2011

Lesnická a dřevařská fakulta Mendelova univerzita v Brně Znalecký ústav pro znaleckou činnost v oborech dřevařské inženýrství, krajinné inženýrství a lesní inženýrství

Znalecký posudek č. 4/2011 Zjištění stability buku lesního na ulici U Kavalíru, Hradec Králové a dubu letního v ulici Pražské.

Odpovědný zpracovatel: Doc. Dr. Ing. Petr Horáček Zpracovatelé: Ing. Luděk Praus, Ph.D. Ing. Jan Tippner Ing. Václav Sebera

Děkanát Lesnická a dřevařská fakulta Mendelova univerzita v Brně Zemědělská 3, 613 00 Brno telefon 545 134 000 / fax 545 211 422 [email protected] www.ldf.mendelu.cz IČ 62156480 / DIČ CZ62156480

1

Úvod 1.1 Účel posudku Účelem posudku je stanovení odolnosti vůči zlomu a vyvrácení buku lesní-

ho v zahradě farního úřadu na ulici U Kavalírů v Hradci Králové a dubu v zahradě soukromého domu, ulice Pražská 34.

1.2 Zadavatel: Magistrát města Hradec Králové, Československé armády 408, 502 00 Hradec Králové.

1.3 Místní šetření Místní šetření provedli zpracovatelé posudku dne 12.10.2011 v doprovodu pracovníků Magistrátu města Hradec Králové. Během šetření byly evidovány symptomy poškození předmětného stromu a měřeny dendrometrické parametry stromu, byla pořízena fotodokumentace, byl vizuálně zhodnoceny zdravotní stav a vitalita stromu, bylo provedeno měření tahovou zkouškou a měření akustickým tomografem.

2/23

2

Požadavky na posudek Posudek má odpovědět na následující otázky: 1) U buku lesního, ulice U Kavalíru: 1.1 Jaká je odolnost stromu vůči vyvrácení? 1.2 Jaká je odolnost stromu vůči zlomení kmene? 1.3 Jakým způsobem lze stabilitu stromu zvýšit? 1.4 Další zjištění a návrhy. 2) U dubu v ulici Pražské: 2.1 Jaký je stav prostředí stromu 2.2 Jaký je stav kmene stromu a jaká je odolnost proti zlomení kmene 2.3 Další zjištění a návrhy

2.1.1

Další podklady pro vypracování posudku

- Měření tahovou zkouškou ze dne 15.6.2009 - Měření tahovou zkouškou ze dne 12.10. 2011 - Měření akustickým tomografem FAKOPP ze dne 15.6.2009. -Měření akustickým tomografem FAKOPP ze dne 12.10. 2011 - Zvláštní vědecké posouzení „Pád vánočního stromu na Staroměstském náměstí v Praze dne 6.12. 2003“, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2004 - Zvláštní vědecké posouzení „Pád vánočního stromu na ulici Nábřežní v Břidličné dne 28.1. 2002“, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2002 - Zvláštní vědecké posouzení „Posouzení provozní bezpečnosti smrků před jejich instalací na vánočních trzích v Praze“, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007 - J. Barták, F. Čihák (2004): Znalecký posudek „Posouzení příčin zřícení vánočního stromu na Staroměstském náměstí v Praze 1“

3/23

- Bodig J., Jayne (1982): Mechanics of Wood and Wood Composites. Krieger Publishing Brunden M.N. - P. Horáček (2004): Znalecký posudek „Příčiny zřícení vánočního stromu na Staroměstském náměstí v Praze 1 dne 6.12. 2003“ - Kolařík a kol. (2005), Péče o dřeviny rostoucí mimo les II., ČSOP Vlašim - Niklas K., J. (1992): Plant Biomechanics: an engineering approach to plant form and function. The University of Chicago Press, Chicago & London - Požgaj A. et.al., (1997): Štruktúra a vlastnosti dreva. PRÍRODA Bratislava - Praus L. (2006): Mechanická stabilita stromů a metody jejího zjišťování. In Plošné poškození lesů způsobené povětrnostními vlivy. Kostelec nad Černými lesy: Česká lesnická společnost. - Szórádová A., Praus L., Kolařík J. (2007) Nová vizuální metoda hodnocení statických poměrů stromů. In Strom pro život - život pro strom VI. Praha: Společnost pro zahradní a krajinářskou tvorbu. - Praus L., Horáček P. (2005) Assessment of tree stability - the mechanical behaviour of a tree. Wood Research. -ČSN 490012, ČSN 490101, ČSN 490103, ČSN 490108, ČSN 490110, ČSN 490111, ČSN 490113, Eurocode 1: Actions on structures — General actions — Part 1-4: Wind actions.

