Kompiliert von Alois Payer
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Payer, Alois <1944 - >: Holz als Material. -- 3. Werkstoffkundliches. -- (Architektur für die Tropen). -- Fassung vom 2010-02-15. -- URL: http://www.payer.de/tropenarchitektur/troparch043.htm
Erstmals veröffentlicht: 2009-12-09
Überarbeitungen: 2010-02-15 [Verbesserungen]
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Dieser Text ist Teil der Abteilungen Architektur und Entwicklungsländerstudien von Tüpfli's Global Village Library
น้ำชา gewidmet
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Nicht mehr nutzen, als nachwächst!
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Diese Kompilation will nur Denkanstöße geben. Für den baumeisterlichen Umgang mit Holz muss die angegebene Literatur sowie die Erfahrung von Fachleuten herangezogen werden.
Eine sehr gut verständliche Einführung in die Materialkunde von Holz ist:
Hoadley, R. Bruce: Holz als Werkstoff. -- Ravensburg : Maier, 1990. -- 280 S. : Ill. ; 29 cm. -- (Ravensburger Holzwerkstatt ; Bd. 1). -- Originaltitel: Understanding wood : a craftsman’s guide to wood technology (1980). -- ISBN 3-473-42560-5
Krauth-Meyer 1895
Krauth, Theodor <gest. vor 1902>; Meyer, Franz Sales <1849-1927>: Die Bau- und Kunstzimmerei : mit besonderer Berücksichtigung der äußeren Form / hrsg. von Theodor Krauth und Franz Sales Meyer. -- Leipzig : Seemann, 1895. -- Erster Band: Text. -- 365 S. : 361 Abb. -- Zweiter Band: Tafeln. -- 131 Tafeln.
"Der Rohstoff Holz und die daraus hergestellten Erzeugnisse weisen hohe Gebrauchswerteigenschaften auf, wie
- geringe Dichte
- hohe Festigkeiten
- relativ leichte Bearbeitbarkeit
- geringer Energiebedarf bei der Bereitstellung
- gute Widerstandsfähigkeit gegen viele aggressive Medien
- hervorragende hygienische und ästhetische Eigenschaften
- Umweltfreundlichkeit
- verhältnismäßig geringe Gewinnungskosten."
[Quelle: Wissensspeicher Holztechnik : Grundlagen / [Federführung: Klaus Roland. Autoren: Müller, Wolfgang ...]. -- 2. Aufl. -- Leipzig : Fachbuchverl., 1988. -- 719 S. : Ill. ; 24 cm. -- ISBN 3-343-00084-1. -- S. 10.]
Die Eigenschaften von Holz werden wesentlich beeinflusst durch
Die Eigenschaften von Holz streuen - im Unterschied zu industriell gefertigten Holzwerkstoffen - sehr stark. Die Eigenschaften variieren
Als Anhaltspunkt kann man folgende Variationskoeffizienten für Vollholz nehmen:
Bei Angaben zu Kenngrößen von Holz ist schon wegen dieser Variationsbreite Vorsicht geboten. Es kommt noch dazu, was ein Kundiger sagt:
"Die Forscher standen und stehen bei Fragen zu Holz stets vor einem Dilemma: Die mechanischen Eigenschaften von Holz variieren aufgrund seiner natürlichen Unregelmäßigkeiten enorm. Um die Streuungen möglichst gering zu halten, lockt die kleine, möglichst strukturstörungsfreie Probe. Wohl lassen sich damit einzelne Einflussgrößen ausgeprägt nachweisen. Allerdings treffen die gewonnenen Aussagen schlecht auf das normal verwendete Bauholz zu." "Wie einflussreich die Probengröße speziell bei Zugbeanspruchungen ist, unterstreichen die Ergebnisse von Ros. Mit Querschnittsabmessungen von 15 mm x 15 mm erzielte er in 61 Versuchen eine mittlere Zugfestigkeit von 511 kg/cm² (51 N/mm²), während bei jenen mit Querschnitten von 50 mm x 100 mm dieser Wert bereits auf 255 kg/cm² (25 N/mm²) absank."
[Quelle: Steurer, Anton <1947 - >: Entwicklung im Ingenieurholzbau : der Schweizer Beitrag. -- Basel [u.a] : Birkhäuser, 2006. -- 336 S. : Ill. ; 25 cm. -- Engl. Ausg. u.d.T.: Developments in timber engineering. -- ISBN 978-3-7643-7164-7. -- S. 48f.]
"Holz ist als Produkt der Lebenstätigkeit von Holzpflanzen (Bäume und Sträucher) ein
- natürliches,
- heterogenes,
- kolloides
System vieler chemischer Verbindungen."
[Quelle: Wissensspeicher Holztechnik : Grundlagen / [Federführung: Klaus Roland. Autoren: Müller, Wolfgang ...]. -- 2. Aufl. -- Leipzig : Fachbuchverl., 1988. -- 719 S. : Ill. ; 24 cm. -- ISBN 3-343-00084-1. -- S. 14.]
Elemente, die am Aufbau der verschiedenen Hölzer beteiligt sind:
Abb.: Lage von Zellulose und Hemizellulose in der Zellwand
[Bildquelle: LadyofHats /
Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Chemische Bestandteile:
Abb.: Strukturmodell von Zellulose Iβ
[Bildquelle: Ben Mills / Wikipedia. -- Public domain]
"Die Cellulose (fachsprachliche Schreibweise, standardsprachlich Zellulose, Summenformel: (C6H10O5)n), ist der Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden (Massenanteil 50 %) und damit die häufigste organische Verbindung der Erde. Die Zellulose ist deshalb auch das häufigste Polysaccharid. Sie ist ein unverzweigtes Polysaccharid, das aus mehreren Hundert bis zehntausend β-D-Glucose-Molekülen ((1→4)β-glykosidische Bindung) bzw. Cellobiose-Einheiten besteht. Cellulose wird in der Plasmamembran gebildet und vernetzt sich untereinander zu fibrillären Strukturen. Die räumliche Anordnung der Cellulosefibrillen wird durch die Mikrotubuli gesteuert." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Zellulose. -- Zugriff am 2009-09-20]
Abb.: Strukturformel von Xylan, einer Hemizellulose
[Bildquelle: Yikrazuul / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
"Hemicellulose ist Bestandteil der Zellwand pflanzlicher Zellen und dient (meist zusammen mit Cellulose) als Stütz- und Gerüstsubstanz. Es macht die Hauptmasse der im elektronenmikroskopischen Bild strukturlos erscheinenden Grundsubstanz (Matrix) aus. Hemicellulosen gehören zusammen mit Cellulose und Pektinen zu den Strukturkohlenhydraten. Ernährungsphysiologisch sind sie den Ballaststoffen zuzuordnen. Der Name Hemicellulose kommt daher, dass man es fälschlicherweise als Zwischenprodukt der Cellulosebiosynthese ansah. Es lässt sich durch Alkalibehandlung aus den Zellwänden extrahieren. Hemicellulosen sind eine heterogene Gruppe (Heteroglycane) von Nicht-Stärke-Polysacchariden, die aus verschiedenen
- Hexosen (Glucose, Mannose, Galactose) = Hexosane
- Pentosen (Arabinose, Xylose) = Pentosane
- Uronsäuren / Hexuronsäuren (Glucoronsäure, Methylglucuronsäure, Galacturonsäure)
- Desoxyhexosen (Ramnose)
aufgebaut sind/sein können.[1]
Die Hauptkette ist entweder durch Homopolymere, also nur ein Baustein wie beispielsweise Xylose, oder durch Heteropolymere, also zwei oder mehr Bausteine aufgebaut."
[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Hemizellulose. -- Zugriff am 2009-09-20]
Abb.: Beispiel einer Ligninstruktur
[Bildquelle: Karol Głąb / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
"Lignine (aus dem lateinischen lignum, Holz) bilden eine Gruppe von phenolischen Makromolekülen, die sich aus verschiedenen Monomerbausteinen zusammensetzen. Es handelt sich um feste Stoffe, die in die pflanzliche Zellwand eingelagert werden und dadurch die Verholzung der Zelle bewirken (Lignifizierung). Etwa 20 % bis 30 % der Trockenmasse verholzter Pflanzen bestehen aus Ligninen, damit sind sie neben der Cellulose und dem Chitin die häufigsten organischen Verbindungen der Erde. Die Gesamtproduktion der Lignine wird auf etwa 20 Milliarden Tonnen pro Jahr geschätzt.[1] Da Lignine wesentlich für die Festigkeit von pflanzlichen Geweben sind, ist die Evolution der landlebenden Pflanzen und vor allem der Bäume sehr eng mit der Bildung von Lignin verknüpft. Nur mit Lignin können Pflanzen Festigungselemente ausbilden, welche die Stabilität größerer Pflanzenkörper außerhalb des Wassers gewährleisten – im Wasser sorgt der Auftrieb für die nötige Stabilität."
[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Lignin. -- Zugriff am 2009-09-20]
Einfluss von Chemikalien auf die Hauptbestandteile:
| Art des Stoffes | Einfluss auf | ||
|---|---|---|---|
| Zellulose | Holzpolylosen | Lignin | |
|
Säuren |
+ | + | - |
|
Basen |
- | + | + |
|
Neutrale Salzlösungen |
- | - | - |
|
Saure Salzlösungen |
+ | + | - |
|
Alkalische Salzlösungen |
- | + | + |
- kein Einfluss
+ zersetzende Wirkung
Vorlage der Tabelle: Wissensspeicher Holztechnik : Grundlagen / [Federführung: Klaus Roland. Autoren: Müller, Wolfgang ...]. -- 2. Aufl. -- Leipzig : Fachbuchverl., 1988. -- 719 S. : Ill. ; 24 cm. -- ISBN 3-343-00084-1. -- S. 16.
Anisotropie bezeichnet die Richtungsabhängigkeit einer Eigenschaft oder eines Vorgangs. Holz ist infolge seiner ausgerichteten Fasern ausgesprochen anisotrop, d.h. seine Eigenschaften (z.B. Festigkeit) hängen von der Richtung ab (radial, axial, tangential).
