Debatten om valg og bruk av de forskjellige byggematerialene pågår stadig. Gjerne med utgangspunkt i det enkelte materiales fortrinn fremfor andre. Hvorfor ikke heller rette fokus mot å utnytte de enkelte bygningsmaterialene særegne kvaliteter i et samspill som gir bygg tekniske og estetiske kvaliteter. Stål og aluminium representerer to gode eksempler i så måte.
Tekst: Thomas Aasen. Artikkelen er tidligere publisert i magasinet Glass & Fasade.
Byggfag-medier har vært preget av travel lobbyvirksomhet for å øke andelen trematerialer i bygg. Det kan være som bærestruktur i form av massivtre, som kledningsmateriale eller som basismateriale i vinduer, dører eller glassfasader.
Betongbransjen er en av aktørene som har tatt til motmæle og blant annet etterlyser en edruelig sammenstilling av fakta, egenskaper og dokumentasjon for ulike materialtyper.
De enkelte bygningsmaterialene representerer alle sine særegne kvaliteter som i fellesskap snarere enn hver for seg tilfører bygningen verdifulle tekniske og estetiske kvaliteter. Et godt resultat handler derfor i større grad om samspill framfor å fortrenge et materiale fullstendig til fordel for et annet.
Stål og aluminium representerer også to basismaterialer som begge er markante bidragsytere til glassfasader, vindus- og dørsystemer. Langt på vei løser begge materialer de samme oppgavene, men de besitter også hver især sine unike fortrinn med hensyn til tekniske egenskaper og arkitektoniske muligheter.
Felles for begge materialer er svært lang levetid kombinert med begrensede krav til vedlikehold.
Stål og aluminium er resirkulerbare med høy dokumenterbar gjenvinningsandel. Om forholdene tillater det er mange komponenter også egnet til gjenbruk.
Omtrent halvparten av verdens stålproduksjon er basert på gjenvunnet skrapstål. For aluminium resirkuleres tilnærmet alt skrap fra bygninger, men grunnet svært stor etterspørsel kombinert med lang levetid kan mindre enn en fjerdedel av total aluminiumsproduksjon pr. i dag dekkes med skrapmateriale.
Store byggeprosjekter beskrives i mange tilfeller med ut- og innvendige fasader og veggpartier der begge materialer er representert. Vi skal i det følgende se nærmere på grunner til begge materialer fremstår som attraktive uten på noen måte å konkurrere med hverandre.
Overflate og estetiske egenskaper
Det faktum at 75% av all aluminium som er produsert fremdeles er i bruk indikerer at vi har med et bestandig materiale å gjøre. Når aluminium eksponeres for luft (oksygen) dannes et oksydsjikt som beskytter effektivt mot videre nedbryting. Materialet kan derfor i prinsippet benyttes og monteres i ubehandlet utførelse uten risiko for kortere levetid enn om overflaten er eloksert eller lakkert.
Arkitekter etterspør av og til dette uttrykket der en etterstreber et industrielt preg. En skal imidlertid være klar over at overflaten over tid aldri vil anta noen jevn patina siden alle typer påvirkning profilene har vært utsatt for fram til ferdig produkt vil prege overflaten på ulikt vis.
Mindre riper og spor fra produksjon, transport og lagring, fingeravtrykk og fukt bidrar alle til et sluttresultat som ikke kan fastslås i forkant. Derfor er det avgjørende at oppdragsgiver i forkant er gjort kjent med usikkerheten knyttet til det visuelle uttrykket av den ferdig patinerte overflaten.
Vanlig stål vil som kjent korrodere og brytes ned dersom overflaten ikke beskyttes. Siden også stål i noen tilfeller ønskes i «rå» utgave kan løsningen være overflatebehandling med klar lakk. Lakkens overflate tilfører materialet til en viss grad et bearbeidet uttrykk samtidig som stålets originale overflate gir liv og variasjon.
Med rustfritt stål skapes en varig overflate uten ekstra beskyttelse, men siden materialet ikke påvirkes av luftens oksygen oppstår ingen patina over tid. Rustfrie materialer benyttes imidlertid gjerne i sammenhenger der en ønsker et eksklusivt uttrykk snarere enn et industrielt preg.
Med kortèn stål kan man nærmest skreddersy graden av rustpreg på overflaten. I tillegg til platematerialer tilbys også visse typer vindusprofiler i dette materialet. Ved hjelp av kjemisk overflatebehandling styres graden av rustpreg som dermed kan stoppes i ønsket stadium.
