Der moderne Holzbau steht für Genauigkeit, Vorfertigung und Effizienz. Trotz aller Innovationen in diesem Bereich gilt ein Grundsatz unverändert: Der Anschluss über Hirnholz ist und bleibt eine Herausforderung im Holzbau, und das besonders unter freier Bewitterung. Im Folgenden wird betrachtet, wieso Holzverbinder in Nutzungsklasse 3 (NKL 3) problematisch sind und welche Möglichkeiten es gibt, diesem Problem auszuweichen.
Inhalt: Was ist Hirnholz? | Eigenschaften von Hirnholz | Problematik beim Einsatz von Hirnholz im Außenbereich | Nutzungsklassen nach DIN EN 1995-1-1 | Warum versagen Hirnholzverbinder in NKL 3? | Alternativen für NKL 3 & konstruktive Maßnahmen | Fazit
Hirnholz (auch bekannt als Stirnholz) entsteht, wenn Holz quer zur Faser, also senkrecht zur Längsachse des Baumstamms, geschnitten wird. Dabei werden die Querschnitte der Holzfasern freigelegt. Typischerweise wird das Holz so geschnitten und angeordnet, dass die Jahresringe von oben sichtbar sind. Diese Anordnung erzeugt eine charakteristische, kreisförmige Maserung. Hirnholz wird aufgrund seiner widerstandsfähigen Oberfläche häufig für Schneidebretter verwendet.
Hirnholz zeichnet sich durch eine Reihe charakteristischer Eigenschaften aus, die es für bestimmte Anwendungen besonders geeignet machen. In anderen Bereichen zeigt es jedoch klare Grenzen auf. Positiv hervorzuheben ist die außergewöhnlich hohe Druckfestigkeit in Faserrichtung, wodurch das Holz für stark beanspruchte Oberflächen wie Werkstattböden, Turnhallen oder Industriebereiche eingesetzt werden kann. Auch im Innenbereich, etwa bei Schneidebrettern oder Küchenarbeitsplatten, wird Hirnholz gerne eingesetzt: Die stehenden Fasern neigen dazu, sich bei Feuchtigkeit kurzzeitig zu schließen, was die natürliche antibakterielle Wirkung unterstützt. Hinzu kommt die gute Regenerierbarkeit. Hirnholzflächen lassen sich problemlos abschleifen und neu versiegeln, sodass sie bei entsprechender Pflege viele Jahre standhalten können.
Tipp: Interessieren Sie sich für die Unterschiede zwischen Vollholz und Holzwerkstoffen? In unserem Fachbeitrag erklären wir anschaulich, worin sich die Materialien unterscheiden, welche Vorteile sie bieten und wie sie im Holzbau eingesetzt werden.
Allerdings bringt diese besondere Schnittform des Holzes auch erhebliche Schwächen mit sich, vor allem im Hinblick auf Feuchtigkeit. Durch die quer zur Faser verlaufende Oberfläche liegt die Zellstruktur offen, wodurch Wasser ungehindert tief ins Holz eindringen kann. Fehlt ein geeigneter konstruktiver Holzschutz, begünstigt dies die Ansiedlung von holzzerstörenden Pilzen und Fäulnisprozessen, insbesondere bei geringer Luftzirkulation. Zudem weist Hirnholz im Vergleich zum Längsholz eine deutlich geringere Ausziehfestigkeit für Verbindungsmittel auf, was es für tragende Anschlüsse (besonders unter Witterungseinfluss) problematisch macht.
Während Hirnholz im Innenbereich durch Funktionalität, Hygiene und Langlebigkeit überzeugt, sollte es im tragenden Holzbau, insbesondere in Nutzungsklasse 3, nur mit einem wirksamen Feuchteschutz oder gar nicht eingesetzt werden.
Die Nutzungsklassen (NKL) definieren die Umgebungsbedingungen unter denen Konstruktionen oder Bauteile aus Holz eingesetzt werden. Entscheidend ist die Nutzungsklasse letztlich für die Bemessung von Holzbauteilen, den Holzschutz und schließlich für die Wahl geeigneter Verbindungsmittel.
