9.1. Holz allgemein
- nachwachsender Baustoff
- heute noch ein konkurrierender Baustoff mit den Werkstoffen Stahl, Aluminium und Beton
- erweiterte Anwendungsgebiete durch Weiterverarbeitung zu Holzwerkstoffen wie Span-, Faser-und Sperrholzplatten
- Gründe für Einsatz: günstige technische Eigenschaften, ansprechendes Aussehen, ökologische Vorteile
- Einsatz von Holz im Bauwesen sinnvoll, da nachwachsender Rohstoff.
- Bei der Herstellung, Verarbeitung und Entsorgung von Holz wird vergleichsweise wenig Energie verbraucht.
- Holz ist verhältnismäßig leicht und fast überall verfügbar.
- Restholzwird ebenfalls verwertet.
- heute noch ein konkurrierender Baustoff mit den Werkstoffen Stahl, Aluminium und Beton
- erweiterte Anwendungsgebiete durch Weiterverarbeitung zu Holzwerkstoffen wie Span-, Faser-und Sperrholzplatten
- Gründe für Einsatz: günstige technische Eigenschaften, ansprechendes Aussehen, ökologische Vorteile
- Einsatz von Holz im Bauwesen sinnvoll, da nachwachsender Rohstoff.
- Bei der Herstellung, Verarbeitung und Entsorgung von Holz wird vergleichsweise wenig Energie verbraucht.
- Holz ist verhältnismäßig leicht und fast überall verfügbar.
- Restholzwird ebenfalls verwertet.
9.1. Holz allgemein (Vorteile und Nachteile)
Vorteile
- Leicht bearbeitbar
- Geringeres Gewicht
- Hohe Festigkeit
- Vielfältiger Einsatz durch Leimbauweise:
a) Binder
b) Spanplatten, uvm.
Nachteile
- Hoher Feuchtegehalt
→Schwinden
- Beständigkeit
- Brennbarkeit
- Anisotropie
- Schwierige Kontrolle der WS-Eigenschaften
- Korrosionsanfälligkeit
- Leicht bearbeitbar
- Geringeres Gewicht
- Hohe Festigkeit
- Vielfältiger Einsatz durch Leimbauweise:
a) Binder
b) Spanplatten, uvm.
Nachteile
- Hoher Feuchtegehalt
→Schwinden
- Beständigkeit
- Brennbarkeit
- Anisotropie
- Schwierige Kontrolle der WS-Eigenschaften
- Korrosionsanfälligkeit
9.1. Aufbau des Holzes (Holzzellen)
- Holzzellen müssen verschiedene Aufgaben erfüllen und sind daher unterschiedlich aufgebaut
- Benachbarte Zellen sind durch Tüpfel miteinander verbunden
- Tüpfel sind paarweise angeordnete Dünnstellen in den Zellwänden
- Tüpfel ermöglichen Wasser- und Nährstoffaustausch
- Nadelhölzer haben durchlässige Mittellamellen mit einer Schließhaut
- verschließen beim Verletzen des Baumes und beim Austrocknen
- dadurch Nadelhölzer nur schwer imprägnierbar
- Benachbarte Zellen sind durch Tüpfel miteinander verbunden
- Tüpfel sind paarweise angeordnete Dünnstellen in den Zellwänden
- Tüpfel ermöglichen Wasser- und Nährstoffaustausch
- Nadelhölzer haben durchlässige Mittellamellen mit einer Schließhaut
- verschließen beim Verletzen des Baumes und beim Austrocknen
- dadurch Nadelhölzer nur schwer imprägnierbar
9.2 Aufbau des Holzes (Schnittarten)
Quer-oder Hirnschnitt:
- Mark, Jahrringe, Bast und Rinde sind ringförmig sichtbar
Radial-oder Spiegelschnitt:
- Jahrringe ergeben parallele Streifen
Sehnen-oder Fladerschnitt:
- Wegen Verjüngung entsteht eine parabelförmige Zeichnung
- breite Jahrringe sind in Schnitten durch üppiges Wachstum zu sehen
Grobjähriges Holz
Schmale Jahrringe ergeben
Feinjähriges Holz
- Mark, Jahrringe, Bast und Rinde sind ringförmig sichtbar
