Wer heute einen Baum im Zugversuch untersucht, nutzt das Wissen vieler Menschen aus vier Jahrzehnten Baumstatik und über einem Jahrhundert Forschung zur Mechanik von Bäumen. Wer die Baumstatik „begründet“ hat, ist dabei gar nicht so leicht zu sagen. Schon 1993 haben Fachleute öffentlich darüber gestritten. Ein Überblick, wie die Baumstatik entstanden ist.
Vorläufer: der Baum als mechanische Konstruktion
Dass Bäume den Gesetzen der Mechanik folgen, beschäftigte schon die frühe Naturwissenschaft. Galileo Galilei beschrieb 1638, dass Bäume und Tiere nicht beliebig groß werden können, ohne unverhältnismäßig dicker zu werden. Der englische Mathematiker Alfred George Greenhill berechnete 1881, wie hoch eine schlanke Säule unter ihrem eigenen Gewicht werden kann, bevor sie ausknickt, und übertrug das auf Bäume.
Besonders einflussreich war der Forstwissenschaftler Metzger. Er erklärte 1893 die Form des Stammes aus der Belastung durch den Wind: Der Stamm ist so gebaut, dass er über seine ganze Länge möglichst gleichmäßig beansprucht wird. Diese Arbeiten erklären, warum Bäume so gebaut sind, wie sie gebaut sind. Ob ein bestimmter Baum den nächsten Sturm übersteht, fragten sie noch nicht.
Sturmwurf im Wald
Die nächsten Bausteine kamen aus der Forstwirtschaft. Um Sturmschäden in Wäldern zu verstehen, zogen Forstforscher vor allem in Großbritannien seit den 1960er-Jahren Bäume mit Seilwinden um und maßen, welche Kräfte die Verankerung aushält. Im Windkanal bestimmte G. J. Mayhead 1973 den Luftwiderstand von Nadelbäumen. Bei Orkanstärke lag der Luftwiderstandsbeiwert (cw-Wert) nur um 0,2, weil sich die Krone im Wind zusammenlegt. Auf diese Messungen greift die Windlastberechnung der Baumstatik bis heute zurück.
Stadtbäume in den 1970er- und 1980er-Jahren
In den Städten stand damals die Verkehrssicherheit im Vordergrund. Die „Baumchirurgie“ war verbreitet: Faules Holz wurde ausgefräst, Höhlungen wurden ausgemauert oder mit Gewindestangen verspannt. Nach Kritik vor allem von Alex Shigo und von Holzbiologen geriet diese Praxis in Verruf. Zur Beurteilung bohrte man Stämme an und berechnete aus der Restwand die Tragfähigkeit eines Hohlstammes. Schon 1983 wiesen Pessler und Dengler darauf hin, wie unsicher diese Formeln sind. Was fehlte, war der Vergleich mit der Last: Wie stark wird dieser Baum im Sturm tatsächlich belastet?
1980: Günter Sinn stellt die Frage nach der Statik
Diese Frage stellte als Erster der Landschaftsarchitekt und Sachverständige Günter Sinn. Den Anlass gab 1980 eine Platane in der Bockenheimer Landstraße in Frankfurt am Main, in deren Wurzelraum beim U-Bahn-Bau eingegriffen worden war. Sinn wies ihre Standsicherheit rechnerisch nach, mit Verfahren, die er aus der Baustatik übernahm und abwandelte: Das Gewicht von Baum und Wurzelballen hält dem Kippmoment aus der Windlast das Gleichgewicht. Dafür prägte er unter anderem den Begriff „statisch wirksamer Wurzelraum“.
Ab 1982 veröffentlichte Sinn seine Berechnungen, unter anderem in der Schriftenreihe des Sachverständigen-Kuratoriums, und 1986 einen Aufsatz mit dem Titel „Baumstatik und Standsicherheit“. 1984 gründete er die Arbeitsstelle für Baumstatik (AfB). Im selben Jahr zog er nach Angaben seines Sohnes Thomas Sinn erstmals eine Eiche in Kaiserslautern mit einer Last, die auf die Windlast bezogen war, also einen ersten Zugversuch im heutigen Sinn. Auch Lothar Wessolly schrieb später, Sinn habe schon 1980 erkannt, dass der Sicherheitsbeurteilung von Bäumen das Entscheidende fehlte: die Statik.
Stuttgart: Die Baumstatik kommt an die Universität
1986 suchte Sinn für die Untersuchung von Rosskastanien in Bonn eine Forschungseinrichtung mit der nötigen Messtechnik. Auf Empfehlung des Architekten Frei Otto und des Botanikers Ulrich Kull kam er an das Institut für Modellstatik der Universität Stuttgart, zu dem Bauingenieur Lothar Wessolly. Dort lief unter der Leitung von Frei Otto der Sonderforschungsbereich „Natürliche Konstruktionen“, in dem Ingenieure, Biologen und Physiker gemeinsam an der Mechanik der Natur forschten. Wessolly leitete von 1986 bis 1991 das Teilprojekt zur Baumstatik, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
In wenigen Jahren entstanden die Bausteine, mit denen die Baumstatik bis heute arbeitet:
- Ein Bruchversuch als Beweis: 1987 wurde eine ausgefräste und ausgefaulte Blutbuche im Park der Villa Berg in Stuttgart messtechnisch begleitet umgezogen. Der Versuch zeigte, dass die eingebauten Gewindestangen fast nichts zur Tragfähigkeit beitrugen, und dass sich das Tragverhalten eines Baumes von außen messen lässt.