NKL 1 → u = 10 ±5 %, meist ≤ 12 %
Holzausgleichsfeuchte 5 bis 15 %, meist nicht > 12 %, entsprechend einer Temperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchte der umgebenden Luft, die nur für einige Wochen pro Jahr einen Wert von 65 % übersteigt
Bsp.: beheizte Innenräume, Wohnräume, Büros
NKL 2 → u = 15 ±5 %, meist ≤ 20 %
Holzausgleichsfeuchte 10 bis 20 %, entsprechend einer Temperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchte der umgebenden Luft, die nur für einige Wochen pro Jahr einen Wert von 85 % übersteigt
Bsp.: außen, aber überdacht bzw. vor direkter Bewitterung geschützt
NKL 3 → u = 18 ±6 % → Bsp.: Holzterrasse
Holzausgleichsfeuchte 12 bis 24 %, entsprechend Klimabedingungen, die zu höheren Holzfeuchten führen, als in Nutzungsklasse 2 angegeben
Bsp.: Holzterrassen, Fassaden, Holzbauten ohne Dachüberstand, Carports, Spielgeräte
Unser Produktsortiment umfasst eine breite Auswahl an Holzverbindern und Befestigungsmitteln, die für unterschiedlichste Anwendungen im konstruktiven Holzbau entwickelt wurden. Insbesondere bei tragenden Verbindungen ist die Auswahl der Befestigungsmittel gemäß der jeweiligen Nutzungsklasse vorzunehmen. Zu den verfügbaren Systemen zählen unter anderem der Atlas Holzverbinder, Magnus Einhängeverbinder, IdeeFix Holzverbinder, aber auch die KonstruX Vollgewindeschrauben in Edelstahl A4, wenn sie als Schraubenkreuz gesetzt werden.
Verbindungsmittel müssen stets für die jeweilige Nutzungsklasse zugelassen und geeignet sein. Was in NKL 1 zuverlässig funktioniert, kann in NKL 3 infolge erhöhter Feuchtebeanspruchung versagen.
Beispiele Einbaufeuchte:
Maßgeblich für die Dauerhaftigkeit einer Holzverbindung ist nicht allein das Material des Verbinders oder der Schrauben, sondern vor allem der konstruktive Holzschutz. Insbesondere bei ungeschützten Hirnholzverbindungen haben holzzerstörende Organismen, insbesondere Pilze, optimale Voraussetzungen, um sich im Hirnholz des angeschlossenen Bauteils (z. B. Nebenträgers) anzusiedeln. Zusätzlich fehlt es solchen Anschlüssen, abhängig vom gewählten Verbinder, häufig an ausreichender Belüftung. Die Folge ist eine dauerhaft erhöhte Holzfeuchte im Anschlussbereich, wodurch der Abbauprozess des Holzes begünstigt wird. Dies kann zu einem signifikanten Verlust der Festigkeit führen – etwa durch Querzugversagen oder durch den Verlust des Ausziehwiderstands der Schrauben, wodurch die Tragfähigkeit des Anschlusses nicht mehr gewährleistet ist. Gleichzeitig ist durch die feuchte Umgebung das Risiko für Korrosion der Verbindungsmittel erhöht, insbesondere bei handelsüblichem Stahl.
Eine Vielzahl von Holzverbindern, die auf dem Markt erhältlich sind, verfügt nur über Zulassungen für die Nutzungsklassen 1 und 2.
Die meisten bauaufsichtlich zugelassenen Hirnholzverbinder sind nur für Nutzungsklassen 1 und 2 zugelassen (trockene bzw. mäßig feuchte Umgebungen).
Holzverbinder sind in der NKL 3 grundsätzlich nur dann zulässig, wenn die Holzkonstruktion so ausgeführt wird, dass die typischen Bedingungen dieser Nutzungsklasse durch geeignete bauliche Maßnahmen deutlich reduziert werden. Entscheidend dafür sind ein wirksamer konstruktiver Holzschutz sowie technische Anpassungen der Anschlussdetails. Ermöglichen lässt sich der Einsatz durch folgende Methoden:
1. Reduzierung der Feuchtebeanspruchung durch konstruktiven Holzschutz
Wenn es gelingt, das Hirnholz so zu schützen, dass keine direkte oder ständige Befeuchtung mehr eintritt, lässt sich der Anschluss auch in eine niedrige NKL einordnen.
2. Einsatz zugelassener Verbinder
Einige Hersteller bieten spezielle Holzverbinder oder Schrauben für tragende Konstruktionen an, die explizit für die NKL 3 zugelassen sind. Voraussetzung dafür ist:
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Der Einsatz von Hirnholzverbindern in Nutzungsklasse 3 ist nur unter bestimmten Voraussetzungen möglich – und zwar dann, wenn die Konstruktion gezielt gegen Feuchtigkeitseintrag geschützt wird. Entscheidend sind ein wirksamer konstruktiver Holzschutz, beispielsweise durch Abdeckungen, Belüftung und geeignete Maßnahmen zur Wasserableitung, sowie der Einsatz von Verbindungsmitteln, die für diese Beanspruchung zugelassen sind. Ebenso wichtig ist die normgerechte Ausführung gemäß den Vorgaben des jeweiligen Herstellers. Fehlen diese Schutzmaßnahmen, besteht ein erhöhtes Risiko für Feuchteschäden, Festigkeitsverluste und damit ein mögliches Versagen der Verbindung.
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