Wir über uns

SIM: Statisch Integrierte Meßmethode / Static Integreated Measurement

Die SIM-Gruppe ist ein Zusammenschluss internationaler Sachverständiger aus 8 europäischen Ländern, die sich bei der Sicherheitsbeurteilung von Bäumen auf statisch/dynamische Methoden spezialisiert haben. DR. ING. LOTHAR WESSOLLY, der Urheber und Entwickler dieser Methoden, ist Mitglied dieser Gruppe. Der Landschaftsarchitekt GÜNTER SINN hatte 1984 den Anstoß zur statischen Denkweise bei Bäumen gelegt und war 1986 beim u.a. Sonderforschungsbereich vorstellig geworden.

Baumstatik bedeutet, sich an gebräuchlichen Vorgehensweisen des konstruktiven Ingenieurbaus zu orientieren. Denn auch eine biologische Struktur ist den physikalischen Gesetzmäßigkeiten unterworfen.

Konkret bedeutet die Notwendigkeit, die erforderlichen Versagenslasten zu bestimmen, die zu einem Bruch- oder Kippversagen führen und diese mit den am Baum bei Windstärke 12 angreifenden Kräften mathematisch zu vergleichen.

Daraus errechnen sich dann die exakten, juristisch belastbaren Bruch- und Standsicherheiten.

Das ermöglich eine zielgenaue Vorgehensweise, um wertvolle alte Bäume oder solche, die durch Baumaßnahmen beschädigt wurden, gemäß der Verkehrssicherungspflicht nach § 823 BGB so lange wie möglich und haftungsbelastet zu erhalten.

Die beweissichernde Elasto/Inclinomethode ist wegen ihres geschlossenen rechnerischen Verfahrens auch im juristischen Kontext den hinweisenden Diagnoseverfahren, wie Bohrwiderstandsmessung oder Schalluntersuchungen deutlich überlegen.

Das ist umso wichtiger, da Bäume im Gegensatz zu technischen Konstruktionen, unbekannte Ausgangssituationen bezüglich ihrer Grundsicherheiten aufweisen. Aufgrund der klaren Strukturen, für die immer ein Bauplan vorliegt, genügen bei vielen technischen Konstruktionen einfache visuelle Verfahren. Bei Bäumen hingegen sind Bohrungen überhaupt nicht und Schallungen zur eindeutigen Sicherheitsfeststellung bei weitem nicht ausreichend.

Entstehung

Angeregt durch den Landschaftsarchitekten GÜNTHER SINN, der erkannt hatte, dass der bis dato praktizierten Sicherheitsanalyse bei Bäumen das entscheidende Element, die Statik, fehlte, wurde vor 38 Jahren an der Technischen Universität Stuttgart. Die wissenschaftliche Grundlage dieser Vorgehensweise gelegt. DR. ING. L. WESSOLLY fungierte als verantwortlicher Projektleiter im Rahmen des Sonderforschungsbereiches Natürliche Konstruktionen 1986-1991. Der erste messtechnisch begleitete Versuch bis zum Bruch an einem großen Baum erfolgte 1987 an der baumchirurgisch ausgehöhlten Blutbuche im Park der Villa Berg in Stuttgart. Danach erfolgten viele weitere zur Überprüfung unseres Ansatzes.

Da zur Lösung der statischen Gleichungen bei Bäumen nicht alle Größen bekannt waren, wurden hier mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft spezielle Meßmethoden entwickelt, um diese Lücke zu schließen. Dazu gehört auch der Stuttgarter Festigkeitskatalog, da weltweit keine brauchbaren Materialdaten für grüne Hölzer vorhanden waren. Die etablierte Holzforschung war nur an trockenem Holz interessiert. Die Aufstellung der Verallgemeinerten Kippkurve erfolgte nach Kippversuchen bis zum endgültigen Versagen an etlichen Bäumen in BADEN BADEN und der Auswertung des Kippverhaltens mehrerer hundert Bäume, die für Sicherheitsgutachten untersucht worden waren.

Bei Bäumen fehlten aber auch das Wissen über wesentliche aerodynamische Werte wie der Luftwiderstand, die dynamische Baumreaktion auf böigen Wind und der den bodennahen Sturm beeinflussenden Geländewert. So erfolgten grundlegende Messungen unter Verwendung des neu entwickelten Elastometers an Bäumen während der Orkane Vivian und Wiebke im Jahr 1990 und während Mistralstürmen auf Korsika.