Radial-oder Spiegelschnitt:
- Jahrringe ergeben parallele Streifen
Sehnen-oder Fladerschnitt:
- Wegen Verjüngung entsteht eine parabelförmige Zeichnung
- breite Jahrringe sind in Schnitten durch üppiges Wachstum zu sehen
Grobjähriges Holz
Schmale Jahrringe ergeben
Feinjähriges Holz
9.1. Aufbau des Holzes (Bestandteile Holzzellen; Holzsubstanz)
-Holzzellen bestehen aus:
a) Zellwänden
b) wässrigen Zellinhalt, Zellsaft, der bei frischem Holz Hälfte der Masser ausmacht
- Holzsubstanz durch Holzgerüst der Zellwände gebildet
- Bestandteile dder Holzsubstanz:
a)Cellulose (bildet Holzgerüst)
b) Holzpolyosen (schützend im Zellwandgerüst)
c) Lignin (bewirkt Druckfestigkeit)
Holzinhaltsstoffe beeinflussen Farbe, Geruch, Widerstandsfähigkeit gegen Insekten und Pilze
a) Zellwänden
b) wässrigen Zellinhalt, Zellsaft, der bei frischem Holz Hälfte der Masser ausmacht
- Holzsubstanz durch Holzgerüst der Zellwände gebildet
- Bestandteile dder Holzsubstanz:
a)Cellulose (bildet Holzgerüst)
b) Holzpolyosen (schützend im Zellwandgerüst)
c) Lignin (bewirkt Druckfestigkeit)
Holzinhaltsstoffe beeinflussen Farbe, Geruch, Widerstandsfähigkeit gegen Insekten und Pilze
9.3. Holzeigenschaften (Nadelhölzer; Laubhölzer)
Nadelhölzer:
Kiefer: harzreich; Hoch-, Brücken- u. Wasserbauten geeignet; Hauptvorkommen in Nord- u. Osteuropa
Lärche: fest, dauerhaft, Pilzbefall u. Insektenfraß beständig, nurnoch in Alpenländern zu finden
Fichte: gut, lange Lebensdauer, nicht für Wasserbauten geeignet
Tanne: verfprmbar u. weicher als Fichte, verwendung im Hochbau
Laubhölzer:
Eiche: Verwendung für druckverteilende Unterlagen, Knaggen, Dübel, hoher Widerstand daher auch für Wasserbau
Buche: druckverteilende Unterlage, Knaggen, Dübel, nur beschränkt u. nach vorhergehender Schutzbehandlung im Brückenbau
Kiefer: harzreich; Hoch-, Brücken- u. Wasserbauten geeignet; Hauptvorkommen in Nord- u. Osteuropa
Lärche: fest, dauerhaft, Pilzbefall u. Insektenfraß beständig, nurnoch in Alpenländern zu finden
Fichte: gut, lange Lebensdauer, nicht für Wasserbauten geeignet
Tanne: verfprmbar u. weicher als Fichte, verwendung im Hochbau
Laubhölzer:
Eiche: Verwendung für druckverteilende Unterlagen, Knaggen, Dübel, hoher Widerstand daher auch für Wasserbau
Buche: druckverteilende Unterlage, Knaggen, Dübel, nur beschränkt u. nach vorhergehender Schutzbehandlung im Brückenbau
9.3. Holzeigenschaften (Sortierklassen)
Sortierklassen
- Sortierung von Schnittholz in der DIN 4074
- Nadelhölzer werden nach elf Sortierkriterien beurteilt
- Schnitthölzer dürfen einer der drei Sortierklassen S 7, S 10 oder S 13 zugeordnet werden ( wenn Sortierkriterien eingehalten)
- Zahl hinter "S" bezeichnet Festigkeitsklasse des Holzes
- Je höher die Zahl, desto tragfähiger ist ein Querschnitt
- Sortierung von Schnittholz in der DIN 4074
- Nadelhölzer werden nach elf Sortierkriterien beurteilt
- Schnitthölzer dürfen einer der drei Sortierklassen S 7, S 10 oder S 13 zugeordnet werden ( wenn Sortierkriterien eingehalten)
- Zahl hinter "S" bezeichnet Festigkeitsklasse des Holzes
- Je höher die Zahl, desto tragfähiger ist ein Querschnitt
9.3. Holzeigenschaften (Sortierklassen S13; MS)
