Ekspertyza w zakresie oceny statyki i bezpieczeństwa w otoczeniu drzewa z zastosowaniem metody tensometrycznej

Transkrypt

1 Ekspertyza w zakresie oceny statyki i bezpieczeństwa w otoczeniu drzewa z zastosowaniem metody tensometrycznej Przedmiot opracowania: Jesion wyniosły (Fraxinus excelsior L.) ul. Piastowska 20, Opole Zleceniodawca: Miasto Opole Lipiec 2016 Autor opracowania: EKO-TREK Jerzy Stolarczyk

2 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 2 Spis treści 1. Wstęp Przedmiot badania Wykonawca badania Metodyka badania Parametry drzewa i wybrane informacje istotne dla jego statyki Wyniki próby obciążeniowej Podsumowanie i wnioski... 11

3 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 3 1. Wstęp Niniejszy dokument zawiera ekspertyzę powstałą na zlecenie Miasta Opole - zlecenie OŚR ŻK z dnia r. Wykonawcą jest Jerzy Stolarczyk prowadzący firmę pod nazwą EKO-TREK z siedzibą w miejscowości Jamnik 1 ( Żmigród). Przedmiotem zlecenia jest wykonanie próby obciążeniowej drzewa z gatunku jesion wyniosły (Fraxinus excelsior L.) rosnącego na przy ul. Piastowskiej 20 w Opolu. Ekspertyza obejmuje wykonanie badania zintegrowaną, bezinwazyjną metodą tensometryczną oraz przedstawienie wyników badania wraz z opinią nt. dalszego postępowania z drzewem. 2. Przedmiot badania Obiekt badany: Pomnik przyrody. Jesion wyniosły (Fraxinus excelsior L.) ul. Piastowska 20, Opole Rys. 1 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole, Lokalizacja przedmiotowego drzewa (wykorzystano mapy Google). Czas wykonania pomiarów w terenie: 11 lipca 2016 r. Zakres wykonanych prac: badanie statyki drzewa metodą obciążeniową stabilności w gruncie oraz odporności pnia na złamanie. Ekspertyza zawiera: opis metodyki badania, przedstawienie wyników pomiarów w formie opisowej i graficznej, opinię dalszego postępowania z badanym obiektem. 3. Wykonawca badania Jerzy Stolarczyk członek Grupy Niezależnych Ekspertów Drzew (Independent Tree Expert Group), technik leśnictwa (absolwent Technikum Leśnego w Miliczu), inspektor nadzoru w specjalności leczenie i pielęgnacja drzew (NOT SITO nr 46/87). Materiał zdjęciowy użyty w niniejszej ekspertyzie: Jerzy Stolarczyk. Dane kontaktowe: Jerzy Stolarczyk EKO-TREK, js@eko-trek.pl, tel

