Otto Hetzer - db deutsche bauzeitung

Ingenieurporträt
Otto Hetzer
Begründer des Holzleimbaus
Text: Christian Müller
Otto Hetzer war zwar kein
Bauingenieur (Hetzer war Zimmermann),
doch reicht seine
Bedeutung als Konstrukteur weit
über seinen Lehrberuf hinaus:
Hetzer gilt als Begründer des Holzleimbaus.
Kurz vor seinem
Tod konnte er 1910 noch den
technischen Durchbruch dieser
Bauweise auf der Weltausstellung
in Brüssel erleben: Die Reichsbahnhalle
setzte dort mit 43 Metern
Spannweite für lange Zeit
Maßstäbe.
Otto Hetzer was a carpenter,
not a structural engineer, but his
significance as a designer of
buildings reached far beyond his
trade qualifications. Hetzer
is regarded as the founder of
laminated wood construction.
In 1910, shortly before his death, he
was able to experience the
breakthrough of this method of
construction at the World
exhibition in Brussels: there the
state railway depot with
spans of 43 meters set for a long
time new standards.
Im 19. Jahrhundert wurde der Baustoff
Holz immer mehr von Stein, Stahl und
Stahlbeton verdrängt. Die zimmermannsmäßige
Verarbeitung von Holz
galt zunehmend als veraltete, billige
Bauweise, mit der man nur noch
Schalungen für Betonkonstruktionen
oder Dachstühle baute. Dabei ließ sich
schon damals die statische Berechenbarkeit
der Stahlkonstruktionen ebenso
auf den Holzbau übertragen.
Für den Ausbau der Eisenbahn in Nordamerika
brauchte man Mitte des
19. Jahrhunderts viele Brücken, die aus
Kostengründen häufig aus Holz gebaut
wurden. Für die bautechnische Entwicklung
dieser Brücken ist besonders
der von William Howe im Jahr 1840
entwickelte Howe'sche Träger hervorzuheben,
an dem die Hauptprobleme
des damaligen Holzbaus deutlich werden:
Howe entwickelte einen doppelt
ausgekreuzten Fachwerkträger, der
durch die Vorspannung der Zugvertikalen
vorgespannt war und so alle
Diagonalen auf Druck beanspruchte.
Um einfache Verbindungspunkte zu
erhalten, wurden die Vertikalen als
Stahlstäbe ausgeführt, durch deren
Vorspannung die Holzdiagonalen mit
einem Druckstoß angeschlossen werden
konnten. Alle Stäbe besaßen die
gleiche Länge und konnten so von
angelernten Hilfskräften aufgebaut
werden. Wenn das Holz zu schwinden
begann, konnten die Zugstäbe immer
wieder nachgezogen werden.
Auch im Hallenbau gab es um 1890
ingenieurmäßige Entwicklungen für
Tragwerke, die allesamt aus Brettlamellen
zusammengesetzte Bogentragwerke
waren, deren mechanische
Verbindungspunkte wegen ihrer Nachgiebigkeit
den Schwachpunkt darstellten
(»Stephan'scher Bohlenbinder«,
»Melzer-Bogen«, »Tuchscherer-Bogen«).
Bereits 1809 empfahl der bayerische
Brückenbaumeister Carl Friedrich
Wiebeking deshalb in seinen »Beyträgen
zur Brückenbaukunde« das
Verleimen stark gekrümmter Bauhölzer:
»Solche Verbindung der kleinen Bretter
zu einem ganzen Baustücke, deren
Stoßfuge abwechseln müssen, kann ich
nicht genug beym Bau der Bogenbrücken
und bey Treppen, kurz überall,
wo man stark gekrümmte Bauhölzer
nöthig hat empfehlen. Die einzelnen
Bretter lassen sich nämlich nach der
Lehre, selbst in Windungen krümmen;
folglich ist eine Zusammensetzung
davon zu Bogenbrücken und Treppenträgern
sehr geschickt« [1].
An diesem Punkt setzte die durch Otto
Hetzer vorangetriebene Entwicklung
ein, die das vom Tischlerhandwerk her
altbekannte Verleimen von Hölzern auf
große Tragwerke übertrug.
1 Otto Hetzer (1846 – 1911)
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1

Ingenieurporträt Otto Hetzer (1846 – 1911)
Vom Zimmermann zum Konstrukteur
Karl Friedrich Otto Hetzer wurde 1846
in Kleinobringen bei Weimar geboren.
