Allgemein

Holz

Allgemeines

Geschichtliche Einordnung

Der Rohstoff Holz spielte seit jeher eine essenzielle Rolle in der Menschheitsgeschichte, da der Werkstoff vielfältige physikalische, technische, wirtschaftliche, physiologische und ästhetische Vorzüge aufweist. Holz war über Jahrtausende der einzige Baustoff, mit dem etwaige Konstruktionen möglich waren.

Einen wesentlichen Höhepunkt erlangte der Holzbau im 16. und 17. Jahrhundert durch die Entwicklung von Fachwerkbauten und im 18. Jahrhundert auch durch den Brückenbau.

Durch die rapide technische Entwicklung der industriellen Massenproduktion in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde der Rohstoff Holz durch andere Baustoffe wie Stahl, Stahlbeton und Kunststoff verdrängt.

Die Wende kam erst, als der Menschheit bewusst wurde, dass ihr bisheriges Handeln Auswirkungen auf die Umwelt hat und zukünftige Generationen gefährdet. Seither erlangt der Baustoff Holz wieder mehr an Bedeutung.

Makroskopischer und Mikroskopischer Aufbau

Makroskopisch findet man von außen nach innen die folgenden Schichten:

Mikroskopisch unterscheiden wir zwei Arten von Strukturen, das Nadelholz und das Laubholz. Die Struktur hängt von der jeweiligen Baumkategorie ab.

Insgesamt setzt sich das Holz aus den fünf Hauptelementen, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind, zusammen:

Holzschutz

Die Beständigkeit von Holz wird einerseits durch die Holzart selbst mit seiner Rohdichte, dem Kernholzholzanteil, der Harzführung, dem Porenanteil, der Holzfeuchte etc. und andererseits durch äußere Einflüsse bestimmt, wie beispielsweise der Witterungsbeständigkeit. Weitere äußere Faktoren wären:

hohe Temperaturen
mechanische Beanspruchungen
chemische Beanspruchungen
holzzerstörende Organismen

Da Holz an und für sich eine relativ hohe Lebensdauer aufweist, sei es bei ständiger Luftlagerung, oder andauernder Wasserlagerung, gilt es hier das Holz vor tierischen und pflanzlichen Schädlingen zu schützen, um eine hohe Lebensdauer zu gewährleisten.

Ein chemischer Holzschutz ist erst dann anzuwenden, wenn ein konstruktiver Holzschutz nicht möglich, oder unzureichend ist.

Epidermis: Äußere Rinde als Schutz
Primäre Rinde: Rinde, die dauerhaft oder abfallend sein kann, aus abgestorbenen Zellen besteht und mit einer undurchlässigen Substanz namens Suberin imprägniert ist
Bast: Erzeugt Saft vom Splintholz zur Außenseite des Korkens
Kambium: Erzeugt den Saft zum Inneren des Splintholzes und reguliert den Bast
Splintholz: Lebender und funktioneller Teil des Baumes und transportiert den Rohsaft mit Hilfe von Gefäßen; es ist aus mehreren konzentrischen Schichten aufgebaut
Duramen: Dies ist das Schnittholz schlechthin. Es handelt sich um einen Satz abgestorbener Zellen, die durch das Vorhandensein von Harz, Tannin oder Gummi konserviert werden. In dieser Schicht zirkulieren die Elemente der Ernährung nicht.
Mark: Zentrum des Baumes, das mit dem Alter einen Kanal hinterlässt, der entweder leer oder mit schwammigem Gewebe gefüllt ist. Sie spielt für das Leben des Baumes keine Rolle, sondern ist am Durchfluss (Quelle der Schlitze) zu entfernen.
Jahresringe: Diese setzen sich aus Frühjahrs- und Sommerholz zusammen. Sie variieren von Jahr zu Jahr.
Frühlingsholz: Entspricht dem vegetativen Nachwachsen des Baumes. Dieses Holz ist weicher als das Sommerholz.
Sommerholz: Das Gewebe ist härter und dichter als das des Frühjahrs
Gefäße: Kanäle, die parallel zur Achse des Stammes verlaufen. Sie sind längliche, hohle Zellen, die den Saft in das Splintholz leiten.
Markstrahlen: Dienen dazu, den aufbereiteten Saft vom Bast zu den lebenden Zellen des Splintholzes zu leiten.

Makrostruktur

Jahresringe

Gefäße & Markstrahlen

Anbau

Fast die Hälfte der Fläche Österreichs ist mit Wald bedeckt. Zentrales Ziel des österreichischen Forstgesetzes ist es, den Wald mit seiner multifunktionalen Wirkung durch eine nachhaltige Waldbewirtschaftung zu erhalten.