"Wood-moisture relationships are still the woodworker's arch-enemy."Hoadley, R. Bruce: Understanding wood : a craftsman’s guide to wood technology. -- Completely revised and updated ed. -- Newtown, CT : Taunton Press, 2000. -- S. 3 |
Holzfeuchte (moisture content): Masse des Wassers in den Zellwänden (gebundenes Wasser) und den Lumina (Hohlräumen), bezogen auf die wasserfreie (darrtrockene) Holzmasse, ausgedrückt in Prozent. Die Holzfeuchte kann über 100% betragen.
Feuchtegehalt ω (Omega): [(mω - mdtr) : mdtr] x 100 (%)
mω = Masse im jeweiligen Feuchtzustand
mdtr = Masse im darrtrockenen Zustand
Mit zunehmender Holzfeuchte
Holz kann stets Wasser aufnehmen oder abgeben, es ist hygroskopisch (hygroscopic). Bei gebundenem Wasser nennt man das Adsorption (Aufnahme) und Desorption (Abgabe), bei freiem Wasser nennt man die Aufnahme Absorption. Wegen seines hygroskopischen Verhaltens vermindert Holz bei Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit.
Die Feuchtigkeitsaufnahme von Holz kann durch Oberflächenbeschichtung (Lacke usw.) verzögert werden.
Abb.: Gebundenes und freies Wasser
Abb.: Fasersättigungspunkt
Abb.: Darrzustand
[Vorlage der 3 Abb.: Technologie für Holzberufe : Grund- und Fachbildung / von Brigitte Deyda ... -- 2., durchges. Aufl. -- Bad Homburg vor der Höhe : Gehlen, 1996. -- 448 S. ; 25 cm. -- ISBN 3-441-91022-2. -- S. 26]
Fasersättigungsfeuchte (fibre saturation point): Feuchtezustand des Holzes, bei dem die Zellwände mit gebundenem Wasser gesättigt sind und die Lumina (Hohlräume) noch kein freies Wasser enthalten. Der Feuchtegehalt der Fasersättigung hängt ab von Holzart, Standort und Lage im Stamm; er schwankt zwischen ca. 23% und 35%.
Darrtrocken: praktisch wasserfreier Zustand des Holzes. Holz wird im Trockenschrank bei 103°C getrocknet bis sich sein Gewicht nicht mehr verändert.
Als trockenes Holz bezeichnet man Holz mit einem mittleren Feuchtegehalt von höchstens 20%. Trockenes Holz ist nicht mehr durch Pilzbefall gefährdet.
Feuchtegefälle: Feuchteunterschiede über den Holzquerschnitt. Bei der Trocknung nimmt die Feuchte Außen nach Innen zu.
Feuchtegleichgewicht: die Feuchte, die Holz annimmt, wenn es entsprechend lange einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchte der Umgebung ausgesetzt wird. Das Feuchtegleichgewicht, das dem jeweiligen Außenklima entspricht, nennt man Lufttrockenheit; diese hängt von der Jahreszeit ab.
Wassersättigung: höchste Aufnahmefähigkeit von gebundenem plus freiem Wasser. Liegt je nach Dichte des Holzes zwischen 770% (Balsa - Ochroma pyramidale) und 31% (Pockholz - Guaiacum sanctum L. und Guaiacum officinale L.).
Für das Arbeiten des Holzes (Quellen und Schwinden) ist nur das gebundene Wasser von Bedeutung. Holz quillt bzw. schwindet also nur bei Änderung der Holzfeuchte zwischen Fasersättigung und Darrzustand.
Holzfeuchte misst man heute meist mit Feuchtigkeitsmessgeräten (moisture meter).
"
- Für die Praxis relevant sind die elektrischen Holzfeuchtemessverfahren, bei denen entweder der Ohmsche Widerstand oder die dielektrischen Eigenschaften von Holz ausgenutzt werden. Der Nachteil bei den Widerstandsmessverfahren liegt darin, dass bei einer Holzfeuchte von u < 5 % der Widerstand sehr hoch ist und nur schwer gemessen werden kann und sich der Widerstand bei u > 25 % nur noch geringfügig verändert, was zu einer Messungenauigkeit führt. Beim dielektrischem Verfahren werden die unterschiedlichen relativen Dielektrizitätskonstanten von Wasser (εr = 80) und Holz (εr = 2 … 3,5) ausgenutzt. Hierbei muss die Rohdichte des zu messenden Holzes berücksichtigt werden, zudem beeinflussen der Faserverlauf zwischen den Elektroden oder auch die Eindringtiefe der Elektroden bei beiden Verfahren die Messergebnisse.
- Das Darrverfahren ist die einzige Methode, die genormt ist (DIN 52 183) und somit auch als Eichmethode für die anderen Methoden verwendet wird. Hierbei wird die zu untersuchende Probe gewogen und danach bis zur Gewichtskonstanz getrocknet (darrtrocken), erneut gewogen und nach der obigen Gleichung die Holzfeuchte bestimmt. Nachteil ist hier, dass die Messungen langwierig sind und die Probe zerstört wird.
- Die Bestimmung mittels Infrarotreflexion findet hauptsächlich in der Industrie Verwendung und nützt aus, dass jedes Material elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge absorbiert. Holz tut dies besonders gut bei einer Wellenlänge im Infrarotbereich von λ = 1,93 μm und λ = 2,9 μm, Wasser u. a. bei λ = 1,4 μm. Da diese Strahlung vom Holz reflektiert wird und nur wenig eindringt, kann mit diesem Verfahren nur die Oberflächenfeuchte gemessen werden, oder die Feuchtigkeit von sehr dünnen Materialien wie z. B. Furnieren.
Weitere Methoden sind z. B.
- Hygroskopische Methode, bei der die hygroskopische Eigenart von Holz ausgenützt wird und die relative Luftfeuchte des Umgebungsklimas gemessen wird und mit Hilfe eines KEYLWERTH-Diagramms auf die Holzfeuchte geschlossen wird.
- Destillationsverfahren, bei der die Holzprobe mit einem hydrophoben Lösemittel auf etwas über 100 °C erhitzt wird und das Destillat (das Wasser der Holzfeuchte) aufgefangen wird.
- Titrationsverfahren nach Karl Fischer"
[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Holzfeuchte. -- Zugriff am 2009-11-6]
Abb.: Fuge durch Schwinden in einem Massivholzboden
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Quellen und Schwinden (Arbeiten des Holzes) sind Folge der Holzfeuchte. Für das Arbeiten des Holzes (Quellen und Schwinden) ist nur das gebundene Wasser von Bedeutung. Holz quillt bzw. schwindet also nur bei Änderung der Holzfeuchte zwischen Fasersättigung und Darrzustand. Deswegen schwinden und quellen schwere Hölzer mit ihrer großen Zellwandmasse stärker als leichte Hölzer.
Abb.: Richtungsabhängigkeit von Schwinden und Quellen
[Bildquelle: Wheeler, Charles Gardner <1855 - >: Woodworking for
beginners : a manual for amateurs. -- New York : Putnam’s, 1900.]
Quellung und Schwindung hängen von der Richtung ab. Als groben Anhaltspunkt kann man folgende Werte annehmen:
in Faserrichtung (Stammrichtung): 0,3%
in Radialrichtung (Markstrahlrichtung): 5%
in Tangentialrichtung (senkrecht zum Radius): 10%
D.h. in Tangentialrichtung quillt und schwindet Holz doppelt so stark wie in Radialrichtung und 35mal mehr als in Faserrichtung (Längsrichtung).
Das Verwerfen des Holzes folgt aus dem unterschiedlichen Quellen und Schwinden in Radialrichtung und Tangentialrichtung.
Die steten Maß- und Formänderungen durch Quellen und Schwinden müssen bei jedem Arbeiten mit Holz beachtet werden! Holz arbeitet!
Vor der endgültigen Weiterverarbeitung muss Holz auf den Feuchtigkeitsgehalt gebracht werden, den es später am Verwendungsort haben soll. Man lässt am besten Holz am Einsatzplatz akklimatisieren.
Abb.: Schwinden, Werfen, Reißen
Abb.: Formveränderungen von Holz beim Trocknen
[Bildquelle: Koehler, 1924]
Abb.: Einfluss der Sägerichtung auf das Werfen von Brettern: plain sawing
[Bildquelle: Burton, 1915]
Abb.: Plain sawing und Werfen
[Bildquelle: Wheeler, Charles Gardner <1855 - >: Woodworking for
beginners : a manual for amateurs. -- New York : Putnam’s, 1900.]
Abb.: Unterschiedliches Werfen je nach Schnitt
[Bildquelle: Barter, 1892]
Abb.: "Befindet sich z.B. bei einem Balken auf der einen Seite mehr Splintholz,
auf der anderen mehr Kernholz, so wird sich das erstere beim Trocknen mehr
zusammenziehen als das letztere und der Balken sich mit dem Kernholz nach oben
krümmen."
[Quelle: Opderbecke, 1913. -- S. 11]
Abb.: Englische Terminologie für Werfen (warping) von Holz
bow = Krümmung, crook = Krümmung, kink = Einbuchtung, cup = Wölbung, twist =
Verwindung
[Bildquelle: Dforest / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Infolge von freier Trocknung im Freien durch ungleichmäßiges Quellen und
Schwinden verzogene Bretter, Ofterdingen
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Risse an im Freien trocknenden Holz, Ofterdingen
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Rissbildung in alter Holzstütze (mit Holz geflickt), Schwäbisch Hall,
Deutschland
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Das Holz mit der geringsten Dichte: Balsa - Ochroma pyramidale (Cav.
ex Lam.) Urb.: Rohdichte 100 kg/m³
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Das dichteste Holz: Pockholz - Guaiacum officinale L.: Rohdichte
1200 kg/m³
[Bildquelle: Abarmot / Wikimedia. -- Public domain]
Die Reindichte (Masse des darrtrockenen Holzes durch Volumen der Zellwände ohne Hohlräume) ist für alle Holzarten einheitlich ca. 1500 kg/m³
Statt der Reindichte wird darum bei Holz die Rohdichte (Volumen einschließlich der Hohlräume) bei einer Holzfeuchte von 12% genannt:
Rohdichte ρ = Holzmasse m (in kg) : Holzvolumen V (in m³)
Je höher die Rohdichte, desto höher ist der Zellwandanteil und desto geringer der Porenanteil.