4/23

3

Metodika měření

3.1 Tahová zkouška Tahová zkouška je založena na komparaci umělého zatížení stromu a zátěžové analýzy. Proces má tři části, zátěžovou analýzu, vlastní měření a postprocesing a extrapolaci naměřených dat. Zátěžová analýza je prováděna v programu TreeStab (Koňas, Praus 2005). Z digitální fotografie stromu je pořízena kontura. Tímto objektem je následně proložen model proudění větru. Výsledkem je vypočtená síla a ohybový moment pro zadané parametry. V tomto případě bylo použito výpočtu podle EUROCODE1, pro městské prostředí, rychlost vzduchu 32 m·s-1, nadmořskou výšku 200 m, 0°C. Tahová zkouška byla provedena pomocí navijáku s maximální tažnou silou 16 kN. Při tahové zkoušce je zjišťována tahová síla, deformace kmene a náklon báze kmene. Pro měření síly je použita siloměrná hlavice HBM U2B s rozsahem +- 50 kN a s citlivostí 0,5 %. Deformace kmene je snímána pomocí snímačů posunutí Messing s rozsahem +- 2 mm a přesností 0,001 mm. Náklon je snímán náklonoměrem Sittal s rozsahem +- 2° a přesností 0,001°. Všechny přístroje jsou propojeny s počítačem pomocí sběrnice Dewe-43. Po naměření jsou jednotlivé hodnoty deformace a náklonu při určité síle zprůměrovány a extrapolovány na sílu při rychlosti proudění vzduchu 32 m·s-1, vypočtené hodnoty deformací jsou porovnány s hodnotami limitní deformace podle tzv. Stuttgartského katalogu a je stanovena bezpečnost vůči zlomu. Obdobně, náklon je vyhodnocován podle tzv. všeobecné vývratové křivky (Wessolly, Erb, 1998). Výsledkem je vyjádření bezpečnosti vůči zlomu a vývratu v %, přičemž hodnota 100 % je vztažena k rychlosti větru 32m·s-1.

3.2 Akustická tomografie Akustická tomografie je založena na měření rychlosti průchodu zvuku materiálem. Rychlost zvuku je úměrná hustotě a tuhosti prostředí. Jakákoliv změna těchto parametrů způsobí změnu rychlosti průchodu. Totéž nastává, pokud se uvnitř materiálu nachází určitá diskontinuita, kterou signál musí obcházet. Dochází ke snížení rychlosti průchodu. 5/23

Zařízení FAKOPP se skládá z 12 sond, které se musí dostat do kontaktu s dřevem. Ty jsou vzájemně propojeny a přes Bluetooth modul spojeny s osobním počítačem. Poklepem na sondy je vyslán akustický signál a je změřena doba průchodu signálu k ostatním sondám. Z geometrie kmene a časů průchodu je následně sestavena mapa rychlostí a zní zkonstruován vnitřní obraz kmene.

