Zimmermannsmässige Holzverbindung

Holzverbindungen werden von Zimmerhandwerk und der Tischlerei genutzt, um Hölzer dauerhaft zu verbinden.

Grundlagen

Eine Holzverbindung besteht grundsätzlich aus mindestens zwei Teilen. In der Regel jedoch aus mehreren Teilen (Haupt- und Verbindungsteilen). Bei zweiteiligen Verbindungen kann es sich um Steck-, Schraub-, Dreh-, Klemm-, Schiebe- und Leimverbindungen und Kombinationen daraus handeln. Bei drei- und mehrteiligen Verbindungen werden verschiedenste Verbindungsteile als Hilfsmittel eingesetzt. Dabei werden Verbindungsteile - als Hilfsteile - aus Holz, Metall, Glas, Kunststoff u.a.m. verwendet. In den überwiegenden Fällen - als am fertigen Teil nicht mehr sichtbare Teile - in den anderen Fällen, als dekorative und konstruktive-gestalterische Bestandteile der Werke.

Einteilung nach der Funktion

Die Holzverbindungen teilt man nach ihrer Funktion in:

• Verknüpfung: ‚Verknüpfung‘ nennt man im Holzbau die Verbindung von Hölzern zum Holzverband. Die dafür nötigen Verbindungen sind so vielfältig wie die Möglichkeiten, wie zwei Hölzer in einer Konstruktion zur Berührung kommen (+, ×, T-förmig oder komplizierter), und welche mechanischen Ansprüche an diese Verknüpfung gestellt sind. ^[1]
• Verdickung oder Verstärkung: Diese findet hauptsächlich in horizontaler Richtung statt, um grössere Spannweiten zu erzielen. Neben Aufdoppelungen und Unterzügen in Längsstoß handelt es sich aber hauptsächlich um Nicht-Holz-Verbindungstechnik, und grundlegende konstruktive Lösungen, die auf Fachwerk beruhen, wie Gitterträger, die keine Holzverbindungen im Sinne des Begriffs sind, sondern Holzverbände.^[2]
• Verbreiterung: Die materialbedingten Beschränkungen des Holzes auf längliche Bauteile zu umgehen, und volle Flächen herzustellen, die auch trotz arbeitendem Holz nicht klaffen, gehört zu den grundlegenden Aufgaben in Tischlerei und Zimmerei, und hat von der einfachen Verschalung aneinanderliegender Bretter und dem Blockbau bis zur gestemmten Arbeit für Zargen der Möbel, Füllungstüren und Wandvertäfelungen einen reichen Schatz an Methoden hervorgebracht. Grundlegende Techniken sind Dübelung oder Überfalzung auf Längsstoß, Grat- und Einschubleiste, sowie Spundung und Nut und Feder bzw. Einschüblinge auf Nut^[3]
• Verlängerung: „Dieselben sind ein Notbehelf, veranlaſst durch die Unzulänglichkeiten der Hölzer und sollten, wo immer thunlich, umgangen werden“^[4] Möglich sind Stoß, Blatt und Schäftung. Diese Verbindungen werden auch heute durch Beschläge oder Leimverbindungen weitgehend umgangen.
• Eckverbindung: Der Eckverbund tritt dann auf, wenn flächige Elemente an ihren Kanten aneinanderstossen. Sie gilt als die „hohe Schule“ der Tischler- und Zimmererkunst, weil sie einerseits technisch, und anderereits optisch in der Qualität besondere Ansprüche stellt.

Zimmermannsmäßige Verbindungen

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^[5] gelten als zimmermannsmäßige Verbindung: Verblattung, Versatzung, Verzapfung, Verkämmung.

Art der Holzverbindung

Verbindungen zweier Hölzer

Stoß

Der Stoß ist ein senkrechtes oder schräges Aufeinandertreffen zweier Hölzer mit ihrer Stirnseite oder ihrer Längsseite (Stoßfuge, Langsstoß, alle Längsstöße, die komplizierter als stumpf oder schräg gefertigt sind, nennt man Spundung). Der Stoß hält nicht von selbst, sondern muss durch Dübel, Bleche, Krampen oder ähnliches gesichert werden, oder wird verleimt (Übergang von der Holzverbindung zur Leimverbindung).