Die Rohdichte ist ein wichtiger Kennwert von Hölzern, da sie die weiteren Eigenschaften wesentlich beeinflusst, z.B. Festigkeit, Härte, Dauerhaftigkeit, Abnutzung, Bearbeitbarkeit.
"Die Rohdichte, scheinbare, geometrische Dichte oder Raumgewicht genannt, ist die Dichte eines porösen Festkörpers basierend auf dem Volumen einschließlich der Porenräume. Das Gegenstück zur Rohdichte ist die Reindichte. Reindichte und Rohdichte unporöser Körper sind gleich. Der Quotient aus Roh- und Reindichte ist die Porosität (die relative Dichte)." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Rohdichte. -- Zugriff am 2009-12-04]
"Die sogenannte Rohdichte des Holzes schwankt mit der Holzfeuchte. Bei einer Holzfeuchte von 12 % (Normalfeuchte in beheizten Innenräumen) umfasst die Rohdichte in Abhängigkeit von der Holzart einen Bereich zwischen 200 kg/m³ und 1.200 kg/m³. Frisches Holz weist wesentlich höhere Werte auf. So liegt das Landungsgewicht von frischem Eichenholz um 1000 kg/m³, im getrockneten Zustand (12 % Holzfeuchte) bei 670 kg/m³. Die Rohdichte gilt als Schlüsselvariable für die meisten technologischen Holzeigenschaften, mit denen sie korreliert ist. Dichtemessungen werden daher häufig zur Prüfung der Holzgüte eingesetzt (Beispiel: Resistograph). Im Gegensatz zur Rohdichte ist die Reindichte der darrtrockenen, hölzernen Zellwand weitgehend unabhängig von der Holzart und beträgt 1,5 g/cm³." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Holz. -- Zugriff am 2009-12-06]
"Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines härteren Körpers entgegensetzt. Je nach der Art der Einwirkung unterscheidet man verschiedene Arten von Härte. So ist Härte nicht nur der Widerstand gegen härtere Körper, sondern auch gegen weichere und gleich harte Körper. Die Definition von Härte unterscheidet sich gegenüber der von Festigkeit, welche die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber Verformung und Trennung darstellt. Härte ist auch ein Maß für das Verschleißverhalten von Materialien."
[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%A4rte. -- Zugriff am 2009-12-04]
Die Bestimmung der Härte von Holz erfolgt vor allem nach dem Kugeldruck-Messverfahren nach Johann August Brinell (1849 - 1025) (HB) (การวัดความแข็งบริเนล) bei einer Feuchte von 12%.
Die Härte des Holzes
Abb.: Kugelschlaghärteprüfgerät
[Bildquelle: Stahlkocher / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Beispiel eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms für Holz
E.L. = Elastizitätsgrenze
[Bildquelle: Record, 1914]
"Elastizität ist die Eigenschaft eines Körpers oder Werkstoffes, unter Krafteinwirkung seine Form zu verändern und bei Wegfall der einwirkenden Kraft in die Ursprungsform zurückzukehren (Beispiel: Sprungfeder). Eine nach Krafteinwirkung bleibende Formveränderung wird demgegenüber als Plastizität bezeichnet (Beispiel: Knetmasse). Das Teilgebiet der Physik, das sich mit elastischen Verformungen befasst, wird Elastizitätstheorie genannt. Der einfachste Fall, das linear-elastische Verhalten, wird durch das Hookesche Gesetz beschrieben." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Elastizit%C3%A4t_%28Physik%29. -- Zugriff am 2009-12-04]
"Holz ist ein viskoelastischer Werkstoff und seine elastomechanischen Eigenschaften unterliegen daher dem Zeiteinfluss. Es muss also sowohl die Belastungsdauer als auch die Art der Krafteinwirkung (statisch oder dynamisch) berücksichtigt werden. Neben der Dichte, und der Belastungsrichtung beeinflussen die Struktur des Holzes, seine Vorgeschichte, die Holzfeuchte die elastomechanischen Eigenschaften. Es ist ferner zu beachten, dass Dichte und elastomechanische Eigenschaften einzelner Holzarten einer natürlichen Varianz von 10–22 % unterliegen können." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Holz. -- Zugriff am 2009-12-06]
"Stiffness is the property by means of which a body acted upon by external forces tends to retain its natural size and shape, or resists deformation. Thus a material that is difficult to bend or otherwise deform is stiff; one that is easily bent or otherwise deformed is flexible. Flexibility is not the exact counterpart of stiffness, as it also involves toughness and pliability.
If successively larger loads are applied to a body and then removed it will be found that at first the body completely regains its original form upon release from the stress in other words, the body is elastic. No substance known is perfectly elastic, though many are practically so under small loads. Eventually a point will be reached where the recovery of the specimen is incomplete. This point is known as the elastic limit, which may be defined as the limit beyond which it is impossible to carry the distortion of a body without producing a permanent alteration in shape. After this limit has been exceeded, the size and shape of the specimen after removal of the load will not be the same as before, and the difference or amount of change is known as the permanent set.
Elastic limit as measured in tests and used in design may be defined as that unit stress at which the deformation begins to increase in a faster ratio than the applied load. In practice the elastic limit of a material under test is determined from the stress-strain-diagram. It is that point in the line where the diagram begins perceptibly to curve.
[...]
"Permanent set is due to the plasticity of the material. A perfectly plastic substance would have no elasticity and the smallest forces would cause a set. Lead and moist clay are nearly plastic and wood possesses this property to a greater or less extent. The plasticity of wood is increased by wetting, heating, and especially by steaming and boiling. Were it not for this property it would be impossible to dry wood without destroying completely its cohesion, due to the irregularity of shrinkage."
[Quelle: Record, Samuel J. (Samuel James) <1881-1945>: The mechanical properties of wood, including a discussion of the factors affecting the mechanical properties, and methods of timber testing. -- New York : Wiley, 1914. -- S. 3, 6. -- Online: http://www.archive.org/details/mechanicalproper00recorich. -- Zugriff am 2009-12-06. -- "Not in copyright" ]
"Besonders Werkstoffe aus Holzfasern und -spänen neigen während der Dauerbelastung zu plastischer Verformung, die nach Entlastung nicht wieder zurückgeht. Die Erscheinung wird als "Kriechen" bezeichnet und durch die Kriechzahl φ [Phi] beschrieben. Die Kriechzeit kann bis zu 20 Wochen betragen." [Quelle: Wissensspeicher Holztechnik : Grundlagen / [Federführung: Klaus Roland. Autoren: Müller, Wolfgang ...]. -- 2. Aufl. -- Leipzig : Fachbuchverl., 1988. -- 719 S. : Ill. ; 24 cm. -- ISBN 3-343-00084-1. -- S. 35.]
Weitere für den Bau wichtige elastische Eigenschaften von Holz sind
Einflussfaktoren der Elastizität sind
Teak z.B. ist ein sehr elastisches Holz.
Abb.: Bleibende Verformung (permanent set) von Holz durch Belastung (Hammerschlag) über die
Elastizitätsgrenze hinaus
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
"Festigkeit ist die Widerstandsfähigkeit eines festen Körpers gegenüber äußeren mechanischen Beanspruchungen, die zu Verformungen oder Zerstörungen des Stoffgefüges führen können. Die äußeren Belastungskräfte erzeugen im Stoffinneren gleichgroße, jedoch entgegengerichtete Reaktionskräfte. Diese werden, auf die Querschnittsfläche des Kraftangriffs bezogen, als Spannungen bezeichnet. Bruchfestigkeit ... gibt an, welche maximale Spannung ohne Zerstörung des Stoffgefüges gerade noch im Werkstoff auftreten kann. Formelzeichen: σB [Sigma B] bzw. τB [Tau B]"
[Quelle: Wissensspeicher Holztechnik : Grundlagen / [Federführung: Klaus Roland. Autoren: Müller, Wolfgang ...]. -- 2. Aufl. -- Leipzig : Fachbuchverl., 1988. -- 719 S. : Ill. ; 24 cm. -- ISBN 3-343-00084-1. -- S. 36.]
Zu den Grundbegriffen der Festigkeitslehre siehe:
Payer, Alois <1944 - >: Bambus als Material. -- 2. Werkstoffkundliches -- (Architektur für die Tropen). -- URL: http://www.payer.de/tropenarchitektur/troparch032.htm
Einflussfaktoren der Holzfestigkeit sind:
Wichtige Festigkeitskennzahlen von Hölzern sind:
Alle Werte in N/mm².
Erklärung der Formelzeichen
Abb.: Bruch verschiedener Holzarten bei Biegebelastung
[Bildquelle: Maurer, 1917]
Bei der Belastung (load) unterscheidet man:
Eigenbelastung - dead load: durch Eigengewicht
Dauerbelastung - static load
Wechselbelastung (dynamische Belastung) - repetitive / fatigue load: ständig wiederkehrende Belastung
Schwellbelastung (dynamische Belastung) - impact load: gelegentliche Höchstbelastung
Abb.: Belastungsfälle
[Vorlage der Abb.: Wissensspeicher Holztechnik : Grundlagen /
[Federführung: Klaus Roland. Autoren: Müller, Wolfgang ...]. -- 2. Aufl. --
Leipzig : Fachbuchverl., 1988. -- 719 S. : Ill. ; 24 cm. -- ISBN 3-343-00084-1.
-- S. 39.]
Abb.: Biegung
[Bildquelle für unteres Bild: Wiedemann-Ebert, 1897]
Wie das folgende Federmodell zeigt, wird bei Biegung die obere Querschnittshälfte auf Druck, die untere auf Zug beansprucht. Dazwischen liegt die neutrale Ebene.
Abb.: Biegekräfte an einem Balken, dargestellt an Federn
[Bildquelle: Dirk Hünniger / Wikimedia Commons. -- GNU FDLicense]
Abb.: Biegung eines Balkens
Bildquelle: Record, 1914]
Die Biegefestigkeit von Holz ist längst zur Faser viel größer als quer zur Faser.
