Holzverbindung

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Holzverbindungen werden in vielen verschiedenen Ausführungen im Zimmer- und Tischler-Handwerk gebraucht und sind meistens mit je einem Fachbegriff versehen. Es sind zumeist nicht lösbare, teilweise formschlüssige Verbindungen.

Geschichte[Bearbeiten]

Die Technik der Holzverbindung ist wahrscheinlich so alt wie die Werkzeugmacherei des Menschen. Das Einspleisen einer Hartholz-Klinge in einen Schaft war schon eine primitive Holzverbindung. Loch- und Steckverbindungen in einfachen Werkzeugen aus Holz mögen auch sehr alt sein.

Der Übergang zur Sesshaftigkeit führte zum Bau fester Unterkünfte und zur Entwicklung elementarer Zimmermannsverbindungen. Die älteste bisher nachgewiesene Holzververbindung datiert auf etwa 5100 v. Chr. (Jungsteinzeit). Sie wurde bei Grabungen in der Nähe von Eythra/Sachsen (seit 2005) an einer hölzernen, aus eichenen Spaltbohlen verkämmten Brunnenfassung gefunden.[1]

Grundlagen[Bearbeiten]

In einer klassischen Holzverbindung sind zwei Holzteile formschlüssig zusammengefügt. In die beiden Holzteile wird je eine räumliche Form, die sich als positive und negative Gestalt ergänzen, eingearbeitet. Ein drittes Teil wird nur dann verwendet, wenn die Trennung der Holzverbindung entgegen der Fügerichtung verhindert werden soll. Im einfachsten Fall ist das ein quer zur Fügerichtung eingebrachter Nagel oder eine Schraube, in der klassischen Holzverbindung ein hölzerner Stift. Im Tischlergewerbe wird vorwiegend zusätzlich geleimt, das heißt zusätzlich stoffschlüssig verbunden.

In der modernen Massenfertigung wird die aufwändige individuelle Formgebung am Holz mehr und mehr aufgegeben. Die Teile erhalten einfachere Verbindungsflächen und werden mittels standardisierter Zusatzteile verbunden. Außer Nägeln und Schrauben kommen neu entwickelte Teile zur Anwendung. Im Zimmereigewerbe sind das zum Beispiele Metallplatten, die über die Verbindungsstelle genagelt oder Metallschuhe, in die die Balken gesteckt werden. Solche Lösungen werden Verbindungen des Holzingenieurbaus genannt.[2]

In Tischlerarbeiten gilt trotz zusätzlicher Verbindungselemente meistens noch das alte Prinzip, dass die Verbindung unauffällig bleibt. Neu ist ein gegenläufiger Trend, sichtbare Verbindungen und ihre Elemente als gestalterische Bestandteile hervorzuheben.

Tischlermäßige Holzverbindungen[Bearbeiten]

Im Tischlereigewerbe kommen Holzverbindungen meistens im Möbelbau vor. Zu verbindende Holzteile sind vorwiegend Bretter zu korpusartigen Gebilden oder zu breiteren Brettern und Leisten zu rahmenartigen Strukturen.[3] Einige Begriffe für tischlermäßige Holzverbindungen sind ähnlich wie bei zimmermannsmäßigen Holzverbindungen, wobei auch die Gestalt ähnlich oder gleich ist. Ein Beispiel ist das Blatten als Verblatten beziehungsweise Überblatten.

Folgende Begriffe werden am häufigsten verwendet. Sie werden oft in Verbindung mit der zu erstellenden gemeinsamen Form aus zwei Teilen bezüglich Geometrie, Aussehen, Funktion, u. ä. gesetzt. Von vielen Verbindungsarten gibt es Unterarten mit entsprechenden zusätzlichen Begriffen.

