Baumuntersuchungen
Kann die Verkehrssicherheit eines Baumes im Rahmen der visuellen Baumkontrolle nicht abschließend beurteilt werden, ist gemäß den einschlägigen FLL-Richtlinien eine eingehende Untersuchung erforderlich. Art und Umfang richten sich nach der konkreten Fragestellung sowie den festgestellten Auffälligkeiten und Standortverhältnissen.
Zum Einsatz kommen geeignete Untersuchungsverfahren nach dem aktuellen Stand von Technik und Wissenschaft, insbesondere Zugversuche, Schalltomographie und elektrische Widerstandstomographie. Ziel ist eine nachvollziehbare Beurteilung der Stand- und/oder Bruchsicherheit sowie die Ableitung fachlich begründeter Maßnahmen.
Unsere Arbeitsweise folgt dem Grundsatz der fachlichen Verhältnismäßigkeit. Aufgrund unserer langjährigen sachverständigen Erfahrung lassen sich viele Bäume und Defektsymptome bereits visuell ausreichend beurteilen. Technische Untersuchungsverfahren werden deshalb gezielt und nur dann eingesetzt, wenn sie zur Klärung der konkreten Fragestellung erforderlich, geeignet und fachlich aussagekräftig sind.
Bruchsicherheit
Die Bruchsicherheit beschreibt die Fähigkeit eines Baumes oder einzelner Baumteile, den zu erwartenden Belastungen ohne Bruchversagen standzuhalten. Beurteilt wird insbesondere, ob Stamm, Äste oder Vergabelungen unter Berücksichtigung vorhandener Schäden eine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen.
Standsicherheit
Die Standsicherheit beschreibt die Fähigkeit eines Baumes, den einwirkenden Belastungen ohne Versagen seiner Verankerung im Boden standzuhalten. Maßgeblich ist das Zusammenwirken von Wurzelsystem und Boden. Beeinträchtigungen der Standsicherheit können insbesondere aus Wurzelschäden, dem Abbau tragender Wurzeln durch holzzersetzende Pilze sowie Veränderungen im unmittelbaren Baumumfeld resultieren.
Schalltomographie
Der Schalltomograph ist ein Messgerät zur Untersuchung der inneren Struktur von Stamm- und Astquerschnitten. Hierzu werden die Laufzeiten von Schallimpulsen zwischen mehreren, um den untersuchten Querschnitt angeordneten Messpunkten erfasst.
Fäulen, Höhlungen und Risse verändern die Laufwege und Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Schallwellen. Diese Veränderungen werden in einem Tomogramm grafisch dargestellt. Das Tomogramm dient als Grundlage für die Beurteilung der inneren Querschnittsstruktur und wird gemeinsam mit den visuellen Befunden sowie der auf den Baum einwirkenden Windlast bei der Bewertung der Bruchsicherheit berücksichtigt.
Elektrische Widerstandstomographie
Die elektrische Widerstandstomographie erfasst die räumliche Verteilung des elektrischen Widerstands im untersuchten Holzquerschnitt. Dieser wird insbesondere durch den Wassergehalt, die Zellstruktur und die Ionenkonzentration des Holzes beeinflusst.
Risse, Nasskerne und andere Besonderheiten des Holzkörpers können die Interpretation eines Schalltomogramms erschweren. Die elektrische Widerstandstomographie liefert hierzu ergänzende Informationen und kann dazu beitragen, unterschiedliche Veränderungen der inneren Holzstruktur besser voneinander abzugrenzen.
Die gemeinsame Auswertung von Schall- und Widerstandstomogramm ermöglicht eine differenziertere Beurteilung des untersuchten Querschnitts. Die Ergebnisse werden zusammen mit den visuellen Befunden sowie der auf den Baum einwirkenden Windlast bei der Bewertung der Bruchsicherheit berücksichtigt.
Zugversuche (Elasto-Inclinomethode)
Beim statischen Zugversuch werden über ein in der Baumkrone befestigtes Seil kontrolliert ansteigende und vergleichsweise geringe Zugkräfte in den Baum eingeleitet. Zugkraft und Seilwinkel werden kontinuierlich erfasst. Gleichzeitig messen Elastometer die Dehnung beziehungsweise Stauchung der äußeren Stammfasern, während Inclinometer die Neigung am Stammfuß aufzeichnen.