Die gesamte Waldfläche Österreichs beträgt ca. 48 Prozent. Somit ist der Wald das dominierende Landschaftselement Österreichs. Die Österreichische Waldinventur (ÖWI) zeigt eine stetige Zunahme der Waldfläche, des Holzvorrats sowie des Holzzuwachses auf. Rund 1.135 Mio. Festmeter Holz bzw. 3,4 Milliarden Bäume stehen im Wald zur nachhaltigen Nutzung bereit. Diesbezüglich liegt Österreich im europäischen Spitzenfeld, da nicht nur ausreichend Holz vorhanden ist, sondern auch mehr nachwächst, als geerntet wird. Von den jährlich nachwachsenden 30,4 Millionen Vorratsfestmetern werden nur rund zwei Drittel genutzt

Bauphysik

Bauphysikalische Eigenschaften

Einer der wichtigsten Kennwerte von Holz ist die Feuchtigkeit, da sich diese v.a. auf die Festigkeit des Werkstoffes auswirkt. Beim Einbau von Holzbauteilen ist eine maximale Feuchtigkeit von 25 % bei maximal 10 % der Gesamtmasse erlaubt. Im restlichen Werkstoff darf der Feuchtegehalt von 18 % nicht überschritten werden! Des Weiteren ist zu beachten, dass sich ungeschützte Holzflächen stets ihren Umweltbedingungen anpassen, sodass Schwind- und Quellvorgänge zur Rissbildung beitragen können.

Die Druckfestigkeit verhält sich proportional zur Rohdichte. Dieser Proportionalitätsfaktor ist wiederum abhängig von der Holzart und der Holzfeuchte. Die Festigkeit hängt außerdem sehr stark von der Angriffsrichtung der Kraft bezogen zur Faserrichtung ab.

Der zeitlich bedingte starke Festigkeitsabfall, die anisotropen Eigenschaften und die Inhomogenität des Werkstoffes Holz sorgen dafür, dass nach ÖNORM B 1995-1 (2. Teil) nur wesentlich geringere Spannungen zugelassen werden, als eigentlich möglich sind!

Folgend sind die wichtigsten Kennwerte tabellarisch angeführt:

CE-Kennwert

Die CE-Kennzeichnung ist eine Konformitätsbewertung eines Produktes und bedeutet, dass es alle EU-weiten Anforderungen, die für Bauholz in der ÖNORM EN 14081-1 geregelt sind, an Sicherheit, Umweltschutz und Gesundheitsschutz erfüllt. Für alle Betriebe, die Bauholz produzieren, damit handeln oder in Verkehr bringen ist seit Jänner 2012 die CE-Kennzeichnung in Europa verpflichtend. Zudem wurde im Jahr 2013 eine EU-Bauproduktverordnung mit einer zusätzlichen „Leistungserklärung“ für jedes Bauprodukt etabliert. Dies bedeutet, dass nicht nur eine CE-Kennzeichnung, sondern auch eine Leistungserklärung vorliegen muss, da es sonst zu rechtlichen Konsequenzen kommen kann.

Vor/Nachteile

Vor- & Nachteile

Vorteile

nachwachsender Rohstoff

CO2-bindend

gute Wärmedämmung u. –speicherung

geringes Eigengewicht

Behaglichkeit

hohe Zug- u. Druckfestigkeiten

lange Lebensdauer

gute Demontierbarkeit

rezyklierbar

Nachteile

erhöhter Brandschutzaufwand

erhöhter Schädlingsbekämpfungsaufwand

Schwinden & Quellen

Behandlung im Außenbereich notwendig

(UV-Strahlung, Feuchtigkeit)

Baustoffe

Massivholz

Vom Baum zum Brett ist es ein langer Weg: der Baum muss gefällt, abgesägt und verarbeitet werden. Da nicht jeder Teil des Baumes für jedes Produkt bzw. für jeden Werkstoff geeignet ist, wird der Baum grob in vier Teile gegliedert:

Baumstumpf (wird manchmal für Furniere verwendet)
Stamm vor dem ersten großen Ast (qualitatives Holz)
Stamm nach dem ersten großen Ast (v.a. für Dachbalkenwerke und Paletten)
Große Äste (v.a. zum Heizen)