Gratverbindung, Gehrung, Zinken,[4]
Überblatten, Schlitz/Zapfen, Steg/Keil, Stoßen und andere,[5]
Nut/Feder/Falz, Schäften.[3]

Zimmermannsmäßige Holzverbindungen[Bearbeiten]

Zimmermannsmäßige Verbindung nennt man die Holzverbindungen, die im traditionellen Holzbau zur Verbindung von starkem Bauholz verwendet wurden. Sie hat sich mit unterschiedlichen Holzbauweisen beispielsweise bei zimmermannsmäßigen Dachkonstruktionen oder dem Fachwerkhaus entwickelt und werden heute noch in klassischer Qualität in der Restaurierung historischer Bauten verwendet, während sie im gewerblichen Holzbau durch Verbindungstechniken unter Zuhilfenahme von Eisen, Kunststoff oder auch Leimbindern zunehmend ersetzt werden.

Nach DIN 1052[6] gelten als zimmermannsmäßige Verbindungen (wobei die individuelle Form der einzelnen Verbindung im Vordergrund steht):

  • Verblattung,
  • Versatzung,
  • Verzapfung und
  • Verkämmung.

In einer geometrisch übergeordneten Auflistung werden zum Beispiel folgende Verbindungen genannt:[2]

  • Längsverbindung,
  • Querverbindung,
  • Eckverbindung,
  • Schrägverbindung,
  • (Verkämmung).

Holzverbindungen wurden im Zimmereigewerbe früher als im Tischlergewerbe angewendet. Sie werden hier aber nach den tischlermäßigen Holzverbindungen behandelt, weil diese zahlreicher sind und meistens ersteren ähneln. Einzig die Versatzung ist eine originäre zimmermannsmäßige Holzverbindung.

Unterteilung und Beschreibung der tischlermäßigen Holzverbindungen[Bearbeiten]

Stoß, Gehrung und Überblattung[Bearbeiten]

In geometrischer Auffassung oder gemäß Aussehen sind die meisten individuellen Holzverbindungen entweder ein Stoß, eine Gehrung oder eine Überblattung.

  • Bei einem Stoß erkennt man von außen, dass das Hirnholz eines der beiden in der Regel rechtwinkligen Teile ans Längsholz des anderen stößt. Die Verbindung kann im Einzelnen sehr verschieden gestaltet sein, was aber von außen meistens nicht erkennbar ist. Ein zusätzliches Verbindungselement kann verwendet sein und versteckt bleiben. An ihren Hirnholzflächen zusammenstoßende Teile sind nicht ausreichend fest miteinander zu verbinden. Die Stirnflächen werden zum Beispiel schräg angeschnitten (geschäftet) und über die dadurch entstehende größere Kontaktflächen miteinander verbunden. Das Herstellen langer Holzteile aus zwei oder mehreren Teilen kommt eher im Zimmergewerbe vor. Zwei am Längsholz zusammenstoßende Bretter ergeben ein breiteres Brett, dem auch nicht anzusehen ist, wie die Verbindung im Inneren gestaltet ist.
  • Eine winklig zusammenstoßende Verbindung ist eine Gehrung, wenn das Längsholz beider Teile bis zur Außenecke reicht. In einer Draufsicht erscheinen beide Teile auf Gehrung geschnitten (zum Beispiel 45° schräg bei einer rechtwinkligen Verbindung). Der Gehrungsschnitt muss aber nicht durchgehend sein. Ein zusätzliches Verbindungselement kann verwendet sein und versteckt bleiben.
  • Bei einer Überblattung sind beide Teile an der Verbindungsstelle auf etwa die Hälfte ihrer Dicke abgearbeitet. Das stehen gebliebene Material beider Teile liegt wie zwei Blätter übereinander. Zwei Teile mit gleicher Ausgangsdicke befinden sich nach der Verbindung in gleicher Ebene. Überblatten wird sowohl bei winkligen (Eck- oder Kreuzüberblattung) als auch bei verlängernden Geradeausverbindungen verwendet. Eine verwandte, aber vorwiegend zimmermannsmäßige Verbindung ist die Kämmung, wobei nur eines der beiden Teile oder jedes Teil in geringem Maße abgearbeitet wird. Hauptzweck ist zu vermeiden, dass zum Beispiel zwei aufeinanderliegende, sich kreuzende Balken gegeneinander verrutschen.