Die Randfaserdehnung dient der Beurteilung der Bruchsicherheit. Aus der Neigung am Stammfuß werden Rückschlüsse auf die Verankerung des Baumes im Boden und damit auf seine Standsicherheit abgeleitet. Die Belastung wird während der gesamten Untersuchung überwacht und so begrenzt, dass die hervorgerufenen Verformungen im reversiblen Bereich verbleiben.
Die Untersuchung umfasst drei aufeinander abgestimmte Arbeitsschritte:
Zugversuch: Messung der Baumreaktion auf definierte statische Belastungen mit Hilfe hochauflösenden Messgeräten.
Windlastanalyse: Diese ermöglicht es unter Berücksichtigung bestimmter Eigenschaften des Baumes und seiner Umgebung, genaue Rückschlüsse auf die für den Baum zu erwartende maximale Windbelastung zu treffen.
Auswertung: Die gemessenen Baumreaktionen werden anhand etablierter Auswertungsmodelle hochgerechnet und der zu erwartenden Windlast gegenübergestellt. Hieraus werden Sicherheitsfaktoren für die Stand- und Bruchsicherheit abgeleitet.
Die verwendete Untersuchungsmethode ist in den Baumuntersuchungsrichtlinien (FLL 2013) beschrieben und basiert auf den Windlastnormen der DIN EU 1991-1-4:2010-12, DIN 1991-1-4 Berichtigung 1 und DIN 1991-1-4/NA:2010-12. Eingehender wurden die Grundlagen und einige biomechanische Mechanismen von Wessolly & Erb (1998, 2014), Sinn (2003), Detter & Rust (2013) und zur Windlastanalyse von Esche et al. (2018) behandelt.
Zur Bestimmung der Bruchsicherheit werden die aufgezeichneten Messdaten der Längenänderung mit Hilfe des Elastizitätsmoduls für grünes Holz bis zur theoretischen Versagensgrenze – der Grenzdehnung – hochgerechnet, mit der nach der Windlastanalyse zu erwartender Windlast in Relation gesetzt und verglichen. Das Elastizitätsmodul für grüne Hölzer ist eine baumartspezifische Materialkenngröße und wird zur Bestimmung der Versagensgrenze dem Stuttgarter Festigkeitskatalog (nach Wessolly & Erb 2014) entnommen.
Bei der Bestimmung der Standsicherheit wird die sog. verallgemeinerte Kippkurve nach Wessolly (2014) als Referenz herangezogen. Die verallgemeinerte Kippkurve nach Wessolly (2014) zeigt das typische Neigungsverhalten von Bäumen und gilt als empirisch gesichert. Der Verlauf dieser Neigungskurve ermöglicht eine schrittweise Extrapolation von geringen Neigungsgraden aus dem Zugversuch auf die Last, die zum Kippen des untersuchten Baums erforderlich wäre. Die Standsicherheit wird im Vergleich der empirisch bestimmten Kipplast und der zu erwartenden Windlast ermittelt.
Quellen:
Detter, A.; Rust, S., 2013: Aktuelle Untersuchungsergebnisse zu Zugversuchen. In: D. Dujesiefken (Hrsg): Jahrbuch der Baumpflege 2013, Haymarket Media GmbH & Co. KG, Braunschweig, S. 87-100.
Esche et al., S., 2018: Experimentelle Überprüfung der Windlastanalyse für statische Zugversuche. In: D. Dujesiefken (Hrsg): Jahrbuch der Baumpflege 2018, Haymarket Media GmbH & Co. KG, Braunschweig, S. 229 – 236.
Sinn, G., 2003: Baumstatik, Stand- und Bruchsicherheit von Bäumen an Straßen, in Parks und in der freien Landschaft, Thalacker Medien Braunschweig. S. 184.
Wessolly, L., Erb, M., 2014: Handbuch der Baumstatik. Patzer Verlag, Berlin-Hannover, S. 270