Seine Lehrzeit als Zimmermann verbrachte
er von 1860 bis 1863 in
Apolda. Nach dem deutsch-französischen
Krieg gründete er 1872 ein
Dampfsägewerk und Zimmereigeschäft
in Weimar. Der wirtschaftliche Aufschwung
der Stadt in der Gründerzeit
führte zur raschen Expansion des
Betriebs, der 1883 in »Weimarische
Bau- und Parkettfußbodenfabrik«
umbenannt wurde. Im Jahr 1891
wurde Otto Hetzer zum Großherzoglichen
Hofzimmermeister ernannt.
Bis 1910 erwarb er fünf Deutsche
Reichspatente. Auf Grundlage dieser
Patente entwarf Hetzer Dach- und Hallentragwerke
und führte so den Holzleimbau
zu seinem industriellen Durchbruch.
Otto Hetzer erlebte kurz vor seinem
Tod (1911) noch den technischen
Durchbruch dieser Bauweise auf der
Weltausstellung in Brüssel (1910) mit
dem Bau der Reichseisenbahnhalle, die
mit einer Spannweite von 43 Metern
für lange Zeit Maßstäbe setzte (Bild 2).
3
Vom Fußboden zum Verbundträger
Entsprechend der Firmengeschichte
stellte sich auch die Entwicklung der
einzelnen Patente dar.
Hetzers erstes Patent (DRP No. 63018)
beschreibt einen unterlüfteten Dielenfußboden
(Bild 3), der bei Bedarf (wenn
das Holz schwindet) in den vorhandenen
Richtleisten nachträglich zusammengeschoben
werden konnte [2].
Schon sein zweites Patent von 1900
(DRP No. 125895) stellte einen zusammengesetzten,
kastenförmigen Holzträger
dar, der dem Momentenverlauf
parabelförmig angepasst wurde (Bild 4).
Die einzelnen Querschnittsteile wie
Obergurte, Untergurte und Stege wurden
durch ein nicht näher benanntes
Klebemittel kraftschlüssig miteinander
verleimt. Die beiden grundlegenden
Probleme der belastungsabhängigen
Querschnittsoptimierung und der Wahl
des Verbindungsmittels wurden hier
erstmals gelöst. Die Verleimung mehrerer
Einzelquerschnitte stellt ebenso ein
Mittel gegen das Verdrehen und Reißen
dünnwandiger Holzquerschnitte dar.
Die rege Bautätigkeit um die Jahrhundertwende
führte bei sechs Meter
weit gespannten Balken für die damals
üblichen Holzdecken schließlich zu
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2
2 Die Deutsche Eisenbahnhalle für die Weltausstellung
1910 in Brüssel setzte mit einer Spannweite
von 43 Metern für lange Zeit Maßstäbe
3 Patent No 63018, Fußboden, 1892
4 Patent No 125895, 1900, zusammengesetzter
Holzbalken
4

einer Verknappung und Verteuerung
großer Holzquerschnitte [3].
So wird das Patent Nummer 163144
für einen Verbundträger von 1903
genau zum richtigen Zeitpunkt erteilt.
Otto Hetzer beschreibt darin die
Herstellung eines Trägers mit großem
Querschnitt aus einem der Länge nach
parabelförmig zersägten Balken, zwischen
dessen Schnittflächen ein Brett
unter hohem Druck eingeleimt wird
(Bild 5). Die Verleimung mit dem ent-
5 Patent No 163144, 1903, parabelförmig zusammengesetzter
Balken
6 Patent No 225687,1907, Fachwerkträger aus
Holz, bei denen die Diagonalen aus einem zickzackförmigen
Holzstab bestehen
5
6
gegen der zu erwartenden Durchbiegung
eingedrückten Brett verhindert
eine bleibende Verformung des Trägers
unter Belastung beziehungsweise
Eigengewicht. Über die Verwendung
von Hölzern verschiedener Festigkeiten
je nach Querschnitt sagt das Patent
allerdings nichts aus. Die Sägeschnittführung
war trotz geringen Verschnittes
relativ aufwendig in der Herstellung.
Eine verbreitete Anwendung dieses Patents
konnte nicht nachgewiesen werden.
Der Übergang zum Brettschichtträger
mit mehreren Schichten ließ den
parabelförmig verleimten Träger wieder
in Vergessenheit geraten.
Brettschicht- und Fachwerkträger
1906 erwarb Otto Hetzer das Patent
DRP No. 197773 für gebogene, verleimte
Brettschichtträger aus zwei und
mehr Lamellen, die auch unter Feuchtigkeit
unlöslich miteinander verbunden
sind. Der verwendete Leim wurde in
der Patentschrift nicht genau bezeichnet.
