Zur Historie der Baumstatik

Im Jahr 1973 gründete Günter Sinn sein Sachverständigenbüro und fertigte sein erstes Sachverständigengutachten zu einem Thema des Garten- und Landschaftsbaus.

In seiner Sachverständigentätigkeit ging es dann immer mehr um Baumthemen. Das erste Baumstatikthema ergab sich im Jahr 1980 durch die Standsicherheitsfrage von ca. 350 etwa 15 Jahre alten und 8-12 m hohen Robinia pseudoacacia, die auf Tiefgaragen der Frankfurter Nordweststadt standen. Dies war für Günter Sinn Anlass, Kontakt zu einer Wissenschaftseinrichtung zu suchen (Dr. H.-J. Liesecke, Institut für Grünplanung und Gartenarchitektur der Universität Hannover).

Konkret wurde es mit der Baumstatik, als 1980 beim U-Bahnbau in Frankfurt am Main in der Bockenheimer Landstraße in den Standraum von Straßenbäumen eingegriffen wurde. Günter Sinn wurde mit der Standsicherheitsüberprüfung von Bäumen beauftragt. Bei einem Ortstermin fragte er den zuständigen Sachbearbeiter des Gartenamtes, wie er denn einen Standsicherheitsnachweis führen solle. „Das weiß ich doch nicht, sie sind der Baumsachverständige“ lautete die lapidare Antwort des Mitarbeiters des Gartenamtes. Das war die Geburtsstunde der Baumstatik. Einen lebenden Organismus nach mathematischen Regeln zu messen war die Kunst, die Günter Sinn dazu brachte, die ersten baumstatischen Berechnungen durchzuführen und damit das neue Fachgebiet der „Baumstatik“ zu begründen.

Persönliche Hinweise von Liesecke zu Lastannahmen und die DIN 1055 (Teil 4 – Lastannahme für Bauten) schufen ganz zu Anfang die Grundlage dafür.

So wurde durch rechnerische, aus der Baustatik entlehnte und modifizierte Verfahren und Beobachtungen und Messungen an Bäumen die gestörte Gleichgewichtsbeziehung zwischen der Gewichtskraft des Baumes und der von außen angreifenden Windlast nachgewiesen. Hierzu wurden nach und nach wissenschaftlich fundierte baumstatische Untersuchungsmethoden entwickelt und angewandt.

Die ersten statischen Berechnungen für Bäume dienten dem Nachweis der Standsicherheit und basierten auf einer Gleichgewichtsbetrachtung zwischen dem Standmoment aus der Gewichtskraft des Baumes einschließlich seines statisch wirksamen Wurzelraumes und dem Kippmoment aus der Windlast.

Das erste Standsicherheitsgutachten auf dieser Basis wurde von Günter Sinn am 12. Januar 1981 gefertigt.

Die statischen Berechnungen von Bäumen waren Anfang der 80-er Jahre ein Novum. Neu formulierte Begriffe waren zum Beispiel das Standmoment, das Kippmoment, der statisch wirksame Wurzelraum, die Rastermethode, die statikintegrierte Zugprobe und andere. Ein erstes Baumstatikprogramm wurde 1983 von F. Hund (Sachverständigenkuratorium) erstellt und der erste windlastorientierte Zugversuch fand 1984 an einer Eiche in Kaiserslautern statt.

Die ersten statikintegrierten Bruchsicherheitsberechnungen der Kronenteile von Gleditsien (Gleditsia triacanthos) in der Günthersburgallee wurden in Frankfurt am Main im Jahr 1985 durchgeführt. Vorausgegangen waren Materialprüfungen grüner Hölzer.

Dabei hielt Günter Sinn ständigen Kontakt mit verschiedenen Wissenschaftlern und wissenschaftlichen Instituten, so der Fachhochschule Osnabrück (Prof. H. J. Krems), der Technischen Universität Hannover (Prof. H.-J. Liesecke), der Technischen Universität Braunschweig (Prof. H. Wehberg), Prof. E. Boßhammer und anderen. Auch stand er im ständigen Austausch mit Kollegen, die ebenfalls Anregungen zur Weiterentwicklung einer Baumstatik auf wissenschaftlicher Grundlage gaben.

Die theoretischen und praktischen Arbeiten waren begleitet von experimentellen Untersuchungen insbesondere zur Wurzelausbreitung und Verankerung der Bäume im Boden. Hierfür wurden 1984 verletzungsfreie Wurzelspülverfahren entwickelt.