- Elastometer und Inclinometer: Das Elastometer misst die Dehnung der äußeren Holzfasern unter der Rinde auf etwa ein Zweitausendstel Millimeter genau, das Inclinometer die Neigung des Stammfußes. Beide Geräte arbeiten, ohne den Baum zu verletzen.
- Der Stuttgarter Festigkeitskatalog: Für trockenes Bauholz gab es Festigkeitstabellen, für frisches, grünes Holz nicht. Deshalb prüften Löffler und Wessolly ab 1987 Holzproben frisch gefällter Bäume heimischer Arten. Heute enthält der Katalog Werte für 26 Baumarten. Erst mit diesen Werten lässt sich aus der gemessenen Dehnung auf den Beginn des Bruchs schließen.
- Messungen im Orkan: In den Orkanen Vivian und Wiebke im Februar 1990 und später im Mistral auf Korsika wurde die Reaktion von Bäumen auf echten Sturm gemessen. Die Ergebnisse bestätigten niedrige cw-Werte großer Bäume im Bereich von etwa 0,2 bis 0,35.
- Die Verallgemeinerte Kippkurve: Bei Kippversuchen bis zum Versagen, unter anderem an Bäumen in Baden-Baden, zeigte sich, dass die Last ab etwa 2,5 Grad Neigung des Wurzeltellers nicht mehr steigt. Aus diesen Versuchen und der Auswertung mehrerer hundert Gutachten-Bäume entstand eine Kurve, mit der sich die Kipplast schon aus kleinen, für den Baum ungefährlichen Neigungen vorhersagen lässt. Sie wurde bewusst an den sicheren Rand der Messwerte gelegt.
Sinn und Wessolly stellten die beiden Messverfahren 1988 und 1989 gemeinsam vor, im „Gartenamt“, in „Der Sachverständige“ und im britischen „Arboricultural Journal“. Die ersten Sicherheitsgutachten mit der neuen Methode erstellten sie ebenfalls gemeinsam. Sie wurde als Elasto- und Inclinomethode bekannt.
Zwei Wege: die Arbeitsstelle für Baumstatik und die Stuttgarter Schule
Ab 1990 forschten beide zunehmend getrennt weiter. An der Arbeitsstelle für Baumstatik entwickelten Günter und Thomas Sinn gemeinsam mit Uwe Männl ein eigenes Auswerteverfahren der Neigungsmessung (AfB-Methode) und bestimmten in Orkanen cw-Werte an großen Altbäumen. Ihr Ergebnis: Große, dichte Kronen setzen dem Wind mehr Widerstand entgegen als bis dahin angenommen.
Lothar Wessolly gründete aus der Universität heraus ein eigenes Sachverständigenbüro für Baumstatik. Aus der Auswertung seiner Gutachten entwickelte er die SIA-Methode (Statisch Integrierte Abschätzung), mit der sich die Grundsicherheit eines Baumes ohne Messung abschätzen lässt. 1998 erschien das „Handbuch der Baumstatik und Baumkontrolle“ von Lothar Wessolly und Martin Erb, das bis heute als Standardwerk gilt und 2016 auch auf Englisch erschien.
Der Methodenstreit der 1990er-Jahre
Parallel entwickelte Claus Mattheck am Forschungszentrum Karlsruhe die visuelle Baumbeurteilung VTA (Visual Tree Assessment). Sie liest die „Körpersprache“ der Bäume und nutzte Grenzwerte, etwa das Verhältnis von Restwand zu Stammradius von 0,3, unter dem ein hohler Baum als bruchgefährdet galt.
Zwischen den Schulen kam es zu einer heftigen Auseinandersetzung. Mattheck und Helge Breloer bezeichneten die Windlastannahmen der Baumstatik 1993 als willkürlich und erklärten den Forstwissenschaftler Metzger zum „Begründer der Baumstatik“. Günter und Thomas Sinn widersprachen: Metzger habe auf die mechanische Wirkung des Windes hingewiesen, mit Statik und Verkehrssicherheit habe er nichts zu tun gehabt. Die moderne Baumstatik sei in den 1980er-Jahren entstanden.
Lothar Wessolly antwortete 1996 mit der Auswertung von über 2.000 baumstatischen Gutachten unter dem Titel „Wie hohl darf ein Baum sein?“. Danach sagt die Restwand allein wenig über die Sicherheit aus, weil die Last je nach Baumhöhe, Krone und Standort sehr unterschiedlich ist. Auch andere Autoren kritisierten später die festen VTA-Grenzwerte. Beide Richtungen haben die Baumkontrolle geprägt: die VTA mit dem geschulten Blick auf Symptome, die Baumstatik mit dem rechnerischen Nachweis.
