Bereitstellung und Bearbeitung der Schwarzwälder Weißtannen für die Expo

Holz, Klima, Kohlendioxid
Die Neubauten auf dem EXPO-Gelände orientieren sich - und dies ist ein wesentliches Novum im Vergleich zu allen bisherigen Weltausstellungen – am Kriterium der Nachhaltigkeit. So liegt es nahe, den Baustoff Holz als nachwachsenden Rohstoff für die Konstruktion dieses Großdachs einzusetzen.

Holz als Baustoff für Tragkonstruktionen
Die Qualität von Holz für tragende Zwecke wird traditionell visuell beurteilt. Kriterien sind die Ästigkeit (Größe und Häufigkeit von Ästen, bezogen auf die Querschnittsabmessungen), die Breite der Jahresringe und die Faserabweichung (Abweichung der Richtung der Holzfasern von der Längsachse des zu klassifizierenden Querschnitts) sowie Schädigungen infolge von Rissbildung, Insekten und Pilzen. Die Klassifizierung hängt jedoch auch von der subjektiven Beurteilung des Sortierers ab.

Vorauswahl der Stämme im Wald
Alle 40 Stämme mussten sämtliche Anforderungen an die Holzqualität erfüllen. Als Kriterien hierfür sind Äste, Krümmungen, Jahresringbreiten und Mindestrohdichte zu beurteilen. Maschinelle Verfahren zum Sortieren von Rundholz oder Schnittholz mit größeren Querschnitten existieren nicht. Für die Auswahl und Qualitätsbestimmung des Rundholzes für die Stützen der Turmkonstruktion des EXPO-Daches kam daher nur visuelle Begutachtung in Frage. Zum Herstellen der Stützen in der Turmkonstruktion benötigte man Stämme mit mindestens 72 cm Durchmesser am Zopf (oberes, dünneres Ende eines Stammabschnittes) und 90 cm Durchmesser am Stock (unteres, dickeres Ende eines Stammabschnittes). Unter Berücksichtigung einer ausreichenden Überlänge für den Abbund, d.h. das Herstellen der Bauteile mit allen Fräsungen und Bohrungen, mussten die Stammabschnitte eine Länge von mindestens 18 m aufweisen.
Sowohl im Süd- als auch im Nordschwarzwald konnten Stämme entsprechender Dimension gefunden werden. Man entschied sich für den Südschwarzwald, da in den Forstbezirken Schopfheim und Todtmoos wohl die höchste Konzentration dieser Waldgiganten in Westeuropa vorhanden ist. Geliefert wurden die Bäume für das Expo-Dach aus dem Kommunal- und Privatwald. Diese Stämme fanden in früheren Jahren wegen ihrer Wetterfestigkeit, ihres geraden Wuchses und ihrer Vollholzigkeit häufig als Masten im Schiffsbau Verwendung. Sie weisen ferner gleichmäßige Jahresringe auf und neigen nur wenig zur Druckholzbildung und Drehwuchs. Bei Tannen größeren Durchmessers treten bisweilen Nasskerne mit hohen Holzfeuchten auf (100%-200%). Üblicherweise ist Kernholz bei frisch gefällten Bäumen weniger feucht (30%-50%) als das feuchte Splintholz der Randzonen, das durchaus Holzfeuchten bis 200% aufweisen kann.

Messen mit Ultraschall
Die Stammdurchmesser bestimmte man in Brusthöhe, ca. 1,30 m über dem Boden, direkt durch Kluppen (Schiebelehren zum Messen von Baumdurchmessern). Eines der wesentlichsten Auswahlkriterien war der Zopfdurchmesser, der natürlich nicht direkt zu messen war. Mitarbeiter der Forstlichen Versuchsanstalt Freiburg nahmen deshalb Einschätzungen der Durchmesser in 18 m Höhe mit Hilfe wissenschaftlicher Erfahrungswerte über den Durchmesser in Brusthöhe und zusätzlich vermessungstechnisch mit einem Theodolit vor.
Die nach dem allgemeinen Erscheinungsbild und den Abmessungen in Frage kommenden Stämme wurden markiert und anschließend mit Ultraschall untersucht. Mit dieser im deutschsprachigen Raum noch kaum eingesetzten Methode verhindert man zum einen, dass Bäume mit Kernfäule eingeschlagen werden. Zum anderen bestimmt man von den vorausgewählten Bäumen die Besseren. Die Beurteilung geschah durch Vergleich der gemessenen Ultraschall-Geschwindigkeiten. Die Geschwindigkeit ist bei höherer Rohdichte größer.
An jedem vorausgewählten Baum wurden Ultraschallmessungen in radialer Richtung durch den Stammfuß gemacht. Das Ergebnis bestätigte das Verfahren: Unter den gefällten Bäumen befanden sich keine Exemplare mit Kernfäule. Alle Stämme wurden sektionsweise auf Drehwuchs vermessen. Zusätzlich wurden Messungen der Halbmesser und jeweils vier Laufzeit-Messungen in Stammlängsrichtung an den gefällten Bäumen durchgeführt.

