Zunächst muss Holz als anisotropes Material verstanden werden. Die Anisotropie beschreibt die Abhängigkeit der Holzeigenschaften von seinen gewachsenen anatomischen Hauptrichtungen, diese werden ausgehend von der Faserrichtung definiert. Bevor wir genauer auf diese Richtungen eingehen werden die Grundlagen zum Thema Baum erklärt.
First of all, wood must be understood as an anisotropic material. Anisotropy describes the dependence of the wood properties on its main grown anatomical directions, which are defined starting from the fibre direction. Before we go into these directions in more detail, the basics of the tree are explained.
Das Wachstum | The growth
Der Baum wächst in die Höhe an Wurzel- und Zweigspitzen, sein Dickenwachstum erfolgt durch die Erweiterung des Stammumfangs. Das Wachstum lässt sich auf die Zellteilung, -streckungen und -differenzierungen zurückführen (vgl. Andre´ Wagenführ, 2018, S. 13). Wie alle Pflanzen wächst der Baum durch Fotosynthese. Dieser Vorgang beschreibt einen physiologischen Prozess, indem Lichtenergie (Sonne) mit Hilfe von lichtabsorbierenden Farbstoffen (Chlorophyll) in chemische Energie umwandelt, die dann zum Wachstum eingesetzt wird. In unseren Breitengraden wächst der Baum hauptsächlich von Frühjahr bis Spätsommer. In den Wintermonaten hingegen wächst er deutlich weniger.
The tree grows in height at the root and branch tips, its thickness growth occurs through the expansion of the trunk circumference. Growth can be attributed to cell division, elongation and differentiation (cf. Andre' Wagenführ, 2018, p. 13). Like all plants, the tree grows through photosynthesis. This process describes a physiological process by converting light energy (sun) with the help of light-absorbing pigments (chlorophyll) into chemical energy, which is then used for growth. In our latitudes, the tree grows mainly from spring to late summer. In the winter months, however, it grows much less.
Die Zonen | The zones
Das Hauptmerkmal des Holzes, die Jahresringe, setzen sich aus Frühholz und Spätholz zusammen. Das Frühholz wächst schneller und bildet somit weichere größere Zellen. Das Spätholz hingegen wächst langsam, die Zellstruktur ist enger und fester.
Die Markröhre liegt innerhalb des ersten Jahresrings und dient dem Baum als Wasserleitung von den Wurzeln bis in die Äste hinein.
Die stützende Aufgabe im Stamm übernimmt das Kernholz, dieses befindet sich zwischen der Markröhre, radial verlaufend bis zum Splintholz. Diesen Teil bezeichnet man auch als Nutzholz.
The main feature of the wood, the annual rings, are made up of earlywood and latewood. The early wood grows faster and thus forms softer larger cells. The latewood, on the other hand, grows slowly and the cell structure is narrower and firmer.
The pith lies within the first annual ring and serves the tree as a water conduit from the roots into the branches.
The supporting function in the trunk is taken over by the heartwood, which is located between the pith, running radially to the sapwood. This part is also called useful wood.
Nach dem Kernholz befindet sich das Splintholz, das deutlich heller ist. Das Splintholz leitet die Nährstoffe von den Wurzeln bis in die Krone des Baums. Der Splint ist weniger beständig als das Kernholz.
Das Kambium bildet eine dünne Ringschicht nach dem Splintholz. Diese Schicht ist verantwortlich für den Längen- und Dickenwachstum und bildet zur Stammachse hin neue Holzzellen und in Richtung der Rinde Bastzellen.
After the heartwood is the sapwood, which is clearly lighter in colour. The sapwood conducts nutrients from the roots to the crown of the tree. The sapwood is less durable than the heartwood.
The cambium forms a thin ring layer after the sapwood. This layer is responsible for length and thickness growth and forms new wood cells towards the trunk axis and bast cells towards the bark.
Die Schutzschicht eines jeden Baums bildet die Rinde, die sich aus Bast und Borke zusammensetzt. Diese Schicht schützt den Baum vor Austrocknung UV-Strahlen und mechanischen Beschädigungen (Wolfram Scheiding, 2015, S. 23). Das beschriebene Wachstum und die Zonen des Baums verdeutlichen die Besonderheit des anisotropen Werkstoff-Holz. Holz hat eine eigene Systematik und erfordert ein Wissen über die Richtungen in der es genutzt werden kann. Stahl und Beton hingegen sind homogene Stoffe, die in jede Richtung gleich wirken. Darüber hinaus zeigt auch jede Baumart Unterschiede auf wie z.B. Farbe, Härte, Geschwindigkeit im Wachstum und Langlebigkeit (vgl. Andre´ Wagenführ, 2018, S. 22).
The protective layer of every tree is the bark, which is composed of bast and bark. This layer protects the tree from drying out, UV rays and mechanical damage (Wolfram Scheiding, 2015, p. 23). The described growth and zones of the tree illustrate the special nature of the anisotropic material wood. Wood has its own system and requires knowledge about the directions in which it can be used. Steel and concrete, on the other hand, are homogeneous materials that act in the same way in every direction. Furthermore, each tree species also shows differences such as colour, hardness, speed of growth and longevity (cf. Andre' Wagenführ, 2018, p. 22).
Blick aus Faserrichtung | View from fibre direction
Wenn der Stamm quer zur Faser geschnitten wird, erkennen wir am deutlichsten die einzelnen Zonen des Baums.
When the trunk is cut across the grain, we can most clearly see the individual zones of the tree.
Tangential, das heißt parallel zur Stammachse, geschnitten zeigt sich der Schnitt durch eine Fladerung und liegende Jahresringe.
Cut tangentially, i.e. parallel to the trunk axis, the cut shows fladering and horizontal annual rings.
Wird der Stamm radial, das heißt durch die Mittelachse, geschnitten sehen wir die stehenden Jahresringe.
If the trunk is cut radially, i.e. through the central axis, we see the standing annual rings.
Dimensionsveränderungen | Dimensional changes
In diese drei Richtungen verändert sich das Holz unterschiedlich in der Form bezogen auf die Wasser Zu- oder Abnahme. Dabei verändert sich das Holz durch Schwinden und Quellen. Da das Holz hygroskopisch ist können die Zellen Wasser aufnehmen und abgeben dadurch quellt oder schwindet das Holz (vgl.Wagenführ, 2021, S. 23,24).
Zimmermänner und Schreiner haben Holzverbindungen mit relativen Maßangaben über Jahrhunderte kultiviert.
In these three directions, the wood changes shape differently in relation to the increase or decrease in water. The wood changes through shrinkage and swelling.
Since wood is hygroscopic, the cells can absorb and release water, causing the wood to swell or shrink (cf. Wagenführ, 2021, p. 23,24).
Carpenters and joiners have cultivated wood joints with relative dimensions for centuries.
Longitudinal circa 0,4% Veränderung
Longitudinal circa 0.4% change
Tangential circa 10% Veränderung
Tangential approx. 10% change
Radial circa 5% Veränderung
Radial approx. 5% change
Erklärung anhand einer Verbindung
