Wie wir Holz für den Bau auswählen. Welche Eigenschaften wichtig sind

Holz ist ein Werkstoff, aus dem eine Vielzahl von Gegenständen hergestellt werden kann. Möbel, Türen, Fenster, Schredder, Schüsseln, Dekorationsgegenstände, tragende Strukturen für Häuser, Zäune, Pergolen, Pavillons, Spanplatten, MDF oder OSB, einfache oder laminierte Balken sind nur einige davon. Die Vielfalt der Holzarten und -eigenschaften ermöglicht es uns, sowohl das Material mit dem richtigen Aussehen für Luxusmöbel als auch die richtige Stärke für die Struktur eines 2-3-stöckigen Hauses zu finden. Aber woher wissen wir, was wir wählen sollen? Welche Eigenschaften sind für den Bau wichtig? Wie schneidet Holz im Vergleich zu anderen Baumaterialien ab? Diese und andere Fragen werden im Folgenden beantwortet.

Holz, ein anisotroper Werkstoff

Der Hauptunterschied zwischen Holz und Baumaterialien wie Ziegel oder Beton besteht darin, dass Holz kein einheitliches Material ist, sondern ein anisotropes Material. Die Eigenschaften unterscheiden sich innerhalb ein und desselben Holzstücks nach bestimmten Kriterien. Holz unterscheidet sich auch je nach Holzart in Bezug auf die natürliche Maserung, das spezifische Gewicht, die Festigkeit oder die Haltbarkeit. Selbst wenn es von ein und derselben Holzart stammt, unterscheiden sich die Eigenschaften des Holzes je nach den Wachstumsbedingungen, der Art des Einschnitts oder dem Feuchtigkeitsgehalt.

Wenn wir einen Stamm im Schnitt betrachten, sehen wir bei vielen Arten zwei klar definierte Bereiche: den Splintholzbereich, der sich außen in der Nähe der Rinde befindet und eine hellere Farbe hat, und den Kernholzbereich, der sich in der Mitte befindet und eine dunklere Farbe hat. Die beiden Bereiche haben unterschiedliche Funktionen und das Holz aus diesen Bereichen ist auch unterschiedlich. Das Kernholz ist stützend und das Holz ist hart und fest. Das Splintholz hat die Aufgabe, den Baum zu ernähren, und das Holz ist weicher, weniger widerstandsfähig und wasserliebend. Wenn der Baum jung ist, ist der Splintholzbereich breiter und das Kernholz schmaler, und das Verhältnis ändert sich, wenn das Holz reift. Holz mit viel Splintholz ist für den Bau nicht zu empfehlen, also auch nicht junges Holz.

Auch die Eigenschaften des Holzes unterscheiden sich je nach Art des Einschnitts. Radial geschnittenes Holz verformt sich langsamer als tangential zum Jahresring geschnittenes Holz. Die Eigenschaften von Holz entlang der Längsachse unterscheiden sich von denen entlang der Radialachse.

Die Fasern machen den Unterschied zwischen den Arten aus. Die Fasern bestehen aus Zellen, die in der Regel parallel zur Längsachse verlaufen und in ihrem Inneren Gefäße haben, durch die Nahrung zirkuliert oder zirkuliert hat. Manchmal können sich die Fasern aufgrund von Umwelteinflüssen (Trockenheit, starker Wind) verdrehen, wodurch sich die Eigenschaften des Holzes verändern. Holz mit verdrehter Maserung sollte vermieden werden, da es sich anders verhält als Holz mit normaler Maserung.

Holz ist leichter als Wasser und sein spezifisches Gewicht kann je nach Holzart zwischen 300 und 900 kg/m³ schwanken (das spezifische Gewicht von Wasser beträgt 997 kg/m³). Es gibt nur wenige Holzarten, die schwerer als Wasser sind, und Ebenholz ist eine davon. Je dichter es ist, desto zäher ist es, da die Zellwände dicker sind und die Fasern somit zäher sind. Fichtenholz, das aufgrund seiner Verfügbarkeit (20% aus dem Waldboden) in unserem Bauwesen häufig verwendet wird, hat eine Dichte von 450 kg/m³ und Eiche 675 kg/m³. Splintholz hat ein geringeres spezifisches Gewicht als Kernholz, daher die geringere Festigkeit.