Die Untersuchungen für Sicherheitsgutachten erfolgten in den ersten 3 Jahren in Zusammenarbeit mit GÜNTHER SINN. Nach 18 Jahren ingenieurwissenschaftlicher Tätigkeit in den Bereichen Meß- und Prüftechnik, Statik, Dynamik und Aerodynamik wurde ein Start-up heute vielleicht „tech for nature“ aus der Universität Stuttgart gegründet, das sich als öbv SV Ingenieur und Sachverständigenbüro für Baumstatik DR. ING. L. WESSOLLY etabliert hat. Das Büro war bis 1995 im oben genannten Sonderforschungsbereich akkreditiert.

In der Folgezeit wurde die SIA-Methode entwickelt, die es ermöglicht, eine Einschätzung der Grundsicherheit von Bäumen vorzunehmen.  Somit konnten zahlreiche Praktiker und Sachverständige die Grundsicherheit als wesentlichen Bezugswert für die Baumsicherheit ermitteln. Die SIM-Gruppe stellt dieses wertvolle Werkzeug zur kostenlosen Nutzung im Internet unter simgruppe.de zur Verfügung.

Meßverfahren

Das als Elasto/Inclinomethode bekannte Verfahren ermittelt die Reaktion eines Baumes auf die Einleitung einer mittels Zugeinrichtung erzeugten Windersatzlast. Dabei erfolgt das Aufzeichnen der Größen, in denen alle für die Sicherheit beitragenden Einflüsse integriert sind. Zur Bestimmung der Bruchsicherheit wird die Dehnung der repräsentativen Randfaser in Lastrichtung unmittelbar unter der Rinde gemessen. Bewährt hat sich eine Basislänge zwischen der in der Rinde sitzenden Spitzen von 20 cm, um den Verlauf der Tragfähigkeit über der Stammhöhe verfolgen zu können. Größere Basislängen lassen den schwächsten Querschnitt bei der Mittelwertbildung verschwinden und sind somit nicht zulässig. Die Güte der Verankerung im Boden zeigt sich in der Neigung des Wurzeltellers.

Diese Messung erfolgt mit Hilfe eigens entwickelten Dehnungsgebern (Elastometer) und Neigungssensoren (Inclinometer). Die Elastometer mit einer Auflösung von 1/2000 mm messen die Dehnung der repräsentativen Randfaser, während mittels einer Zugeinrichtung eine Windersatzlast in die Baumkrone eingeleitet wird. Gleichzeitig erfassen die Inclinometer mit einer Auflösung von 1/1000 Grad die Neigung des Wurzeltellers, ohne dabei irgendeine Verletzung zu verursachen.

Bei der Bestimmung der Bruchsicherheit ist die Elastizitätsgrenze die Bezugsgröße. Sie steht im Stuttgarter Festigkeitskatalog für 26 Baumarten. Für die Standsicherheit dient die Verallgemeinerte Kippkurve, die WESSOLLY bei der Analyse mehrerer hundert Zugversuche entdeckte.

Bei den Messungen werden automatisch alle Parameter, die die Versagenskräfte beim Brechen oder Kippen beeinflussen, einbezogen. Das gilt unabhängig davon, ob der Querschnitt eines Stammes hohl ist oder eine aufgelöste Struktur wie der Eiffelturm aufweist, oder wie die Wurzeln in verschiedenen duktilen Bodenstrukturen und -arten angeordnet sind. Die Einleitung der simulierten Windbelastung erfolgt in 5-8 Meßschritten, während jeweils die zugehörigen Dehnungs- und Neigungswerte dokumentiert werden. Mögliche Nichtlinearitäten wie z. B. Anfangsnachgiebigkeiten im Bereich der Messspitzen werden mathematisch korrigiert.

Damit sind die Belastungen, die zum Versagen durch Brechen oder Kippen führen, bekannt. Für die Lösung der statisch/dynamischen Gleichungen benötigt man jetzt noch die auftretende Orkanlast am Standort für den belaubten Baum.

Durch eine automatisierte kontinuierliche Messung aller Parameter während des Zugversuches entstehen Tausende von Einzelpunkten ohne, dass dadurch eine höhere Genauigkeit erzielt wird. Stattdessen geht bei dieser Vorgehensweise und deren Darstellung die Übersichtlichkeit verloren. Denn es werden Lastaufbringung und dynamische Baumreaktionen sowie etwaige Windeinflüsse miterfasst, die die zutreffenden Messwerte verfälschen können.