Abb.: Typische Biegeversagen eines einfachen Balkens
Bildquelle: Record, 1914]
Die Biegespannung eines Balkens bei bekannter Belastung berechnet man nach der Biegegleichung
| σB = (k·F·l) / (b·h²) (1) |
σB = Biegespannung am oberen und unteren Balkenrand in N / mm²
k = eine Konstante, die von der Anordnung und Verteilung der Lasten abhängt, bei Einzellast in der Mitte des Balkens ist k = 1,5
F = auf den Balken einwirkende Kraft in N
l = Abstand der beiden Auflager (Stützweite) im mm
b = Breite des Balkens in mm
h = Höhe des Balkens in mm
Das Elastizitätsmodul für einen Balken bei bekannter Belastung berechnet man nach folgender Gleichung
| EB = (K·F·l³) / (f·b·h²) (2) |
K = eine Konstante, die von der Anordnung und Verteilung der Lasten abhängt, bei Einzellast in der Mitte des Balkens ist K = 0,25
f = Durchbiegung
Aus Gleichung (1) kann man die zulässige Belastung eines Balken aus Holz berechnen, dessen Festigkeitseigenschaften bekannt sind:
| F = (zulσB·b·h²) / (k·l) (3) |
zulσB = zulässige Biegespannung einer Holzart und Güteklasse, die Bemessungstabellen entnommen werden kann.
Gleichung (3) zeigt wie man die Tragfähigkeit verbessern kann:
durch die Stützweite l: umgekehrt proportional: doppelte Stützweite bedeutet halbe Tragfähigkeit, halbe Stützweite bedeutet doppelte Tragfähigkeit
durch die zulässige Biegspannung zulσB: direkt proportional: wählt man ein Holz und eine Güteklasse mit doppelter zulässiger Spannung, kann der Träger eine doppelt so große Last tragen
durch die Trägerbreite b: direkt proportional: doppelte Trägerbreite (oder zwei nebeneinanderliegende Träger) verdoppelt die Tragfähigkeit
durch die Trägerhöhe h: direkt proportional zum Quadrat der Höhe: verdoppelt man die Trägerhöhe, trägt der Träger das Vierfache (2²)!! (Das Verhältnis von Trägerhöhe zu Trägerbreite ist allerdings durch die Knickfestigkeit des Materials begrenzt!)
Daraus ergibt sich
|
Die Tragfähigkeit eines 5 x
25 Hochkantbalkens ist nahezu sechsmal so groß wie die eines 5 x 25
Breitkantbalkens. |
Aus Gleichung (2) kann man die Durchbiegung fB eines Trägers bei gegebener Belastung F berechnen:
| fB = (K·F·l³) / (EB·b·h³) (4) |
Gleichung (4) zeigt, wie die Durchbiegung fB eines Trägers verändert werden kann:
durch die Last F: direkt proportional: doppelte Last bedeutet doppelte Durchbiegung, halbe Last halbe Durchbiegung
durch das Biegemodul EB: umgekehrt proportional: bei einer Holzart oder einer Güteklasse mit dem doppelten Biegemodul EB ist die Durchbiegung nur halb so groß
durch die Trägerbreite b: umgekehrt proportional: doppelte Trägerbreite (oder zwei nebeneinanderliegende Träger) halbiert die Durchbiegung
durch die Stützweite l: direkt proportional zur dritten Potenz der Stützweite (Spannweite): verdoppelte Spannweite bedeutet achtfache (2³) Durchbiegung
durch die Höhe h: umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Balkenhöhe: verdoppelt man die Höhe des Balkens, sinkt die Durchbiegung auf ein Achtel (1 / 2³)!! (Das Verhältnis von Trägerhöhe zu Trägerbreite ist allerdings durch die Knickfestigkeit des Materials begrenzt!)
Als Faustregel kann man in guter Annäherung sagen:
|
Kürzst du die Spannweite um
ein Fünftel, halbierst du die Durchbiegung. |
Ausführlicher in:
Hoadley, R. Bruce: Holz als Werkstoff. -- Ravensburg : Maier, 1990. -- 280 S. : Ill. ; 29 cm. -- (Ravensburger Holzwerkstatt ; Bd. 1). -- Originaltitel: Understanding wood : a craftsman’s guide to wood technology (1980). -- ISBN 3-473-42560-5. -- S. 139ff.
Von der Biegefestigkeit ist die Biegbarkeit zu unterscheiden, die Fähigkeit dauerhaft in eine gebogene Form gebracht zu werden. Die Biegefestigkeit lässt sich durch Wärme und Feuchtigkeit verringern, sodass sich mit Wärme und heißem Dampf behandeltes Holz besser in eine gebogene Form bringen lässt, ohne zu brechen.
Einflussfaktoren der Druckfestigkeit
Abb.: Druck parallel zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Druck parallel zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Druck parallel zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Druck senkrecht zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Druck senkrecht zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Druck senkrecht zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Die vier Fälle des Knickens
[Bildquelle: Krauth-Meyer 1895, S. 44]
Die Scherfestigkeit ist quer zur Faser größer als längs zur Faser.
Abb.: Scherung parallel zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Scherkräfte bei Versatzung bzw. Dübel
[Bildquelle: Krauth-Meyer 1895, S. 56]
Abb.: Scherung parallel zur Faserrichtung
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Scherung oberhalb von Nut durch Dehnung des Zapfens
[Bildquelle:Roth,1895]
Abb.: Horizontale Scherung in einem Balken bei Biegelast
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Horizontale Scherung in einem Balken bei Biegelast
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Querscherung in einer Stütze
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Querscherung in einer Stütze
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Torsion eines Rundholzes
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Torsionsversuche an Hickoryholz (Carya)
[Bildquelle: : Kellogg, Royal Shaw <1874 - >: Lumber and its uses. --
Chicago, Ill. : The Radford architectural company, [1914]. -- 352 S. : Ill. ; 23
cm. -- Pl. 6]
Abb.: Torsionsversuche an Hickoryholz (Carya)
[Bildquelle: Record, 1914]
Zugfestigkeit σzB = Bruchkraft Fmax / Querschnittsfläche A (Länge x Breite)
Die Zugfestigkeit längs der Faser ist etwa doppelt so hoch wie die Druckfestigkeit. Auch Holz geringer Rohdichte hat längs der Faser eine sehr hohe Zugfestigkeit. Die Zugfestigkeit senkrecht zur Faserrichtung beträgt nur 5 bis 10% der Zugfestigkeit in Faserrichtung. Querzugbeanspruchung sollte darum im Holzbau möglichst vermieden werden.
Abb.: Versagen unter Längszug
[Bildquelle: Roth, 1895]
Holz ist in Radialrichtung gut spaltbar, tangential deutlich schlechter, senkrecht zur Faserrichtung ist es nicht spaltbar.
Abb.: Spaltbarkeit
[Bildquelle: Record, 1914]
Abb.: Die Spaltbarkeit von Holz nutzt man zur Herstellung traditioneller
Schindeln: durch das Spalten bleiben die Holzfasern weitgehend unverletzt, was
viel bessere Oberflächeneigenschaften als bei gesägten Schindeln bewirkt
[Bildquelle: Anguskirk. --
http://www.flickr.com/photos/anguskirk/3498858488/. -- Zugriff am
2009-12-09. -- (Namensnennung, keine kommerzelle Nutzung, keine
Bearbeitung)]
Der Ausziehwiderstand ist die Kraft, die zum Herausziehen eines Nagels oder einer Schraube nötig ist. Bei gleichbleibenden übrigen Bedingungen (Eigenschaften der Nägel/Schrauben, Art des Einschraubens/Einschlagens usw.) ist die wichtigste Einflussgröße die Dichte des jeweiligen Holzes.
Die Ausdehnung von Holz durch Wärmeeinwirkung ist sehr gering. Sie ist tangential etwas höher als radial.
"Holz ist aufgrund seiner Porosität ein schlechter Wärmeleiter und eignet sich daher sehr gut als Wärmedämmung. Fichtenholz hat eine Wärmeleitfähigkeit [λ (Lambda)] von 0,22 W/mK (zum Vergleich Beton: 0,69 W/mK), bei Spanplatten liegt diese mit 0,14 W/mK noch niedriger. Poröse Faserplatten erreichen 0,05 W/mK. Die Wärmeleitfähigkeit steigt mit der Holzfeuchte und der Rohdichte des Materials." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Holz. -- Zugriff am 2009-12-06]
Die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Holzes bewirkt, dass sich Holz - im Gegensatz zu Stein und Beton - beim Barfußlaufen warm anfühlt.
Abb.: Wegen seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit fühlt sich trockenes Holz warm
an
[Bildquelle: rainy city. --
http://www.flickr.com/photos/furphotos/344758158/. -- Zugriff am 2009-12-08.
-- Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine Bearbeitung)]
Die spezifische Wärmekapazität, d.h. die Wärmemenge, die nötig ist, um 1 kg Holz um 1 K zu erwärmen, ist beinahe unabhängig von der Holzart und beträgt im darrtrockenen Zustand ca. 1300 J/(kgK). Sie steigt aber mit zunehmender Holzfeuchte an bis ca. 2800 J/(kgK) bei 100% Holzfeuchte.
Mit höherer Temperatur sinkt die Festigkeit von Holz, und zwar bei 100°C gegenüber 20°C für Bauholz
die Biegefestigkeit um 72%
die Zugfestigkeit um 92%
die Druckfestigkeit um 56%
Brennbarkeit:
"Die Brennbarkeit von Holz erscheint zwar zunächst als ein Nachteil beim Einsatz als Bau- und Konstruktionswerkstoff. Holz wird jedoch bei großen Querschnitten als brandhemmend eingestuft, da auf seiner Oberfläche unter Feuereinwirkung eine hitzeisolierende Kohleschicht entsteht, die das innere Holz schützt. Durch Bauweise und durch brandhemmende Anstriche lässt sich die Widerstandsdauer einer Holzkonstruktion steigern. Die Gebäudestabilität sinkt im Brandfall nur langsam und abschätzbar, wohingegen Stahlkonstruktionen aufgrund des temperaturbedingten Festigkeitsverlustes zum plötzlichen, unkontrollierten Zusammenbruch neigen." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Holz. -- Zugriff am 2009-11-25]
Der Zündpunkt, d.h. die Temperatur, bei der sich Holzgase bei Sauerstoffzufuhr von selbst entzünden, liegt bei 330 bis 350°C.
Der Brennpunkt von Holz liegt bei 260 bis 290°C.
Holzstäube (treten z.B. beim Fräsen auf) sind je nach Zusammensetzung des Staub-Luft-Gemisches hochexplosiv.