Holzfeuchtigkeit

Einer der Faktoren, die die Eigenschaften von Holz beeinflussen, ist der Feuchtigkeitsgehalt, der bei Holz, das im Bauwesen verwendet wird, zwischen 12 und 18% liegen sollte. Holz hat die Fähigkeit, viel Wasser aufzunehmen, mehr als das 2-2,5-fache (250%) seines Trockengewichts (Masse). Sobald es gefällt wird, beginnt es Wasser zu verlieren, bis es 25-30% erreicht. Dieser Prozess dauert 3-6 Monate. Das auf diese Weise verlorene Wasser ist das Wasser in den Gefäßen, durch die die Nahrung normalerweise transportiert wird.

Je niedriger die Feuchtigkeit, desto höher die Festigkeit des Holzes. Das verbleibende Wasser ist das Wasser im Inneren der Faser, in den Wänden der Gefäße. Um es zu entfernen, dauert die natürliche Trocknung bis zu 3-4 Jahre (bei dichten Holzarten sogar noch länger) oder es muss künstlich getrocknet werden.

Wenn Wasser aus den Gefäßen austritt, ändert das Holz seine Abmessungen nicht. Wenn es aus den Wänden der Gefäße austritt, schrumpft es. Holz ist ein hygroskopisches Material, das Wasser mag. Wenn Wasser in trockenes Holz eindringt, wird es zunächst von den Wänden der Gefäße aufgenommen, und es findet der entgegengesetzte Prozess des Schrumpfens, das Aufquellen, statt. Schrumpfung und Schwellung sind bei dichtem Holz höher, weil die Zellwand dicker ist. Auch innerhalb derselben Holzart ist das Schwinden unterschiedlich: in Längsrichtung, d. h. entlang der Maserung, ist es am geringsten (0,1-0,5%), tangential zum Jahresring ist es am größten (7-15%), d. h., dass sich z. B. ein Holzpfahl während des Trocknens viel stärker ausdünnt als verkürzt. Die Schwindung ist bei radial geschnittenem Holz geringer als bei tangential geschnittenem Holz.

Auch das Trocknen kann zum Verziehen von Holzelementen führen. Die Art der Verformung hängt auch vom Schnitt ab. Tangentiale Schnitte führen zu den größten Verformungen. Die Verformung ist umso größer, je näher der Schnitt an der Außenseite des Stammes erfolgt. Die Art des Schnittes ist am Ende der Bohle zu erkennen. Wenn die Jahresringe als gerade Linien zu sehen sind, handelt es sich um einen radialen Schnitt und die Veränderungen sind gering. Beim tangentialen Schnitt sind die Jahresringe als Bögen zu sehen und liegen umso enger beieinander, je näher der Schnitt an der Außenseite des Stammes erfolgt.

Mechanische Eigenschaften, die für die Dimensionierung von Widerstandselementen wichtig sind

Holz wird für den Bau von Tragwerken, Brücken, Fußböden und vorgefertigten Wänden von Fachwerkhäusern verwendet. Es gibt Pfeiler, Balken, Pfosten, Ständer, Sockel oder Sohlen, und alle diese Elemente müssen so dimensioniert sein, dass sie den auf die Konstruktion wirkenden Kräften standhalten. Bei einem Holzrahmenbau übernimmt der Statiker die Planung, und die Berechnungen sind Teil der Entwurfsstruktur.