Fachgemeinschaften entstehen
Mit der Methode wuchs der Kreis der Anwender. 1986 wurde nach Angaben der Sinns erstmals ein Sachverständiger für Baumstatik öffentlich bestellt und vereidigt. Im Oktober 1996 gründete Lothar Wessolly gemeinsam mit Kollegen die SAG Baumstatik e. V. (Sachverständigen-Arbeitsgemeinschaft Baumstatik) und leitete sie über zwölf Jahre als Vorsitzender. Die Anwender der Elasto- und Inclinomethode tauschen sich weiterhin in der SIM-Gruppe aus, die Wessolly ebenfalls gegründet hat. Ihre Mitglieder aus mehreren europäischen Ländern haben inzwischen mehr als 25.000 Gutachten mit dieser Methode erstellt.
Die Baumstatik heute
Heute ist der Zugversuch als eingehende Untersuchung in den Regelwerken der FLL anerkannt. Die Forschung hat die Methode in den letzten Jahren auf eine breite Datenbasis gestellt. Andreas Detter, Steffen Rust und Oskars Krišāns zogen für eine Studie von 2023 mehr als 280 Bäume bis zum Versagen. Die Steifigkeit der Verankerung bei kleiner Neigung sagt die Versagenslast zuverlässig voraus. Die Verallgemeinerte Kippkurve unterschätzt die tatsächliche Tragfähigkeit eher, sie liegt also auf der sicheren Seite. Hinzu kommen Verfahren wie die Schalltomographie, deren Ergebnisse sich mit dem Zugversuch vergleichen und verbinden lassen, und gemeinsame Standards für die Durchführung von Zugversuchen.
Offen bleibt vor allem die Lastseite. Wie stark ein einzelner Baum an seinem Standort im Sturm belastet wird, lässt sich nur abschätzen. Die Baumstatik geht damit um wie das Ingenieurwesen: Sie rechnet mit vorsichtigen Annahmen und einem Sicherheitsfaktor und überprüft ihre Annahmen in regelmäßigen Abständen.
Wer hat die Baumstatik begründet?
Die ehrliche Antwort: nicht eine einzelne Person. Galilei, Metzger und Mayhead haben die mechanischen Grundlagen gelegt. Günter Sinn hat als Erster die Statik auf die Sicherheit einzelner Stadtbäume angewandt. Lothar Wessolly hat die Baumstatik wissenschaftlich fundiert und wesentlich geprägt, mit Messtechnik, Materialkennwerten, Kippkurve und einer Schule, die bis heute weiterarbeitet. Dazu kommen viele weitere, die die Methode entwickelt, geprüft und weitergegeben haben, darunter Thomas Sinn, Uwe Männl, Martin Erb, Erk Brudi, Andreas Detter und Steffen Rust.
Wir bei Arborica arbeiten mit den Methoden und Geräten der Stuttgarter Schule. Zwei unserer Sachverständigen haben ihre Fortbildung in Baumstatik bei Wessolly & Erb absolviert, und sind Mitglied der SIM-Gruppe. Markus ist auch Mitglied der SAG Baumstatik e.V. Was uns an der Baumstatik überzeugt, ist ihr Ziel: Bäume nicht vorsorglich zu fällen, sondern nachzuweisen, ob und wie sie sicher erhalten werden können.
Quellen
- Sinn, G. & Sinn, Th. (1992): Grundsätzliches zur Ermittlung der Windlast und zur Stammquerschnittstheorie. Das Gartenamt 41.
- Sinn, G. & Sinn, Th. (1993): Fachliche Richtigstellung zu Mattheck/Breloer: „Die Windlastabschätzung – ein Akt der Willkür?“. Das Gartenamt 42.
- Sinn, Th. (2004): Baumstatik – Zerstörungsfreie Messverfahren der Stand- und Bruchsicherheit von Bäumen. Vortrag, Sachverständigen-Kuratorium.
- Sinn, G. & Wessolly, L. (1989): Baumstatik – zwei neue zerstörungsfreie Messverfahren. Das Gartenamt 38.
- Wessolly, L. (1996): Wie hohl darf ein Baum sein? Neue Landschaft 11/96.
- Wessolly, L. & Erb, M. (1998): Handbuch der Baumstatik und Baumkontrolle. Patzer Verlag, Berlin/Hannover.
- Wessolly, L. (2010): 25 Jahre Baumstatik – Eine Bilanz. Pro Baum 3/2010.
- Wessolly, L. (2025): Der Einfluss der Baumstatik auf den Umgang mit Bäumen. Pro Baum 2/2025.
- Detter, A., Brudi, E. & Bischoff, F. (2005): Statics Integrated Methods – Results from pulling tests in the past decades.
- Detter, A., Rust, S. & Krišāns, O. (2023): Experimental Test of Non-Destructive Methods to Assess the Anchorage of Trees. Forests.
- SAG Baumstatik e. V. (2026): Nachruf Dr.-Ing. Lothar Wessolly.