Holz ist ein natürlich gewachsener Werkstoff, der nahezu seit Anbeginn der Menschheit für Werkzeuge und Bauwerke verwendet wird. Doch wodurch zeichnet er sich aus? Was ist bei Feuchtigkeit, Rissbildung und Rohdichte zu beachten?
Holz besteht im Wesentlichen aus Zellulose, Lignin, Wasser sowie weiteren Holzinhaltsstoffen (wie Harze, Gerb- und Farbstoffe). Je nach den Masseanteilen dieser Komponenten ergeben sich unterschiedliche Rohdichten bei verschiedenen Hölzern. Im Normalklima (20 °C, 65 % relative Luftfeuchte) erreichen mitteleuropäische Hölzer eine Holzfeuchte von etwa 12 %. Die Rohdichte wird also insbesondere von der Holzart und der Holzfeuchtigkeit beeinflusst. Die Rohdichte hat einen großen Einfluss auf Elastizität, Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit sowie Schwinden und Quellen.
Die Holzfeuchtigkeit ist definiert als das Gewicht des im Holz enthaltenen Wassers, bezogen auf das Gewicht des absolut trockenen Holzes. Bei Änderung der Holzfeuchtigkeit ändert sich das Volumen. Steigt die Holzfeuchtigkeit, bedeutet dies eine Volumenzunahme (Quellen), sinkt die Holzfeuchtigkeit dagegen, reduziert sich das Volumen (Schwinden). Quell- und Schwindverformungen von Hölzern treten unterhalb der Fasersättigung von ca. 30 % Holzfeuchtigkeit auf. Zahlreiche Materialeigenschaften von Holz, wie beispielsweise Festigkeiten oder der E-Modul, nehmen mit zunehmendem Feuchtegehalt ab. Daher hat die Holzfeuchte einen wesentlichen Einfluss auf die Tragfähigkeit von Holzbauteilen.
Risse treten in Hölzern auf, wenn die Spannungen die Festigkeiten überschreiten. Diese Spannungen resultieren im Allgemeinen aus Schwindvorgängen, verursacht durch eine sinkende Holzfeuchtigkeit, da der Holzquerschnitt außen schneller trocknet als innen. Die Ausbildung von Rissen in Vollholzquerschnitten wird wesentlich von der Einschnittart mitbestimmt. Größere Querschnitte, insbesondere Kernquerschnitte, neigen eher zu Rissbildungen als kleinere Querschnitte; markfreie (herzfreie) Querschnitte zeigen deutlich weniger Risse auf als markgetrennte (herzgetrennte). Aus statischer Sicht sind senkrechte Risse bei Biegeträgern weitgehend unbedenklich, da sich hierdurch keine Änderungen der Querschnittswerte (Widerstandsmoment W, Flächenträgheitsmoment I) ergeben. Waagerechte oder schräg verlaufende Risse können dagegen die Tragfähigkeit reduzieren.
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Grundlagenwissen: Holzarten und ihre Verwendung