Die wichtigsten Kräfte, die auf ein Haus wirken, sind Druck-, Biege-, Scher- und Zugkräfte. Die Druckkraft ist die wichtigste, denn sie ist die Kraft, mit der alles im Haus - Wände, Dach, Decken, Verkleidungen, Möbel, Menschen, Schnee auf dem Dach usw. - auf die tragenden Teile der Struktur wirkt. Die Ständer und tragenden Wände müssen all diese Lasten bis zum Fundament und zum Boden ableiten, ohne dass sie durchhängen oder sich verziehen. Dazu muss die Druckfestigkeit des betreffenden Elements größer sein als die ausgeübte Druckkraft. Die Druckfestigkeit von Holz ist je nach Achse unterschiedlich, am höchsten ist sie in Längsrichtung (500-700 kg/cm²).

Eine weitere Kraft, der Widerstandselemente ausgesetzt sind, ist die Biegekraft. Sie wird ausgeübt, wenn durch Wind oder Erdbeben verursachte Seitenkräfte auf Träger oder Stützen einwirken, die nicht in ausgesteiften Strukturen starr mit dem Boden verbunden sind. Diese Einwirkungen führen zu einer Verformung des Elements relativ zu seiner Längsachse. Holz ist ein elastisches Material, das in der Lage ist, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, wenn die auf es wirkende Kraft geringer ist als seine Biegefestigkeit. Die Biegefestigkeit von Holz ist sehr gut und schwankt je nach Holzart zwischen 300 und 900 kg/cm².

Dauerhaftigkeit von Holz

Dauerhaftigkeit ist die Fähigkeit von Holz, die Zeit zu überdauern, ohne sich zu verschlechtern. Es ist das Wasser, das die Haltbarkeit von Holz verringert, weil es die Mikroorganismen erhält, die zu Holzfäule führen. Holz ist umso haltbarer, je trockener es ist. Die Dauerhaftigkeit ist sehr wichtig für Holz, das im Freien verwendet wird, aber auch für Holz in tragenden Konstruktionen. Vermeiden Sie Holz mit einer hohen Absorptionsfähigkeit, Holz, das von verschiedenen Krankheiten befallen ist (Bläuen von Holz) oder solche mit geringer Resistenz gegen Fäulnis und Umwelteinflüsse. Weitere Informationen über nachhaltige Holzarten finden Sie unter hier.

Industrialisiertes Holz

Industrialisiertes Holz wird heute in großem Umfang im Bauwesen verwendet. Leimholz, Brettschichtholz, CLT, LVL sind nur einige der Möglichkeiten. Mit einigen dieser Materialien sind wir bereits vertraut, andere werden immer vertrauter und häufiger verwendet. Der Zweck des industrialisierten Holzes bestand darin, die Qualitäten des Holzes zu nutzen, indem seine Schwachstellen beseitigt wurden. Leimholz und Brettschichtholz sind viel formstabiler, und die Verarbeitung hat es ermöglicht, Mängel zu beseitigen, die die Festigkeit geschwächt hätten (Äste, Risse, Fehler). Lamellenbalken sind sehr elastisch und widerstandsfähig und ermöglichen beeindruckende Konstruktionen mit sehr großen Öffnungen. CLT ist ein Material mit sehr guter Festigkeit und Stabilität, ohne Mängel und sehr leicht im Vergleich zu Beton oder Ziegeln.

Auch wenn den Materialien Klebstoffe, Konservierungsmittel oder andere Zusätze beigemischt sind, besteht der Rohstoff zu einem sehr hohen Prozentsatz aus Massivholz. Ihre Verwendung macht den Bauherren das Leben leichter und ermöglicht es den Nutznießern, die Schönheit und Wärme des Holzes über einen längeren Zeitraum zu genießen.

Ich hoffe, Sie finden dieses Material nützlich. Es ist ein sehr umfangreiches Thema, und es wird sicherlich noch ergänzt werden. Sie können auch zu seiner Verbesserung beitragen. Und wenn Sie Fragen haben, können Sie diese in dem unten stehenden Feld stellen. Ich werde sicher auf Sie zurückkommen.