Red oak – Festigkeitswerte für tragende Bauteile

Einführung

Die optischen Vorzüge der American red oak haben seit langem die Fantasie von Architekten angeregt, die diese Holzart mit ihren im Trend liegenden Farben und Oberflächenstrukturen als ästhetischen Blickfang in großen und kleinen Bauvorhaben eingesetzt haben. Traditionell wurde American red oak in Europa vor allem in nichttragenden Einsatzgebieten verwendet. Inzwischen ändert sich die Vorstellung von der Verwendung von Holz, verbunden mit einem wachsenden Interesse an Laubhölzern aus gemäßigten Zonen, und beflügelt den Wunsch von Architekten und Ingenieuren, das Tragverhalten und die ästhetischen Qualitäten zu kombinieren.

In Zusammenarbeit mit Arup Research & Development beauftragte der American Hardwood Export Council das Building Research Establishment (BRE) in Großbritannien mit der Prüfung von American red oak, mit dem Ziel, charakteristische Werte für die Tragwerksbemessung zu ermitteln. Die Versuche brachten teilweise überraschende Ergebnisse zu Tage und belegen, dass red oak das Potenzial für eine zunehmende Verwendung in Tragwerken besitzt.

Weitere Untersuchungen und Arbeiten wurden in Berlin vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) und dem Ingenieurbüro Blaß & Eberhart im Zusammenhang mit der Vorbereitung für die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (Z-9.1-671) durchgeführt. Die Zulassung erlaubt die Verwendung von red oak für tragende Zwecke in Deutschland.

Festigkeitssortierung

Red oak, die aus Amerika nach Europa exportiert wird, wurde nach den Sortierregeln der NHLA sortiert. Die beiden relevanten Sortierklassen sind FAS und No. 1 Common. In der Klasse FAS haben die Bretter eine Mindestausbeute von 83 1/3% fehlerfreien (astfreien) Flächen. Dagegen hat No. 1 Common eine fehlerfreie (astfreie) Mindestausbeute von 66% auf der Fläche. Leider sind diese Sortierklassen nur nach ihrer Ausbeute sortiert. Die Durchmesser, der im Prinzip erlaubten Äste, oder die Faserabweichung, die zwei wichtigsten Parameter jeder visuellen Festigkeitssortierung, sind dagegen nicht begrenzt.

Voraussetzung für die tragende Anwendung von red oak ist eine Festigkeitssortierung nach einer Sortiernorm, die die Anforderungen der EN518¹ erfüllt (Diese Norm wird in Kürze durch EN 14801-1² ersetzt.).

Eine solche Norm, welche die Anforderungen der EN 518 erfüllt, ist die BS 5756³ aus Großbritannien. BS 5756 enthält Sortierregeln für die Einteilung von Laubholz in zwei Sortierklassen, TH1 und TH2. Die bessere Klasse ist TH1 und sie entspricht mehr den Anforderungen an American red oak, weil die Qualität eines individuellen Brettes maximaler bewertet wird, ohne dass die Ausbeute übermäßig reduziert wird.

DAHER BEZIEHEN SICH DIE NACHFOLGENDEN ZULÄSSIGEN SPANNUNGEN, BEZIEHUNGSWEISE DIE FESTIGKEITS-, STEIFIGKEITS- UND ROHDICHTEKENNWERTE AUF AMERICAN RED OAK, DIE GEMÄSS BS 5756, SORTIERKLASSE TH1, ERNEUT SORTIERT WURDE.

Anmerkungen:

1. EN 518 Bauholz für tragende Zwecke, Sortierung – Anforderungen an Normen über visuelle Sortierung nach Festigkeit.
2. EN 14081-1 Holzbauwerke – Nach Festigkeit sortiertes Bauholz für tragende Zwecke mit rechteckigem Querschnitt – Teil 1: Allgemeine Anforderungen.
3. BS 5756 British Standard – Sortierkriterien für die visuelle Festigkeitssortierung von Laubschnittholz

Ausbeute bei erneuter Sortierung nach TH 1

American red oak Schnittholz wird als NHLA¹-Sortierklasse FAS exportiert, muss aber bei Verwendung als Bauholz für tragende Zwecke erneut sortiert werden, damit die Anforderungen gemäß BS 5756², TH1 erfüllt werden. Bei red oak ist die ungefähre Ausbeute für FAS Material, nach der erneuten Sortierung, 80%. Material, welches die Anforderungen für die visuelle Festigkeitssortierung TH1 nicht erfüllt, ist kein Ausschuss, weil es noch der FAS Klasse entspricht und als solche auch anderweitig eingesetzt werden kann.

Anmerkungen:

1. NHLA National Hardwood Lumber Association
2. BS 5756 British Standard – Sortierkriterien für die visuelle Festigkeitssortierung von Laubschnittholz.

Materialeigenschaften

Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekenngrößen sind für red oak sowohl für die Bemessung nach dem Konzept der Teilsicherheitsbeiwerte als auch mit zulässigen Beanspruchungen angegeben. Red oak ist, wie in den EN 338sup>3 definiert, in die Festigkeitsklasse D40 eingeteilt. Jedoch erlauben Eurocode 5¹ und DIN 1052² auch andere Festigkeitsprofile, die aus Versuchen resultieren. Diese Option wird offensichtlich die Möglichkeiten von red oak verbessern

Tabelle für die Bemessung von Holzbauten nach Eurocode 5 und DIN 1052

Anmerkungen:

1. Eurocode 5 (EN 1995-1-1) Bemessung und Konstruktion von Holzbauten
2. DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken
3. EN 338 Bauholz für tragende Zwecke, Festigkeitsklassen

Red oak - Dauerhaftigkeit

Holzart	EN 350-21
American red oak	4 (wenig dauerhaft)
Anmerkung: EN 350-2 Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten – natürliche Dauerhaftigkeit von Vollholz - Teil 2: Leitfaden für die natürliche Dauerhaftigkeit und Tränkbarkeit von ausgewählten Holzarten von besonderer Bedeutung in Europa

Zusätzliche Informationen

Zusätzliche Informationen zu der Bemessung von Holzkonstruktionen in Europa finden Sie in der technischen AHEC Broschüre Bemessung und Konstruktion von Holzbauten mit amerikanischen Laubhölzern, die kostenfrei online bestellt werden kann.

Links zu weiteren Informationen:

• Vergleich der Biegefestigkeiten der Festigkeitsklassen der EN 338 für tropische Laubhölzer und europäische Eiche
• Vergleich der Biegefestigkeit der Festigkeitsklassen der EN 338 für europäische Eiche (D30), tropische Laubhölzer (D40), American red oak und American white oak
• Vergleich der Steifigkeit (Mean MoE) von American red oak und den EN 338 Festigkeitsklassen für tropische Laubhölzer und europäische Eiche
• Vergleich der Steifigkeit (Mean MoE) zwischen den EN 338 Festigkeitsklassen für europäischer Eiche (D30), tropischen Laubhölzern (D40), American red oak und American white oak
• Vergleich der Rohdichte von American red oak und den EN 338 Festigkeitsklassen für tropische Laubhölzer und europäischer Eiche
• Vergleich der Rohdichte zwischen den EN 338 Festigkeitsklassen für europäische Eiche (D30), tropische Laubhölzer (D40), American red oak und American white oak



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