Die Handelsformen des Massivholzes sind Kanten, Bohlen, Latten und Bretter. Mithilfe dieser Holzstücke kann man Möbel, Fußböden, aber auch tragende Strukturen erzeugen. Da es sich bei Holz um ein anisotropes Material handelt, bestimmt die Art und Weise, wie es geschnitten wird, sein äußeres Erscheinungsbild. So zeigt ein Radialschnitt die Holzfasern als lange, glänzende Linien, während ein Tangentialschnitt lange, elliptische Ringe zeigt. Ein Querschnitt zeigt die Ringe des Holzes in ihrer runden und dicht beieinander Form. Um Holz zu schneiden existieren mehrere geometrische Möglichkeiten:

Bauholz

Die zur Verwendung für tragende Zwecke zugelassenen Holzarten werden in der ÖNORM EN 1912 festgelegt. Hier findet man die Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Western Hemlock, Southern Pine und Yellow Cedar als Nadelhölzer und die Eiche, Buche, Teak, Keruing, Afzelia, Merbau, Angélique (Basralocus), Bongossi und Greenheart als Laubhölzer.

Die Qualität von Massivholzstücken hängt von diversen Fehlern im Holz ab. Unter solchen Fehlern werden Äste-, Wuchs- oder sogar Bearbeitungsfehler verstanden. Holz ist auch empfindlich gegenüber dem Befall von bestimmten Pilzen und Insekten, die seine Widerstandsfähigkeit verringern können. Deshalb erfolgt die Sortierung von Nadelhölzern in ÖNORM DIN 4074-1 nach mehreren Kriterien. Sie wird aber vor allem visuell durchgeführt. Die Klassifizierung von Holzarten ist in der ÖNORM EN 1912 in Abhängigkeit der Sortierungsklasse angegeben.

Rundschnitt

Halbriftschnitt

Viertelschnitt

Spiegelschnitt

Cantibay-Schnitt

Projekte

Insektenmuseum von HHF Architekten und AWP

Bauherr: Communauté d´Agglomération Deux Rives de Seine

Architekten: HHF Architekten (Basel, CH), AWP (Paris, FR)

Standort: Carriéres-sous-Poissy, Paris (FR)

Seit Jahrhunderten diente die Boucle de Chanteloup – eine Schleife der Seine – als Gemüsegarten in der Nähe von Paris. Da die Abwässer als Dünger zum Einsatz kamen, war der Boden über die Zeit hinweg mit Schwermetallen verseucht, sodass der Gemüseanbau 1999 verboten wurde. Man entschied sich aus Gründen der biologischen Sanierung die Fläche als Naherholungsgebiet und Park zu nutzen. Für die Parkbauten konnte sich das Gemeinschaftsprojekt der Architekten HHF (Basel) und AWP (Paris) behaupten. Es entstand ein besucherzentrum, das im Lauf der Planung zum Insektenmuseum umprogrammiert wurde. Dieses besteht aus Urhütten anmutenden Einzelvolumina mit Steildach, welche über einen gemeinsamen Betonsockel miteinander verbunden sind. Das Traggerüst, welches dem Gebäude die prägende Form verleiht, besteht aus biegesteifen Holzrahmen aus Douglasien-Brettschichtholz. Die Außenhaut ist aus Lamellen aus Lärchenholz aufgebaut, welche sich auch über Teile der Verglasungen ziehen und Licht ins Innere lassen.

Das Zusammenspiel der kräftigen Holzrahmen, der Wandflächen und des Epoxidharzbodens kreieren einen allgemein lichten Eindruck des Gebäudeinneren.

Modulare Elektrotankstelle von Cobe

Bauherr: Stadt Neustadt an der Donau

Architekten: goldbrunner + hrycyk architekten

Standort: Neustadt an der Donau (DE)

Das prägende Grundmodul besteht aus einer hölzernen Dachkonstruktion ruhend auf einem Kragträger und einer Stütze zusammengesetzt aus acht Brettschichtholzelementen. Es erinnert stark an eine Baumkrone. Die Dächer können gedeckt sein und bieten somit Platz für Begrünung und Photovoltaikelemente, deren Strom den Ladesäulen zugutekommt – oder sie ermöglichen einen Lichteinfall von oben. Passend zur Bauaufgabe – eine Tankstelle für Elektroautos – wurde auf eine nachhaltige Bauweise Wert gelegt. Einerseits wurden ausschließlich zertifizierte Materialien verbaut, andererseits können sämtliche Bauteile wieder auseinandergebaut und anderswo in einer anderen Konstellation wiederverwendet werden. An skandinavischen Autobahnen sollen insgesamt 48 solcher Tankstellen errichtet werden. Die erste Station wurde im Sommer 2019 in der dänischen Stadt Fredericia eröffnet.

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