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Mitarbeit: Stud. Ing. Carsten Fiedler, HAWK - Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst FH Hildesheim/Holzminden/Göttingen
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Neues vom Hausbock
Dachstuhl mit Hausbockbefall
Sicherheit durch Farbkernhölzer!
Flugzeite n Trockenholzinsekten
Hausbockschaden und "Querschnittsminderung"

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Hausbocklarven fressen im Splintholz kreuz und quer...
Am aufgespaltenen Holz deutlch erkennbar, Hausbocklarven (im roten Kreis) fessen sich ganz unregelmäßig kreuz und quer durch das Nadelholz. Foto: Rüpke
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
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
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.
Das Holz braucht mehr als eine Säge - es braucht auch seinen Meister. Foto: Rüpke
Schon vor 1900: statiscke Berechnung und Optimierung der Holzquerschnitte (Gebäude in Bad Pyrmont) Foto: Rüpke
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

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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).
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
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
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.

Soll = 8x20cm Ist = 7x19cm
Querschnitts-
verlust rd. 19% !
Foto: Rüpke
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.
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

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Baugenehmigung
Bauphase
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

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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
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
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

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:

  1. Der Sachverständige muß die tragenden Holzbauteile hinsichtlich der Schädigung untersuchen und die verbliebenden Restquerschnitte ermitteln und im Untersuchungsbericht dokumentieren.
  2. Der Statiker muß berechnen , ob die Restquerschnitte noch ausreichend sind, ob nur ergänzt, ausgetauscht oder im Ganzen erneuert werden muß.
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Dachstuhl mit Hausbockbefall - Bekämpfung oder Erneuerung, auf jeden Fall konstruktive Verstärkung
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

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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.

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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