6/23

4

Zjištěné skutečnosti 4.1 Buk v ulici U Kavalíru 4.1.1

Vizuální hodnocení

Předmětný strom je červenolistá varieta buku lesního Fagus sylvatica L. 'Atropunicea'. Jedná se o dvojkmen oddělený tlakovým větvením. Strom má po redukci výšku 21 metrů a průměr v prsní výšce (vypočteno z obvodu) 153 cm. Plocha koruny je 262 m2. Strom je označen jako památný a roste v zahradě farního sboru Českobratrské církve evangelické v Hradci Králové, Nezvalova 529/1, 500 03, Hradec Králové, v části do ulice U Kavalíru. Strom byl po předchozím měření v roce 2009 sesazen obvodovou redukcí o cca 5 m. Koruna stromu je po obvodové redukce. Suché větve se v ní nevyskytují. Slabší kmen je zajištěn vícenásobnou dynamickou vazbou. Vitalitu stromu lze označit jako sníženou (st. 1-2). Z hlediska zdravotního stavu je základním defektem stromu tlaková vidlice v místě hlavního větvení. Menší kmen je jištěn pomocí vazeb, které jsou napnuté. Rána je infikována saprofytickou houbou Ischnoderma resinosum (smolokorka buková). Tato houba kolonizuje mrtvé dřevo, lze tedy s jistotou prohlásit, že vnitřní stav tlakové vidlice je narušený a dochází zde k rozkladu dřeva. V koruně se nacházejí rány po řezu, některé infikované. Také na kosterních větvích se nacházejí zavalující se poranění. Kořenový systém stromu je infikován vějířovcem obrovským (Meripilus giganteus), zbytky plodnic se nacházejí v podstatě kolem celého obvodu báze kmene. Na základě výše uvedeného lze konstatovat, že zdravotní stav je zhoršený.

4.1.2

Měření tahovou zkouškou

Při terénním šetření 13.10.2011 bylo provedeno měření ve třech pozicích na hlavním kmeni. Vedlejší kmen nebyl vzhledem k narušení větvení zkoušen. Výsledky měření jsou uvedeny v následující tabulce. Pozice

Průměr (bez borky) [cm]

Bezpečnost proti zlomu kmene [%]

0,5 m

163

640

1,3 m

127

752

2,0 m

120

681

Tab. 1: Výsledky měření odolnosti proti zlomu hlavního kmene

7/23

Bezpečnost proti vývratu [%] 173

V rámci měření je zjišťována působící síla, při ní vznikající napětí, deformace a náklon báze jako základní parametry pro vyhodnocení. Výsledná bezpečnost je pak zjišťována jako tzv. bezpečnostní koeficient, podíl mezi tabulkovou limitní hodnotou (maximální deformace, pevnost materiálu) a naměřenou, resp. extrapolovanou hodnotou. V tomto konkrétním případě je jako parametr pro porovnání zvolena deformace kmene, jako referenční hodnota je použita deformace na mezi úměrnosti materiálu. Mez úměrnosti je moment, kdy vznikají první trvalé deformace a tento bod je z fyziologického i biomechanického hlediska považován za moment selhání dřeva. Dochází totiž k nevratným změnám ve struktuře dřeva a tím i v jeho funkčnosti. Vypočtené hodnoty bezpečnosti jsou vysoké. Je to způsobeno zejména velkým průměrem kmene. Zvětšování průměru je totiž nejvýznamnější mechanismus stabilizace stromu. Geometrická složka ohybové tuhosti, tzv. moment setrvačnost plochy, totiž umocňuje radiální rozměr (průměr, poloměr) čtvrtou mocninou, proto je zvětšování průměru pro stabilizaci stromu velmi účinné. V takovém případě i poměrně rozsáhlý defekt nemusí způsobit významné snížení odolnosti proti zlomu, protože z mechanického hlediska je významný materiál, který je alokován co nejdále od osy namáhaného kmene, tedy na obvodu. Odolnost vůči vývratu je vyhodnocována podle empiricky stanovené všeobecné vývratové křivky (Wessolly, Erb, 1998). Funkce je stanovena na základě plně destruktivních zkoušek několik set stromů a umožňuje na základě naměřených hodnot náklonu báze kmene určení síly nutné k vyvrácení konkrétního stromu. Ta je pak porovnána se zátěžovou analýzou a je určena odolnost stromu vůči vyvrácení. U hlavního kmene byla při měření bezpečnost vůči vyvrácení stanovena na 173 %.

4.1.3

Akustická tomografie

Měření ukázala vnitřní defekt v oblasti hlavního větvení. Narušení je znázorněno barevným rozlišením. Zelená barva znázorňuje tu část průřezu,

8/23

která je vyhodnocena jako zdravá. Červené až fialové tóny znázorňují části vyhodnocené jako poškozené dřevo, modré barvy znamenají dutinu.

