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Zusätzliches zur Windlastanalyse
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Das Bemessungswindmoment
Das Bemessungswindmoment ergibt sich aus der Auswertung der Windlastanalyse und durch die maximale Belastung des Baumes an seinem Standort. Diese Belastung ist durch das auftretende Drehmoment am Stammfuss definiert. Der Wert wird mit Hilfe eines Bildverarbeitungsprogramms im Arbostat Programm errechnet. Die Baumkrone wird dabei differenziert über die Höhe abgetastet (analog DIN 1055-4) und die verschiedenen Winddrücke der einzelnen Kronenflächenteile werden, in Abhängigkeit von deren Höhe über dem Boden, im Arbostat Programm aufsummiert.
Das Bemessungswindmoment ist in der freien Landschaft meist höher, da der Baum direkt vom Wind angeströmt wird. In städtischen Gebieten haben z.B. Gebäude oder Strassenschluchten einen starken Einfluss auf die Windverhältnisse und somit auch auf das Bemessungswindmoment.
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Die Statische Grundsicherheit
Der Grundsicherheitsfaktor oder die statische Grundsicherheit wird aus zwei Faktoren ermittelt.
Der erste Faktor zeigt die Widerstandskraft auf, die ein Baumstamm unter Belastung (Sturm) aufbringen muss, um bei der Krafteinwirkung nicht zu versagen. Die Widerstandskraft eines Baumstammes gegen Biegung im Sturm errechnet sich wiederum aus der lastabtragenden Geometrie (Durchmesser sowohl des Stammes als auch des Höhlungsgrades des Stammes) und aus den Eigenschaften des grünen Stammholzes (Druckfestigkeit von grünen Hölzern, siehe Stuttgarter Festigkeitskatalog gemäss Wessolly und Erb 1998).
Der zweite Faktor beschreibt den Winddruck, der auf die Baumkrone einwirkt. Dies bedeutet, die auf die Baumkrone einwirkende Windlast wird errechnet unter Berücksichtigung des Windprofils nach der DIN Norm 1055-4, der Luftdichte, des CW - Wertes der Baumkrone und der Rauhigkeit des umliegenden Geländes.
Solange die Widerstandskraft eines Baumes die angesetzte Windbelastung übersteigt, kann der gemessene Baum als ausreichend sicher beurteilt werden.
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Sicherheitsfaktoren
Ein Sicherheitsfaktor von 1 (=100 %) gibt an, dass ein Baum keine Sicherheitsreserven gegenüber Versagen besitzt. Hier entspricht die Windbelastung am Standort der tatsächlichen Widerstandskraft des Baumes.
Aufgrund der rechnerischen Herleitung und der daraus entstehenden Unwägbarkeiten wird der Sicherheitsfaktor deshalb auf 1.5 erhöht, um die jeweilige Versagensgrenze höher auszulegen. 150 % entsprechen also einer einfachen Sicherheit plus einem Sicherheitszuschlag von 50 %.
Dieser Sicherheitszuschlag wird als ausreichend angesehen, da Bäume – im Gegensatz zu technischen Bauwerken – in der Lage sind, durch ihr sekundäres Dickenwachstum einen jährlichen Zuwachs an lastabtragendem Material zu bilden.
Ein vitaler Baum bildet somit natürliche sicherheitsrelevante Reserven. Wie lange die Fähigkeit zur Holzneubildung ausreichend ist, um diese Reserven aufrecht zu erhalten, ist Teil der vorausgehenden Baumbeurteilung. Auf dieser Grundlage können nachfolgende Untersuchungen und Intervalle für Baumkontrollen festgelegt werden.
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Beispiel für Statische Grundsicherheit / Sicherheitsfaktoren:
Kleine Baumkrone – wenig Windwiderstand
Grosser, dicker Stamm – grosse Lastabtragung
Somit ergibt sich eine sehr hohe Grundsicherheit, da wenig Last von viel Abstützungsfläche getragen wird.
Geschätzter statischer Sicherheitsfaktor: über 3