Nut- und Falz-Verbindung[Bearbeiten]

Eine Nut kann gleich breit wie das einzufügende Bauteil sein. Im Vergleich zu einfachem Stoß oder zu einfacher Gehrung sind drei statt nur eine Kontaktfläche vorhanden, wodurch die geklebte Verbindung ohne verstärkendes zusätzliches Befestigungsmittel auskommen kann. Eine schmalere Nut erfordert, dass das einzufügende Bauteil in seiner Dicke abgearbeitet, zum Beispiel ein Spund erstellt wird. Wenn beide Teile genutet sind, erfolgt die Verbindung mittels einer in beide zu steckenden Feder. Nut und Feder brauchen sich nicht über die gesamte Breite oder Länge der Teile erstrecken. Ein gekürzter Spund lässt sich als Zapfen auffassen.

Eine an den Rand verschobene Nut wird zum Falz, der nur zwei statt drei Flächen hat. Eine Falz-Verbindung erfordert neben Kleben in der Regel noch ein zusätzliches Verbindungsmittel

Schlitz-Zapfen- und Steg-Keil-Verbindung[Bearbeiten]

Der Begriff Schlitz wird bei Holzverbindungen abweichend gebraucht, handelt es sich doch hierbei in der Regel um ein rechteckiges Sackloch. In dieses Loch wird das Gegenstück Zapfen gesteckt. Die Schlitz-Zapfen-Verbindung ist traditionell, und das rechteckige Loch wird traditionell mit dem Stechbeitel von Hand geschnitten.

Bei zylindrischer Form des Schlitzes ist der Arbeitsaufwand geringer, weil dieses Loch maschinell gebohrt werden kann. Der zugehörende Rundzapfen lässt sich auf der Drechselbank fertigen. Wenn das Zapfenteil zu sperrig für die Drehbank ist, kann man beide Teile bohren und einen separaten Zapfen (ähnlich einem Dübel) einsetzen. Eine Zwischenstufe ist der ovale Schlitz, dessen schmale Enden durch Bohren hergestellt werden. Die Arbeit mit dem Stechbeitel beschränkt sich auf das Ausarbeiten des Zwischenbereichs.

Ein an einer Seite offener rechteckiger Schlitz (umgangssprachlich ein üblicher Schlitz) bildet zusammen mit dem Zapfen eine Bügelzapfenverbindung[7]

Bei einer Steg-Keil-Verbindung wird ein längerer Zapfen (Steg) durch den Schlitz hindurch gesteckt. An seinem Ende hat der Zapfen wiederum einen Schlitz, durch den ein Keil gesteckt wird. Die Steg-Keil-Verbindung ist lösbar.[8]

Zinkung und Gratung[Bearbeiten]

Eine Zinkung ist die aufwändigste, aber auch die ansprechendste der traditionellen Holzverbindungen. Da die Summe der geklebten Kontaktflächen groß ist, gehört sie auch zu den festesten Verbindungen. Meistens wird sie zur Eckverbindung von zwei Brettern, deren Hirnholz über die gesamte Brettbreite kammartig ausgeschnitten ist, angewendet. Jeder Zinken des einen Teils greift in die Lücke des anderen Teils. Anstatt eines durchgehenden Stoßes entsteht ein mit jedem Zinken wechselnder Stoß. Auf beiden Seiten der Eckkante wechseln sich über die Brettbreite Hirn- und Längsholz ab.

Als Fingerzinken bezeichnet man Zinken mit geraden Flächen. Jedes der beiden Bretter kann von der Ecke weggezogen werden (solange die Verbindung noch nicht geklebt ist). Schwalbenschwanzzinken haben Hinterschnitt. Man kann die mit ihnen versehenen Bretter nicht von der Ecke wegziehen, in dieser Richtung besteht Formschluss. Senkrecht zum Brett ist die Bewegung frei (zum Fügen unumgänglich).