4 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 4 4. Metodyka badania Zastosowano następujące metody oceny i pomiaru drzew: a. Pomiar podstawowych parametrów drzewa zgodnie ze standardami. Pomiar obwodu wykonano taśmą mierniczą na wysokości 130 cm oraz 100 cm. Pomiar średnicy wykonano suwmiarką do pomiaru drzew. b. Próbę tensometryczną (obciążeniową) wg metodologii TSE (Tree Stability Evaluation) grupy ITEG (Independent Tree Expert Group) ocena podatności pnia na złamanie oraz stabilności w gruncie. Próba obciążeniowa pozwala zarówno na pomiar wytrzymałości na złamanie, jak również na ocenę stabilności w gruncie, gwarantując jednoznaczną, ugruntowaną i racjonalną ocenę statyki drzew. Wysoka miarodajność próby ciągnięcia w porównaniu z innymi metodami została potwierdzona już wielokrotnie, m.in. w badaniach prowadzonych przez grupę roboczą zajmującą się urządzeniami badawczymi związku Fachverband Geprüfter Baumpfleger e.v. pod kierownictwem Bodo Siegerta. Badania w zakresie statyki drzew przeprowadzane przy zastosowaniu prób ciągnięcia opierają się na metodach obciążeniowych opracowanych przez dr. inż. Lothara Wessolly ego i Güntera Sinna. Polegają na pomiarze obciążenia pnia oraz siły zaczepienia drzewa w gruncie w wyniku symulacji naporu wiatru. Obciążenie zastępujące napór wiatru jest przenoszone w sposób kontrolowany, stopniowo, do określonej granicy na pień drzewa za pomocą liny urządzenia ciągnącego. Drzewo reaguje na siłę odkształceniami włókien skrajnych pnia (ściśnięciem lub wydłużeniem), które rejestrowane są cyfrowo za pomocą czujników (elastometry) z dokładnością do 0,001 mm. Jednocześnie następuje obciążenie podstawy pnia, którego pomiar odbywa się za pomocą czujników kąta przechylenia (przechyłomierze/ inklinometry) z dokładnością do 0,01 o. Uzyskane wyniki pomiaru oraz podstawowe dane dotyczące drzewa są wprowadzane do specjalistycznego programu kalkulacyjnego TSE i tam poddawane analizie. Dzięki ekstrapolacji zarejestrowanych danych oraz porównaniu z empirycznymi wartościami pomiaru (rozciągliwością świeżo ściętego drewna, naturalnego zachowania się drzew podczas wywracania) można oszacować stabilność w gruncie i wytrzymałość drzewa na złamanie w przypadku dużego naporu wiatru (najczęściej o sile 12Bft). Wynikiem jest wartość bezpieczeństwa określająca wytrzymałość na złamanie oraz stabilność drzewa w warunkach panujących podczas orkanu. W programie TSE podczas obliczania oczekiwanego obciążenia wiatrem uwzględniane są czynniki specyficzne dla drzewa oraz czynniki topograficzne, takie jak: powierzchnia korony i jej główny punkt obciążenia wiatrem (ustalone za pomocą odpowiednich programów komputerowych, np. Rinntech ArWiLo), aerodynamiczne zachowanie drzewa (wartość współczynnika Cw), współczynnik częstotliwości (częstotliwość własna, uwzględnia podatność drzewa na drgania), współczynnik terenowy (odzwierciedla warunki panujące w terenie, które hamują przepływ wiatru, np. nierówność podłoża), współczynnik porywistości (określa wpływ efektów potęgujących siłę wiatru oraz turbulencji np. obustronnie zabudowana ulica, tzw. efekt dyszy ), ciśnienie atmosferyczne. (por:

5 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 5 Badanie metodą obciążeniową dostarcza wyników pozwalających na obliczenie: realnej wytrzymałości na złamanie dla obciążenia wiatrem o sile 12Bft realnej aktualnej stabilności w gruncie dla obciążenia wiatrem o sile 12Bft W niniejszej ekspertyzie użyto urządzenia oraz oprogramowania TSE marki ITEG.

6 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 6 5. Parametry drzewa i wybrane informacje istotne dla jego statyki ID/ Lokalizacja Rodzaj/ gatunek Podstawowe parametry drzewa: Obiekty w zasięgu drzewa: Cechy drzewa istotne dla statyki: Pomnik przyrody, Ul. Piastowska 20, Opole Jesion wyniosły (Fraxinus excelsior L.) Wysokość: Obwód (na wys. 130 cm): Obwód (na wys. 100 cm): 24,6 m 408,0 cm 388,0 cm Budynki Inne drzewa Trawnik Korona asymetryczna dwuprzewodnikowa, jeden z przewodników zredukowany w przeszłości Obecność grzybów silnie rozkładających drewno lakownica spłaszczona (Ganoderma applantum) u podstawy pnia i hubiak pospolity (Fomes fomentarius) - na zredukowanym przewodniku. Silny rozkład pnia w odziomku (pozostała ścianka wytrzymała mechanicznie do 5 cm), na ok 2/3 obwodu pnia. Silny rozkład drewna w zredukowanym przewodniku Fot. 1 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole. Widok całego drzewa lipiec 2016

7 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 7 Fot. 2 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole. Jeden z przewodników zredukowany w przeszłości Fot. 3 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole. Na zredukowanym przewodniku widoczne owocniki hubiaka Fot. 4 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole. U podstawy pnia owocniki lakownicy Fot. 5 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole. Odziomek

