Schalltomografie

Wenn die Stand- bzw. Bruchsicherheit eines Baumes angezweifelt wird und die Verkehrssicherheit eines Baumes im Rahmen einer Baumkontrolle visuell nicht eindeutig beurteilt werden kann, so stehen uns verschiedene Untersuchungsverfahren mit technischen Hilfsmitteln (gemäß Baumuntersuchungsrichtlinie 2013) zur Verfügung. Welches Diagnoseverfahren angewendet wird, hängt vom Schadsymptom und von der Fragestellung ab, die im Vorfeld besprochen wird. Arbor Analyst untersucht die Stand- bzw. Bruchsicherheit von Bäumen mit baumschonenden und weitestgehend verletzungsfreien Methoden.

Schalltomographische Untersuchung zur Ermittlung der Bruchsicherheit

Sollten Zweifel an der Bruchsicherheit Ihres Baumes bestehen, z.B. aufgrund einer Höhlung, eines Pilzfruchtkörpers oder einer Verdickung im unteren Stammbereich, ermöglicht Ihnen die Schalltomographie einen „Einblick“ ins Innere des Stammquerschnitts.

Bei der Schalltomographie werden mit Hilfe eines Impulstomographen Schallimpulse durch Baumstamm bzw. Wurzeln geleitet und die Laufzeiten gemessen. Die Impulsgeschwindigkeit ist abhängig von der Dichte des Materials. Gesundes Holz leitet den Schall schneller weiter als beispielsweise eine eingeschlossene Fäule im Holzkörper.

Auf diese Weise lassen sich verdeckte Fäulen, Höhlungen und Risse sichtbar machen. In der graphischen Darstellung sind Bereiche mit schnelleren Laufzeiten andersfarbig dargestellt als Bereiche mit längeren Laufzeiten. Mit Hilfe der ermittelten mechanischen Schwächung des Holzkörpers, der Feststellung der einwirkenden Windlast und des daraus resultierenden Biegemoments auf die untersuchte Ebene des Baumstammes lässt sich die Bruchsicherheit des Baumes an dieser Stelle berechnen. Hierdurch kann die statische Sicherheitsreserve ermittelt und eine verlässliche Aussage über die Verkehrssicherheit getroffen werden.

Unter Einbeziehung von Baumstandort, Baumhöhe und Kronenform wird mit Hilfe eines logarithmischen Windprofils die böige Windlast (‚Böengeschwindigkeitsdruck‘ gemäß DIN EN 1991-1-4) ermittelt, die auf die Baumkrone einwirkt. Hierbei werden Besonderheiten des Makro- wie auch des Mikroklimas (Windzone und Rauigkeit des Geländes, Luftdichte, Abschirmung durch Gebäude und Nachbarbäume oder böenverstärkende Strukturen im Baumumfeld) sowie morphologische Eigenschaften des Baumes (Größe und Form der Krone sowie des Stammes, Windwiderstandsbeiwert (cw-Wert) und Eigenfrequenz der natürlichen Schwingung) berücksichtigt.

Die ermittelte Windlast muss von Stamm- und Wurzelfundament abgetragen und ins Erdreich abgeleitet werden. Mit Hilfe der festgestellten Windlast kann die durch das einwirkende Biegemoment verursachte Randfaserspannung an der untersuchten Ebene berechnet werden. Der errechneten Randfaserspannung wird die Druckbelastbarkeit der Holzfasern des untersuchten Baumes gegenübergestellt. Die Druckfestigkeit des Holzes verschiedener Baumarten lässt sich aus dem „Stuttgarter Festigkeitskatalog“ entnehmen.

Die Bruchsicherheit beschreibt das Verhältnis von Druckbelastbarkeit der Holzfaser zur errechneten Randfaserspannung. Wenn Form, einwirkende Last und Belastbarkeit des Materials ermittelt wurden, lässt sich die Sicherheit des Baumes gegen Versagen durch Bruch errechnen, die sogenannte Grundsicherheit des Baumes bei einem angenommenen vollholzigen Stamm. Von dieser Grundsicherheit wird die bei der Schalltomographie ermittelte Schwächung der mechanischen Tragfähigkeit abgezogen. Jahrelange Erfahrung und zahlreiche Untersuchungen haben ergeben, dass bei einem Baum ein Sicherheitsfaktor von 1,5 verwendet werden sollte (Wessoly, Erb 2014:164). Die errechnete Sicherheit des Baumes gegen Versagen durch Bruch sollte also idealerweise höher als 150% sein.

Eine eventuelle Schwächung der Tragfähigkeit des untersuchten Holzes wird als relatives Widerstandsmoment ermittelt. Als Widerstandsmoment wird die Tragfähigkeit einer durch Biegung belasteten Struktur bezeichnet. Das Widerstandsmoment ist abhängig von der Form und dem Durchmesser der untersuchten Ebene sowie der Festigkeit des Materials. Das Ergebnis der schalltomographischen Untersuchung wird in Bezug gesetzt zu der Grundsicherheit des Baumes, um die Bruchsicherheit der untersuchten Ebene bei einer einfachen Orkanlast zu berechnen.

Wurzelraumuntersuchung mit Arboradix

Die bei der Schalltomographie angewendeten Schallimpulse können ebenfalls in den Boden geleitet werden. Über die Wurzeln werden die Schallimpulse zurück geleitet zu Sensoren, die am Stamm befestigt sind. Mit dieser Methode kann das Vorhandensein von Wurzeln aufgezeigt werden. Wurzeln können erfasst werden, wenn sie mindestens eine Stärke von 4 cm aufweisen und nicht mehr als 50% zersetzt sind. Dieses Verfahren kann Wurzeln auch unter versiegelten Flächen nachweisen und zuverlässig Bäumen zuordnen.