Експертиза міцності та стійкості дерев
Передумови
Перелічені причини призвели до того, що: - значні матеріальні цінності (будівлі, автомобілі, малі архітектурні форми, інженерне обладнання) зосереджені тепер на облеснених житлових територіях; - істотно зросла кількість людей, які проживають та працюють на облеснених територіях; - Погіршилася загальна лісопатологічна ситуація на зазначених територіях, погіршився фізіологічний стан дерев, збільшилася їхня ураженість гнилими хворобами; - Збільшилося середнє та максимальне вітрове навантаження на дерева.
Визначення
Існує три види аварій великих дерев, викликаних вітровим, сніговим та ожеледицею.
Термінологія: Найбільш поширені два визначення: «Ветровал» - вивертання дерев з коренем. (Uprooting – англ. викорчовування) «Вітролом» та «бурелом» – переламування стовбурів дерев, відщеплення їх частин. Аналогічні аварії, спричинені сніговим навантаженням, називаються «сніговал» і «сніголом». До тих же наслідків призводить «гололедь» - це ожеледиця на деревах, коли кірка льоду, що утворилася на гілках і стовбурі, ламає їх своєю масою (англійською - «ice storm» - дослівно «крижаний шторм»). Всі ці явища відносяться до групи абіотичних факторів (погодних факторів), що порушують нормальний стан насадження. Так само в загальній лісопатології використовується визначення «підвищена вітровальність і буреломність», щодо насаджень схильних до цих явищ через ураження їх гнилими хворобами.
Історичний огляд В Україні початок аналізу механіки деревостою можна віднести до 1931 року. Г.Ф. Морозов пов'язав спалахи масового розмноження комах-шкідників з вітром, що розгойдує дерева іщо обриває їх коріння. Тимофєєв В.П. 1957р. Визначив зв'язок стійкості ялинки з будовою кореневої плити та розташуванням ґрунтових горизонтів. 1968 та 70гг. Межибовський А. М. вивчав вплив грибних захворювань та інших факторів на вітрував та бурелом ялин. Бєлов С.В. 1974р. - формування архітектоніки надземних частин та кореневої системи дерев в умовах вітрового навантаження. Напевно вперше, проблему дерев, що падають, розглянув не тільки з точки зору шкоди для самих зелених насаджень, але і як небезпека для людей та їх майна в 2001р. Глазунов В.Г. - «Ветровав і вітролом дерев у місті» В Америці концепція Tree risk management (управління ризиками, пов'язаними з падінням дерев) була сформульована у 1960-х роках лісопатологом Американського Управління Лісовим Господарством Віллісом Вагенером. Приводом стали численні неприємності, спричинені падінням дерев та їхніх гілок на наметові містечка рекреаційних територій. У наступні 30 років було проведено безліч досліджень, зібрано статистичний матеріал та сформульовано рекомендації та сучасні методики: Evaluating Risk of Tree Failure (Оцінка ризику аварійних дерев), VTA Visual Tree Assessment (Візуальна оцінка дерев). Інструментальні методи контролю використовують німецькі. У Німеччині: У 1893р. Німецький лісовий інженер К. Мецгер формулює аксіому постійних механічних напруг для стовбурів дерев. На початку 1980-х інженером, доктором наук, L. Wessolly, який очолював проект «Легкі конструкції в природі» в Університеті Штутгарта, спільно з ландшафтним архітектором G. Sinn, був сформований підхід до вирішення завдань деревної механіки, який називався "Tree Static" ( Деревна статика) У наступні 15 років європейські фахівці відточують Еласто-інклінометод (Pulling Test) заснований на"тристатики". Паралельно на початку 90-х. Claus Mattheck розробляє свою дерев'яну механіку. Разом із юристом H. Brelor вони пишуть знамениту на весь світ книгу «Мова тіла дерев»
Причини падіння дерев Більшість аварій, пов'язаних з падінням великих дерев, мають цілком визначні причини, ось найбільш поширені з них:
- Ветровал
- Обрубування якірних (утримуючих) коренів дерев при виконанні будівельних робіт;
- Деформація кореневої плити під впливом кореневих бар'єрів;
- Зниження механічної міцності коренів під впливом кореневих гнилей.