Vnitřní prostor mezi hlavním a vedlejším kmenem je narušen a dochází zde k rozkladu dřeva, jak o tom svědčí plodnice saprofytické smolokorky. Vedlejší kmen je od hlavního v podstatě oddělen, přičemž rozsah a pevnost stávajícího spojení nelze spolehlivě definovat. Protože však došlo k propnutí dynamické vazby, jistící tuto část stromu, lze se oprávněně obávat, že pevnost této části nestačí k zajištění bezpečnosti, v této situaci lze vedlejší kmen buď úplně odstranit, nebo zajistit předepjatou vazbou. Geometrická složka ohybové tuhosti, definovaná momentem setrvačnosti plochy1, je v daných místech redukována zhruba na 56, resp. 47 % plnodřevného kmene, což představuje změnu oproti předchozímu stavu o 12, resp. 23 %. Rozklad dřeva v úžlabí je tedy aktivní. Přesto měření tahovou zkouškou ověřilo dostatečnou nosnou kapacitu kmene, protože stromy této věkové kategorie jsou obvykle předimenzované a případná dutina nemusí tak mít fatální následek. Protože se však nejedná o samostatný průběžný kmen,ale větvení kodominantního kmene, je ohrožen spoj a tudíž je nutno tuto část (napojení vedlejšího kmene) považovat za nestabilní a nebezpečnou.

1 Moment setrvačnosti plochy (I) je geometrická veličina, která popisuje vlastnosti této plochy při rotaci kolem osy, popisuje tedy tuhost určitého průřezu vlivem tvaru a rozložení materiálu. Je definována vztahem: I=π·D4/64 (kruh).

9/23

Následující tomogramy a záznamy měření byly pořízeny stejným přístrojem, jako v roce 2009, zvětšil se však počet použitých sond z 10 na 12 a byla použita nová verze programu pro měření a zpracování dat. Proto se nepodařilo zachovat původní orientaci senzorů a barevnou škálu tomogramu.

Obr. 1: Stávající stav průřezu kmene ve výšce 0,2 m (vlevo) a v roce 2009

Nízká odolnost vůči vývratu doprovázená jednoznačným dynamickým rozvojem houbového patogenu uvnitř kmene stromu je rizikovým faktorem, který nelze pominut. Strom v současném stavu díky redukci (došlo ke snížení těžiště i zmenšení náporové plochy) má odolnost vůči vývratu na úrovni 173 %. Ve kmeni se však dynamicky rozvíjí houbová infekce (nárůst plochy poškození o cca 20 % za necelé tři roky). Také uvedená hodnota odolnosti vůči vývratu je sice vyšší, než požadovaných 150 %, ale vzhledem k dynamice rozkladu kořenů vějířovcem obecným, je nutno strom vnímat jako málo perspektivní. Další stabilizace stromu redukčním řezem, pokud rozklad kořenů a kmene postoupí, není možná. Proto s ohledem na frekventovanost místa navrhujeme náhradu stromu novým jedincem, i s vědomím, že se jedná o významný a památný strom. Další možností je vytvoření torza, což je z legislativního pohledu problematická záležitost. Je zde i možnost omezení vstupu do dopadové vzdálenosti stromu, což je vzhledem k lokalizaci stromu obtížně realizovatelný zásah.

10/23

Obr. 2: Stávající stav průřezu kmene ve výšce 0,9 m (vlevo) a v roce 2009

V případě, že strom bude ponechán na místě, což vypočtené hodnoty bezpečnostních koeficientů umožňují, je nutné měření tahovou zkouškou opakovat, a to v horizontu maximálně tří let. Zároveň musí být strom pravidelně vizuálně kontrolován.

