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Laubholz tragfähig und edel

Ulrich Hübner, Wolfgang Leeb
Erschienen in
Zuschnitt 23: Holzarten
September 2006

Auf dem Weg von anfälligen Monokulturen zu einem widerstandsfähigeren, vielfältigen Baumbestand erhöht sich der Laubholzanteil im Forst. In Deutschland gab es im Jahr 2005 gegenüber 1987 etwa 32% mehr Vorratsfestmeter Laubholz. Die hochwertigsten Laubholzqualitäten A und F können von der Furnier- und Möbelindustrie genutzt werden, machen jedoch nur 1 bis 2% der Stämme aus. Bei der derzeitigen Verwertung des restlichen Laubholzes in der Papierindustrie, als Energieholz oder für Paletten muss man mit sehr preiswertem Abfallholz konkurrieren. Oft lohnt daher der Einschlag nicht und das Laubholz verbleibt im Wald. Dies führt beispielsweise bei Buche zur Qualitätsminderung, da der Rotkern ab einem Alter von 100 bis 130 Jahren sprunghaft zunimmt.

Mit der Anwendung der ästhetisch hochwertigen und tragfähigeren Laubhölzer für tragende Bauteile könnte die heimische Wirtschaft die Wertschöpfung erhöhen, außerdem würden ein nachwachsender, einheimischer Rohstoff sinnvoll genutzt, ländliche Strukturen gestärkt und neuartige Konstruktionen ermöglicht werden.

Der Laubholzkongress im März 2006 in Stuttgart verdeutlichte den gemeinsamen Willen von Forstwirtschaft, Forschungseinrichtungen und Industrie, das in einer verstärkten Laubholznutzung steckende Potenzial zu nutzen. Die Universität Hamburg, die TU München und die Universität Karlruhe beschäftigten sich in den letzten Jahren intensiv mit Brettschichtholz (BSH) aus Buche, das Otto-Graf-Institut in Stuttgart mit der Verklebung zu Holzwerkstoffen.

Das Institut für Holzbau und Holztechnologie der TU Graz und die holz.bau forschungs gmbh befassen sich derzeit in zwei Forschungsprojekten mit Laubholz. Im ersten steht die Einteilung von Schnittholz aus Buche, Edelkastanie, Eiche, Esche und Robinie in Festigkeitsklassen mit bestimmten mechanischen Eigenschaften im Mittelpunkt. Aus dieser qualitätsgesicherten Rohware ließen sich dann – ähnlich wie beim Nadelholz – Holzprodukte mit definierter Qualität herstellen.

170 Buchen-, Edelkastanien-, Eschen und Robinienstämme wurden nach önorm en 1316-3 in die Qualitätsklassen B, C und D eingeordnet und zu 650 Brettern und 200 Kanthölzern eingeschnitten. Nach der Trocknung auf 12 ±3% Holzfeuchte wurden sie vierseitig auf 30x150mm bzw. 60x120mm gehobelt. Dann wurde anhand von Jahrringproben die Lage im Stammquerschnitt rekonstruiert und die mittlere Jahrringbreite ermittelt. In einem zweiten Schritt wurden sämtliche visuellen Merkmale wie Äste, Risse, Rindeneinschlüsse usw. kartographiert und schließlich erfolgte die Aufnahme von Maßen und Masse sowie der Ultraschalllaufzeit in Längsrichtung. Ebenso wurde die Eigenfrequenz der Bretter und Kanthölzer ermittelt. Dabei wird die Probe an einer Stirnseite angeschlagen und die sich einstellende Schwingung in Längsrichtung mit einem Laser bzw. einem Messfühler gemessen. Aus der Ultraschall-Laufzeit bzw. der ersten Eigenfrequenz kann mit Hilfe von Geometrie, Masse und Holzfeuchtigkeit der dynamische Elastizitätsmodul berechnet werden. Bei Nadelholz kann man vom Elastizitätsmodul gut auf Materialkennwerte wie Zug- oder Biegefestigkeit schließen. Kombiniert man die visuelle Sortierung nach Astigkeit und anderen an der Oberfläche sichtbaren Holzmerkmalen mit Methoden zur zerstörungsfreien Ermittlung des Elastizitätsmoduls, ist eine Einteilung in Sortierklassen möglich. Zum Schluss der versuchstechnischen Untersuchungen wurden mit Hilfe von zerstörenden Zug- bzw. Biegeversuchen die Bruchlast und der statische Elastizitätsmodul bestimmt. Somit können nicht nur die verschiedenen Verfahren zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls verglichen, sondern auch die Zusammenhänge zwischen den visuellen Merkmalen und der Bruchspannung herausgearbeitet werden. Ein Ergebnis könnte die Festlegung eines Astdurchmessers sein, der als Grenze bei der visuellen Sortierung für die Einteilung in eine höhere bzw. niedrigere Festigkeitsklasse dient. Mit den zu erarbeitenden Kriterien soll der Ausschuss ausgesondert und die verbleibende Schnittware dann in zwei bis drei Festigkeitsklassen unterteilt werden.