In der Regel verwendete Hetzer
einen Kaseinleim, dessen Rezept er mit
den Patentrechten weitergab. In der
Patentschrift wird die Verwendung der
Brettschichtträger für gebogene Sparrendächer
empfohlen. Obwohl auch
hier nicht ausdrücklich von Lamellen
verschiedener Festigkeiten die Rede ist,
ermöglicht ihre Verwendung eine
weitere Querschnittsoptimierung.
Abgeschlossen wird die Reihe der
Hetzer'schen Patente mit dem DRP No.
225687 von 1907 für »Fachwerkträger
aus Holz, bei denen die Diagonalen aus
einem zickzackförmigen Holzstab
bestehen« (Bild 6). Besonders bei der
Konstruktion von Bogentragwerken
größerer Spannweite führte die geringere
Steifigkeit der Vollholzquerschnitte
bei wechselnden Lasten zu hoher
Biegebeanspruchung und damit zur
Schwingungsanfälligkeit.
7 Tragwerk aus einfach gevouteten Trägern
8 Gerader Dreigelenkbinder mit Zugband
9 Abgewinkelter Dreigelenkbinder mit
angehobenem Zugband
10 Abgewinkelter Dreigelenkbinderr mit
angehobenem Zugband und Satteldach
11 Gebogener Zweigelenkbinder mit Zugband
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Ingenieurporträt Otto Hetzer (1846 – 1911)
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Hetzers Ziel war es daher, Teile der
Stegkonstruktion in Richtung der
Hauptspannungstrajektorien als Druckoder
Zugstreben auszubilden. Eine
hohe Schubbeanspruchung der Vollholzquerschnitte
parallel zur Holzfaser
und zur Leimfuge konnte dadurch umgangen
werden. Bisher wurde allerdings
kein von Hetzer ausgeführtes
Bauwerk dieser Art gefunden.
Seine Patente wurden auf der Grundlage
von Lizenzen vergeben, die von
verschiedenen Ingenieuren und Holzbaufirmen
in ganz Europa übernommen
wurden. Bereits 1909 übernahm
das Ingenieurbüro Terner und Chopard
in Zürich die Patentrechte und baute
auf deren Grundlage eine große Anzahl
bemerkenswerter Gebäude. Seit 1921
stellt auch die Firma Nemaho in
Doetinchem Holzleimbinder her und
exportiert diese heute noch weltweit.
Dach- und Hallentragwerke Otto
Hetzer entwickelte zur besseren Vermarktung
der Holzleimbinder Dachund
Hallentragwerke, die er in der
Firmenschrift von 1908 veröffentlichte
(Bilder 7–16). Die Tragwerke zeigen die
Vielfalt der im Holzleimbau nun möglich
gewordenen freien Form, die sich
den statischen und gestalterischen
Erfordernissen anpassen konnte.
»Im Gegensatz zu den bisherigen,
nur auf reinen Erfahrungsgrundsätzen
12 Tragwerk mit Zweigelenkfachwerkträger
mit angehobenem Zugband
13 Dreigelenkrahmen
14 Dreigelenkbogen mit Satteldach
15 Dreigelenkbogen mit runder Dachhaut
16 Dreigelenkspitzbogen
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beruhenden Holzkonstruktionen, die
unnötig viel Material erforderten und
trotzdem nur geringe Tragfähigkeit aufwiesen,
haben wir unser besonderes
Augenmerk darauf gerichtet, klare und
theoretisch richtige Tragwerke zu konstruieren,
deren Berechnung sich nach
den neuen Methoden der Statik einwandfrei
durchführen läßt. Unsere
Systeme besitzen eine ungewöhnliche
erhöhte Tragfähigkeit und sind dabei
unter vollständiger Ausnutzung des
Materials besonders sparsam konstruiert.«
Mit der gleichen Sparsamkeit, mit der
Stahl im Stahlbau verwendet wurde,
wurde nun auch mit Holz gearbeitet.
Dies führte zu den Doppel-T-förmigen
Querschnitten in Holz. Dabei bestanden
in der Regel die zwanzig Zentimeter
breiten Ober- und Untergurte aus vier
Lamellenlagen, die ungestoßen bis zu
15 Meter lang waren. Im Stegbereich
war der Querschnitt auf sechs Zentimeter
reduziert und die Lamellenstöße
als Vollstoß ausgebildet.