11/23

4.2 Dub, ulice Pražská 4.2.1

Vizuální hodnocení

Mohutný strom s výrazně vyvinutými kořenovými náběhy. Dub letní (Quercus robur). Strom má výšku 21 metrů a průměr v prsní výšce (vypočteno z obvodu) 142 cm. Plocha koruny je 189 m2. Strom roste ve dvorku rodinného domu, v poměrně utužené půdě. Část plochy pod korunou je zabrána jako psí výběh. Těsně na dotýká plotu výběhu, který vede středem kmene, u kmene však končí. V blízkosti stromu se nachází zídka za kterou je komunikace, oboje v kořenové zóně stromu. Báze kmene nevykazuje známky poškození. Výrazné jsou kořenové náběhy, silně rozšířené oproti kmeni. Na kmeni jsou známky po zavalených ranách. Hlavní větvení je ve výšce cca 8 m, není defektní.

Obr. 3: Pohled na umístění stromu

Strom je vitální, po redukci bez viditelných známek defoliace či malformací primárního větvení. Rány po řezech dobře zarůstají. Vitalitu stromu lze označit za mírně sníženou.

12/23

4.2.2

Akustická tomografie

Obr. 4: Tomogram pro pozici 0,5 m

Průzkum kmene akustickým tomografem neprokázal významné snížení nosnosti kmene. Ve výšce 0,7 metru se nachází pouze náznak existující infekce. Ve středu kmene s malým rozsahem, který v podstatě nemá vliv na pevnost kmene. Měření ve vyšších částech neprokázalo přítomnost infekce. Stopy po zavalených ranách na kmeni jsou v dobrém stavu, v okamžiku šetření nebyly zjištěny známky probíhající infekce. Průměr kmene je dostatečný pro zajištění bezpečnosti. Porovnáním potenciálně vznikajícího napětí a pevnosti kmene, i při započtení nalezeného poškození, je bezpečnost proti zlomu 3718 % (konstantní profil větru, rychlost 32 m/s) 2.Strom ve stavu v jakém je, nevyžaduje žádný akutní zákrok. Doporučujeme sledovat stav stromu, zejména parametry vitality. Při náznaku snižování vitality ve vrcholových partiích koruny, což je jedním z příznaků potenciálního poškození kořenů, doporučujeme provést tahovou zkoušku. Pravidelně doporučujeme kontrolovat stav koruny a v případě výskytu suchých větví, které jsou u daného druhu běžným jevem, provést bezpečnostní řez. Použitá metoda neumožňuje zhodnotit odolnost proti vývratu, proto se k ní nemůžeme vyjádřit.

2 Stanoveno dle programu ArborSonic 3D 5.1.51

13/23

Obr. 5: Graf pro pozici 0,7 m

Obr. 6: Situační nákres

14/23

5

Závěry Strom č. 1 – buk U Kavalíru Památný strom v ulici U Kavalíru je z pohledu provozní bezpečnosti málo

perspektivní a jeho ponechání v současném stavu je rizikové, z důvodu aktivně se šířící infekce kořenového systému i kmene. Z pohledu provozní bezpečnosti navrhujeme náhradu stromu jako nejméně rizikový zásah. Současný stav sice není havarijní, protože redukcí došlo k významnému snížení zatížení, nicméně tento stav nelze považovat za konstantní a dlouhodobě udržitelný. Strom č. 2. - -dub, ulice Pražská Strom rostoucí na soukromém pozemku nevykazuje viditelné významné porušení stability. Ani detekované poškození dřeva kmene ve výšce 0,7 m není významné. Vzhledem ke stavu stanoviště ovšem existuje riziko poškození kořenového systému, které je nutné sledovat, minimálně na základě pravidelné kontroly vitality a případné tahové zkoušky při dlouhodobém zhoršení vodního režimu jedince.

15/23

6

Shrnutí 1) Buk v ulici U Kavalíru 1.Odolnost stromu vůči vyvrácení je 173 %. 2. Odolnost kmene vůči zlomení je dostatečná. 3. Stabilitu stromu nelze zvýšit. Vzhledem k dynamicky postupujícímu rozkladu v oblasti hlavního kmene a postupujícímu rozkladu kořenů doporučujeme z hlediska provozní bezpečnosti strom nahradit. 4. Významným narušením zdravotního stavu stromu je napojení vedlejšího kmene tlakovou vidlicí s detekovaným vnitřním defektem. Velikost tohoto defektu se za období necelých tří let zvětšila o 12, resp. 23 %.

