Die Festigkeit technischen Eigenschaften von Holz

Die Festigkeit technischen Eigenschaften von Holz

Die Festigkeit von Holz steigt mit seiner Dichte. Im Zusammenhang mit der Messung der Holzdichte muss immer angegeben werden, bei welcher Feuchtigkeit seine Masse und sein Volumen gemessen worden ist. Üblicherweise wird die Holzdichte im lufttrockenen Zustand angegeben. In diesem Fall wird die Masse und das Volumen bei einer Feuchtigkeit von 15% (oder 12%) gemessen. Die Dichte wird oft auch im trockenen und frischen Zustand gemessen, d.h. dass die Masse im trockenen Zustand und das Volumen bei einer Feuchtigkeit, die über dem Fasersättigungsbereich (ca. 30%) liegt, gemessen wird. Die üblichsten Baumarten Finnlands sind Kiefer, Fichte und Birke. Kiefer und Fichte sind die üblichsten Bauholzarten. Die Dichte der finnischen Kiefer beträgt 370 – 550 kg/m3, die der Fichte 300 – 470 kg/m3 und die der Birke 590 – 740 kg/m3.

Das dunklere Sommerholz der Jahresringe ist deutlich dichter als das hellere Frühjahrsholz. Der Anteil an Sommerholz beträgt bei Kiefern durchschnittlich 25% und bei Fichten 15%. Der aus der Sicht der Holzdichte ideale Abstand zwischen Jahresringen beträgt 1–1,5 mm, weil der relative Anteil des Sommerholzes dann am größten ist.  Ein kleiner Abstand zwischen den Jahresringen bedeutet nicht unbedingt, dass das Holz sehr Dicht oder Fest ist. Bei Kiefern in Lappland zum Beispiel, wächst jährlich fast nur weniger dichtes Frühjahrsholz dazu, obwohl der Abstand zwischen den Jahresringen sehr klein ist. Deswegen sind in Nordfinnland wachsende Kiefern weniger dicht als Kiefern, die in Mittel- und Südfinnland wachsen. Darüber hinaus ist ihr Holz leichter.

Die Haltbarkeit von Kernholz hängt nicht mit seiner Dichte zusammen. Zum Beispiel ist das Splintholz der Kiefer, Fichte und Birke dichter als ihr Kernholz.  Die Haltbarkeit des Kernholzes entsteht durch seinen hohen Harzgehalt, denn das Harz schützt das Holz gegen Verrottung und Schädlinge. Das Holz der üblichsten finnischen Baumarten ist im Unterteil der Stämme dichter und fester als im Oberteil. Bei der Kiefer ist dieser Unterschied größer als bei der Fichte. Die Holzdichte der Bäume, deren Splintholz dichter als das Kernholz ist, nimmt mit dem Alter zu.

Die Belastungsrichtung hat eine bedeutende Wirkung auf die Festigkeit des Holzes. Parallel zu den Fasern ist die Biegefestigkeit direkt proportional zur Holzdichte. Bei Homogenem, fehlerfreiem Holz ist die Biegefestigkeit gleich groß wie die Zugfestigkeit.

Die Zugfestigkeit parallel zu den Fasern ist üblicherweise 10–20 Mal größer als die Zugfestigkeit senkrecht zur Faser. Die Zugfestigkeit hängt auch mit der Holzdichte zusammen: die Zugfestigkeit des Frühjahrsholzes der Keifer, zum Beispiel, beträgt nur 1/6 der Zugfestigkeit des Sommerholzes. Die Druckfestigkeit von lufttrockenem Holz beträgt etwa die Hälfte seiner Zugfestigkeit.

Die Scherfestigkeit von Holz beträgt 10-15 Prozent der Zugfestigkeit parallel zur Faser. Die Scherfestigkeit wird durch Äste, Fehler oder Risse im Holz verschlechtert.

Die Elastizität und Verschleißfestigkeit von Holz steigt zusammen mit seiner Dichte. Der Elastizitätsmodul von Holz parallel zu den Fasern kann bis zu hundertfach höher sein, als der Elastizitätsmodul senkrecht zu den Fasern. Der Elastizitätsmodul in radialer Richtung beträgt etwa doppelt so viel wie der Elastizitätsmodul in tangentialer Richtung.

Weil die Eigenschaften von Holz wegen verschiedenen Faktoren sehr unterschiedlich sein können, sollte Holz nach Verwendungszweck sortiert werden. Die zwei wichtigsten Kriterien dieser Sortierung sind das Aussehen und die festigkeitstechnischen Eigenschaften des Holzes. Bei der Qualitäts- und Festigkeitssortierung von Holz beziehen sich 90 Prozent der Qualitätskriterien auf die Äste. Die Festigkeitssortierung kann entweder visuell oder maschinell durchgeführt werden.