Eigenschaften und Merkmale von Holz und Holzwerkstoffen

Inhomogenität, Feuchte, Zug- und Druckfestigkeit

Wesentliche Eigenschaften von Holz als einem natürlichen Baumaterial sind dessen Inhomogenität, Hygroskopizität, Porosität und Anisotropie – dazu im Folgenden mehr. Nadelhölzer sind entwicklungsgeschichtlich älter als Laubhölzer, ihr Zellaufbau ist im Vergleich zu diesen weniger differenziert. Die Eigenschaften unterschiedlicher Holzarten können stark voneinander abweichen (Abb. 6).

Gallerie

Holz ist ein Naturprodukt und kann je nach Art, Standort und Wuchsbedingungen Inhomogenitäten aufweisen. So können Störungen des Faserverlaufs wie Äste, Harzgallen, Einschlüsse, Drehwüchsigkeit zu starken Unterschieden der Eigenschaften innerhalb der Werkstoffe führen (Abb. 2,3). Bei gewissen Arten unterscheiden sich Kern- und Splintholz in ihren Eigenschaften sehr, beispielsweise in der Resistenz gegenüber Feuchteschäden.

Aufnahme und Abgabe von Feuchtigkeit: Änderung des Volumens
Die hygroskopische Eigenschaft von Holz sorgt dafür, dass es Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnimmt oder an sie abgibt. Dabei verändert es sein Volumen teilweise deutlich. Die Rohdichte der in Deutschland heimischen Hölzer liegt bei einer Holzfeuchte von 12% (Normalfeuchte Innenraum) zwischen 470 (Fichte) bis 690 (Buche) kg/m³. Mit etwa 90 N/mm verfügt Bauholz aus Nadelholz zwar über eine deutlich geringere Zugfestigkeit als Baustahl mit etwa 370 N/mm², nachdem es jedoch nur ungefähr 1/16 des Gewichts aufweist, zeichnet es sich durch ein wesentlich besseres Verhältnis von Eigengewicht zu Festigkeit aus. Die Druckfestigkeit von Holz beträgt etwa 50% der Zugfestigkeit, die Scherfestigkeit jedoch nur etwa 10%

Zugfestigkeit abhängig von der Faserrichtung
Für die Nutzung von Holz bedeutsam ist sein anisotropes Verhalten. In Abhängigkeit von der Faserrichtung hat es sehr unterschiedliche Eigenschaften. Das betrifft einerseits die Festigkeit: Während die Zugfestigkeit längs zur Faser mit etwa 80 N/mm² (60-150 N/mm² bei astfreiem, geradfaserigem Nadelholz) sehr hoch ist, ist sie quer zur Faser mit etwa 0,5 N/mm² kaum nutzbar (bei fehlerfreien, kleinen Proben auch 1,5-4,0 N/mm²). Die Druckfestigkeit in Faserrichtung beträgt etwa das Dreieinhalbfache der Druckfestigkeit quer zur Faser. Gerade bei hohen Lastkonzentrationen wie im mehrgeschossigen Bauen mit Holz sollte daher „Querholz“ in Lastrichtung vermieden werden, um Setzungen durch Querholzpressung zu vermeiden.

Die Anisotropie des Holzes macht sich jedoch auch hinsichtlich des Quell- und Schwindverhaltens unter veränderter Feuchtigkeit bemerkbar. Während es sich in Faserrichtung kaum in seinen Abmessungen verändert (0,01% pro 1% Holzfeuchteänderung), kann es quer zur Faser radial zum Stammquerschnitt um 0,17% und tangential um 0,30% quellen oder schwinden (Abb. 5). Seitenbretter neigen daher dazu, sich zu verwinden („schüsseln“), während Kern- oder Riftbretter sehr formstabil sind.

Holzverarbeitung: Steigerung der günstigen Materialeigenschaften
Die Verarbeitung des Rohstoffs Holz zu Holzwerkstoffen ist meist darauf ausgerichtet, Inhomogenität und Anisotropie zu reduzieren und die günstigen Eigenschaften des Materials zu steigern. Das wird sowohl durch Sortierung und Trocknung erreicht, als auch durch Zerkleinerung und Verklebung zu Platten oder Balken. So werden Lagenwerkstoffe aus Brettern und Furnieren hergestellt oder Span- und Faserplatten aus Holzresten. Die jeweiligen Kennwerte der einzelnen Hölzer wurden zusammengefasst in der DIN 68364: Kennwerte von Holzarten Rohdichte, Elastizitätsmodul und Festigkeiten.

Fachwissen zum Thema

Brettschichtholz (BSH) besteht aus beliebig vielen, festigkeitssortierten Brettlamellen mit maximal 45 mm Dicke, die faserparallel zu Trägern verklebt sind.

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Baustoff Holz

Bauprodukte

Was sind die Eigenschaften zeitgemäßer Holzbauprodukte, und welche Verfahren erhöhen die Dauerhaftigkeit des natürlichen Baustoffs?

Holz ist anisotrop, das heißt seine Eigenschaften unterscheiden sich stark in Abhängigkeit von der Faserrichtung.

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Einführung

Das Wesen des Holzbaus

Holz birgt enormes ökologisches Potenzial. Das Baumaterial ist den Menschen seit Jahrtausenden vertraut. Es ist leicht zu verarbeiten und lässt sich gut vorfertigen.