Існують також загальні групові передумови та його комбінації, наприклад: - Виставлення дерева на вітер у результаті вирубки навколишнього деревостою; - Надмірний, або прогресуючий нахил стовбура; - перерозмірна, або неправильна форма крона; - Забудова навколишнього середовища, що сприяє утворенню вітрових коридорів, або локальних турбулентностей з істотним перевищенням середньої швидкості потоку; - Топологічне вітронавантажене розташування дерева щодо макроелементів ландшафту; - Породні особливості, локальна та загальна лісопатологічна ситуація.
Методи виявлення небезпеки На озброєнніексперта є 3 методи виявлення описаних факторів:
- Візуальний (огляд дерева із землі, огляд дерева з підйомом на ствол, огляд місцевості)
- Ретроспективний (опитування будівельників, власників ділянки про виконані роботи, розташування вже засипаних траншів, вивчення виконавчої та проектної документації з будівельних та ландшафтних робіт, вивчення вітрової особливості та навантаженості даної ділянки місцевості, виявлення попередніх випадків падіння дерев)
- Інструментальний:
- Інструментальний інвазивний контроль:
- Взятие керна приростним буром;
- Дослідження Резистографом.
Всі методи, крім останнього, визначають лише фактори (їх наявність, локалізація, геометричні параметри, часові рамки), що впливають на міцність і стійкість дерева, тобто є непрямими методами. Останній метод «Pulling test» відрізняється від усіх попередніх тим, що безпосередньо випробовується здатність дерева протистояти природним навантаженням і тому єдиним прямим методом і як наслідок найбільш достовірним. Методи застосовуються в різних комбінаціях, перекриваючи та дублюю один одного. Кожен метод має свої обмеження застосовності (наприклад резистографія та УЗ томографія не застосовні по промерзлі деревини). За найбільшою, а отже значущою та репрезентативною, статистикою німецьких та американських експертів у 90% випадків (за кількістю обстежених дерев) для винесення експертногоукладання досить перших двох методів.
Способи усунення виявлених небезпек Якщо експертиза виявила знижений запас міцності та/або стійкості дерева, або іншими словами виявлена небезпека, пов'язана з підвищеною ймовірністю аварії того чи іншого дерева, існує кілька способів зменшити цю небезпеку (читай убезпечити ділянку):
- Змонтувати систему механічної підтримки окремого дерева, групи дерев, частин одного дерева. (Cabling, Bracing, Guying);
- Застосувати редукцію крони зменшивши парусність та висоту дерева (загалом при зниженні висоти з 26 до 20 метрів запас міцності та стійкості дерева зростає у 2 рази);
- Провести середньо- та довгостроковий доказовий моніторинг похилих дерев;
- Інакше спланувати ділянку (перенести дитячий майданчик, місця відпочинку, паркування тощо);
- Видалити, зрубати дерево.
Очевидно, що застосування перших чотирьох способів обмежена безліччю різних факторів. Застосовуваність останнього способу обмежена лише законодавством, що діє на даній території (статусом території та адекватністю балансоутримувача насаджень).
- Іноземні документи:
- Група американських стандартів ANSI A300 Part 1, 2, 3. У частині пристрою систем механічної підтримки ANSI A300 (Part 3)-2000 – Tree Support Systems (a. Cabling, Bracing, and Guying);
- USDA Forest Service Community. Tree Risk Rating System;
- Група німецьких стандартів, норм та правил: DIN 1055, DIN 18320, DIN 18915 - DIN 18920, RAS-LG 4, ZTV A-StB 89, ZTV Baumpflege, VOB - Teil C.