og differensbevægelser mellem formur og stålsøjle ikke ville kunne optages af konstruktionen
Overtykkelsen skal dække alle overflader. Dvs. er overtykkelsen til korrosion 5 mm, skal krop og flange have en forøget tykkelse på 2 · 5 mm = 10 mm
Den forøgede tykkelse er i mange tilfælde tilstede, idet stålsøjlen ikke er fuldt udnyttet. Dvs. har stålsøjlen tilstrækkelig styrke- og stivhed ved en reduktion af krop og flange med 2 overtykkelsen, er korrosionsbeskyttelsen til stede. Bemærk, at ved kraftige reduktioner af krop og flange, skal der tages hensyn til foldning af de reducerede trykpåvirkede tværsnit efter sædvanlige regler

Korrosionsbeskyttelsen foretages ved at addere levetiderne for de 3 typer beskyttelse. Metoden er illustreret med eksempler.

Eksempel 1
En stålsøjle i korrosionskategori C5-I ønskes korrosionsbeskyttet i 35 - 70 år. Alle 3 metoder anvendes.

Varmforzinkning
Stålsøjlen varmforzinkes med 80 μm. Fra EN 12944-2, tabel 1 angives en årlig forventet reduktion af tykkelsen af zinklaget på 4,2 - 8,4 μm. Dette svarer til en korrosionsbeskyttelse på: 9,5 - 19 år.

Maling
Stålsøjlen males iht. en af metoderne angivet i EN 12944-5, Tabel A.5. Her vælges en metode, der er i kategorien H (Høj holdbarhed). Disse metoder har en levetid på +15 år iht. EN 12944-1, afsnit 4.4. Levetiden estimeres her til at være 15 - 30 år.

Overtykkelse
Den manglende restlevetid etableres ved hjælp af en overtykkelse. Den manglende restlevetid bestemmes til:
Max: 70 år - 19 år - 30 år = 21 år
Min: 35 år - 9,5 år - 15 år = 10,5 år
Fra EN 12944-2, tabel 1 fås en årlig reduktion i tykkelsen af stålet på 80 - 200 μm. Overtykkelsen estimeres til:
Estimat I: 21 · 80 · 10^-3 mm = 2 mm
Estimat II: 10,5 · 200 · 10^-3 mm = 2 mm
Den forøgede tykkelse af flange og krop bliver hermed: 4 mm
Afstand mellem flanger og murværk skal minimum være: 20 mm

Eksempel 2
En stålsøjle i korrosionskategori C4 ønskes korrosionsbeskyttet i 50 - 100 år. Alle 3 metoder anvendes.

Varmforzinkning
Stålsøjlen varmforzinkes med 80 μm. Fra EN 12944-2, tabel 1 angives en årlig forventet reduktion af tykkelsen af zinklaget på 2,1 - 4,2 μm. Dette svarer til en korrosionsbeskyttelse på: 19 - 38 år.

Maling
Males iht. en af metoderne angivet i EN 12944-5, Tabel A.5. Her vælges en metode, der er i kategorien M (Medium holdbarhed). Disse metoder har en levetid på 5 - 15 år iht. EN 12944-1, afsnit 4.4.

Overtykkelse
Den manglende restlevetid etableres ved hjælp af en overtykkelse. Den manglende restlevetid bestemmes til:
Max: 100 år - 38 år - 15 år = 47 år
Min: 50 år - 19 år - 5 år = 26 år
Fra EN 12944-2, tabel 1 fås en årlig reduktion i tykkelsen af stålet på 50 - 80 μm.
Overtykkelsen estimeres til:
Estimat I: 47 · 50 · 10^-3 mm = 2 mm
Estimat II: 26 · 80 · 10^-3 mm = 2 mm
Overtykkelsen på flange og krop bliver hermed: 4 mm
Afstand mellem flanger og murværk skal minimum være: 20 mm