- Schnittholz der Sortierung S 13 muss an sichtbarer Stelle gekennzeichnet sein
- dabei erkennbar:
a) Sortierklasse
b) Name des Beriebes, in dem sortiert wurde
c) Name des ausführenden Sortierers
- Maschinell sortiertes Holz hat Bezeichnungen: MS 7, MS 10, MS 13 und MS 17
- jede Sortierklasse muss gekennzeichnet sein
- MS 17 besonders hohe Tragfähigkeit
- dabei erkennbar:
a) Sortierklasse
b) Name des Beriebes, in dem sortiert wurde
c) Name des ausführenden Sortierers
- Maschinell sortiertes Holz hat Bezeichnungen: MS 7, MS 10, MS 13 und MS 17
- jede Sortierklasse muss gekennzeichnet sein
- MS 17 besonders hohe Tragfähigkeit
9.3. Holzeigenschaften (Aufnahme von Kräften)
- durch die Röhrenbündelstruktur ist Holz vor allem für die Aufnahme von Kräften in Faserrichtung geeignet
- höchste Festigkeit wird unter Zugbeanspruchungerreicht
- Unter Druckbeanspruchungin Faserrichtung versagt Holz durch Ausknicken der Faserbündel sowie ggf. durch Aufreißen des Verbundes zwischen den Gefäßen
- Bei weiterer Belastung bildet sich eine Gleitebene schräg zu den Fasern
- höchste Festigkeit wird unter Zugbeanspruchungerreicht
- Unter Druckbeanspruchungin Faserrichtung versagt Holz durch Ausknicken der Faserbündel sowie ggf. durch Aufreißen des Verbundes zwischen den Gefäßen
- Bei weiterer Belastung bildet sich eine Gleitebene schräg zu den Fasern
9.3 Holzeigenschaften (Zeitstandfestigkeit; Wechselbeanspruchung –Ermüdungsverhalten)
Zeitstandfestigkeit
- Dauerfestigkeit bei Zug-und Druckbeanspruchung von Holz ist wesentlich niedriger als die entsprechende Kurzzeitfestigkeit
- nachteilig wirken sich Änderungen in der Faserrichtung (z.B. Äste) und Kerben (z.B. Dübel) aus
Wechselbeanspruchung –Ermüdungsverhalten
- Dauerschwingfestigkeit gehen nach 105bis 106Lastspielen in die Horizontale
- Wechselfestigkeit des Holzes beträgt etwa 25 bis 50 % der Kurzzeitfestigkeit
- Dauerfestigkeit bei Zug-und Druckbeanspruchung von Holz ist wesentlich niedriger als die entsprechende Kurzzeitfestigkeit
- nachteilig wirken sich Änderungen in der Faserrichtung (z.B. Äste) und Kerben (z.B. Dübel) aus
Wechselbeanspruchung –Ermüdungsverhalten
- Dauerschwingfestigkeit gehen nach 105bis 106Lastspielen in die Horizontale
- Wechselfestigkeit des Holzes beträgt etwa 25 bis 50 % der Kurzzeitfestigkeit
9.4. Holzfeuchte ( Allgemeines)
- Holz besitzt aufgrund mikroskopischer Kapillarporosität hohe innere Oberfläche
- kann daher Feuchtigkeit aus Umgebung aufnehmen oder an sie abgeben
- Je nach Art, Standort und Fällzeitbesitzt Holz frisch gefällt 50 bis 150 M.-% Feuchte ( bezogen auf Trockenmasse "Darmasse")
- Die Holzfeuchte wird auf das wasserfreie (darrtrockene) Holz bezogen und in M.-% ausgedrückt
- kann daher Feuchtigkeit aus Umgebung aufnehmen oder an sie abgeben
- Je nach Art, Standort und Fällzeitbesitzt Holz frisch gefällt 50 bis 150 M.-% Feuchte ( bezogen auf Trockenmasse "Darmasse")
- Die Holzfeuchte wird auf das wasserfreie (darrtrockene) Holz bezogen und in M.-% ausgedrückt
9.4 Holzfeuchte (Feuchtebedingte Verformungen)
- Holz ist hygroskopisch, d.h. es kann Feuchtigkeit abgeben bzw. aufnehmen.