Anton Steurer gibt die Ergebnisse neuerer Brandversuche wieder:
"Die Brennbarkeit von Holz wie die zusätzliche Brandlast der damit gebauten Trag- und Raumstruktur ist Tatsache und unbestreitbar. Dies hat zweifellos Konsequenzen für die Verwendung von Holz. Nur mit strikter Berücksichtigung der Brennbarkeit im Entwurf und in der Ausführung von Holzbauten lässt sich eine mit in Massivbauweise erstellten Bauten vergleichbare Sicherheit erzielen. Tatsache ist aber auch, Holz brennt nur an seiner Oberfläche. Massive Holzquerschnitte widerstehen daher dem Feuer während langer Zeit und verhindern die rasche Brandausbreitung von Zimmer zu Zimmer und von Haus zu Haus. Wichtigste Kenngröße für das Brandverhalten von Holz ist die «Abbrandrate», d. h. die Geschwindigkeit, mit der Holz in Holzkohle umgewandelt wird. Für unsere im Bauwesen typischen Nadelhölzer beträgt die Abbrandrate rund 0.7 mm pro Minute. Die Holzkohle schützt das darunter liegende Holz vor der Brandhitze, sodass die Temperatur an der Umwandlungszone nur rund 250° bis 300°C beträgt. Etwa 2 cm weiter im Holzinnern herrscht bereits wieder Raumtemperatur, womit das Holz in diesem Restquerschnitt seine volle Tragfähigkeit behält. Belastete Holzbalken von rund 10 cm Breite können dadurch einem Brand rund 30 Minuten lang widerstehen, 18 cm breite Balken sogar 60 Minuten."
[Quelle: Steurer, Anton <1947 - >: Entwicklung im Ingenieurholzbau : der Schweizer Beitrag. -- Basel [u.a] : Birkhäuser, 2006. -- 336 S. : Ill. ; 23 x 25 cm. -- Engl. Ausg. u.d.T.: Developments in timber engineering. -- ISBN 978-3-7643-7164-7. -- S. 230]
Abb.: Holz brennt nur an seiner Oberfläche
[Bildquelle: Ambrosio Photography. --
http://www.flickr.com/photos/ambrosiophotography/2195209685/. -- Zugriff am
2009-12-03. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Holz gehört nach DIN 4102 Teil 1 zu folgenden Baustoffklassen / Brennbarkeitsklassen:
B - brennbare Baustoffe
- B1 - schwerentflammbar (Hartschäume, Hartholz, Spezialspanplatten, Agglomerat = polymergebundene Kunststeine)
- B2 - normalentflammbar (Weichholz, Silikon, Textilien, Strohballen)
Wichtig bei Holzbauweisen ist - wie bei allen Bauweisen, dass die Ausbreitung des Feuers durch die thermischen Stürme gehindert wird. Deswegen sind alle durch die Konstruktion offen gelassenen Übergänge in Obergeschoße usw. durch zusätzliche Bauteile (aus Holz oder Zement und dergl.) zu verhindern. Auf Englisch nennt man das draftstops bzw. firestops, Deutsch Schott bzw. Abschottung.
Abb.: Verkohlter Dachstuhl nach Brand
[Bildquelle: Tilo / Wikipedia. -- GNU FDLicense]]
Abb.: Zum Vergleich: Stahlstütze, bei Brand zusammengesackt
[Bildquelle: Koehler, 1924]
Im Gegensatz zu Konstruktionsholz, sind hölzerne Dachschindeln in besiedelten Gebieten sehr feuergefährdend: die glühenden Schindeln werden im Hitzewirbel vom Dach gerissen und fliegen wie brennende Zündhölzer in die ganze Umgebung.
Abb.: Wirkung von hölzernen Dachschindeln bei einem Brand, Brand von Salem, USA,
1914
[Bildquelle: Dangers of combustible roof coverings : shingle roofs as
conflagration spreaders. -- London, 1917. -- S. 12f. -- "Not in copyright"]
"Die Schallgeschwindigkeit erreicht in Holz faserparallel Werte von 4000 bis 6000 m/s, quer zur Faser nur 400 bis 2000 m/s. Einflussparameter auf die Schallgeschwindigkeit sind Dichte, Elastizität, Faserlänge, Faserwinkel, Holzfeuchte, Holzfehler (Äste, Risse). Aufgrund seiner guten akustischen Eigenschaften wird Holz im Musikinstrumentenbau eingesetzt. Es ist aber auch als Material für Schalldämmungen geeignet. Spanplatten mit einer Flächendichte von 15 bis 20 kg/m² erreichen eine Schalldämmung von 24 bis 26 dB." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Holz. -- Zugriff am 2009-12-06]
Vollholzböden übertragen Trittschall und sollten schallgedämmt werden.
Darrtrockenes Holz ist ein Isolator. Mit steigender Feuchtigkeit nimmt die elektrische Leitfähigkeit zu (der Ohmsche Widerstand Ω [Omega] verringert sich).
UV-Strahlung (Sonnenlicht) führt zu Denaturierung und Abbau von Lignin. Dieses wird von Regenwasser ausgewaschen. Die Oberfläche wirkt dann schmutzig grau. Unterbleibt die Einwirkung von Regenwasser, erhält das Holz infolge der UV-Wirkung eine silbrig-weiße Farbe.
Abb.: Vergrautes Holz
[Bildquelle: prolix. --
http://www.flickr.com/photos/prolix/1626340/. -- Zugriff am 2009-11-30. --
Creative
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Abb.: Teak-Stammsegmente, Java, Indonesien
[Bildquelle: alimander. --
http://www.flickr.com/photos/alimander/1440415713/. -- Zugriff am
2009-12-08. --
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Ausführlich dazu:
Harzmann, Lutz Jürgen <1929-1999>: Kurzer Grundriss der allgemeinen Tropenholzkunde. -- Leipzig : Hirzel, 1988. -- 255 S. : Ill. ; 25 cm. -- ISBN 3-7401-0123-7
Manche Tropenbäume haben sehr hoch hinaufreichende Wurzeln: Brettwurzeln, Stützwurzeln u.ä. können am Stamm bis zu 6 m hoch reichen und am Boden bis zu 12 m reichen.
Abb.: Stützwurzeln, Costa Rica
[Bildquelle: kibuyu. --
http://www.flickr.com/photos/davidbygott/2784896382/. -- Zugriff am
2009-12-08. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Stützwurzeln von Borneo Eisenholz (Eusideroxylon zwageri Teysm. &
Binnend.), Borneo, Malaysia
[Bildquelle: Tianyake. --
http://www.flickr.com/photos/tianyake/4118386317/. -- Zugriff am 2009-12-08.
-- Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, keine
Bearbeitung)]
Abb.: Brettwurzeln, Botanischer Garten, Bogor, Java, Indonesien
[Bildquelle: A. www.viajar24h.com. --
http://www.flickr.com/photos/soschilds/375348895/. -- Zugriff am 2009-12-08.
-- Creative Commons
Lizenz (Namensnennung)]
Viele tropische Bäume haben deutlich abgegrenzte Wuchsringe. Dies ist vor allem - aber nicht ausschließlich - in den Regionen der Fall, die Regen und Trockenzeiten oder ausgeprägte Temperaturunterschiede im Laufe des Jahres haben.
Viele Tropenhölzer enthalten besondere Kerninhaltsstoffe (Harze, ätherische Öle, Kautschuk. Gerbstoffe, Farbstoffe und dergl.) Einige tropische Hölzer enthalten Stoffe, die sie resistent gegen Pilze und/oder Insekten machen. Dadurch sind sie als Konstruktionshölzer für die Tropen bestens geeignet. Beispiele solcher Holzarten sind
Erythrophleum fordii Oliv.
Vatica tonkinensis A. Chev.: Handelsname Resak
Lophira procera A. Chev.
Tabebuia sp.
Xylia xylocarpa Taub.: Burma ironwood
Dicorynia guianensis Ash.: Handelsname Angèlique
Tectona grandis L. f.
Diese hervorragenden Eigenschaften haben leider dazu geführt, dass an diesen Bäumen Raubbau begangen wurde. L. J. Harzmann schreibt zu Recht:
"Wegen der jahrhundertelangen Bevorzugung für zahlreiche Verwendungszwecke und der einseitigen Exploitation der natürlichen Wälder im Hinblick auf diese dauerhaften Holzarten sind großräumig die Vorräte an diesen stark zurückgegangen, und man ist in zunehmendem Maße gezwungen, geringere Dauerhaftigkeit bei anderen Arten in Kauf zu nehmen für Einsatzzwecke, bei denen hohe Dauerhaftigkeit wichtig ist, oder zu künstlichen Holzschutzmaßnahmen überzugehen. Daraus leitet sich der Hinweis ab, dass man solche Holzarten, deren Vorzug die große natürliche Dauerhaftigkeit infolge ihrer Verkernungsqualität ist, auch den Verwendungsgebieten vorbehält, für die sie besonders prädestiniert sind." [Quelle: Harzmann, Lutz Jürgen <1929-1999>: Kurzer Grundriss der allgemeinen Tropenholzkunde. -- Leipzig : Hirzel, 1988. -- 255 S. : Ill. ; 25 cm. -- ISBN 3-7401-0123-7. -- S. 28.]
Abb.: Schön, aber trotzdem ist Teakholz dafür zu schade, Thailand
[Bildquelle: Kamintra. --
http://www.flickr.com/photos/kamintra/4142513498/. -- Zugriff am 2009-12-09.
-- Creative
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Bei tropischen Hölzern ist Wechseldrehwuchs sehr häufig. Da beim Sägen von wechseldrehwüchsigem Holz die schrägstehenden Fasern durchschnitten werden, ist die Festigkeit solchen Konstruktionsholzes geringer als bei Balken aus geradfasrigem Holz.
Infolge der Wuchsbedingungen (häufige Krümmungen auf dem Weg zum Licht, die beim ausgewachsenen Stamm äußerlich ausgeglichen werden) haben tropische Hölzer manchmal sehr starke innere Spannungen, die zu Rissen führen, ja manchmal sogar zum explosionsartigen Aufreißen beim Fällen.
Brittleheart (brüchiges Kernholz, Sprödkernigkeit) tritt bei vielen tropischen Laubhölzern auf.