Sparrendächer und Zweigelenkbögen
Ein schönes Beispiel einer gebogenen
Sparrendachkonstruktion mit angehobenem
Zugband ist der Dachstuhl im
1906 erbauten Naturhistorischen Museum
in Altenburg. Die Sparren haben
dort einen rechteckigen Querschnitt
und sind im Abstand von etwa einem
17, 18 Museum für Naturkunde in Altenburg,
erbaut 1906
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Meter angeordnet. Mit der angehobenen
hölzernen Zange konnte der Saal in
einer Höhe von vier Metern frei überspannt
werden, ohne die Dachkonstruktion
mit ihren acht Metern Spannweite
übermäßig hoch werden zu
lassen. Da die Zangen nicht überall
durchgängig erforderlich waren, kam
das Oberlicht noch ausreichend zur
Geltung. Die geringen Horizontalkräfte
am Auflager, die infolge eines höher
gelegten Zugbands auftreten, wurden
vom Mauerwerk aufgenommen [4].
Eine Sonderform der Zweigelenkbogen-
Kuppel auf ovalem Grundriss entstand
1909 für die Stadtgartenhalle in Hagen.
Sie überspannte eine Fläche von 12,30
auf 17 Metern. Drei Zweigelenkbinder
mit angehobenem Zugband und vier
Gratbinder ergaben mit ringförmigen
Pfetten die Auflager für die gebogenen
Sparren. An der Unterspannung war
eine Putzdecke abgehängt. Am Ende
des Zweiten Weltkrieges wurde die
Kuppel durch Brandbomben zerstört.
Hallen aus Rahmenbindern mit Zugband
Eine der Hallen in Hetzer-Bauweise
entstand 1910 als Deutsche
Eisenbahnhalle für die Weltausstellung
in Brüssel (Bild 2). Sie bestand zwar nur
als temporäres Gebäude, hatte aber mit
ihren 43 Metern Spannweite ein erst
sehr viel später wieder erreichtes Ausmaß.
Der Zweigelenkrahmen mit
14 Metern Scheitelhöhe hatte in 8,20
Metern Höhe ein eisernes Zugband.
Die im Querschnitt vorhandenen
Spannungen wurden mit 136 kg/cm 2
(1,36 KN/cm 2 ) angegeben, die auch
heute mit Brettschichtholz BS14 zulässig
wären. Aufgrund der Bindergröße
waren für den Transport fünf Montagestöße
erforderlich, die biegesteif ausgebildet
waren.
Der Entwurf der Halle stammt von Peter
Behrens und lässt äußerlich wenig von
der Leichtigkeit der Konstruktion, geschweige
denn seine außerordentliche
Spannweite vermuten. Die Statik des
zweifach statisch unbestimmten
Systems wurde von Hermann Kügler
aus München berechnet und aufgrund
der erstmaligen Verwendung im Holzbau
vollständig veröffentlicht [5]. Die
Form der Rahmen-Binder übernahm die
Otto Hetzer AG 1912 beim Bau der
Flugzeughallen in Weimar.
Resümee Auch wenn Otto Hetzer
nicht als erster auf die Idee kam, Holzlamellen
zu gebogenen Tragwerken
miteinander zu verleimen, so hat er
doch dem Holzleimbau durch eine
statisch sinnvolle und wirtschaftliche
Bauweise zum Durchbruch verholfen.
Mit Entwicklung der statischen Grundlagen
war nun der Weg frei für bis zu
100 Meter weit gespannte Bogenbinder,
über 160 Meter weit gespannte
Kuppeln und ebenso weit gespannte
Hängerippenschalen [6]. C.M.
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Literatur
19
19 Stadtgartenhalle
in Hagen in Westfalen,
erbaut 1909,
Längsschnitt
20 Die Zweigelenkbogen-Kuppel
der
Stadtgartenhalle
in Hagen während
des Aufbaus
[1] Wiebeking, Carl Friedrich, Beyträge zur Brückenbaukunde,
München 1809
[2] Haarmann, A., Fußböden aus Rotbuchenholz,
Centralblatt der Bauverwaltung, 1894/H. 7 S. 69
[3] Hetzer, Otto (Sen.), Otto Hetzer, Weimar –
Neue Holzbauweisen, Weimar 1908
[4] Kersten, Christian, Freitragende Holzbauten,
2. Auflage, Berlin 1926
[5] Mannheimer; Franz, Eisenbahnhalle, Der Industriebau,
1910, H. 8, S. 206–216
[6] Müller, Christian, Holzleimbau, München 2000
20