- Wasser ist als freies Wasser in Zellhohlräumen eingelagert
- Enthält Holz kein freies Wasser mehr, beträgt die Holzfeuchte je nach Holzart etwa 23 % bis 35 % (wird als Fasersättigungsbereich bezeichnet)
- Wird Wasser weiter abgegeben, verringert sich das Volumen und die Form des Holzes, es →schwindet
- Wasser ist als freies Wasser in Zellhohlräumen eingelagert
- Enthält Holz kein freies Wasser mehr, beträgt die Holzfeuchte je nach Holzart etwa 23 % bis 35 % (wird als Fasersättigungsbereich bezeichnet)
- Wird Wasser weiter abgegeben, verringert sich das Volumen und die Form des Holzes, es →schwindet
9.4 Holzfeuchte (Wassersättigung, Fasersättigung)
Wassersättigung:
- Alle Hohlräume in und zwischen den Zellwänden sind mit freiem Wasser gefüllt.
- Die Fasern sind gesättigt
Bereich zwischen Wassersättigung und Fasersättigung:
- Die Hohlräume sind teilweise mit freiem Wasser gefüllt, die Holzwandsubstanz ist gesättigt.
- Der Wassergehalt ω ist höher als 30%.
Fasersättigung:
In den Hohlräumen befindet sich kein freies Wasser.
- Die Zellwand-substanz ist gesättigt. Unterhalb der Faser-sättigungbeginnt das „Arbeiten“ des Holzes.
- Je nach Holzart liegt der Fasersättigungspunkt bei einem Wassergehalt zwischen 40% und 22%, im Mittel bei 30%.
- Alle Hohlräume in und zwischen den Zellwänden sind mit freiem Wasser gefüllt.
- Die Fasern sind gesättigt
Bereich zwischen Wassersättigung und Fasersättigung:
- Die Hohlräume sind teilweise mit freiem Wasser gefüllt, die Holzwandsubstanz ist gesättigt.
- Der Wassergehalt ω ist höher als 30%.
Fasersättigung:
In den Hohlräumen befindet sich kein freies Wasser.
- Die Zellwand-substanz ist gesättigt. Unterhalb der Faser-sättigungbeginnt das „Arbeiten“ des Holzes.
- Je nach Holzart liegt der Fasersättigungspunkt bei einem Wassergehalt zwischen 40% und 22%, im Mittel bei 30%.
9.4 Holzfeuchte (Holztrocknung)
- frisches Holz ist zum Bauen nicht geeignet (schwindet stark, von Schädlingen befallen)
- dem Holz muss Feuchte entzogen werden
- Feuchtegehalt soll beim Einbau dem seiner späteren Nutzung entsprechen
- Zwischen Holzfeuchte und der relativen Luftfeuchte stellt sich ein Ausgleich ein.
- Der Zusammenhang wird durch die Sorptionsisotherme gekennzeichnet
- dem Holz muss Feuchte entzogen werden
- Feuchtegehalt soll beim Einbau dem seiner späteren Nutzung entsprechen
- Zwischen Holzfeuchte und der relativen Luftfeuchte stellt sich ein Ausgleich ein.