2) Dub, Pražská 34: 1.Strom roste v místě s utuženým povrchem, kořenový systém může být omezen sousední komunikací a zídkou. V okolí báze kmene je skladován stavební materiál a je zde vybudován lehký plot a výběh pro psa; tyto konstrukce nezasahují přímo do kmene stromu. 2.Stav kmene je mírně zhoršený. Jsou na něm patrné stopy po zavalených ranách. Tyto rány jsou dobře uzavřené a v době šetření nebyly nalezeny známky probíhající infekce. Ve výšce 0,7 m je na snímku z tomografu patrný malý oddíl v centrální části kmene, kde je dřevo narušeno, nenachází se zde však dutina. Rozsah tohoto defektu je vzhledem k velikosti stromu v podstatě nevýznamný, o čemž svědčí vypočtená hodnota bezpečnosti proti zlomu 3718 %. 3. Je pravděpodobné, že kořenový systém je narušen. Vitalita jedince zatím nezakládá důvod k podezření z akutního poškození. Je však nutné strom v pravidelných intervalech sledovat, zejména parametry vodního provozu. Při trvalejších známkách chřadnutí doporučujeme tahovou zkoušku.

V Brně, 29.10.2011

Doc. Dr. Ing. Petr Horáček

16/23

Znalecká doložka

Znalecký posudek je vypracován Lesnickou a dřevařskou fakultou Mendelovy univerzity v Brně, znaleckým ústavem pro znaleckou činnost v oborech dřevařské inženýrství, krajinné inženýrství a lesní inženýrství. V oboru lesní inženýrství se jedná o obory znalecké činnosti geologie a pedologie, botaniky, dendrologie, fytocenologie a lesnická typologie, geodézie, fotogrammetrie a dálkový průzkum Země, technika a technologie lesnických činností, dopravnictví, ergonomie, myslivost, fytopatologie a ochrana lesů, zoologie a entomologie, šlechtění dřevin, školkařství, zakládání a pěstění lesů, dendrometrie a hospodářská úprava lesů, ekologie lesa, ochrana přírody, oborová ekonomika a politika, řízení podniků, arboristika.

Ústav byl zapsán do druhého oddílu seznamu ústavů kvalifikovaných pro znaleckou činnost na základě rozhodnutí ministra spravedlnosti ČR, M1009/2002 ze dne 23.července 2002.

Tento znalecký posudek je vypracován ve čtyřech vyhotoveních, z toho tři obdrží zadavatel a jedno zůstává uloženo u zpracovatele. Znalecký posudek obsahuje 23 listů včetně znalecké doložky a 8 listů příloh (protokoly o tahových zkouškách).

Datum: 29.10.2011 Doc. Dr. Ing. Petr Horáček LDF MENDELU v Brně Zemědělská 3 613 00, Brno

17/23

7

Přílohy Akustická tomografie3

Obr. 7: Graf rychlostí průniku pro pozici 0,2 m – stav 2011

Obr. 8: Graf rychlostí průniku pro pozici 0,2 m – stav 2009

3 Implicitní škála tomogramů je založena na databázi rychlostí průchodu signálu pro jednotlivé taxony. Rozšířená škála je upravená podle skutečně naměřených hodnot konkrétního jedince.

18/23

Obr. 9: Graf rychlostí průniku pro pozici 0,9 m – stav 2011

Obr. 10: Graf rychlostí průniku pro pozici 1,0 m – stav 2009

19/23

Fotografická příloha

Obr. 12: Celkový pohled na strom

Obr. 11: Celkový pohled na strom

Obr. 13: Kmen s plodnicí ve větvení

20/23

Obr. 14: Detail plodnice

Obr. 15: Vazby v koruně

Obr. 16: Patrná separace hlavního a vedlejšího kmene

Obr. 17: Plodnice vějířovce na bázi kmene

21/23

Strom 2 – dub, ulice Pražská

Obr. 18: Kmen z vnitřní strany s patrným obestavěním báze kmene

Obr. 19: Detail báze kmene

22/23

Obr. 20: Detail báze a uloženého materiálu

Obr. 21: Kmen se zavalenými ranami

23/23