Platane, Sichtungsgarten Hermannshof Weinheim, Stammdurchmesser 2,19 m.  Sechste Kontrollmessung. Grundsicherheit 1111 %. Bruchsicherheit 200 %, Standsicherheit 200 %. Verantwortungsübernahme für die nächsten 3 Jahre.

Lastanalyse

Die Lastanalyse im bodennahen Grenzschichtwind orientiert sich an den Vorarbeiten von DAVENPORT für Orkanwindstärken: Sie treten in unserer Region in lokalen Gewitterstürmen ungleich häufiger auf als Großwetterlagen-Orkane, die in den europäischen Regelwerken festgehalten sind und zwischen Standorten und Himmelsrichtungen differenzieren. Gewitterorkane sind bei uns an jedem Standort, aus jeder Himmelsrichtung möglich. Die o.g. Regelwerke sind somit für die Sicherheitsdiagnose von Bäumen unvollständig und hinterlassen somit eine erhebliche Sicherheitslücke.

Bei der Elasto/Inclinomethode werden die dynamischen Anteile des Orkans sowie die Schwingungswilligkeit der Bäume einbezogen. Die cw-Werte von Bäumen wurden von WESSOLLY mittels Elastometermessung erstmals in den Orkanen Vivian und Wiebke im Jahr 1990 und folgend während mehrerer Mistralstürme auf Korsika erfasst und abgeleitet.

Vorschläge stehen im Stuttgarter Festigkeitskatalog.  Grenzwert für die Sicherheitsentscheidung ist wie beim Flugzeugbau der Sicherheitsfaktor 1,5 = 150 %. Dieser Ansatz hat sich bei den SIM - Mitgliedern in mehr als 25.000 Baumgutachten als juristisch belastbar herausgestellt und ist zum Wohl der Bäume zum Standard geworden.

Eine höhere Sicherheitsforderung, wie im Bauwesen üblich, mit Sicherheitsfaktoren bis 6, hätte zu völlig unnötigen massiven Eingriffen bei den untersuchten Bäumen geführt. Mit den Elastizitätsgrenzen grüner Hölzer des Stuttgarter Festigkeitskatalogs und der Verallgemeinerten Kippkurve für Bäume nach WESSOLLY stehen verlässliche Bezugsgrößen für die Sicherheitsbeurteilung zur Verfügung.

Anerkannter Stand der Technik

Die Erfahrung aller SIM-Mitglieder stützt sich also auf mehr als 25.000 haftungsbelasteten Baumstatikgutachten. Davon sind bei arboa Stuttgart aktuell (1/2025) 17.500 in einem physischen Archiv und einer Access Datenbank einzusehen.

Mit dieser Gutachtenmenge ist nach einem umfangreichen 30-jährigen Feldversuch für den SIM-Ansatz unter Verwendung der cw-Werten und Materialdaten des Stuttgarter Festigkeitskatalogs, der Verallgemeinerten Kippkurve und den angewendeten Geländewerten und der 1,5 fachen Sicherheit als Grenzwert, der Stand der Technik erreicht. Dieser Sachverhalt ist wesentlich, da unsere Tätigkeit in die juristische Kategorie Verkehrssicherungspflicht eingebunden ist.

Archiv mit über 17.500 Sicherheitsgutachten von Bäumen mithilfe der Inclino-/Elastomethode. Standort: arboa tree safety, Stuttgart (D).

Durch regelmäßige Schulungen im Verlauf eines Jahres ist eine herausragende Qualifizierung der Mitglieder sichergestellt. 

Hierzu dient insbesondere das unserem Mitglied M. ERB gehörende Kommunikationszentrum Meck in Frick (CH). Hier ist auch unser Institut für BaumDiagnose e.V. Frick (CH), Stuttgart (D), Wien (A), Varese (I) angesiedelt. An diesem Ort wird die Ausbildung zum zertifizierten Baumstatiker abgeboten, die es den Absolventen ach erfolgreicher Prüfung erlaubt, die Elasto/Inclinomethode mit Hilfe dazugehörigen Messinstrumenten anzuwenden.