Zinkungen werden auch halb- oder sogar ganz verdeckt hergestellt. Vorwiegend trifft das für Schwalbenschwanzzinkungen zu. Die Lücken zwischen den Zinken sind dann keine durchgehenden Schlitze mehr wie bei offenen Zinkungen. Bei ganzer Verdeckung ist aber noch ein schmaler Streifen Hirnholz eines der beiden Bretter zu sehen. Nur bei der verdeckten Zinkung mit Gehrung ist kein Hirnholz zu sehen.

Eine Gratung hat nur einen Schwalbenschwanzzinken und am Gegenstück nur eine Nut, die Gratnut. Der Hinterschnitt ist in der Regel kleiner gehalten als bei der üblichen Schwalbenschwanzzinkung mit mehreren Zinken. Die Gratung lässt sich auch als Spundung mit nicht parallelen Spundwänden auffassen. Sie ist aber formschlüssig und muss in Längsrichtung der Gratnut gefügt werden. Die Gratnut hat in ihrem Boden gleiche Breite wie die Dicke des gegrateten Bretts.

Unterteilung und Beschreibung der zimmermannsmäßigen Holzverbindungen[Bearbeiten]

Die meisten zimmermannsmäßigen Holzverbindungen ähneln den tischlermäßigen Holzverbindungen. Sie sind damit im Wesentlichen bei der Beschreibung letzterer oben schon mit behandelt. Einzig die Versatzung ist eine originäre zimmermannsmäßige Holzverbindung.

Versatzung / Versatz[Bearbeiten]

Alle Schrägverbindungen sind ausschließlich diverse Varianten der Versatzung, die eine typische zimmermannsmäßige Holzverbindung ist.[2] Die Versatzung wird vorwiegend im traditionellen Sparrendach angewendet. Die schrägen Sparrenbalken sind auf horizontal liegende Deckenbalken aufgesetzt (versetzt). Die verbindende Versatzung ist so gestaltet, dass neben der Auflagekraft auch die parallel zum Deckenbalken nach außen wirkende Schubkraft vom Deckenbalken aufgenommen wird.

Die wichtigsten Versatzarten sind:

Stirnversatz
Brustversatz
Fersenversatz (Rückversatz)
Vorteil ist die automatisch größere Vorholzlänge größerer Abstand des Einschnitts von der Stirn des Deckenbalkens
Doppelter Versatz (Stirn-Fersenversatz)

Die Versatzung nimmt ausschließlich die Betriebskräfte des Sparrendachs auf. Gegen Abheben und Verschieben (seitlich und nach innen) ist diese Verbindung zu sichern (Heftbolzen, Stift, Nagel, Schraube).

Versatzungen können einseitig oder beidseitig verdeckt sein, indem die Verbindungen nicht bis an die Kante des Holzes, in das versatzt wird, reicht.

Verwandte oder auch synonym zu Versatzung gebrauchte Begriffe sind Klauung oder Kervung. Eine klauenähnliche Form entsteht an der Stirnseite eines Balkens der auf die Kante eines anderen stößt. Nach einem dreieckigen Einschnitt bleiben am Rand der Stirn zwei „Klauen“ stehen, die die Kante des Gegenbalkens umfassen.[9]

Längsverbindungen[Bearbeiten]

Eine Längsverbindung wird auch als Stoß bezeichnet und kann eine Überblattung (siehe tischlermäßige Holzverbindungen), eine Zapfung (siehe tischlermäßige Holzverbindungen), eine Hakenblattung (links stehende Abbildung) oder ein Pfettenstoß über Pfosten sein.[2]

Eine Hakenblattung kann gerade wie eine Standard-Überblattung (siehe tischlermäßigen Holzverbindungen) oder schräg wie eine Schäftung (siehe tischlermäßige Holzverbindungen) sein. Der Pfettenstoß über Pfosten heißt auch Gerberstoß (rechts stehende Abbildung). Bei ihm ist der Haken einer schrägen Hakenblattung weggelassen. Beide Verbindungen übertragen kein Biegemoment, weshalb sie sich über einer Stütze (Pfosten) oder nahe bei ihr befinden müssen.

