Hausbockschaden und
"Querschnittsminderung"
Hausbocklarven fressen im Splintholz kreuz und quer...
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Am aufgespaltenen Holz deutlch erkennbar, Hausbocklarven (im
roten Kreis) fessen sich ganz unregelmäßig kreuz und
quer durch das Nadelholz. Foto: Rüpke
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In der Vergrößerung ist das Fraßbild mit der
typischen Riffelung erkennbar. Die Rillen entstehen wenn die
Fraßwerkzeuge sich hin und her bewegend im Holzt
voranarbeiten. Foto: Rüpke
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Splintholz
die Zuwachszone
im äußeren Holzquerschnitt. Je nach Holzart und
Baumalter kann es jung fast den ganzen Querschnitt oder älter,
noch einen erheblichen Teil Teil davon ausmachen. Das Reifholz der
Fichte, was nicht sichtbar ist, wurde hier rot angefärbt. Der
Hausbock meidet es als weniger genießbar. Farbkernholz
(Douglasie, Kiefer und Lärche) wird nicht befallen. Foto:
Rüpke
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Nicht ordentlich und berechenbar, sondern kreuz und quer fressen
sich die Larven des Hausbocks durch das Splintholz aller
Nadelhölzer durch. (Siehe Kasten) Das Holz verliert in den
durchfressenen Bereichen seine gesamte Festigkeit. In den
Befallsbereichen ist eine tragende und/oder aussteifende statische
Wirkung nicht mehr zu erwarten. Diese zerstörten Bereiche sind
auch nicht wieder zu reparieren. Der durch Larvenfraß
zerstörte Holzbereich ist "wie nicht mehr vorhanden". Die
Substanz ist hier gänzlich verloren und nur noch scheinbar als
"Trugschluß" vorhanden.
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Das Holz braucht mehr als eine Säge - es braucht auch
seinen Meister. Foto: Rüpke
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Schon vor 1900: statiscke Berechnung und Optimierung der
Holzquerschnitte (Gebäude in Bad Pyrmont) Foto:
Rüpke
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Nun ist ja ein Holzquerschnitt nicht "baumgegeben", sondern nach
dem Durchgang durch das Sägegatter eine durch Menschenhand
geschaffene Tatsache, bisweilen auch ohne viel Sinn (siehe rechtes
Bild). Vom Baum lernen heißt, lernen, wie Holz zu gebrauchen
ist...
Es ist noch gar nicht so lange her, daß ein
Holzquerschnitt bestimmungsgemäß durch die statische
Berechnungen festgelegt und nach Prüfung und Genehmigung am
Bau vorgegeben wurde.
Diese Neuerung kam mit der Industrialisierung als moderne
Bautechnik und diente auch zur Einsparung von Baukosten. Die Folge
waren neue Einrichtungen zur Ausbildung zum Baugewerksmeister
(Baugewerksschulen) dem Vorläufer der späteren breiten
Techniker- und Ingeniuerausbildung (Techniker- und
Ingenieurschulen).
Vor der industiellen Umschichtung wurde nach bewährten
Erfahrungen oder aber auch "frei nach Schnauze" gebaut. Z.B. wer
viel Geld hatte, leistete sich dann größere Querschnitte
und damit mehr Sicherheit (vorbeugender Holzschutz) im
Gebäude.
Statische Berechnung ergibt optimierte
Holzbauquerschnitte
Bautechnisch betrachtet ist die "Kunst des Wägens" in der
Statik,
Statik
altgriechisch statike (techne) = (Kunst des) Wägens. Statik
ist demnach die Lehre vom Gleichgewicht der Kräfte. Sie
beschäftigt sich mit den ruhenden Kräften (im Gegensatz
zur Dynamik).
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a) Bauteile zuerst ausreichend standsicher und
b) dabei gleichzeitig im Materialquerschnitt optimal
(und damit preiswert) zu gestallten.
Wenig statische Überlegung verlangte z.B. ein Blockhaus aus
ganzen Baumstämmen. Statisch optimiert und wesentlich
preiswerter könnte schon ein Viertel des Baumquerschnittes die
gegebene (geringe) Last auch noch mehrfach aufnehmen.
Es wird das Wissen um diese Statik an der Entwicklung der
Menschheit abzulesen sein. Der Übergang von der Höhle in
eine selbst gebaute Behausung bildet die Anfänge der Statik.
Wurde hier noch mit ganzen (Holz-) Querschnitten gebaut, mit der
Entwicklung der Werkzeuge änderte sich dies spätenes mit
der Einführung Säge. Baumstämme konnten durch
Teilung Mehrwert erzielen. Mit der Säge bearbeitet, begann die
Optimierung vom Baustoff Holz. Aus ganzen Bäumen wurden Halbe,
die Hälften wurden wieder
halbiert und so weiter.