- Der Zusammenhang wird durch die Sorptionsisotherme gekennzeichnet
9.4. Holzeigenschaften (Bauphysikalisches Verhalten von Holz;Wärmedämmung;Schalldämmung; Elektrische Leitfähigkeit)
Wärmedämmung:
-sehr gut
-Grund: Viele Hohlräume im trockenen Holz
Schalldämmung:
- gute Schallausbreitung, geringes Dämmvermögen
- Grund: Geringes Gewicht und hohe Biegesteifigkeit
Elektrische Leitfähigkeit:
- trockenes Holz leitet kaum; feuchtes Holz leitet besser
- Grund: Feuchtemessung mit hilfe des elektrischen Widerstands
-sehr gut
-Grund: Viele Hohlräume im trockenen Holz
Schalldämmung:
- gute Schallausbreitung, geringes Dämmvermögen
- Grund: Geringes Gewicht und hohe Biegesteifigkeit
Elektrische Leitfähigkeit:
- trockenes Holz leitet kaum; feuchtes Holz leitet besser
- Grund: Feuchtemessung mit hilfe des elektrischen Widerstands
9.5. Holzfehler (Allgemeines)
- Wird durch Holzfehler eine Abweichung gegenüber normalem Wuchs festgestellt, wird die Güte des Holzes gemindert
- Die Sortierung des Rundholzes und des Schnittholzes wird nach Güte-bzw. Sortierklasse bewertet.
Wuchsfehler: Spannrückigkeit, Exzentrischer Wuchs, Kernrisse; kernfäule, Wundüberwallung, Frostleiste, Harzgallen, Äste
- Die Sortierung des Rundholzes und des Schnittholzes wird nach Güte-bzw. Sortierklasse bewertet.
Wuchsfehler: Spannrückigkeit, Exzentrischer Wuchs, Kernrisse; kernfäule, Wundüberwallung, Frostleiste, Harzgallen, Äste
9.7 Holzschutz (wasserlösliche Salze, ölige Mittel)
Wasserlösliche Salze:
Anwendung: saftfrisches, feuchtes u. halbtrockenes Holz
Wirkung auf andere Baustoffe: können Metalle oder Glas angreifen
Ölige Mittel:
Anwendung: trockenes oder halbtrockenes Holz
Wirkung auf andere Baustoffe: können Kunststoffe anlösen
Einbringverfahren: Spritzen, Sprühen und Fluten, Streichen, Tauchen, Trogtränkung,.....
Anwendung: saftfrisches, feuchtes u. halbtrockenes Holz
Wirkung auf andere Baustoffe: können Metalle oder Glas angreifen
Ölige Mittel:
Anwendung: trockenes oder halbtrockenes Holz
Wirkung auf andere Baustoffe: können Kunststoffe anlösen
Einbringverfahren: Spritzen, Sprühen und Fluten, Streichen, Tauchen, Trogtränkung,.....
9.8. Holzkonstruktion (Bauholzverleimungen;Brettschichtholz)
Bauholzverleimungen:
- Kohäsion und Adhäsion beim Kleben
Brettschichtholz:
- Träger großer Spannweiten können aus einzelnen Brettlamellen aufgebaut werden (besondere Sorgfalt bei Auswahl und Anordnung der Bretter und bei der Verleimung)
- Wuchsfehler des Vollholzes können ausgeglichen werden
- SägeraueBretter werden auf 12 bis 15 M.-% Feuchtigkeit getrocknet, sortiert und durch Keilzinkenverleimung zu Lamellen der gewünschten Länge verbunden, anschließend gehobelt und verleimt.
- Es können Träger mit veränderlicher Querschnittshöheund auch gekrümmte Leimbinder hergestellt werden.
- In den hochbeanspruchten äußeren Zonen werden zweckmäßigerweise nur qualitätsmäßig beste Bretter angeordnet, die Brettlamellen gehen durch.
