Wie stellt man dauerhafte Verbindungen in Holzkonstruktionen her?

Die Dauerhaftigkeit von Verbindungen in Holzkonstruktionen hängt von drei wesentlichen Faktoren ab: der Auswahl geeigneter Verbindungsmittel entsprechend den Belastungen und der Faserrichtung des Holzes, einem auf die Einsatzbedingungen abgestimmten Korrosionsschutz sowie einer fachgerechten Montage gemäß den Planungsunterlagen und der technischen Dokumentation der Verbindungsmittel. In diesem Artikel erläutern wir die verschiedenen Arten von Verbindungsmitteln und Holzverbindern, ihre Auswahl nach Eurocode 5, den Korrosionsschutz sowie die häufigsten Montagefehler.

Moderne mechanische Verbindungsmittel

Im Holzbau kommen verschiedene Gruppen von Verbindungsmitteln zum Einsatz. Die größte Gruppe bilden stiftförmige Verbindungsmittel wie Nägel, Klammern, Holzschrauben, Bolzen und Stabdübel. Ergänzt werden sie durch Metallverbinder aus Stahlblech (Winkelverbinder, Balkenschuhe und Lochplatten), Nagelplatten für vorgefertigte Dachbinder sowie Ring- und Scheibendübel für hochbelastete Verbindungspunkte.

Die Auswahl des Verbindungsmittels richtet sich nach den statischen Berechnungen, der Holzart und den Einsatzbedingungen der Konstruktion. Der Tragwerksplaner legt fest, ob das Verbindungsmittel hauptsächlich auf Abscheren oder auf Herausziehen beansprucht wird, und bestimmt auf dieser Grundlage den geeigneten Typ, Durchmesser und die erforderliche Anordnung.

Techniken zur Verbindung von Holz

Holz ist ein anisotroper Werkstoff: Seine Festigkeit in Faserrichtung ist um ein Vielfaches höher als quer zur Faser. Deshalb hängt die Tragfähigkeit jedes Verbindungsmittels vom Winkel zwischen der Belastungsrichtung und dem Faserverlauf ab. Holzverbindungen werden so bemessen, dass Zugbeanspruchungen rechtwinklig zur Faserrichtung möglichst vermieden werden.

Verbindungsmittel aus Stahl beschleunigen die Montage und ermöglichen eine zuverlässig berechenbare Tragfähigkeit der Verbindungspunkte. Traditionelle Zimmermannsverbindungen wie Verblattungen oder Zapfenverbindungen werden jedoch weiterhin eingesetzt, insbesondere bei Konstruktionen mit sichtbaren Holzelementen. Heute werden solche Verbindungen häufig maschinell mithilfe von CNC-Technik hergestellt.

Holzbauschrauben als Verbindungsmittel

Konstruktionsschrauben mit Frässpitze und speziell geformtem Gewinde verringern das Risiko des Aufspaltens von Holz und verkürzen die Montagezeit. Vollgewindeschrauben können axiale Kräfte besonders gut übertragen. Deshalb werden sie auch zur Verstärkung von Holz im Bereich von Auflagern sowie bei Verbindungen mit Bauteilen aus Brettschichtholz eingesetzt.

Eine Montage ohne Vorbohren ist nur innerhalb der in der technischen Dokumentation der Schraube festgelegten Grenzen zulässig. Nach DIN EN 1995-1-1 müssen Schrauben mit einem Durchmesser von mehr als 6 mm in Nadelholz sowie sämtliche Schrauben in Laubholz vorgebohrt werden, sofern die Europäische Technische Bewertung (ETA) der jeweiligen Schraube keine abweichenden Regelungen enthält. Die Ausziehtragfähigkeit hängt von der Gewindeeinschraublänge ab, während die Kopfdurchziehtragfähigkeit unter anderem vom Durchmesser des Schraubenkopfes bestimmt wird.

Der polnische Hersteller und Händler Marcopol bietet Holzschrauben für tragende Konstruktionen an und unterstützt bei der Auswahl geeigneter Verbindungsmittel entsprechend den Belastungen und Einsatzbedingungen.

Holzverbinder und ihre Anwendungsbereiche

Perforierte Metallverbinder werden zur Verbindung von Balken, Sparren und Stützen in Dach-, Decken- und Holzrahmenkonstruktionen eingesetzt. Bei der statischen Berechnung werden Verbindungen mit solchen Beschlägen in der Regel als gelenkige Anschlüsse betrachtet. Zu den wichtigsten Holzverbindern gehören:

• Winkelverbinder, häufig mit Versteifungssicken, die die Steifigkeit des Beschlags erhöhen;
• Balkenschuhe, die eine Verbindung von Balken auf gleicher Höhe ermöglichen;
• Nagelplatten, die bei vorgefertigten Dachbindern eingesetzt und vom Hersteller der Dachbinder statisch bemessen werden.

Die in der technischen Dokumentation angegebene Tragfähigkeit eines Holzverbinders gilt ausschließlich bei Verwendung der vom Hersteller vorgeschriebenen Verbindungsmittel. Dabei handelt es sich meist um Ringnägel oder spezielle Verbindungsschrauben mit festgelegtem Durchmesser und bestimmter Länge. Ebenso muss das vorgeschriebene Nagelbild eingehalten werden – entweder eine vollständige oder eine teilweise Belegung der Befestigungslöcher, entsprechend den Annahmen der statischen Berechnung.

Korrosionsschutz für Verbindungsmittel

Der Korrosionsschutz wird entsprechend der Nutzungsklasse nach DIN EN 1995-1-1 ausgewählt und nicht anhand der Wind- oder Schneelasten bestimmt. Die Mindestanforderungen sind in Tabelle 4.1 des Eurocode 5 sowie in der technischen Dokumentation der Verbindungsmittel festgelegt.

Unabhängig von der Nutzungsklasse wird bei gerbstoffhaltigen Holzarten wie Eiche oder Lärche sowie bei mit kupferhaltigen Holzschutzmitteln imprägniertem Holz Edelstahl eingesetzt. Üblicherweise kommt Edelstahl A2 zum Einsatz, während in Küstennähe und in Schwimmbadbereichen Edelstahl A4 bevorzugt wird. Zinkbeschichtungen können unter solchen Bedingungen schnell angegriffen werden. Außerdem kann sich das Holz im Bereich der Verbindungsmittel dunkel verfärben.

Praktische Tipps für Zimmerer

Vor der Montage sollten die Festigkeitsklasse des Holzes (z. B. C24 nach DIN EN 338) und seine Feuchtigkeit überprüft werden. Konstruktionsvollholz (KVH) wird üblicherweise mit einer Holzfeuchte von etwa 15 % ± 3 % eingebaut. Dieser Wert sollte möglichst nahe an der späteren Ausgleichsfeuchte im fertigen Gebäude liegen.