• Gerader oder stumpfer Stoß mit zur Fläche normaler Stoßkante, die Flächen stehen in einer Ebene oder nicht
• Schräger Stoß mit Kanten, die zur Fläche im Winkel stehen
• Stoß auf Gehrung – treffen die zwei Hölzer nicht in einer Ebene aufeinander, nennt man die Schräge Gehrung

seitengleiche, doppelte Schäftung

Kreuzzapfen

eingesetzter Schwalbenschwanz

Blattung

Blätter werden vom Zimmermann verwendet um liegende Hölzer, die sich längs oder quer treffen oder kreuzen, zu verbinden, zum Beispiel Pfetten. Der Tischler verwendet Blätter um einfache Rahmenecken zu fertigen, typisch in klassischen Holzfenstern oder Füllungstüren, oder am Bilderrahmen.

Blätter werden gerne mit Nägeln, Schrauben und ähnlichen gesichert. Zwei Holznägel im Blatt werden versetzt (wie die zwei Augen am Würfel) angebracht, um das Holz nicht unnötig zu schwächen. Nagelungen verfolgen etwa im Geviert.

Eckblattung

Blattungsarten bei Eckverbindungen:

• Einfaches Eckblatt
• Schräges Eckblatt: Unter Querdruck gegen Verschieben gesichert, spleisst auch weniger leicht
• Ganzes Schräges Eckblatt (Druckblatt, französisches Blatt): In beide Richtungen geschrägt, und gesichert
• Verdecktes Eckblatt
• Hakeneckblatt: Blatt mit innerer Verhakung

Einfaches Eckblatt	Eckblatt auf Gehrung	Schräges Eckblatt	Druckblatt, französisches Eckblatt
Blattung am Blockbau in der Eckverbindung (Schrot, Zimmer)	Hakenblatt in der Eckverbindungen

Längsblattung

Blattungsarten bei Längsverbindungen, die der Propfung (Holzverlängerung) dienen:

• Gerades Blatt
• Hakenblatt: Davon gibt es zahlreiche Abwandlungen, etwa das gerade, das schräg eingeschnittene oder Gerberblatt, das schräge oder französische Blatt, das versteckte oder das verborgene Hakenblatt. Einige diese Blätter können im Haken durch zwei Gegenkeile auseinandergespannt werden, sodass sie sich an den Blattenden fest ineinanderziehen.
• Schwalbenschwanzförmiges Blatt: Besonders zugfest

Sonderform des Blatts sind die Schäftung zweier Rundhölzer.

schräges Hakenblatt mit geradem Stoß und Grad Gerberblatt

Hakenblatt mit Schwalbenschwanz

Schwalbenschwanzförmiges Blatt mit Brust (noch nicht zusammengesetzt)

Überblattung, Überschneidung

Von Überblattung oder Überschneidung spricht man, wenn die Hölzer als Antoniuskreuz T-förmig, oder durchlaufend kreuzförmig (+-förmig oder als Andreaskreuz ×-förmig) in einer Ebene liegen.

• Die einfache T-förmige Überblattung entspricht dem einfach Eck- und Längsblatt
• Gewöhnliche bündige Überblattung: Einfache Überkreuzung, bei der beide Hölzer auf halbe Stärke ausgenommen sind
• Ungleiche Überblattung: Zur Verknüpfung ungleich starker Hölzer, das schwächere Holz ist halb ausgenommen.

Auch hier gibt es viele Variationen, so in schwalbenschwanzform ein- oder beidseitig. Kompliziertere Überblattungen können auch in Form der Überkämmung ausgeführt sein.

Geschwalbte T-Überblattung

Anblattung, Gegenblattung

Anblattung oder Gegenblattung heisst die Verbindung, wenn ein Holz schräg gegen das andere läuft.

Anblattung eines Kopfbandes (Bugs) in einen Ständer (Säule) und einen Binderbalken

Zapfung

Verbindungen mit Schlitz und Zapfen werden für in einer Ebene aufeinander treffenden Hölzer verwendet.