Der konstruktive Holzschutz greift auf den Erfahrungsschatz einer Jahrtausende alten Bautradition zurück. Für Holzhäuser in alpiner Region typisch sind weite Dachüberstände.

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Holzschutz

Konstruktiver Holzschutz

Der konstruktive Holzschutz greift auf den Erfahrungsschatz einer Jahrtausende alten Bautradition zurück; heute zählen Energieverluste und Langlebigkeit.

Holz ist hygroskopisch, es nimmt Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf; Schwinden und Quellen der Holzbauprodukte sind die Folgen (im Bild: Dachdeckung aus Holzschindeln an historischem Kirchenbau).

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Grundlagen

Nutzungsklassen, Gebrauchsklassen, Dauerhaftigkeit

Was ist mit Gleichgewichtsfeuchte gemeint, nach welchen Kriterien werden Holzbauprodukte in Nutzungsklassen eingeordnet, und welcher Zusammenhang besteht zwischen Holzfeuchtigkeit und Pilzbefall?

Dachträger aus Brettschichtholz kommen im Hallenbau häufig zum Einsatz.

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Konstruktionselemente

Träger allgemein und aus Brettschichtholz

Wie bei Tragwerken aus Beton oder Stahl bilden Träger im Holzbau sehr unterschiedliche Geometrien aus. Geradlinige BSH-Träger können mit Spannweiten bis 60 Meter hergestellt werden.

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Holzarten

Grundsätzlich wird in Nadel- und Laubbäume und dementsprechend in Holz der beiden Arten unterschieden.

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Welches sind Laub-, welches Nadelbäume? Über die Verbreitung von Fichte, Kiefer, Buche und Eiche in deutschen Wäldern.

Eigenschaften und Merkmale von Holz und Holzwerkstoffen

Die Eigenschaften unterschiedlicher Holzarten können stark voneinander abweichen.

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Holz verändert sein Volumen abhängig von der Umgebungsfeuchte. Die Zug- und Druckfestigkeit ist je nach Faserrichtung sehr unterschiedlich.

Bauprodukte

Brettschichtholz (BSH) besteht aus beliebig vielen, festigkeitssortierten Brettlamellen mit maximal 45 mm Dicke, die faserparallel zu Trägern verklebt sind.

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Vollholz

Für tragende Bauteile aus Konstruktionsvollholz (KVH) gibt es bestimmte Qualitäts- und Verarbeitungskriterien.

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Die Qualitäts- und Verarbeitungskriterien für Konstruktionsvollholz (KVH), das für tragende Bauteile verwendet wird, beziehen sich auf die Holzarten Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche und Douglasie.

Brettsperrholz

Brettsperrholz besteht in der Regel aus kreuzweise miteinander verleimten Lagen von Brettern.

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Brettsperrholz (BSP) ist ein flächiger, als Platte oder Scheibe verwendbarer Holzwerkstoff aus jeweils kreuzweise miteinander verleimten Lagen von Brettern.

Brettschichtholz

Brettschichtholz (BSH) besteht aus mehreren miteinander verleimten Brettern oder Brettlamellen.

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Brettschichtholz (BSH) besteht aus mehreren flachseitig faserparallel miteinander verleimten Brettern oder Brettlamellen. Die Dimensionen einzelner Bauteile sind nur durch Herstellung und Transport beschränkt.

Balkenschichtholz

Balkenschichtholz besteht aus miteinander verleimten Bohlen oder Kanthölzern.

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Balkenschichtholz wird meist als Deckenbalken eingesetzt, und wenn erhöhte Formstabilität oder größere Querschnitte gefordert sind, als mit Konstruktionsvollholz möglich sind.

Mehrschichtplatten

Mehrschichtplatten bestehen aus drei oder fünf verleimten, dünnen Brettlagen (hier eine Drei-Schicht-Platte).

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Mehrschichtplatten ähneln Brettsperrholz, bestehen jedoch aus drei oder fünf Brettlagen, die zu vergleichsweise dünnen Platten verleimt sind.

Baufurniersperrholz

Baufurniersperrholz (BFU) besteht aus mehreren, kreuzweise verleimten Lagen Schälfurnier.

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Für den sehr formstabilen Plattenwerkstoff mit zweiachsiger Spann-/Tragrichtung werden meist Nadelhölzer wie Fichte, Kiefer, Seekiefer, Douglasie oder Hemlocktanne verwendet.

Furnierschichtholz

Furnierschichtholz besteht aus mehreren Lagen Schälfurnier, die miteinander verleimt sind.

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Die hauptsächlich parallel angeordneten Faserrichtungen sorgen für eine ausgeprägte einachsige Tragfähigkeit, die hohe Schichtanzahl für große Homogenität.

Holzspanwerkstoffe

Herkömmliche Spanplatten finden meist im Ausbau Verwendung.

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Für Konstruktionen im Holzbau sind Langspanholz (LSL), das für hochbelastete Bauteile eingesetzt werden kann, und Oriented Strand Boards (OSB) am bedeutendsten.

Faserplatten

Weiche Holzfaserplatte

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Je nach Herstellungsverfahren und zugefügten Bindemitteln ergeben sich verschiedene Plattenmaterialien, die überwiegend für Möbel und im Ausbau verwendet werden.

Ingenieurholzbau

Erfahren Sie mehr über die technischen und gestalterischen Möglichkeiten sowie die Vielfalt des modernen Hightech-Holzbaus.

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