Читать книгу Bauphysik-Kalender 2022 - Nabil Fouad A., Nabil A. Fouad - Страница 71

Holz ist in geschlossenen Bauteilen im Wesentlichen durch entsprechende holzzerstörende Pilze gefährdet. Damit es in Holzbauteilen nicht zu Holzabbau durch Pilze kommt, hält die Holzschutznormung seit Jahrzehnten einen respektvollen Sicherheitsabstand bei der Beurteilung der Holzfeuchte. In der aktuellen DIN 68800-1 [32] steht: „Unabhängig von dem tatsächlichen Feuchteanspruch Holz zerstörender Pilze sowie der Fasersättigungsfeuchte der verschiedenen Holzarten wird ... einer ausreichenden Sicherheit ein Wert von 20 % Holzfeuchte als Obergrenze für das Vermeiden eines Pilzbefalls angesetzt.“ Die genannten 20 M.-% sind folglich eine mit Sicherheit behaftete Größe. Der Bereich zwischen 20 M.-% und Fasersättigungsfeuchte (bei heimischen Nadelhölzern ca. 30 M.-%) ist letztendlich unscharf und ungeeignet für die Auswertung von hygrothermischen Berechnungen. Daher war es für das WTA-Merkblatt erforderlich, eine Bewertung für hygrothermische Berechnungen zu erarbeiten.

In einem Großteil der Literatur über holzzerstörende Pilze wird allerdings kein Zusammenhang zwischen Temperatur, massebezogener Holzfeuchte bzw. relativer Luftfeuchte und der Einwirkungszeit des Klimas hergestellt. Lediglich Viitanen und Ritschkoff entwickelte vor der Jahrhundertwende aus Laborversuchen ein Bewertungsmodell [65, 66], dass zum einen alle Einflüsse berücksichtigt und zum anderen für die dynamische Auswertung geeignet ist. 1991 stellen Viitanen und Ritschkoff bei Laborversuchen fest, dass holzerstörende Pilze (Braunfäule wie Echter Hausschwamm, Kellerschwamm etc.) eine „Aktivierungsfeuchte“ benötigen, die sich bei mind. 95 % rel. Luftfeuchte einstellt (Bild 17). Umgerechnet in Holzfeuchte bedeutet dies bei einheimischen Bauhölzern ca. 25–28 M.-%. Die Aktivierungsfeuchte, die auch eine gewisse Zeit vorhanden sein muss, kann damit erklärt werden, dass eine erhöhte Feuchte zur Auskeimung der Pilzsporen erforderlich ist. Je nach Temperatur dauert es unterschiedlich lang (Bild 17). So beginnt das Auskeimen bei bspw. 10 °C und 95 % rel. Luftfeuchte erst nach knapp 85 Tagen. Bei höheren Temperaturen (20 °C) halbiert sich die Zeit bis zur Auskeimung (40 Tage). Somit ist die Gefährdung für das Holz im Winter aufgrund der Temperaturen geringer als im Sommer. Im Sommer hingegen können schon wenige Wochen bei hohen Feuchten, genügen, um den Pilz keimen zu lassen.

Nach der „Aktivierung/Auskeimung der Pilzsporen“ sind die Feuchteansprüche der Pilze geringer. Auch hier hängen das Wachstum und der Abbau der Holzsubstanz im Wesentlichen von der Temperatur und der rel. Luftfeuchte ab. Nach dem Modell von Viitanen entstehen entsprechende Kurven in Bild 18. Wählt man beispielsweise die Grenzbedingung bei 20 °C (rot–Strich-Punkte Kurve) und 92% r. F., würde vier Monate kein Holzabbau stattfinden. Erst wenn solche Bedingungen länger vorherrschen, kommt es zum Abbau der Holzsubstanz. Den Kurven sind Gleichungen hinterlegt, die es ermöglichen, dass man nicht nur solche statischen Betrachtungen durchführen, sondern auch dynamische Prozesse auswerten kann [67].

Bild 17. Zusammenhang zwischen Temperatur, rel. Luftfeuchte und der „kritische" Zeit, ab der die Holzzerstörung beginnt, der sogenannten „Aktivierung" (aus Laborversuchen [65] entwickelte Kurven). Unter 95 % rel. Luftfeuchte kommt es nicht zum Auskeimen der Sporen von Braunfäulepilzen.

Bild 18. Zusammenhang zwischen Temperatur, rel. Luftfeuchte und der Zeit: Nach der „Aktivierung" (Bild 17) können sich die Pilze weiterentwickeln und das Holz abbauen.

Eine entsprechende Betrachtung schien zunächst für die hygrothermische Simulation zu komplex und sie enthielt keine Sicherheiten. Daher wurde die Bewertung stark vereinfacht [68]: Abgeleitet aus Bild 18 und dem Betrachtungszeitraum von >12 Monaten entstand die Grenzkurve aus Temperatur und rel. Porenluftfeuchte, die im WTA-Merkblatt hinterlegt ist (Bild 19; unterste durchgezogene Linie). Ergänzt wird hier die Abbildung mit zusätzlichen Kurven, die andere Zeiträume (3, 6 und 12 Monate) betrachten. Daraus wird ersichtlich, dass die WTA-Kurve mit Sicherheiten behaftet ist, da in der Regel dynamischen Prozesse nicht 12 Monate oder sogar noch länger andauern. Für die aus der Berechnung stammenden Tagesmittelwerte wurde dementsprechend im WTA-Merkblatt ergänzt: „In begründeten Ausnahmefällen können einzelne kurzfristige Überschreitungen akzeptiert werden.“ [62]

Bild 19. Möglichkeit der temperaturabhängigen Bewertung Simulationsergebnissen anhand der rel. Luftfeuchte im Holz, der sogenannten Porenluftfeuchte. Die unterste Kurve entspricht der Grenze nach WTA [62].

Die erstellte Grenzkurve wurde innerhalb der WTA-Arbeitsgruppe an rund 200 Berechnungen ausführlich getestet und zeigt für die untersuchten Bauteile plausible Ergebnisse, die mit Erfahrungen aus der Praxis abgeglichen wurden. Nach nun über fünf Jahren Erfahrung mit der Grenzkurve und den neusten Erkenntnissen [28] wird in der WTA-Arbeitsgruppe aktuell eine veränderte Grenzziehung besprochen. Dabei werden auch verschiedene Sicherheitsstufen diskutiert. Neben der bauphysikalischen Anforderung ist noch eine weitere Materialgrenze für Holz zu beachten. Handelt es sich bei dem Holzbauteil um ein tragendes Bauteil, sind die Nutzungsklassen aus der Tragwerksplanung (Eurocode 5) zu beachten. Die Tragfähigkeit und die Gebrauchstauglichkeit bei Holz hängen ebenfalls von der Umgebungs- und damit von der Holzfeuchte ab. Sind die Feuchten zu hoch, werden in der Statik Abminderungsfaktoren berücksichtigt. Dabei wird die mittlere Feuchte im gesamten Holzquerschnitt betrachtet. In der Nutzungsklasse 2 sind maximale Holzfeuchten von 20 M.-% zulässig. Die Bauphase wird in der Regel nicht separat betrachtet. Es ist folglich die Feuchte im eingeschwungenen Zustand zu beachten.