- In der Nähe der neutralen Achse kann Holz geringerer Güte verwendet werden
- Kohäsion und Adhäsion beim Kleben
Brettschichtholz:
- Träger großer Spannweiten können aus einzelnen Brettlamellen aufgebaut werden (besondere Sorgfalt bei Auswahl und Anordnung der Bretter und bei der Verleimung)
- Wuchsfehler des Vollholzes können ausgeglichen werden
- SägeraueBretter werden auf 12 bis 15 M.-% Feuchtigkeit getrocknet, sortiert und durch Keilzinkenverleimung zu Lamellen der gewünschten Länge verbunden, anschließend gehobelt und verleimt.
- Es können Träger mit veränderlicher Querschnittshöheund auch gekrümmte Leimbinder hergestellt werden.
- In den hochbeanspruchten äußeren Zonen werden zweckmäßigerweise nur qualitätsmäßig beste Bretter angeordnet, die Brettlamellen gehen durch.
- In der Nähe der neutralen Achse kann Holz geringerer Güte verwendet werden
9.8 Holzkonstruktion (Vorteile von Brettschichtholz gegenüber Vollholz)
Vorteile von Brettschichtholz gegenüber Vollholz:
- Minimierung von Störzonen
- zweckmäßiger Aufbau
- bessere Ausnutzung des vorhandenen Holzes
- gringere Formänderungen bei Feuchtewechseln
- große Querschnitte/Spannweiten möglich
- gekrümmte Bauteile möglich
- Minimierung von Störzonen
- zweckmäßiger Aufbau
- bessere Ausnutzung des vorhandenen Holzes
- gringere Formänderungen bei Feuchtewechseln
- große Querschnitte/Spannweiten möglich
- gekrümmte Bauteile möglich
9.8 Holzkonstruktion (Sperrholz)
- Bei Sperrholz können die einzelnen Lagen aus Furnieren, Holzstäben oder –stäbchenbestehen.
- Dabei werden unterschieden:
a) Furniersperrholz
b) Stabsperrholz
c) Stäbchensperrholz
- Die Furniersperrhölzer sin daus einer ungeraden Zahl von kreuzweise miteinander verleimten Lagen symmetrisch aufgebaut
- Variation durch Änderung von Zahl, Dicke und Anordnung der Einzellagen
- Furnierholzart ist von entscheidender Bedeutung für die Sperrholzeigenschaften (Sperrhölzer können auch symmetrisch aus verschiedenen Holzarten aufgebaut sein)
- Dabei werden unterschieden:
a) Furniersperrholz
b) Stabsperrholz
c) Stäbchensperrholz
- Die Furniersperrhölzer sin daus einer ungeraden Zahl von kreuzweise miteinander verleimten Lagen symmetrisch aufgebaut
- Variation durch Änderung von Zahl, Dicke und Anordnung der Einzellagen
- Furnierholzart ist von entscheidender Bedeutung für die Sperrholzeigenschaften (Sperrhölzer können auch symmetrisch aus verschiedenen Holzarten aufgebaut sein)
9.8 Holzkonstruktion (Spanplatten)
Spanplatte:
- aus kurzen Spänen von wenigen cm Länge hergestellt
Bindemittel:
- Kunstharz, seltener Zement, Gips und Magnesit
Die Späne bestehen aus Holz, aus dem kein Bauholz mehr gewonnen werden kann, d. h. Abfall-oder Altholz
Gips als Bindemittel: geringes Schwinden
- Feuerwiderstand durch mineralische Bindemittel deutlich erhöht
- Man unterscheidet Flachpressplatten und Strangpressplatten
- aus kurzen Spänen von wenigen cm Länge hergestellt
Bindemittel:
- Kunstharz, seltener Zement, Gips und Magnesit
Die Späne bestehen aus Holz, aus dem kein Bauholz mehr gewonnen werden kann, d. h. Abfall-oder Altholz
Gips als Bindemittel: geringes Schwinden
- Feuerwiderstand durch mineralische Bindemittel deutlich erhöht
- Man unterscheidet Flachpressplatten und Strangpressplatten
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Author: julianS
Main topic: Baustoffkunde
Topic: Holz
School / Univ.: TU Darmstadt
City: Darmstadt
Published: 25.03.2010
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