Zunächst folgte die Dimensionierung der Holzbauteile den
Erfahrungen aus vergangener Bauweisen. So kam es nach
Hausbockschäden dazu, die Holzbauteile beim nächsten mal
wieder größer zu dimensionieren. Mit der Einführung
des Buchdrucks überlieferte und entwickelte sich ein gewisses
Fachwissen von Baumeister zu Baumeister, was nun "schwarz auf
weiß" jederzeit nachlesbar seinen Niederschlag fand.
Statische Berechnungen, wie sie heute durchgeführt werden,
bei denen die materialspezifischen Festigkeiten berücksichtigt
werden, gibt es noch nicht so lange.
Druck-, Zug- und neutrale Zone im
Holzquerschnitt
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Telefonbuch als Balkenmodell. Fotos: Rüpke
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Wir wirkt eine Belastung auf einem Holzbalken, z.B. am Deckenbalken
? Um den Verlauf der Kräfte durch eine Belastung zu
verdeutlichen, nimmt man sich ein Telefonbuch, und presst es, an
beiden Enden der kürzeren Seite festgehalten, zwischen Daumen
unten und Fíngern oben zusammen.
Das Telefonbuch stellt nun den das Modell eines Holzbalkens
dar.
Durch Beugung der Hände wird nun eine Last obenauf
simuliuert. Das Buch biegt sich nach unten. Dabei werden
Verschiebungen an den Seitenbündeln erkennnbar. Die obersten
Seiten versuchen nach oben auszuweichen, sie stauchen sich, hier
also ist Druck zu spüren. Die untersten Seiten haben das
Bestreben aus den Fingern zu gleiten, hier herrscht Zug. Die
Seitenblätter in der Mitte blieben fast regungslos. Dort ist
weder Druck noch Zug.
bxh = 8x20cm
Soll = Ist
Foto: Rüpke
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Am oberen Rand und am unteren Rand treten spürbar
Belastungen auf:
Druckkräfte (blau) und Zugkräfte (rot).
In der Mitte ist Ruhe, eine neutrale Zone ohne Druck und
Zug.
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Soll = 8x20cm Ist = 7x19cm
Querschnitts-
verlust rd. 19% !
Foto: Rüpke
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Der im dunkleren Rand angedeutete Befallsschaden am
Splintholz von 5 mm soll aufzeigen, daß schon hiermit
deutlich Breiche der Druck- und Zugzone als Sunstanzverlust
wegfallen.Die rechte Seite zum Kern hin bleibt aber
verschont.
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Angenähert kann man sich so das Verhalten der Holzfasern des
belasteten Deckenbalkens vorstellen. Hieraus folgt, dass die
Belastung im Holzquerschnitt nicht überall gleich ist, sondern
von oben über die Mitte nach unten sich von Druckkraft
über "Nullkraft" zu Zugkraft ändert.
Nur am oberen Rand und am unteren Rand treten spürbar
Belastungen auf. Druck- und Zugkräfte. In der Mitte ist Ruhe,
eine neutrale Zone ohne Druck und Zug.
Diese Kraftverteilung (im rechten Bild) wurde auf den
Querschnitt des Holzes als Diagramm übertragen. Sinnbildlich
sieht es nun aus, wie zwei übereinander gespiegelte Dreiecke.
So wäre der statisch erforderliche Querschnitt hier als
Soll-Querschnitt (incl. Sicherheit) darstellbar. Da sich aber
Vollholzquerschnitte schlecht in dieser Form ausführen lassen,
(das Sägewerk kennt nur gerade Sägeschnitte) sind sie
meist rechteckig.
Die Darstellung eines nur geringen Schadens von seitlich ca. 5
mm im linken Bild zeigt (dunkler hinterlegt) idealisiert den
Substanzverlust nach einem geringen Befall durch den Hausbock. Die
Ecken werden abgerundet, weil hier sicher nur (leckeres) Splintholz
liegt. Der (hellere) verbleibende Ist-Querschnitt entfernt sich
schon deutlich vom Soll-Querschnitt (im rechten Bild). Damit wurden
wenigstens die im Soll-Querschnitt verborgenen Sicherheiten von der
Hausbocklarven aufgefressen. Vergrößert man nun den
Schaden auf eine Tiefe an den Splintseiten auf 2-3 cm im Holz wird
die Sache brenzlig. Der Verlust übersteigt schnell 50% !
(Daß der Fachmann hierzu auch andere Lastfälle und
andere Lagebedingungen kennt, soll hier der Einfachheit wegen ganz
bewußt bei Seite gelassen werden.)