In einem zweiten Projekt unter der Leitung von Prof. DI Dr. Schickhofer sollen die bekannten Nachweise für Verbindungsmittel an die besonderen Eigenschaften von Laubholz angepasst sowie Produkte aus dem festigkeitssortierten Schnittholz entwickelt werden. Durch die höheren Festigkeiten könnten die Verbindungsmittelabstände verringert und kompaktere Anschlüsse ermöglicht werden.

Im Fassadenbau sind schon seit knapp 20 Jahren Pfosten/Diele-Riegel-Konstruktionen aus Laubholz-BSH im Einsatz. Die Schreinerei Schnidrig (Visp, CH) erstellte 2001 die Tragstruktur ihrer neuen Fertigungshalle aus Eschen-BSH der Firma Neue Holzbau AG (Lungern, CH), welche Laubhölzer auch zur partiellen Verstärkung von Nadelholz-BSH einsetzt. Aus Eiche werden von der Firma Maderas Gámiz S.A. (Santa Cruz de Campezo, E) Leimholzbinder hergestellt. Vielfältige Ansätze – auch für den tragenden Einsatz von Laubholz – bestehen also bereits, die erforderliche Forschung und Entwicklung läuft europaweit und die Ausweitung der industriellen Herstellung von Laubholzprodukten ist im Anlaufen.

Einsatz von Laubholz zur partiellen Verstärkung von Nadelholz-BSH

Einsatz von Laubholz zur partiellen Verstärkung von Nadelholz-BSH

Fertigungshalle der Schreinerei Schnidrig in Visp (CH) mit einer Tragstruktur aus Eschen-BSH

Fertigungshalle der Schreinerei Schnidrig in Visp (CH) mit einer Tragstruktur aus Eschen-BSH

www.schreinerei-schnidrig.ch
www.nh-lungern.ch
www.grupo-gamiz.com


Text
DDI Wolfgang Leeb
geboren 1981
2001–05 Studium der Wirtschaftsingenieur- und Bauingenieurwissenschaften in Graz und Calgary
Ab 2001 Mitarbeiter in einem Statikbüro
Seit 2005 wissenschaftlicher Mitarbeiter in der holz.bau forschungs gmbh in Graz


DI Ulrich Hübner
geboren 1975 in Sachsen
Bauingenieurstudium an der Bauhaus-Universität Weimar
Tätigkeit beim BSH-Hersteller Margueron S.A. (Belley, F) und als Projektleiter im Ingenieurholzbau bei Finnforest Merk (Aichach, D)
Seit 2006 wissenschaftlicher Mitarbeiter in der holz.bau forschungs gmbh in Graz

Fotos
© Bruno Abplanalp, Reto Brun