Aus dem Kreis der SIM-Gruppe wurden bedeutende Standardwerke im Baumbereich veröffentlicht.:

• SIEWNIAK, M, /KUSCHE, D.: Baumpflege heute 1984, 988, 1994, 2002. 2010, 2020, Patzer Verlag
• WESSOLLY, L. /ERB, M.: Baumstatik und Baumkontrolle 1998 und 2014, Patzer Verlag
• WESSOLLY, L. /ERB, M.: Manual of Tree Statics an Tree Inspection, 2016, Patzer Verlag
• SIEWNIAK, M./WESSOLLY, L./BOBEK, W./SIEWNIAK, M.: Statika drzwew. Analiza zawodnosci, Warzawa 2020
• BENK, J.  et al. Praxishandbuch Wurzelraumansprache, Arbeitskreis Baum und Boden 2020
• ZANZI, D./CASTIGLIONI, M.: Fito-Consult & gli alberi, vierteljährliches Journal seit 1989
• BADER, C.: Untersuchungen über den statisch wirksamen Wurzelraum, Diplomarbeit FH Nürtingen 2000
• RAU, S.: Verankerungsbedarf von Solitärgehölzen, Diplomarbeit FH Nürtingen 2001
• LESNINO, G., Vergleich zwischen Schalltomographie + Zugversuchen, Baumtage Süd, Böblingen 2011.

Weitere Einbindung ins Fachgebiet:

• WESSOLLY, L.: Mitarbeit in den Regelwerksauschüssen für die ZTV-Baumpflege seit 1992 – 2013 den FLL Arbeitskreisen Baumpflanzungen 2015, Baumkontrollrichtlinie und Untersuchungsrichtlinie 2013
• BENK, J.: Regelwerksauschuss ZTV Baumpflege 2006, im Vorstand ISA Deutschland
• BREHM, J.: Leiter des FLL Ausschusses Wertermittlung von Bäumen
• VENZKE, C.: war leitender Lehrbeauftragter an der LVG in Heidelberg und an der Justus-Liebig-Schule in Hannover, ehemalig im Vorstand der ISA Deutschland
• ZANZI, D. Bester Freund von A. SHIGO und Veranstalter unzähliger Fachtagungen in Italien.
• ERB, M.: Lehrbeauftragter bei der Eidgenössischen Ausbildung Baumpflege
• RAU, S: Schulungsleiter der Ausbildung zum zertifizierten Baumkontrolleur, Institut für Baumdiagnose
• SCHABEL, P., KLIMA, R.: Mitarbeit baumfachlicher Belange in der ÖNORM
• SIEWNIAK, M.: e.m. Ordentlicher Professor der Universitäten Warschau und Krakau, Polen
• STIEMER, S.: e.m. Ordentlicher Professor der Universität Vancouver für Baukonstruktionen; Kanada
• MORELL, R. Lehrbeauftragte für Arboristik, FH Rottenburg und FH Weihenstephan.
• SCHINDLER, R. Ausbilder u. a. bei den Baumgenossen

Eine umfangreiche Aufstellung von Fachpublikationen kann unter Downloads eingesehen werden. Dort sind auch interessante Messungen bildlich dargestellt.

Durch die Mitarbeit bzw. Mitgliedschaft in allen wichtigen nationalen und internationalen Verbänden ist die SIM-Gruppe im Fachgebiet in Europa bestens vernetzt.

Im Jahr 2009 wurde die SIM-Gruppe gegründet, nachdem L.WESSOLLY aus dem von ihm mitbegründeten SAG Baumstatik e.V. ausgetreten war. Zwei Drittel der damaligen Mitglieder schlossen sich daraufhin der SIM-Gruppe an.

Bisher bildete die SIM-Gruppe eine Vereinigung unabhängiger Sachverständiger, die sich mit der Sicherheit von Bäumen befassten. Gemäß einer jüngeren FLL Statuten durften wir als unabhängige Gruppierung keine Vertreter in die Regelwerksausschüsse entsenden. Daher wurde im November 2024 in Wien ein Verein gemäß deutschem Recht gegründet, um diese formale Anforderung zu erfüllen. SIMON RAU aus Loßburg, DINO HIEPLER aus Tübingen und der Kassier CHRISTIAN WAGNER aus Wien bilden gemeinsam den Vorstand.

Die Entwicklung der Baumstatik hat die Sicherheitsbeurteilung von Bäumen auf ein neues Niveau gehoben und die des Ingenieurwesens erreicht. So gelang durch den interdisziplinären Austausch zwischen Biologie und Ingenieurwissenschaften ein Quantensprung für den Erhalt wertvoller Bäume.

 

Der Sitz unseres Instituts für BaumDiagnose e.V. Stuttgart (D), Frick (CH) Wien (A), Varese (I) in der Geißgasse 17, 5070 Frick (CH).