Ermittlung und Umsetzung der Holzquerschnitte
im Rahmen der
Baugenehmigung
In der Holzbaukonstruktion sind tragende und/oder aussteifende
Holzbauteile nötig, um die Standsicherheit zu
gewährleisten. Die Dimension der Holzbauteile wird durch eine
statische Berechnung (Standsicherheitsnachsweis) vorgegeben und im
Zuge der Baugenehmigung geprüft und genehmigt (Baugenehmigung).
| Nachweisberechnung zur Standsicherheit der
Baukonstruktion = Sollvorgabe der Holzquerschnitte |
Der Planer übernimmt die Sollquerschnitte und gibt sie dem
Zimmermann vor. Danach wird gebaut.
| Soll-Querschnitte der Planung =
Ist-Querschnitte beim Bau = Baugenehmigung
wird befolgt |
Ist- und Soll-Querschnitt nach dem
Schadensfall
Ein tragendes Holzbauteil aus Nadelholz mit Splint ist Futter
für Hausbocklarven. Was die Larven hier dann wegfressen und zu
feinem staubigen Nagsel verdauen, war tragendes und/oder
aussteifendes Holz !
| Hausbockbefall = Substanzverlust =
Querschnittsverminderung = nicht mehr
bestimmungsgemäß |
Das ist die wichtige Erkenntnis, die direkt zur nächsten
überleitet: je mehr Hausbockbefall, um so mehr verliert das
Konstruktionsholz an seinen Eingenschaften, die Baukonstruktion zu
tragen und/oder auszusteifen. Substanzverlust bedeutet hier Verlust
der tragenden und/oder aussteifenden Wirkung.
| Verminderung des Querschnittes = Verminderung
der tragenden und/oder aussteifenden Wirkung |
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Der Substanzverlust nach einem Hausbockbefall am
Konstruktionsholz ist hier im Querschnitt deutlich erkennnbar. Die
einmal mit der Baugenehmigung vorgegebenen Querschnitte sind nicht
mehr vorhanden. Es ist hier ein gegen die Bauordnung
bestimmungswidriger Zustand eingetreten, der bei Kenntnis
unverzüglich zu Maßnahmen zwingt. Die einst ergangene
Baugenehmigung deckt diesen Zustand nicht mehr ab !
Foto: Rüpke
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Links der Ist-Zustand nach Hausbockbefall: geblieben vom
statischen Querschnitt ist ein Rest Querschnitt, hier nur der Kern.
Rechts der Soll-Zustand am Austauschholz mit statisch nötigem
Ersatz Querschnitt (aus Baugenehmigung).
Statischer Querschnitt (Soll-Querschnitt) und der verbliebene Rest
Querschnitt (Ist-Querschnitt) stimmen nicht mehr überein. Der
Soll-Querschnitts aus der Baugenehmigung erfordert hier ein neues
Konstruktionholz. Foto: Rüpke
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Mit dem Schaden nach einem Hausbockbefall wissen wir nun, ein
Verlust an Holzsubstanz ist unzweifelhaft gegeben und der
ursprügliche, mit der Statik errechnete und nach der
Baugenehmigung verbaute Holzquerschnitt ist gemindert.
Es werden nun praktisch 2 Schritte nötig:
- Der Sachverständige muß die tragenden Holzbauteile
hinsichtlich der Schädigung untersuchen und die verbliebenden
Restquerschnitte ermitteln und im Untersuchungsbericht
dokumentieren.
- Der Statiker muß berechnen, ob die
Restquerschnitte noch ausreichend sind, ob nur ergänzt,
ausgetauscht oder im Ganzen erneuert werden muß.
Für den Eigentümer stellt sich somit gleich eine,
wirtschaftliche gesehen, ganz wichtige Frage: Reparatur oder
Neuerstellung ? Genau das wird in einem anderen Kapitel (siehe
Linkkasten rechts) gesondert betrachtet.
Bislang haben wir nichts von Bekämfung geschrieben. Der
Grund ist einfach; weder chemisches Gift oder eine thermische
Bebandlung können einen zerfressenen Balken wieder
tragfähig machen !
Uns geht es hier aber in erster Linie um die einwandfreie
tragende Baukonstruktion. Deshalb wird zunächst das
konstruktive Problem hinterfragt, um zu verhindern daß nach
voreiligen Reparatur- und Bekämpfungsversuchen am Ende doch
ein neues Dach bestellt werden muß (und Lehrgeld
anfällt).
Methode für die
Restquerschnittermittlung
Nötig ist, vor Ort die Maße des Substanzverlustes
(durch Einstechen etc,) zu nehmen und in einem Formblatt
aufzunehmen, woraus gleich anschließend der
Querschnittsverlust angegeben werden kann. Das Ganze dient dann
nicht nur als Dokumentation und Grundlage für die nötige
Berechnung des Statikers, sondern auch als erste
Entscheidungsgrundlage bei der Überlegung: Reparatur oder
Erneuerung.
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Beispiel für ein vorbeitetes Formblatt z.B. in einer
Tabellenkalkulation, mit der Möglichkeit nach Eingabe der
örtlich aufgenommenen Maße den Restqeurschnitt zu
ermitteln und zur Dokumentation für die Berechnung des
Statikers.
Entwurf: Martin Malangeri, Leipzig
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Projekt im
Semesterpraktikum