Der Zimmermann benutzt diese Verbindung für Hölzer, die z. B. nicht aufliegen – zum Beispiel in der Balkenlage – zum anderen bei Hölzern, die nicht im rechten Winkel aufeinander treffen – wie Sparren, Kopfbänder oder Fußbänder. Der Tischler verwendet diese Verbindung in der Rahmenbauweise (Fensterrahmen, Fensterflügel, Rahmentüren, Bilderrahmen usw.) sowie als in der Stollenbauweise (Zargen/Traversen an Tischen, Stühlen, Möbeln).

Zapfungen, die auf Druck belastet sind, halten von selbst. Zapfen auf Zug müssen entweder verkeilt oder mit Nagel gesichert sein. Bei Verdrehen oder allfälliger Scherung muss der Zapfen allseitig eingelassen sein, sonst benötigt er einen Winkel (etwa in der Ecke des Fensterflügels)

Zapfenarten:

• Einfacher Zapfen
• Zapfen mit gerader Brust
• Zapfen mit schräger Brust
• Schräger Zapfen
• Scherzapfen
• Schlitzzapfen

Schlitz u. Zapfen

Schlitz u. Zapfen verdeckt

Schlitz u. Zapfen mit innen umlaufenden Falz

Schlitz u. Zapfen mit innen umlaufender Nute

Versatzung

Versätze werden zur Verknüpfung rechtwinklig oder schräg aufeinander treffenden Hölzern verwendet. Sie dienen dazu, die Stirnflächen zu vergrößern, um Abscherung zu vermeiden. Einsatzgebiete in der Zimmerei sind Hängewerk, Kopfband, Sprengwerk, Strebe. In der Tischlerei ist diese konstruktive Verbindung seltener, sie tritt in Rahmen oder Böcken, etwa als Tischfuß, auf.

Der Versatz kann nur eine Druckkraft weiterleiten und muss in seiner Lage gesichert werden. Lagesicherung erfolgt durch Sondernagel, Bolzen, Laschen, oder durch Leimen. Der Stirnversatz und der doppelte Versatz werden zum Teil auch mit einem zusätzlichen Zapfen ausgeführt, wo ein Holznagel die Lagesicherung übernehmen kann.
Die Bemessungswerte für Versätze sind die Einschnitttiefe, die Vorholzlänge (Maß von der Stirn zum tiefsten Einschnitt) und das Ausmitten. Einschnitttiefe beim Versatz beträgt etwa Holzstärke ÷ 6. Vorholzlänge von mindestens 200 mm ist im Holzbau bei Konstruktionsholz wie Fichte notwendig.

Versatzarten sind:

• Stirnversatz: Übernimmt die meiste Druckkraft
• Brustversatz: Erfordert eine geringere Einschnitttiefe, schwächt das Langholz weniger.
• Fersenversatz (Rückversatz): Vorteil ist die automatisch größere Vorholzlänge
• Doppelter Versatz (Stirn-Fersenversatz): Aufwändige Kombination, die die Vorzüge aller drei anderen Versatzungen vereint.
• Versatz mit Überblattung: Verknüpft ein durchlaufendes Holz
• Mauerversatz: Versatzung in die mauerbündige Stirn, oder einen Steinbinder (ein in das Mauerwerk eingearbeitetes Holz)

Es gibt Versätze mit ein- und zweiseitigen Einschnitt. Außerdem können Versatzungen einseitig oder beidseitig verdeckt werden, indem die Verbindungen nicht bis an die Kante des Holzes, in das versatzt wird, reicht.

Stirnversatz

Brustversatz

Fersenversatz

Doppelter Versatz

Kämmung

Kämme, auch Verkämmungen kommen bei Hölzern vor, die quer aufeinander liegen, aber gegen Verschiebung gesichert werden müssen, also bei Balkenlagen, Fachwerk- und Riegelwänden. In der Tischlerei sind sie häufig.