8 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 8 6. Wyniki próby obciążeniowej 6a. Rozmieszczenie czujników i zastosowane obciążenie Elastometry (czujniki rozciągania/ ściskania) umieszczono w dolnej części pnia. Inklinometry (przechyłomierze) umieszczono zgodnie z metodyką badania u podstawy pnia. Obciążenie przyłożono na wysokości 8,4 m. Kierunek ciągnięcia 327 o NW. W kalkulacjach wyników wykorzystano dane obliczone w programie ArWilo (por. rys. 2). Od strony ściskanej: Elastometr nr S1 (dł. 484 mm umieszczony na wys. 148 cm) Inklinometr C1 Od strony rozciąganej: Elastometr nr S2 (dł. 600 mm umieszczony na wys. 300 cm) Elastometr nr 3 (dł. 395 mm umieszczony na wys. 280 cm) Elastometr nr S4 (dł. 395 mm umieszczony na wys. 124 cm) Inklinometr C2 Fot. 6. Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole Podczas próby obciążeniowej - montaż liny Fot. 7 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole Czujniki na stronie ściskanej Fot. 8 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole.. Czujniki na stronie rozciąganej

9 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 9 6b. Obliczenia w programie ArWilo: Program pozwala na oszacowanie powierzchni korony oraz podstawowych parametrów istotnych dla zachowania się drzewa podczas wiatru. Powierzchnię korony wyliczono na podstawie fotografii drzewa oraz pomiaru jego wysokości. Powierzchnia korony 143,0 m 2 Środek korony na wysokości 17,6 m Główny punkt naporu wiatru na wysokości 18,1 m Rys. 2. Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole Obliczenia w programie ArWilo. 6c. Wyniki obliczeń w programie TSE: Przykładano obciążenie w kolejnych krokach co 0,2 t notując wskazania czujników. Obciążenie przerwano na 2,2 t ze względu na osiągnięcie odpowiedniej siły symulowanego wiatru. W kalkulacjach uwzględniono uwarunkowania lokalizacji przedmiotowego drzewa (przyjęto teren miasta aby zasymulować gęstość lasu wokół) oraz przyjęto współczynnik porywistości na poziomie 1,3. W rezultacie uzyskano dla korony 143 m 2 - symulację wiatru o prędkości 34,69 m/s (odpowiadającą 12 Bft).

10 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona 10 Komentarz do wyników: W głównym punkcie naporu wiatru symulowana efektywna prędkość wiatru wynosi 12 BfT (34,69 m/s). Teoretyczna wytrzymałość na złamanie (dla założonej ścianki drewna wytrzymałego mechanicznie 5 cm na całym obwodzie pnia) wynosi na wysokości 1 m 257%. Zmierzona wytrzymałość drzewa na wywrot przy obciążeniu w kroku 10 (tj. 2,14 t) wynosi 128%. Wytrzymałość na złamanie pnia jest zróżnicowana, w badanych miejscach wynosi co najmniej 377%. Rys. 3 Jesion wyniosły, ul. Piastowska 20, Opole. Raport z próby obciążeniowej i obliczeń w kalkulatorze TSE - lipiec Podsumowanie: Próba obciążeniowa wykazała, że w momencie badania lipiec 2016 drzewo nie wykazuje wystarczającej wytrzymałości na wiatr o sile 12 Bft w zakresie odporności na wywrot. Relatywnie dobre wyniki w zakresie odporności na złamanie pnia są efektem przechyłu bryły korzeniowej, który zmniejsza reakcję pnia drzewa na przykładane obciążenie.

11 Jesion wyniosły, Piastowska 20 Opole, test obciążeniowy, EKO-TREK Jerzy Stolarczyk, VII 2016 Strona Podsumowanie i wnioski Przeprowadzona próba obciążeniowa wykazuje niewystarczającą odporność drzewa na silny wiatr, co powoduje zwiększenie ryzyka w otoczeniu drzewa. Stan odziomka, silny rozkład w dolnej części pnia oraz widoczne efekty działania grzybów w jednym z przewodników (silny rozkład) dodatkowo wskazują na konieczność podjęcia działań poprawiających poziom bezpieczeństwa w otoczeniu drzewa. Ze względu na to zalecane jest zmniejszenie powierzchni żywej korony drzewa (nawet do 50% obecnej powierzchni) oraz dalsza znacząca redukcja skróconego przewodnika (obejmując redukcją obszar działania hubiaka). Po wykonaniu prac należy kontrolować stan drzewa następna kontrola za 15 miesięcy.