Im übrigen findet man bei Tropenhölzern wohl alle unten genannten Holz"fehler".
Abb.: Holzfehler und Holzschäden, Ofterdingen
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
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Der allgemein verwendete Begriff "Holzfehler" ist irreführend. Es gibt nur Holzfehler inbezug auf einen bestimmten Verwendungszweck. So sind manche Holzfehler (z.B. Maserholz, Zwieselholz) wegen ihrer schönen Maserung als Furniere sehr gefragt.
Abb.: Ein Holz"fehler": Mahagoni pommelé, Furnier von zentralamerikanischem
Mahagoni (Swietenia candollei Pitt.)
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
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Sehr schöne Furniere kann man oft aus Wurzeln gewinnen:
Abb.: Furnier aus Wurzelholz der südostasiatischen Amboina (Pterocarpus
indicus Willd.)
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
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Als abholzig bezeichnet man Stämme, deren Durchmesser pro 1 m Stammlänge mehr als 1 cm abnimmt.
Abb.: Abholzigkeit
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Krummschaftigkeit / Krümmung = bogenförmige Abweichungen der Stammachse von der Gerade in einer oder mehreren Ebenen.
Säbelwuchs (Krummwüchsigkeit) am Fuß der Bäume ist bei Tropenbäumen häufig.
Abb.: Holzkrümmung
[Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Holzkrümmung durch Reaktionsholz
[Bildquelle: smithco. --
http://www.flickr.com/photos/92237387@N00/258456451. -- Zugriff am
2009-12-04. --
Creative
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Abb.: Krummschäftigkeit, Sabah, Borneo, Malaysia
[Bildquelle: angela7dreams. --
http://www.flickr.com/photos/angela7/68454917/. -- Zugriff am 2009-12-08. --
Creative Commons
Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung)]
Abb.: Druckholz bei Fichte (Picea abies)
"Reaction-wood in a crosscut of a Spruce stump (Picea Abies), taken 20 cm above
ground, This tree was growing on soft ground in a bog, near Björbo, Sweden
(60°27'N 14°40'E), and obviously leaning towards southwest (i.e down/left
according to the image) during most of its lifetime."
[Bildquelle: Taxelson / Wikimedia. -- Public domain]
Abb.: Zugholz bei Espe (Populus tremula L.)
[Bildquelle: Michal Maňas. --
http://eol.org/pages/39565. -- Zugriff
am 2009-12-04. --
Creative Commons Lizenz (Namensnennung)]
Der Bildung von Krummholz sucht der Baum durch Bildung von Reaktionsholz zu entgehen. Reaktionsholz ist
"Wird ein Baum durch Hanglage, durch exponierte Windlage oder durch den Druck von Schneemassen einseitig belastet, bildet sich Reaktionsholz und ein exzentrischer Wuchs. Nadelhölzer bilden talwärts Druckholz; auf der belasteten Seite teilen sich die Kambiumzellen schneller und es entstehen dickere Zellwände. An der rötlichen Färbung erkennt man, dass der Ligninanteil hier höher ist; das Holz ist hart, spröde und schwindet stark. Laubhölzer reagieren dagegen hangwärts mit der Bildung von Zugholz; der Zelluloseanteil ist hier höher, die Zellwände sind mikroskopisch gewellt, man erkennt es an seiner hellen Farbe. Es ist rau und schwindet ebenfalls stark. Wird Reaktionsholz verarbeitet, besteht besonders an der Kreissägemaschine durch Klemmen hohe Unfallgefahr." [Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Holzfehler. -- Zugriff am 2009-11-30]
Spannrückigkeit = Erhöhungen und Einbuchtungen am Stammmantel, dadurch wellenlinienartiger Verlauf der Jahresringe bzw. Zuwachszonen
Abb.: Spannrückigkeit
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Welliger Verlauf der Zuwachszonen und Fasern.
Abb.: Wimmerwuchs
[Bildquelle: Krauth-Meyer 1895, S. 31]
Abb.: Wellenförmig gemustertes Furnier von asiatischem Tamo (Fraxinus
mandshurica Rupr.)
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
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Die Markröhre (pith) ist nicht in der Mitte, Kern- und Splintholzanteile sind ungleich verteilt, der Querschnitt ist unrund.
Bei manchen Tropenhölzern kommt extremer exzentrischer Wuchs vor.
Abb.: Exzentrischer Wuchs
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Exzentrischer Wuchs
[Bildquelle: StromBer / Wikipedia. --
Creative Commons Lizenz (Namensnennung, share alike)]]
Drehwuchs hat schraubenförmig verlaufende Holzfasern. Bei Wechseldrehwuchs ändern die Fasern zum Teil mehrmals die Drehrichtung. Bei tropischen Hölzern ist Wechseldrehwuchs sehr häufig. Spanabhebende Bearbeitung (z.B. Hobeln) solcher Hölzer ist schwierig, weil die Faserrichtung ständig wechselt.
Abb.: Drehwuchs
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Drehwuchs und Wechseldrehwuchs
[Bildquelle: Roth, 1895]
Abb.: Umgestürzte Riesenbuche mit Drehwuchs, 1962
[Bildquelle: Richard Peter (1895 – 1977) / Wikipedia. --
Creative
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Man unterscheidet verschiedene Astformen im Holz. Als Durchfalläste (Ausfalläste) bezeichnet man Äste die nach dem Schwinden aus dem Holzteil herausfallen und ein Loch hinterlassen.
Abb.: Ästigkeit
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Ein vom Blitz getroffener Baum öffnet die Sicht nach innen, Hohenems,
Österreich
[Bildquelle: böhringer friedrich / Wikipedia. --
Creative Commons
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Abb.: Astigkeit
[Bildquelle: Krauth-Meyer 1895, S. 3]
Abb.: Auch Äste können sehr dekorativ sein: gemessertes Furnier der
Weymouths-Kiefer / Strobe (Pinus strobus L.), geölt
[Bildquelle: Philipp Zinger / Wikimedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Risse
[Bildquelle: Krauth-Meyer 1895, S. 31]
Man unterscheidet
Abb.: Kernrisse, Ofterdingen
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
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Abb.: Harztasche bei Waldkiefer (Pinus sylvestris), Polen
[Bildquelle: Beentree / Wikimedia. -- GNU FDLicense]
Harzgallen und Harztaschen sind größere Harzansammlungen. Dieses Harz verklebt die Holzbearbeitungswerkzeuge und stört die Oberflächenbehandlung.
Dunkle Verfärbungen um die Markröhre herum. Man unterscheidet:
Rotkern
Graukern
Faulkern
Abb.: Kernfäule
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Kernfäule, Sultan Syarif Hasyim Forest Nature Park, Riau, Indonesien
[Bild: hartanto. --
http://www.flickr.com/photos/hartanto/22117181/. -- Zugriff am 2009-12-08.
-- Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, keine
Bearbeitung)]
Überwachsene Knospenanhäufungen mit knäuelartig verschlungenem Faserverlauf.
Abb.: Maserwuchs
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Maserknolle, bei Gronig, Saarland, Deutschland
[Bildquelle: Speifensender / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Gemessertes Furnier aus Ahornmaserknolle (Acer sp.), geölt
[Bildquelle: Philipp Zinger / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Zwieselwuchs
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Luang Namtha (ຫລວງນໍ້າທາ), Laos (ປະເທດລາວ)
[Bildquelle: Basil & Tracy. --
http://www.flickr.com/photos/basilb/2415083653/. -- Zugriff am 2009-12-04.
-- Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung)]
Abb.: Furnier aus Zwiesel von südamerikanischer Cerejeira (Amburana
cearensis (Fr. All.) A.C. Sm.)
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
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Abb.: Farbigkeit
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Wird das Kambium eines Baums beschädigt, stülpen sich die späteren Wachstumszonen über diese Stelle bis sie zusammenwachsen. Dadurch entstehen Rindeneinschlüsse. Nicht rechtzeitig vollendete Wundüberwallungen sind oft die Ursache für Pilzbefall am lebenden Baum.
Abb.: Nicht gelungene Wundüberwallung an Duabanga grandiflora, Borivali (बोरिवली),
Maharashtra (महाराष्ट्र), Indien
[BIldquelle: dinesh_valke. --
http://www.flickr.com/photos/dinesh_valke/2114999770/. -- Zugriff am
2009-12-08. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, keine
Bearbeitung)]
Abb.: Blitzrinne
Bildquelle: Fujnky / Wikipedia. -- Gemeinfrei]
Abb.: Blitzrinne
[Bildquelle: Presse03 / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
Unter günstigen Umständen sind Bauten aus Holz sehr beständig. Die unten abgebildeten Häuser im Dorfkern von Ernen-Mühlebach, Wallis, Schweiz, wurden zwischen 1381 und 1496 erbaut und werden heute - nach über 600 (!) Jahren - noch bewohnt:
Abb.: Dorfkern von Ernen-Mühlebach, Wallis, Schweiz. 1381 - 1496
[Bildquelle: © Foto: Roland Zumbühl. --
http://www.picswiss.ch/Wallis/VS-42-06.html. -- Zugriff am 2009-12-03. --
Nutzungsbedingungen siehe dort]
Totes Holz wird in der Natur durch physikalische und chemische Einflüsse sowie durch Lebewesen in den Nährstoffkreislauf recycled. Diese natürliche "Tendenz" zu Verfall und Zersetzung steht einer langfristigen Nutzung von Totholz entgegen, wenn man nicht entsprechende vorbeugende Maßnahmen trifft.
Abb.: Holzzerfall (Rotfäule), Doi Pui
(ดอยปุย), Nordthailand
[Bildquelle: garynature. --
http://www.flickr.com/photos/garynature/3029244673/ . -- Zugriff am
2009-11-09. --
Creative Commons Lizenz (Namensnennung, share alike)]
Abb.: Zersetzung eines gefällten Baumstamms, u.a. durch Pilze, Ofterdingen,
Deutschland
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Durch Zersetzung wird die Holzstruktur sichtbar, Ofterdingen, Deutschland
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Fortschreitende Zersetzung eines gefällten Holzstammes aufgrund biotischer
und abiotischer Einwirkungen, Ofterdingen, Deutschland
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Verwittertes Rundholz in Strickbau einer Scheune, Safiental, Graubünden,
Schweiz
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Selbst mit Karbolineum getränkte Bahnschwellen verrotten
[Bildquelle: Ralf Roletschek / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Zerfall von Holz in Wasser: am stärksten angegriffen wird Holz, wenn
Trockenheit und Feuchte abwechseln
[Bildquelle: Wheeler, Charles Gardner <1855 - >: Woodworking for
beginners : a manual for amateurs. -- New York : Putnam’s, 1900.]