Der Kamm als Sonderform der Überblattung interpretiert werden. Kammarten sind:

• Einfacher Kamm
• Mehrfacher Kamm
• Überkämmte Blattung - eine Blattkonstruktion mit zusätzlichem Kamm
• Geschwalbter Kamm
• Weißschwanz(halbseitiger Schwalbenschwanz)
• Kreuzkamm

Kreuzverkämmung

Überkämmte Rundhölzer an einem Heustadel (Sattelkerben)

Klauung, Kervung

Klauen oder auch Kerven sind Ausschnitte aus Hölzern, zum Beispiel Sparren, auf denen diese auf Pfetten aufliegen. Eine Klaue besteht aus einer waagerechten Fläche, auf der der Sparren auf der Pfette aufliegt, und einer senkrechten Fläche, die an der Vorderkante der Pfette anliegt. Bei Flachdächern sind es zwei kleinere senkrechte Flächen. Heutzutage werden die Sparren mit Sparrennägeln mit den Pfetten verbunden. In den meisten Fällen reicht es aber, wenn einige Sparren mit Brettlaschen fixiert werden. Die übrigen Sparren werden dann mit den Dachlatten gehalten.

Spundung

Spundung bei Holzdielen, auch mit stirnseitiger Nut (eigentlich eine Verzapfung)

Der Spund dient der Verbindung zweier Hölzer entlang ihrer Seiten.

• Keilspund
• Quadratischer Spund – die Verbindung, die oft mit Nut und Feder verwechselt wird
• Trapezspund – heute Vorschrift für Brandschutzschalungen
• Gefalzter Spund, Falzung

Gratung

Die Gratung wird als Hilfsverbindung bei der Breitenverbindung von Hölzern und im Möbelbau als T-Verbindung bei der Plattenbauweise angewandt. Dabei wird eine Leiste mit einer Gratfeder (die Gratleiste) in die Gratnut, welche in die verleimt oder unverleimt zu verbindenden Bretter eingearbeitet wird, geschoben. Gratnut wie auch Gratfeder haben an der Brüstung einen Winkel von 75° bis 80° (ähnlich einem Schwalbenschwanz). Die Gratnut sollte eine Tiefe von einem Drittel des gegrateten Holzes haben und einen Millimeter tiefer sein, als die Gratfeder lang ist. Zudem kann die Gratnut zum Ende hin leicht keilförmig gearbeitet werden, dadurch gewinnt die Gratleiste merkbar an Halt. Es ist zu beachten, dass eine Vorholzlänge von mindestens 50 Millimetern von der Kante des gegrateten Holzes bis zur Gratnut eingehalten werden sollte um zu verhindern, dass die Gratnut durch Scherkräfte zerstört wird. Wird die Gratung verleimt, wird nur auf wenigen Zentimetern am vorderen Ende der Gratleiste Leim angegeben. Eine ordentlich ausgeführte Gratung ist allerdings auch ohne Leim eine Verbindung, die an Festigkeit ihres Gleichen sucht.

Durch ihre spezielle Form verhindert die Gratleiste ein verziehen der gegrateten Bretter, daher findet die Gratung beispielsweise bei Brettertüren und Tischplatten Anwendung. Aber auch Zwischenwände und -böden in Schränken und Regalen wurden gegratet. Durch den Vormarsch der Schrauben und Dübel ist die Gratung auf diesem Gebiet allerdings nahezu bedeutungslos geworden.

beidseitige Gratfeder

Draufsicht

Zinkung

Das Zinken ist eine traditionelle Vollholzverbindung. Hauptsächlich dient sie zum Verbinden von Korpusecken, als Fingerzapfen (T-Verbindung) aber auch zum Einbau von Böden oder Mittelwänden. Die Fingerzinken findet man auch bei Sperrhölzern. Die Ausführungen unterscheiden sich je nach mechanischer Anforderung.

