Berechnung der Tragfähigkeit

Alle Messdaten, die wir durch die Zugprüfung erhalten, müssen auf Grenzwerte hochgerechnet werden. Dadurch lassen sich kritische Lasten bestimmen, ab denen mit dem Beginn des Versagens zu rechnen ist, ohne, dass solche kritischen Lasten tatsächlich in den Baum eingeleitet werden müssen.

Die aus den Messwerten errechneten zulässigen (Höchst)Lasten werden schließlich mit der am Standort zu erwartenden Bemessungswindlast verglichen. Aus dem Vergleich ergibt sich, ob der Baum an seinem Standort verkehrssicher ist.

 

Bruchsicherheit

Biegebelastbarkeit des Stamms

Für die Bewertung der Widerstandskraft gegen Stammbruch unter Biegung wird als Bezugswert die Proportionalitätsgrenze des grünen Holzes genutzt. Bis zu diesem Punkt ist die Verformung der Fasern voll elastisch, so dass der Holzkörper nicht geschädigt wird und nach Ende der Belastung in seinen Ursprungszustand zurückgeht. Oberhalb dieses Grenzwertes tritt das sog. Primärversagen ein, durch das Holzfasern irreversibel geschädigt werden. Bis schließlich der endgültige Bruch eines grünen Astes oder Stammes auftritt, muss die Belastung, anders als bei Bauholz, in der Regel aber noch weiter erhöht werden.

Im dargestellten Beispiel (Abb. 4) wurde eine Pappel (Populus x canadensis Moench.) mit rund 70 cm Stammdurchmesser, deren Stamm eine ausgedehnte zentrale Fäule aufwies, bis zum Bruch gezogen. Aus dem Verlauf der aufgezeichneten Faserstauchungen wird deutlich, dass sich das Verhalten der überwachten Randfasern des Stammes ab einer Verkürzung um rund 0,3% ändert. Während sie bis zu diesem Punkt linear, d.h. proportional zur einwirkenden Belastung gestaucht wurden, nimmt ihre Verformung nun deutlich rascher zu. Daher wird dieser Wert als Proportionalitätsgrenze bezeichnet.
Um die Belastbarkeit eines Stammes abzuschätzen, werden die im Zugversuch gemessenen Faserverformungen bis zum Richtwert für die Proportionalitätsgrenze extrapoliert.

 

Standsicherheit

Verankerungskraft des Wurzelsystems

Die Verankerungskraft der Wurzeln wird anhand des typischen Neigungsverhaltens von Bäumen extrapoliert. Im Zugversuch werden maximal Neigungen von 0,25° eingestellt. Bis zu diesem Punkt ist die Verformung voll reversibel, es werden keine dauerhaften Schäden am Wurzelsystem verursacht. Wird der Zugversuch bereits bei einem geringeren Neigungsgrad abgebrochen, lässt sich die einwirkende Last nach einer Potenzfunktion zunächst auf den für 0,25° erforderlichen Wert hochrechnen.
Oberhalb von 0,25° Neigung streut das Kippverhalten jedoch offenbar sehr stark. Daher stellt der zweite Schritt der Auswertung nicht mehr auf einen einheitlichen Verlauf der Neigungskurve ab. Stattdessen wird die Kipplast abgeschätzt, indem die für eine Neigung von 0,25° erforderliche Last unabhängig von Baumart und Boden mit einem festen Faktor hochgerechnet wird. Deutliche Veränderungen im Kippverlauf werden vielfach bereits bei etwa 0,8 bis 1° Neigung erkennbar. Die Widerstandskraft der Verankerung ist dann aber noch nicht vollständig überwunden, die maximale Kipplast tritt erst bei höheren Neigungen auf, meist bei etwa 2 bis 5° (Abb. 5).

Insbesondere in Bezug auf die Standsicherheit eines Baumes nach Eingriffen in das Wurzelsystem lassen sich derzeit im Grunde nur mit Hilfe von Zugversuchen aussagekräftige und belastbare Bewertungen erstellen. Die Untersuchungen erfassen den Einfluss von Fäulnis oder Verletzungen im Wurzelsystem ebenso wie Veränderungen am Standort des Baumes, z.B. durch den Wegfall statisch wirksamer Bauteile oder Auflasten.
Die Erfahrung mit dieser Methode in der Praxis und die Ergebnisse der bisherigen wissenschaftlichen Untersuchungen zeigen, dass die verwendeten Auswerteverfahren grundsätzlich sachlich richtig sind und die Sicherheitsreserven durch die eingesetzten Grenzwerte nicht zu hoch eingeschätzt werden.