Obwohl in Einzelheiten überholt, gilt folgender Text von 1915 im Prinzip auch noch heute:
"FACTORS WHICH CAUSE THE DETERIORATION OF STRUCTURAL TIMBER
Discussion of Their Relative Importance.
Timber placed in service is subject to deterioration from many causes, and its strength eventually becomes so weakened that it must be removed and replaced with sound timber or some other material. The chief factors which cause such deterioration are
decay,
insects,
marine borers,
mechanical abrasion, and
fire.
Others of less extent are
alkaline soils,
birds, and
sand storms.
Our country is so vast and its development has been so rapid, that it is absolutely impossible at this time to even estimate with any degree of accuracy the relative importance of the above factors responsible for the deterioration of structural timbers. In the absence of statistics, it seems very probable, however, that decay is by far the most important, as enormous quantities of wood rot annually. Next in rank to decay, perhaps, comes mechanical destruction, such as the railcutting of ties; then in gradually decreasing amounts, fire, insects, and marine borers. We will discuss in this chapter the manner in which these destructive agents work, as it will aid in understanding the protective measures taken to overcome them.
Decay. On this subject volumes have been written, and it seems strange that even at the present time the cause of decay is a matter little understood by many timber treating engineers. For this reason it is felt desirable to review the more essential facts that are known in the hope that they may clearly fix the basic principles of fungous growth. The prevailing theory about 1840 as to the cause for decay in timber was molded by the opinion of the great chemist Liebig. Liebig taught that the process of fermentation in certain fluids and the putrefying or decay of organized bodies, animal and vegetable, were caused by a species of slow combustion to which he applied the term "eremacausis;" that it required for its ordinary development the presence [S. 16] of moisture and atmospheric air; that its action was provoked by oxygen and its method of action was by a communication of motion by the atoms of the affected ferment to the atoms of the body affected. He denied that fermentation, putrefaction, and decomposition were caused by fungi, parasites or infusoria, although these organisms might sometimes be present during the process.
With the introduction of the microscope and the consequent intensive study on the minute forms of life, the theory of Liebig gradually became shattered. The bodies of mammoths preserved in ice through countless ages, the fragments of wooden piles which have endured undecayed for centuries when driven deeply below the surface of water, all confirm the experiments of Pasteur and Tyndall and prove the exclusion of germs prevents decay. Specimens are on exhibition of a sound wooden pile known as the remains of a bridge (destroyed by fire) which was constructed by Charlemagne across the Rhine; of pieces of piles in the foundation of the bridge across the Medway at Rochester, which was destroyed by Simon de Montfort in 1264. Thousands of exact laboratory tests have established beyond all peradventure, that the true cause of decay in timber are low forms of plants called fungi and bacteria. The action of bacteria in decaying wood is not clearly known even to this day, but there is little reason to doubt but what the same methods used in combating fungi will prove equally as effective in combating them.
Only a comparatively small percentage of fungi and bacteria have the ability to decay wood and a great many will not even grow on wood. Of those which do grow on wood it is customary to divide them, in a discussion of this kind, into "harmful" or wood destroying and " harmless" or saprophytic fungi. All fungi are forms of plants which are parasitic, that is, they are dependent on other plants for their existence. They all lack "chlorophyll," a substance which gives plants their green color and which is instrumental in taking the gases from the air and transforming them into plant substance.
Fungi reproduce in two ways,
sexually, by means of minute "spores" which can be likened to tiny seeds, and
asexually, by means of "mycelia" which can be likened to minute roots.
The spores are blown about by the wind like very fine particles [S. 17] of dust, and when they alight on wood, start to germinate and send their fine mycelia into the wood gradually decaying it. If these mycelia come in contact with sound wood, as for example, when a piece of decayed wood touches a piece of sound wood, they grow into the sound wood and will ultimately decay it. In this way, decay is also spread. Some fungi have the ability to send their mycelia over materials which they will not attack, in their search for wood. Thus if two pieces are separated a foot or more apart, the mycelia from the decayed piece may reach out over this space and attack the sound piece. This characteristic is common in the so-called " house fungus". By the secretion of little understood chemicals by these mycelia, the wood fiber is dissolved and its substance serves as food for the fungus. These chemicals are termed "enzymes" or "ferments." Since fungi vary greatly in their capacity to secrete ferments, we have the key to their widely varying action upon timber. It is only those fungi which attack cellulose and lignin vigorously that effect the durability of timber to any serious degree. Give them a favorable temperature and proper moisture and air supply and the destruction proceeds rapidly.
[...] [S. 18]
Insects. The deterioration of timber through insect attack is greatly underestimated in this country. This matter has been made the subject of a special investigation by the U. S. Bureau of Entomology and it is estimated that the annual loss from this cause amounts to $100,000,000. Round timber with the bark on, such as poles, posts, mine props, saw logs, etc., is particularly subject to attack by round-headed borers, timber worms, and ambrosia beetles. Frequently the insects continue the work in the unseasoned and even dry lumber cut from logs which had been previously infested. Their prolonged activities in mine timbers is well known; also in cabins, and rustic furniture. Hickory hoops and poles are often rendered worthless by borers and beetles. Stave and shingle bolts, handle or wagon stock, and pulpwood are peculiarly subject to attack. Although termites are not usually associated with the destruction of timber in this country, nevertheless they cause considerable damage to poles and construction timbers used in buildings, sometimes completely destroying them. Many of the insects not only feed on the wood but burrow into it for their protection or breeding grounds. This, of course, weakens the wood and allows channels through which water and the spores of destructive fungi can enter. Each species of insect has its own peculiar method of attack so that it is not possible in a treatise of this kind to describe all of them.
[...] [S. 20]
Marine Borers. In many places along both the Atlantic and Pacific coasts timber used for piles in wharfs and other marine structures is attacked by marine wood borers. There are many kinds of such borers but those which occur in our waters can be classed into three genera of mollusks, Xylotrya, Nausitoria, and Teredo, commonly known as "shipworms," and three of crustaceans, Limnoria, Chelura, and Sphseroma, commonly called "wood lice."
The activities of the shipworms were known to the ancient Romans, who sheathed their ships against them. Clement Adams in the reign of Henry VI notes that upon the squadron sent out to discover the Northeast Passage "they cover a piece of the keels of the shippe with their sheets of leade, for they had heard that in certaine partes of the ocean a kinde of wormes is bredde, which many times pearceth and eateth through the strongest oake that is."
[...] [S. 22]
The portion of the pile commonly attacked is that between mean tide-water mark and a point about 4 feet below low water, though sometimes it extends downward as far as the pressure of the water will permit. The entrance holes do not indicate the extent of attack, as the entrance may be at mean tide-water mark and the active boring head several feet above. On the other hand, part of the excavation may be below the mud line, though the entrance is never so situated. More than half of the weight of the structure may be removed without any visible signs of deterioration upon the surface. When the worm is dead, the minute entrance holes often become filled with mud or debris, so that it is impossible to discover the true condition of the pile without chopping into it.
[...] [S. 23]
Undoubtedly all shipworms -thrive best under the influence of heat, though some can endure a relatively low temperature.
[...] [S. 24]
Mechanical Abrasion. Wood placed in service is often destroyed solely from mechanical causes, and when these cannot be mitigated or eliminated, the protection of such wood from decay is frequently inadvisable. Of the various forms of structural timbers, cross-ties are most subject to serious mechanical wear, and the loss from this cause is estimated at 15 percent of the total number of ties annually destroyed. Wood paving blocks, piling, and planking used in piers, timbers in cars, and all forms of vehicles, mine props, etc., are subject to mechanical deterioration. In many cases no protection can be afforded the timber from such loss, as, for example, occurs in mine props subject to "squeeze." It frequently happens, however, that the wood can be protected by coating its surface with some hard substance such as iron on those portions where the abrasion occurs. At times, protection is afforded by coating the permanent timbers with timbers that are only temporary and whose function it is to absorb shock and stand all wear.
Fire. The action of intense heat on wood is so well understood that little or no comment is necessary. Combustion, of course, occurs, the wood being decomposed into carbon dioxide, water vapor, and ash, so that its original properties are completely changed. Wood which is wet or is in a green condition is much more difficult to ignite than wood which is dry, because it can absorb considerably more heat units in converting the water it [S. 26] contains into steam. Consequently, wood containing high percentages of water is less liable to injury from fire than wood which is dry. Most structural timbers, however, particularly those used in buildings where they are protected from the weather, are sufficiently dry so that they can easily be ignited. The fire losses in the .United States are enormous, reaching a sum estimated at $215,000,000 a year. Of course, the value of the timber actually destroyed is but a small percentage of this amount, most of it being for labor of construction and for other materials and products. There is no doubt but what this loss can be very materially reduced, as is shown by conditions abroad, but to secure most successful results it is felt that the building itself should not only be fire-retardant but that as many of its contents as possible should also be made to resist the flames, and the general public educated to exercise caution.
Minor Factors. In addition to the factors just discussed, there are a number of others of minor importance which destroy or injure wood. The chief of these are alkaline soils, birds, sapstain and sand storms.
Alkaline Soils. In many portions of the United States, particularly in the West, vast areas of soil are more or less alkaline. Generally speaking, two kinds of alkaline soils are recognized, "black" and "white" alkali. Black alkali is sodium carbonate while the white is sodium sulphate and other sodium salts. It has been repeatedly claimed that wood in contact with such soil will be rapidly attacked and soon become worthless. Pieces of wood flumes, poles, and ties have been received that were claimed to have been destroyed by the soil. In all cases examined thespecimens showed the presence of wood-destroying fungi. [...] It is thought that the amount of alkali in most alkaline soils is too small to seriously affect the strength of wood in contact with it, but that under certain conditions [S. 27] of warm temperature and abundant moisture, chemical action between the alkali and the wood might occur and deterioration result in time. As the chemical action of these alkalies upon wood even under the most favorable conditions is but slight, as is indicated by tests to reduce wood to pulp, most of the trouble that has been experienced can be attributed to decay.