• Fingerzinken (Grade Zinken oder auch Maschinenzinken)
• Offene Zinkung (Schwalbenschwänze)
• Halbverdeckte Zinkung (nur von einer Seite sichtbar)
• Gehrungszinkung (keine Verbindung sichtbar)
• Fingerzapfen (als T-Verbindung)

Fingerzinken	Maschinenzinken	offene Zinken	verdeckte-halbverdeckte Zinken
Gehrungszinken	Verzinkung an einer Eckverbindung eines Blockhauses

Keilzinkung

Die Keilzinkung ist eine moderne Verbindungstechnik. Hier werden einige bis zahlreiche feine keilförmige Nuten in beide Hölzer gefräst, und dann verleimt. Diese Methode ist heute eine der industriellen Standardverbindungen, und für viele Verbindungsarten (Stirnstoß, Längsstoß, Gehrung, Zapfung, Verklauung, ua.) einsetzbar.

Keilzinken in der Gehrung

Verbindung mittels eines dritten Holzes

Dübel

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. Es gibt neben den wohl am meisten verbreiteten Glatt- und Riffeldübeln auch Winkeldübel, welche zur Eckverbindung genutzt werden können. Im Vergleich zu fachgerechten Vollholzverbindungen steht die Dübelverbindung an Stabilität hinten, allerdings lässt sie sich zumeist mit entsprechenden Maschinen (Ständerbohrmaschine, Langlochbohrmaschine und Bohrautomat) wesentlich schneller und präziser ausführen. Vor allem im Möbelbau findet mehr und mehr der noch leichter verbaubare Flachdübel (Lamello) Anwendung.

Holzdübel und Gehrungsdübel

Querschnitt

Flachdübel

Grund Schnitt

Holznagel

Holznägel werden verwendet, um zu verhindern, dass ein Zapfen aus dem Zapfenloch rutscht oder ein Blatt oder Kamm abhebt. Es sind abgerundete oder vierkantige 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. Die Bohrungen sind in der Zimmerei meist auf Zug ausgeführt, das heißt, die Bohrlöcher in dem Zapfen und in dem Holz mit dem Zapfenloch sind leicht versetzt (um ein bis maximal mehrere Millimeter) oder nicht in Flucht. Beim Einschlagen des Holznagels wird der Zapfen so stramm in das Zapfenloch gezogen. Als sichtige Ziernägel können Holznägel auch sauber mit Spitze und Kopf ausgeführt sein.

Zwei Holznägel in einer Zapfung

Zierholznagel bei einer Überdachung

ca. 400 Jahre alter Holznagel aus St. Oswald

Holznägel finden auch Anwendung im Schuhmacherhandwerk. Kleine kurze Nägel werden zum Befestigen und Fixieren von Sohlen bei handgefertigten Schuhen und Stiefeln verwendet. Die Größe ist um 2-3 mm in der Stärke und bis 10 mm Länge. Im vorgestochenen Loch werden diese dann eingeschlagen und später mit der Raspel geglättet. Durch Industrialisierung ist ihre Verwendung zurückgedrängt. Siehe Schuhherstellung.

Nut und Feder

Zum stirnseitigen Verbinden von Brettern verwendet man Nut-Feder-Verbindungen. Hierbei werden die Stirnseiten mit einer Nut versehen, in die ein schmaler Holzstreifen (die Feder) eingesetzt wird, z. B. bei Dielen. Ist die Feder direkt aus einem der Bretter gearbeitet, heißt die Verbindung gespundet. Vorgefertigt wird diese Verbindungsform fachlich unkorrekt als Nut- und Federholz vertrieben.

Draufsicht

Verleimprofil

angeschnittene Feder

Draufsicht

Literatur

• 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

Siehe auch

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

Weblinks

• Arbeitspläne konventioneller Holzverbindungen www.schreiner-seiten.de
• Praktische Skizzen und Formeln für die Statik www.statikweb.de

Einzelnachweise

1. ↑ Krauth, Meyer (Hrsg.): Die Verknüpfung. IV. 5., S. 88ff. 
2. ↑ Krauth, Meyer (Hrsg.): Die Verdickung oder Verstärkung. IV. 4., S. 87f. 
3. ↑ Krauth, Meyer (Hrsg.): Holzverbindungen zur Verlängerung. IV. 3., S. 84ff. 
4. ↑ Zitat Lit. Krauth, Meyer (Hrsg.): Bau- und Kunstzimmerei. IV. 2. Holzverbindungen zur Verlängerung., S. 82. 
5. ↑ DIN 1052, Abschnitt 15