Einschlagen, Rücken und Lagern der Bäume
Das Trocknungsverhalten von Rundhölzern dieser Dimensionen ist weitgehend unbekannt. Um vermehrte Rissbildung zu vermeiden, wurde eine ausschließliche natürliche Trocknung gewählt. Den Eigenschaften „Druckholz“ und „Drehwuchs“ kam infolge eines veränderten Schwindverhaltens bei der späteren Auswahl der Stämme für die Konstruktion besondere Bedeutung zu.
Um die Zeit bis zum Einbau für natürliches Trocknen möglichst gut auszunutzen, wählte man die Bäume noch während des Winters bei einer extremen Schneelage im Jahre 1999 aus.
Die Bäume wurden vor Beginn der Wachstumsperiode geschlagen und waren so weniger anfällig für Schädigungen durch Pilze. Die Rückearbeiten, das heißt der Transport der Bäume aus dem Wald, und der Transport zum Lagerplatz musste vor dem möglichen Auftreten holzschädigender Insekten geschehen.
Die Stämme wogen pro Stück zwischen 9 und 15 Tonnen. Der größte Hiebsdurchmesser lag bei 1,45 Meter; der größte Baum maß 51 Meter. Das Fällen und der Transport der Stämme aus dem Wald war aufgrund der Dimensionen und des hohen Gewichtes ungewöhnlich und schwierig. Zum Rücken im Wald waren bis zu drei Forstschlepper nötig. Je LKW konnte nur ein Stamm aus dem Wald abgefahren werden. In Gersbach war ein etwa 350x50 Meter großer Lagerplatz eingerichtet. Die Tannen wurden dort mit 400 bar Wasserdruck entrindet und mit einer Motorsäge (1,80 Schwert und zwei Antriebe) längs in zwei Hälften aufgesägt.

Vorbereitende Arbeiten am Lagerplatz
Das Entrinden der Stammabschnitte folgte unmittelbar nach dem Anliefern der Stämme am Lagerplatz. Die durch die Art der Entrindung mit Hochdruck-Wasserstrahl erzielte glatte und gleichmäßige Oberfläche fand Gefallen, so dass man auf das zunächst vorgesehene Abfräsen verzichten konnte.
Die weitere Bearbeitung der Stammabschnitte wurde unter Beachtung gestalterischer, statischer, konstruktiver, montage- und ausführungstechnischer Gesichtspunkte diskutiert. Hier ergab sich auch die bereits erwähnte Längs-Halbierung der Stämme. Die Schnittführung orientieret sich dabei an einer mit Hilfe einer Schlagschnur angebrachten Markierung.
Um das Austrocknen zu unterstützen, wurden die Stammhälften mit dazwischen liegenden Hölzern gelagert, durch die ein Durchlüften gewährleistet wird, und mit Spanngurten wieder zusammengespannt. Um den gleichen Trocknungsgrad beider Stammhälften zu erreichen, wendete man die Stämme nach der halben Lagerungszeit.

Die deutsche Forstwirtschaft stellt mit der Realisierung des EXPO-Dachs ihre Kompetenz sowohl mit den eingesetzten Materialien als auch durch die Bauleistung unter Beweis. Eine breite Gruppe von Fachleuten und Mitarbeitern ist daran beteiligt, beginnend beim Forst, über die Sägewerke und das Anfertigen von Brettschichtholz, über den Handel bis hin zu den Holzbauunternehmen.

(Textquelle: „Weißtannen aus dem Schwarzwald“; Autoren: C. Hoffmann, G. Rieger, A. Schabel; Auszug aus dem Buch „Expodach“, herausgegeben von Thomas Herzog, erschienen 2000 im Prestel Verlag, ISBN: 3-7913-2382-2)

(Bildnachweis: 1-6: FVA, Abt. Waldnutzung)