I tillegg til selve overflateuttrykket vil ulik fremstillingsprosess for profiler av aluminium og stål resultere i mindre forskjeller for det ferdige produktet. Der profilen av aluminium ekstruderes i en operasjon valses stålprofilen i flere steg frem til sin endelige form, en prosess som tilfører stålprofilen et preg av håndverk.
Dette gir egenskaper som blant annet gjør materialet attraktivt for rehabiliteringsoppgaver på liknende måte som glass produsert etter gamle teknikker bidrar til det ønskede uttrykket på visse typer bygg. Vinduer som oppfyller vår tids tekniske krav kan eksempelvis visuelt kopiere slanke, smårutede vinduer av jernprofiler i gamle teglsteinsbygg.
Statiske egenskaper
Aluminium oppnår med riktig utforming gode statiske egenskaper kombinert med lav vekt. Dermed blir store fasadeelementer enklere å håndtere. I tillegg vil primærkonstruksjonen få redusert belastning slik at denne i visse tilfeller kan skaleres ned.
Verktøy for å ekstrudere profiler av aluminium er relativt billig, noe som gjør det attraktivt å spesialtilpasse løsninger for et spesifikt prosjekt. Dette åpner for å skreddersy profiler ut fra statiske og estetiske krav.
Hva kan da stål bidra med som ikke allerede kan realiseres med aluminium?
Som allerede nevnt tilfører stålmaterialets overflatekarakter fasaden et mer håndverkspreget uttrykk.
Der spesialprofiler av aluminium ekstruderes kan i mange tilfeller ulike stålkomponenter sveises sammen for å oppnå ønskede egenskaper. Stål har en elastisitetsmodul som er 3 ganger så høy som for aluminium. Kombinert med smart design samt muligheten til å sveise innfestingspunkter åpner dette blant annet for å utføre høye fasader uten bakenforliggende primærkonstruksjon. Høye, relativt smale fasader vil også kunne utføres med horisontal primær bærestruktur.
Store dør- og vindusfelt tilføres økt stivhet ved at hjørne- og T-forbindelser kan sveises noe som åpner for at svært store elementer kan utføres med slanke profiler.
Områder med høyfrekvent ferdsel, gjerne kombinert med hard bruk og behov for store formater, krever robuste løsninger. For stasjonsområder og mange typer offentlige bygg vil stål være det naturlige valget.
Isolerende egenskaper
Systemprofiler av aluminium oppnår takket være smart oppbygning av den isolerende kjernen U-verdier lavere enn 0,8W/m²K over profilsnittet. Mange tenker på stål som et svakere alternativ når en etterstreber lave U-verdier.
Stål er imidlertid en dårligere varmeleder enn aluminium, en egenskap som kombinert med flerkammer-oppbygning av kjernen bidrar til at passivhuskrav også kan realiseres med profilsystemer av stål.
Sikring mot brann og innbrudd
Vinduer, dører og fasader av aluminium oppfyller i dag branntekniske krav som en ikke tenkte seg var mulig for 20-25 år siden.
Tilsvarende prinsipper som tilfører gode U-verdier benyttes for å isolere mot branntemperaturer på 800-900°C. De første produktene på markedet var fylt opp med kjølende materiale, noe som gjorde produksjonen krevende og kostbar samtidig som elementene ble svært tunge.
I dag bidrar flerkammerprinsippet langt på vei til å erstatte tunge gipsmaterialer slik at vindus- og dørprofiler som i større grad likner standard produktserier.
Stålets styrke i brannsammenheng bestemmes først og fremst av smeltepunktet. Dette ligger i motsetning til for aluminium høyere enn de maksimale temperaturene ved brannprøvinger.
Denne egenskapen kan blant annet utnyttes for elementer som ikke har krav til isolerende egenskaper, og særlig de som skal yte brannmotstand i 60 minutter eller mer. I situasjoner der aluminium vil smelte holder en uisolert stålkonstruksjon stand selv med et enkelt glass som slipper all varmestråling gjennom. For de fleste elementer med krav til brannmotstand utover 60 minutter vil normalt stål utgjøre et riktig alternativ.
Skyvedører er et annet produkt som inneholder krevende detaljer for å kunne oppfylle krav til brannmotstand, men som med stålprofiler er realiserbare for 30 minutters brannmotstand.
Innbrudd og annen type sikring
Profilsystemer av aluminium og stål er begge egnet til å tilfredsstille krav til innbruddssikring samt flere skudd- og eksplosjonsklasser.
For de høyeste klassene strekker imidlertid ikke tradisjonelle profilsystemer til. Særlig gjelder dette for åpningsbare enheter.
De høyeste sikringsklassene krever derfor spesialkonstruksjoner basert på annen oppbygning enn standard systemløsninger, men hvor stål utgjør et vesentlig materiale.