Zapfenverbindung als Querverbindung

Querverbindungen[Bearbeiten]

Eine zimmermannsmäßige Querverbindung ist eine T-förmige Verbindung (Antoniuskreuz). Dabei wird vorwiegend eine nicht durchgehende Zapfenverbindung (nebenstehende Abbildung) angewendet.[2] Eine Besonderheit ist der Brustzapfen bei horizontaler Lage der Zapfenverbindung: Der Zapfen wird an seiner Oberseite gegen den Balken keilförmig dicker, wodurch er bei horizontaler Lage und vertikaler Last (zum Beispiel aufgelegter Boden) weniger leicht abbrechen kann.

Die nächst häufige Verbindung ist die Standard-Überblattung (siehe tischlermäßige Holzverbindungen).

Eckverbindungen[Bearbeiten]

Die zimmermannsmässigen Eckverbindungen ähneln stark den entsprechenden tischlermäßige Holzverbindungen. Eine Besonderheit ist nur die schräge (französische) Überblattung.[2]

Kämmungen[Bearbeiten]

Kämmungen sind in der Regel Verbindungen, bei denen sich kreuzende Teile nicht in einer Ebene liegen (erste untenstehende Abbildung). Die Teile sind nur soweit eingeschnitten, dass ein zufälliges gegenseitiges Verrutschen verhindert wird.[2] Bei tischlermäßigen Verbindungen liegen sie auch in ein und derselben Ebene (Abbildungen 2 und 3).

Verbindung zweier Bretter mit Nut und Spund; oben: Täfelung; unten: Fußboden

Spundung[Bearbeiten]

Die Spundung ist mit der Verbindung mittels zweier Nuten und einer Feder verwandt. Die Feder wird jedoch nicht als separates Element eingelegt, sondern wird aus dem gespundeten Brett auf der Fräse einseitig herausgearbeitet. Auf der Gegenseite befindet sich eine Nut.

  • Gerader Spund
  • Trapezspund

Holzverbindung mit zusätzlichem Verbindungsteil[Bearbeiten]

Die klassischen Holzverbindungen sind soweit formschlüssig, dass sie die Betriebskräfte übertragen. In den normalerweise kraftfreien Richtungen werden sie gelegentlich gegen zufällige Relativbewegungen gesichert. Bei zimmermannsmäßigen Verbindungen geschieht das meistens auch formschlüssig mittels eines dritten Verbindungsteils (tischlermässige Verbindungen werden zu diesem Zweck meistens verleimt). Bei nur aneinander stoßenden Teilen wird ein drittes Teil bereits gebraucht, um eine formschlüssige Verbindung herzustellen (die dann gegebenenfalls zusätzlich gegen Trennen zu sichern ist).

Holznagel[Bearbeiten]

Holznägel werden zum Beispiel verwendet, um zu verhindern, dass ein Zapfen aus dem Zapfenloch rutscht oder ein Blatt oder Kamm abhebt. Es sind abgerundete oder vielkantige Holzstücke, die in ein vorgebohrtes Loch in der Holzverbindung geschlagen werden. Diese bestehen je nach Anwendung aus besonders elastischem (Bergahorn, Salweide) oder aber hartem Holz. Wenn mehrere Nägel gesetzt werden, befinden sich diese in Faserrichtung nicht nebeneinander, damit ein Spalten des Balkens durch die Spreizkräfte der Nägel nicht gefördert wird.

Als sichtige Ziernägel können Holznägel auch sauber mit Spitze und Kopf ausgeführt sein.

