Holzverbindungen werden in vielen verschiedenen Ausführungen im Zimmerer- und Tischler-Handwerk gebraucht und sind mindestens mit je einem Fachbegriff versehen. Es sind zumeist nicht lösbare, teilweise formschlüssige Verbindungen.
Geschichte Die Technik der Holzverbindung ist wahrscheinlich so alt wie die Werkzeugmacherei des Menschen. Das Einspleißen einer Hartholz-Klinge in einen Schaft war schon eine primitive Holzverbindung. Der Übergang zur Sesshaftigkeit führte zum Bau fester Unterkünfte und zur Entwicklung elementarer Holzverbindungen. Die älteste bisher nachgewiesene Holzverbindung ist 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.
Hohe Kunstfertigkeit bewiesen Haushandwerker und Handwerker im Umgang mit Steinäxten und Steinbeilen um 3500 v. Chr. bei der Verbesserung von natürlichen Holzverbindungen, z. B. durch Nacharbeiten von Astgabeln, mehr noch bei den frühen Verbindungen wie Einhalsungen und Zapfen. Mit dem Beginn der Bronzezeit und damit dem Aufkommen von Bronzeäxten und Bronzebeilen machte die Werkzeugentwicklung und damit die Holzverbindungen einen großen Sprung vorwärts. Richtige Sägen aus gezahnten Bronzeblättern, auch schon in Holzbügel gespannt, sind seit 1500 v. Chr. in Ägypten nachgewiesen.
Im 15. Jahrhundert n. Chr. war die Entwicklung vom Eisen zum Stahl so weit vorangeschritten, dass sowohl eine Vielzahl spezialisierter Äxte und Beile als auch breite und harte Sägeblätter hergestellt werden konnten. Die bis dahin als archaische Typen schon über Jahrtausende bekannten Holzverbindungen wie Zapfen, Blätter, Kämme, Einhalsungen, Klauen und Versätze konnten damit schnell zu einem komplizierten System von Holzverbindungen weiterentwickelt werden.
Grundlagen 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 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 oder hölzerne Keile. 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 Zimmerergewerbe sind das zum Beispiel Metallplatten, die über die Verbindungsstelle genagelt oder Metallschuhe, in die die Balken eingelegt werden. Solche Lösungen werden Verbindungen des Ingenieurholzbaus genannt.
Bei 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.
Holzverbindungen des Tischlers Im Tischlerhandwerk werden Holzverbindungen am häufigsten im Möbelbau eingesetzt. Bretter werden zu einem Korpus oder zu breiteren Platten verbunden und Leisten zu Rahmen.Gary Rogowski: Holzverbindungen – auswählen, konstruieren, bauen. Vincentz Network, Hannover 2011, ISBN 978-3-86630-951-7. Einige tischlermäßige Holzverbindungen werden ähnlich bezeichnet und ausgeführt wie zimmermannsmäßigen Holzverbindungen. Zum Beispiel wird das Blatten vom Zimmermann als Verblatten beziehungsweise Überblatten bezeichnet.
Folgende Verbindungen werden am häufigsten verwendet.
Gratverbindung, Gehrung, Zinken,Holzverbindungen auf holz-technik.de Überblatten, Schlitz/Zapfen, Steg/Keil, Stoßen und andere,Verbindungen auf schreiner-seiten.de. Nut/Feder/Falz, Schäften.
Zimmermannsmäßige Holzverbindungen Zimmermannsmäßige Holzverbindung werden die Holzverbindungen genannt, die im traditionellen Holzbau zur Verbindung von Bauholz größerer Querschnitte (größer 8 × 8 cm) verwendet werden. Sie haben 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 immer mehr durch Verbindungstechniken unter Zuhilfenahme von Verbindungsmitteln aus Metall, Kunststoff oder auch Leimbindern ersetzt werden.
Nach DIN 1052 Abschnitt 15DIN 1052:2008-12, Abschnitt 15. gelten als „Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus Holz“: 15.1 – Versätze, 15.2 – Zapfenverbindungen, 15.3 – Holznagelverbindungen, Weitere zimmermannsmäßige Holzverbindungen sind in der nicht mehr gültigen DIN 1052 nicht geregelt. Für den Holzbau gilt seit dem 1. Juli 2012 der Eurocode 5 (EC 5).
In einer Auflistung nach dem Unterscheidungskriterium der Verbindungsart werden zum Beispiel folgende Verbindungen genannt:
Stoßverbindungen, Zapfenverbindungen, Blattverbindungen, Kammverbindungen, Halsverbindungen, Versatzverbindungen, Klauenverbindungen, Verbindungen des Blockbaus, Verbindungen des Stabbaus/Breitenverbindungen, Reparaturverbindungen.
Unterteilung und Beschreibung der Holzverbindungen des Tischlers Stoß, Gehrung und Überblattung 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 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 Zimmerergewerbe 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 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
mini|Brettkante mit Falz
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 Als Schlitz wird bei Holzverbindungen ein Zapfenloch in Form eines rechteckigen Sacklochs bezeichnet. Der Schlitz nimmt den Zapfen auf, der in der Regel verleimt wird. Der Schlitz wird traditionell mit dem Stechbeitel ins Holz gestemmt. Gefräste Zapfenlöcher haben abgerundete Ecken, die mit dem Stechbeitel begradigt werden können, wenn dies gewünscht ist.
Zylindrische Zapfenlöcher lassen sich maschinell durch eine einfache Bohrung herstellen. Der zugehörende Rundzapfen lässt sich auf der Drechselbank fertigen. Alternativ können in beide Fügeteile Zapfenlöcher gebohrt und über einen losen Zapfen bzw. Holzdübel verbunden werden.
Ein dreiseitig offener, rechteckiger Schlitz bildet zusammen mit dem Zapfen eine Bügelzapfen-EckverbindungGary Rogowski: Holzverbindungen – auswählen, konstruieren, bauen. Vincentz Network, Hannover 2011, ISBN 978-3-86630-951-7, S. 226.
Bei einer Steg-Keil-Verbindung wird das Zapfenloch vollständig durch das Holz hindurchgeführt. Ein längerer Zapfen „(Steg)“ wird durch den Schlitz hindurchgesteckt, bis er am anderen Ende bündig abschließt. Die Stirn des Zapfens wird vor der Montage eingeschnitten. Zum Verspannen des Zapfens werden kleine Keile in den Zapfen getrieben. Durch Entfernen der Keile ist die Steg-Keil-Verbindung später wieder lösbar, wenn sie nicht verleimt wurde.Abbildung siehe zum Beispiel auf www.schreiner-seiten.de. Diese Verbindung wurde früher häufig bei der Fertigung des Türblatts von Kassettentüren eingesetzt. Durch ein tieferes Eintreiben der Keile oder Austauschen gegen stärkere Keile konnte ein hängendes Türblatt wieder in Form gebracht werden.
Zinkung und Gratung 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. Meist wird sie angewendet zur Eckverbindung von zwei Brettern, deren Hirnholz über die gesamte Brettbreite kammartig ausgeschnitten ist. 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). Da die Klebung mit modernen Klebstoffen stabiler als das Holz selbst ist, widerstehen geklebte gerade Fingerzinken größeren Belastungen als Schwalbenschwanzzinken, da die Schwachstelle der schmalen Seite der Schwalbenschwanzzinken nicht vorhanden ist.
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.