Boom KCB Trekproef

Inleiding

De BOOM-Trekproef is ontwikkeld om een duidelijk inzicht te krijgen in de veiligheid van de boom. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen stabiliteit en breukvastheid. De BOOM-Trekproef is ook bruikbaar om de zgn. “Nulsituatie” vast te leggen als er werkzaamheden bij bomen uitgevoerd gaan worden.

Bij het beproeven van constructies wordt onderscheid gemaakt tussen statische beproeving en dynamische beproeving. Een statische beproeving wordt uitgevoerd met een genormeerde kracht, waaruit automatisch volgt of de constructie voldoende sterk is. Dynamische proeven zijn bedoeld als test voor plotseling optredende krachten (o.a. valproeven). Zowel statisch als dynamisch wordt de constructie altijd onderzocht op de kracht die het moet kunnen verdragen, waarbij uit veiligheidsoverwegen meestal een flinke veiligheidsfactor wordt toegepast. Afhankelijk van het type constructie en het type belasting weegt of het statische of het dynamische element zwaarder. Vergelijk bijvoorbeeld een houten vloer en een valbeugel van een trekker. Kenmerkend voor een dynamische beproeving is dat meestal onherstelbare schade wordt toegebracht (bijvoorbeeld een verbogen valbeugel). Geconcludeerd wordt dan of de constructie veilig zou zijn geweest of niet. Echter door de schade als gevolg van de beproeving is de constructie na de test niet meer veilig. Het zal duidelijk zijn dat dit soort testen alleen geschikt zijn als steekproef bij seriematige producten.

Trekproeven bij bomen zijn gebaseerd op een semi-statische belasting waarbij niet getrokken wordt tot het bezwijkmoment, of een maximaal optredende windkracht. Getrokken wordt tot er voldoende gegevens zijn om te kunnen berekenen wat de noodzakelijke kracht is om de boom om te kunnen trekken. Deze kracht kan herleid worden naar winddruk en windsnelheid.

Dat stam, takken, bladeren, bodem en wind een dynamisch samenspel is waarbinnen versterking en verzwakking van krachten op de stam het wortelstel optreedt, is een bekend gegeven. Getest wordt echter voor omstandigheden waarin de maximale kracht wordt uitgeoefend zoals bij zware windstoten die minimaal enkele seconden aanhouden.

Windbelasting

Bij wind is er in de tijd gezien geen sprake van een voortdurende vaste statische belasting, de windsnelheid varieert immers. Er is echter ook geen sprake van een, in een fractie van een seconde, plotseling optredende of wegvallende dynamische belasting. In de NEN-normering spreekt men daarom bij windkrachten van een zogenaamde semi-statische belasting. De kracht wordt in enkele seconden op- of afgebouwd en houdt korter of langer aan. Bij bomen krijgt een windvlaag pas goed grip als deze de tijd heeft om alle takken voor en achter in de kroon te belasten. Een windvlaag is dan ook geen plotselinge kracht die op dynamische wijze gesimuleerd moet of kan worden (zie ook Wessoly & Erb, 1998: Baumstatik).   Voor bouwwerken zijn, Europees en landelijk, regels en normen ontwikkeld voor het berekenen van de plaatselijke winddruk. Voor het bepalen van de lokale winddruk op bomen, kunnen deze normen één op één worden toegepast. Alleen de eigen weerstandsfactor, of stroomlijning van de boom, is een variabele die moet worden toegevoegd. Het berekende windprofiel is onmisbaar bij het bepalen van de winddruk.

Windworpsimulaties

Voor de beproeving van bomen is belangrijk onderzoek verricht door Wessoly, Erb e.a. Een groot aantal bomen is net zo lang belast met een toenemende kracht (semi-statisch) totdat ze bezweken. Uit het gedrag van de boom, tijdens het testen, zijn belangrijke eisen geformuleerd waaraan een gezonde boom moet voldoen. Zo is gebleken dat een boom bij een specifieke druk of trekbelasting overeind blijft staan, indien de stamvoet bij een belasting van 40% van die kracht niet verder uit het lood komt dan 0,25 graad (Wessolly & Erb, 1998: Baumstatik). De ‘kiepkracht’ is de minimale kracht die gedurende enige tijd benodigd is om een boom om te ‘kiepen’ of kantelen. Als die kracht wordt uitgeoefend door wind wordt dit windworp genoemd.

Stabiliteitsanalyse

De BOOM-trekproef © houdt in dat de stabiliteit van bomen op gecontroleerde wijze wordt beproefd. Er wordt gebruik gemaakt van de wetenschappelijk verkregen kennis en de jarenlange eigen praktijkervaring.

Voorafgaand aan de proef wordt voor de boom een windanalyse uitgevoerd waarmee de winddruk op de boom wordt berekend. De analyse houdt rekening met factoren als geografie, boomhoogte, omliggende bebouwing, overschrijdingskans e.d. Een boom in een dichtbebouwde stad vangt over het algemeen minder wind dan een boom in het vrije veld. Deze analyse wordt uitgevoerd conform de NEN-normering Eurocode 1.  

Voorbeeld windprofiel  

De geautomatiseerde analyse bestaat uit:

• Het vervaardigen van een windworpcurve op basis van maximale winddruk volgens de windanalyse (rode curve in onderstaande grafiek).
• De tweede stap wordt gevormd door de krachten die tijdens de proef op de boom zijn uitgeoefend te vertalen naar percentages van de kiepkracht en deze als een puntenzwerm in dezelfde grafiek uit te zetten. Daarbij worden de exacte hellingshoek in de kieprichting en de afgeleide krachtresultante berekend door in de berekeningen ook het zijdelings kantelen van de boom mee te nemen.
• Vervolgens wordt de veiligheidsmarge op basis van de NEN-normering berekend. Als referentie ook voor verschillende windsnelheden. Ook is de theoretisch maximale windstoot berekend waarbij de boom nog blijft staan.