Verbindung zweier Hölzer mittels Metallschraube (ein Nagel würde im Stirnholz zu wenig fest sitzen)

Metallnagel oder -schraube[Bearbeiten]

Nagelverbinder

Metall-Nagel oder -Schraube ersetzen heute den älteren Holznagel. Außer ihnen kommen neu entwickelte Teile zur Anwendung. Im Zimmereigewerbe sind das zum Beispiele Metallplatten, die über die Verbindungsstelle genagelt oder Metallschuhe, in die die Balken gesteckt werden. Solche Lösungen werden Verbindungen des Holzingenieurbaus genannt.[2] Sie sind keine Holzverbindungen im klassischen Sinn.

Dübel und Feder[Bearbeiten]

Dübel und Feder kommen überwiegend im Tischlergewerbe vor. Sie sind primär an der Holzverbindung beteiligt, weil die beiden zu verbindenden Hauptteile meistens nur aneinander stoßen, ohne selbst eine formschlüssige Verbindung miteinander einzugehen. Im Vergleich zu letzteren ist die Stabilität der Verbindungen mit Dübel oder Feder gering. Ihr Vorteil sind die geringen Herstellkosten auf automatisierten Maschinen.

Dübel[Bearbeiten]

Dübel sind Stücke von Rundhölzern meist aus Buche oder Esche aber auch Kunststoff von unterschiedlicher Länge und Durchmesser. Sie werden in Bohrung mit entsprechendem Durchmesser (im Allgemeinen) eingeleimt. Am meisten verwendet wird der glatte oder der geriffelte Dübel. Eine moderne Form ist der Winkeldübel.

Flachdübel[Bearbeiten]

Als Flachdübel oder Formfeder wird ein kleines Stück einer Feder der älteren Nut-Feder-Verbindung bezeichnet. Die Verbindung damit besteht nur an einigen Stellen, während die Nut-Feder-Verbindung durchgehend ist.

Nut und Feder[Bearbeiten]

Zwei Nuten und eine Feder bilden die klassische Verbindung mit zusätzlichem Verbindungsteil an den Längsseiten von Brettern.

Siehe auch[Bearbeiten]

  • Beschlag – Verbindungs- und Sicherungselemente für Holzverbindungen, die nicht aus Holz gefertigt sind

Literatur[Bearbeiten]

  • Hömmerich: Holzarchitektur. Traditionelle und neuzeitliche Holzverbindungen. Rudolf Müller Verlag, Köln, ISBN 3-481-13941-1
  •  Theodor Krauth, Franz Sales Meyer (Hrsg.): Bau- und Kunstzimmerei. 2. Auflage. Seemann, Leipzig 1895, IV. Die Holzverbindungen, für sich betrachtet., S. 76–96 (Nachdruck:  Dslb.: Das Zimmermannsbuch 1895. Th. Schäfer, Hannover 1981, ISBN 3-88746-004-9.).
  • Hans-Jürgen Schneider (Hrsg.): Bautabellen für Ingenieure, Werner Verlag
  • Otto W. Wetzell (Hrsg.): Wendehorst – Bautechnische Zahlentafeln, Beuth Verlag Berlin

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Holzverbindung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Steinzeit jenseits der Steine. In: Spektrum der Wissenschaft. März 2010, Archäologie, S. 62 ff. (Zitat S. 64) Sp. 2 (dendrochronologisch auf Winterhalbjahr 5098/97 v. Chr. datiert).
  2. a b c d e f g h Verbände des Bayerischen Zmmerer- und Holzbaugewerbes: Holzverbindungen zimmermannsmäßig. (PDF)
  3. a b Gary Rogowski: Holzverbindungen – auswählen, konstruieren, bauen, Vincentz Network, Hannover 2011, ISBN 978-3-86630-951-7
  4. holz-technik.de [1]
  5. schreiner-seiten.de[2]
  6. DIN 1052, Abschnitt 15
  7. Gary Rogowski: Holzverbindungen – auswählen, konstruieren, bauen, Vincentz Network, Hannover, 2011, ISBN 978-3-86630-951-7, S. 226
  8. Abbildung siehe zum Beispiel auf schreiner-seiten.de [3]
  9. Alois Peyer: Architektur für die Tropen, 1.3.5. Verklauungen [4]