Birds. Woodpeckers are the only birds which are charged with the destruction of structural timber. Telephone and telegraph poles seem to be the chief forms attacked, although at times they will drill holes into dwellings. In 1906, the author made a count in Louisiana of a number of telegraph poles attacked by woodpeckers. 1 Out of 268 poles, 110 or 41 percent had been bored into. In southern Indiana another examination was made of two pole lines near Greenwood. In one, which extended north, 21 percent of 89 poles examined had been attacked, and in the other, which ran south, out of 58 poles only 59 percent were uninjured. [...] The poles are attacked by the birds chiefly for the insects contained in them or for nesting sites. In some cases, however, particularly with the ant-eating woodpecker, they are used as a storehouse for food. These birds will frequently fly for miles with an acorn in their bill, drill a hole in a pole, and insert the acorn in it, to be used later for food.
[...] [S. 29]
Sap Stain. When freshly cut sap lumber is piled in the open air to season it frequently becomes discolored in a few days. This discoloration is not due to weathering but to the growth of certain fungi which live upon the materials in the sapwood cells. Wood thus attacked is considered defective and its value is frequently reduced from 50 cents to $2 per 1000 feet board measure. Perhaps one-fourth of the annual mill cut of the United States is attacked, the most severe damage being in the South. Any locality where warm damp air surrounds the lumber is favorable to the production of stain. Estimates for the whole country place the annual loss from sap stain at about eight million dollars. It is commonly held that lumber attacked by stain is decayed and hence reduced in strength. This decay apparently is very slight, because the fungi which produce the stain do not attack the wood substance to any appreciable extent but rather live upon the materials stored in the cells of the wood. ".
[Quelle: Weiss, Howard Frederick: The preservation of structural timber. -- New York : McGraw-Hill., 1915. -- xviii, 312 S. : Illus. ; 24 cm. -- S. 15 - 30. -- Online: http://www.archive.org/details/preservationofst00weisrich. -- Zugriff am 2009-11-25]
Gegen Schädlingsbefall kann man schützen durch:
Abb.: Holzpilz, Doi Pui (ดอยปุย),
Nordthailand
[Bildquelle: garynature. --
http://www.flickr.com/photos/garynature/3029260953/in/photostream/ . --
Zugriff am 2009-11-09. --
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Abb.: Pilze auf Totholz, Borneo
[Bildquelle: D.Y. --
http://www.flickr.com/photos/63565248@N00/1153246584/. -- Zugriff am
2009-12-08. --
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Abb.: Pilzbefall
[Bild: A. Payer, 2009. --
Creative
Commons Lizenz (Namensnennung, keine kommerzielle Nutzung, share alike)]
Abb.: Holzzerstörende Pilze, Chiang Mai (เชียงใหม่),
Thailand
[Bildquelle: garynature. --
http://www.flickr.com/photos/garynature/3177133322/
. -- Zugriff am 2009-11-09. --
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Abb.: Braunfäule (oben) und Weißfäule (unten)
[Bildquelle: Mätes II. / Wikipedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Weißfäule
[Bildquelle: Krauth-Meyer 1895, S. 33]
Abb.: Rotfäule
[Bildquelle: Krauth-Meyer 1895, S. 33]
Abb.: Pilzmyzel in Holzzellen von Douglasie (Pseudotsuga)
[Bildquelle: Koehler, 1924]
Abb.: Insektenschäden an einem Blockbau, Vrin, Graubünden, Schweiz
[Bild: A. Payer, 2008. --
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Siehe:
Stebbing, Edward Percy <1870 - >: Indian forest insects of economic importance. -- London : Eyre & Spottiswoode, 1914. -- XVI, 648 S. : Ill. -- 26 cm. -- Online: http://www.archive.org/details/indianforestinse00stebuoft. -- Zugriff am 2009-10-11
"Damage done to the Timber. Every forester is aware that once the tree is dead the timber is liable to a more or less rapid decay, the rapidity depending to some extent on climatic and surrounding influences. In India a variety of insects play a very important part in assisting this falling off in quality of the timber. The attacks of others lower the market value of the timber owing to the presence of galleries and holes on the outer sapwood or in the heart-wood, as in the case of the sandalwood longicorn beetle (cf. pl. iii and p. 380).
Plate 3The number of timber-boring insects is very large, some of the chief pests being found in the families
- Bostrychidae,
- Elateridae,
- Cerambycidae,
- Curculionidae,
- Scolytidae,
- Platypodidae,
- Termitidae,
- Siricidae,
- Cossidae,
- etc."
[Quelle: Stebbing, Edward Percy <1870 - >: Indian forest insects of economic importance. -- London : Eyre & Spottiswoode, 1914. -- XVI, 648 S. : Ill. -- 26 cm. -- S. 17. -- Online: http://www.archive.org/details/indianforestinse00stebuoft. -- Zugriff am 2009-10-11
Abb.: Sthenias grisator (Fabricius, 1787), ein Bäume schädigender
Bockkäfer, Talakaveri (ತಲಕಾವೇರಿ), Karnataka
(ಕರ್ನಾಟಕ), India
[Bildquelle: L. Shyamal / Wikimedia. --
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Abb.: Fraßgänge von Borkenkäferlarven, Dandeli (ದಂದೇಲೀ), Karnataka (ಕರ್ನಾಟಕ),
Indien
[Bildquelle: L. Shyamal / Wikimedia. -- GNU FDLicense]
Abb.: Unterirdisch lebende Termiten Reticulitermes sp. Holmgren
[Bildquelle: Clemson University - USDA Cooperative Extension Slide Series, ,
Bugwood.org. --
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Man unterscheidet
subterranean termites: nest in the soil
dampwood termites: infest damp wood
drywood termites: infest dry wood
"Subterrranean Termites
Subterranean termites are the most damaging insects of wood. Their presence is hard to notice and damage usually is found before the termites are seen. Prevent infestations because if they occur they will almost always need professional pest control service.
Signs of Infestation
Generally, the first sign of infestation is the presence of swarming termites on the window or near indoor light. If they are found inside the house, it almost always means that they have infested. Other signs that may be found are: termite wings on window sills or in cobwebs, and shelter tubes which are tunnels constructed by the termites from soil or wood and debris.
Usually, wood damage is not found at first, but when it is found it definitely reveals a termite infestation. Anywhere wood touches soil is a possible entry into a home for termites. Examine wood which sounds dull or hollow when struck by a screwdriver or hammer. Inspect suspected areas with a sharp, pointed tool such as an ice pick to find termite galleries or their damage.
Control
Control measures include: reducing the potential infestation, preventing termite entry and applying chemicals for remedial treatment.
Inspection
Inspect thoroughly to determine if there is an infestation, damage, conditions that could invite a termite attack or the need for remedial control measures. The tools and equipment needed for an inspection include a flashlight, ice pick or sharp-pointed screwdriver, ladder and protective clothing.
Outdoors
Check the foundation of the house, garage and other buildings for shelter tubes coming from the soil. Look closely around porches, connecting patios, sidewalks, areas near kitchens or bathrooms and hard-to-see places. Check window and door frames and where utility services enter the house for termite infestation or wood decay. Also look behind shrubbery or plants near walls. Pay special attention to areas where earth and wood meet such as fences, stair carriages or trellises. Open and check any exterior electrical meter or fuse box set into the wall, a common point of infestation.
Indoors
Carefully check all doors, window facings, baseboards and hardwood flooring. Discoloration or stains on walls or ceilings may mean that water is leaking and can decay wood and aid termite infestation. It is very important to inspect where plumbing or utility pipes enter the foundation or flooring. Also examine the attic for shelter tubes, water leakage, wood rot or wood damage.
Prevention
Many termite problems can be prevented. The most important thing to do is deny termites access to food (wood), moisture and shelter.
Follow the suggestions below.
have at least a 2-inch clearance between the house and planter boxes or soil-filled porches
eliminate all wood-to-soil contacts such astrellises, fence posts, stair casings and door facings (they can be put on masonry blocks or on treated wood)
separate shrubbery from the house to help make it easier to inspect the foundation line
use wolmanized wood (pressure-treated wood) so that rain will not rot it
seal openings through the foundation
remove wood scraps or stumps from around foundations
have at least 12”-18” clearance between floor beams and the soil underneath
Chemical Treatment
Termite treatment often requires specialized equipment. Therefore, it is recommended that you always use the services of a pest control operator because he is familiar with construction principles and practices, has the necessary equipment and knows about subterranean termites.
You may contact your local county Extension office for more information on how to select a termite control service.
Adapted from TAEX publication L-1781 Subterranean Termites for your use by Ana A. DeLuna, Extension Assistant in Communications. Graphic design by Rhonda R. Kappler."
[Quelle: http://nasdonline.org/static_content/documents/1462/d001255.pdf. -- Zugriff am 2009-11-25]
Abb.: Tunnels von unterirdisch wohnenden Termiten - Reticulitermes spp.
Holmgren
[Bildquelle: USDA Forest Service Archive, USDA Forest Service,
www.forestryimages.org. --
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Abb.: Fraß von Termiten an einem tragenden Balken
[Bildquelle: Scott Bauer, USDA Agricultural Research Service, Bugwood.org --
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Abb.: Termitenfraß in Bauholz
[Bildquelle: Voxphoto. --
http://www.flickr.com/photos/vox/2840379437/. -- Zugriff am 2009-11-10. --
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Abb.: Termitenfraß
[Bildquelle: FngKestrel. --
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2009-11-10. --
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Abb.: Termitenfraß an einer Eisenbahnschwelle, Australien
[Bildquelle: Reinhard Dietrich / Wikipedia. -- Public domain]
Abb.: Zerstörungen durch den "Schiffsbohrwurm", die Muschel Teredo navalis
an einem Buhnenpfahl
[Bildquelle: Ralf Roletschek / Wikipedia -- GNU FDLicense]
Abb.: Gelbnackenspecht -
Greater Yellownape - Picus flavinucha, Kaeng Krachan (แก่งกระจาน),
Thailand
[Bildquelle: Mike (NO captive birds) in Thailand. --
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2009-11-25. --
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