Die besondere Aufgabenstellung der Bruchsicherheitsuntersuchung von Ständern in den Kronen von gekappten Rosskastanien (Aesculus hippocastanum) in der Stadt B. erforderte im Juli 1986 den Kontakt zu einer Wissenschaftseinrichtung, die die erforderlichen Prüfgeräte und Auswerteverfahren zur Verfügung stellen konnte.

Durch Empfehlung der Professoren Frei Otto und U. Kull ergab sich ab Mitte 1986 eine Verbindung zum Institut für Modellstatik der Universität Stuttgart (Professor Dr.-Ing. R. K. Müller (Geschäftsführender Direktor des Instituts für Modellstatik), sowie den wissenschaftlichen Mitarbeitern Dr. R. Kayser (stellvertretender Institutsleiter), Akad. Oberrat Dipl.-Ing. H.-P. Stoehrel und Dr.-Ing. L. Wessolly).

Vor allem von Stoehrel wurden am Institut für Modellstatik ab 1986 Messgeräte und EDV-Programme zur Stand- und Bruchsicherheit von Bäumen entwickelt. Von ihm und Dr. Kayser stammt auch die Idee, Neigungsmessungen an Bäumen durchzuführen.

Müller (1990) führt hierzu aus: “Grundlage der heutigen Meßmethode sei die Idee von Herrn Dr. Kayser gewesen (Neigungsmessung durch Pendel). Diese hatte er damals nur zur Überprüfung seiner Geräte angewendet.“ (aus: Protokoll des Gesprächs mit den Leitern des Institutes für Modellstatik der Universität Stuttgart am 14.08.1990).

Unter anderem mit eigens entwickelten Neigungsmessgeräten war Stoehrel zuvor als Wissenschaftler mit Messungen an der Entwicklung von Sonnenkraftwerken bei Tabernas in Südspanien tätig gewesen (Stoehrel, persönliche Mitteilung 1998).

Damit gilt er zusammen mit Kayser als Erfinder der später als Inclinomethode bezeichneten Neigungsmessverfahren an Bäumen, Wessolly als Erfinder der später als Elastomethode bezeichneten Dehnungsmessverfahren und Günter Sinn als Erfinder der Baumstatik sowie der windlastorientierten Zugversuche.

Letztendlich war aber die Entwicklung bis zur Praxistauglichkeit der windlastorientierten Neigungs- und Dehnungsmessungen an Bäumen nur in Teamarbeit ALLER Beteiligten (Kayser, Stoehrel, G. Sinn und Wessolly) möglich.

Ab dem Jahre 1990 wurde dann von Männl in Kooperation mit der Arbeitsstelle für Baumstatik® (T. Sinn und G. Sinn) ein verbessertes Auswerteverfahren der Neigungsmessung zur Standsicherheitsbestimmung von Bäumen vorgestellt und fortan als AfB-Methode® bezeichnet.

Das Verfahren nach AfB®/Männl erlaubte erstmals präzise Aussagen zum Kipppunkt des Baumes.

Ein weiterer wesentlicher Entwicklungsfortschritt war die Einführung des sogenannten relativen Kippmodules im Jahr 1992.

Vor allem konnte ab dann auf die hohen Sicherheitszuschläge von 150 % (= 1,5-facher Sicherheitsabstand) verzichtet werden.

Fortan wurde eine Einteilung in vier Standsicherheitsklassen möglich. Die Zugrichtung verlor für die Aussage zur Standsicherheit außer in Extremfällen weitgehend an Bedeutung, wie experimentell nachgewiesen wurde.

Aufgrund der Ergebnisse von Forschungsarbeiten von T. Sinn vor allem zum cw-Wert, H/D-Wert und Kippversagen in Abhängigkeit vom Widerstandsmoment erfolgten ab 1999 mehrere Anpassungen des Baumstatikprogramms der AfB.

Versionen des Baumstatikprogramms (AfB-Methode®):

1983 Version 1.0;
1986 Version 1.1;
1990 Version 2.0;
1992 Version 3.0;
1999-2001 Version 3.1;
2003 Version 3.2;
2006 / 2007 Version 3.3
2008 Version 3.4;
2009 / 2010 / 2011 Version 4.0 (stabilitree®)

Heute sind neue wichtige Eckpunkte einer individuellen Standsicherheitsbeurteilung der H/D-Wert (unter anderem entscheidend für den Luftwiderstandsbeiwert cw) und auf das Widerstandsmoment (Stammdicke) abgestimmte gestaffelte Sicherheitsabstände bis zu einem 2-fachen Sicherheitszuschlag, allerdings erst ab 0,8 m Stammdurchmesser beginnend mit einem 1,01-fachen Sicherheitszuschlag.