Zugversuch, Schalltomographie oder Bohrwiderstand – welche Methode wann?

Zeigt die Baumkontrolle eine Höhlung, einen Pilzfruchtkörper oder einen Riss, stellt sich die Frage: Wie sicher steht dieser Baum noch? Für die Antwort gibt es drei bewährte Messverfahren – den Zugversuch, die Schalltomographie und die Bohrwiderstandsmessung. Sie messen Verschiedenes, haben unterschiedliche Stärken und kosten unterschiedlich viel. Hier erklären wir, welches Verfahren wann sinnvoll ist. Und warum keines davon allein eine verlässliche Aussage liefert.

Das Wichtigste vorweg: Ohne Lastanalyse ist jede Messung unvollständig

Ob ein Baum einen Sturm übersteht, hängt nicht davon ab, wie hohl er ist, sondern davon, ob sein tragender Querschnitt die Kräfte aushält, die der Wind auf ihn ausübt. Die Baumstatik beschreibt das mit dem „Dreieck der Statik“: Last (Wind auf Krone und Stamm), Form (der tragende Querschnitt) und Material (die Festigkeit des grünen Holzes) gehören untrennbar zusammen [1, 2].

Lothar Wessolly hat das schon 1996 an über 2.000 baumstatischen Gutachten gezeigt: Der Grad der Hohlheit allein sagt über die Bruchsicherheit fast nichts aus [2]. Ein hohler Stamm mit kleiner, kompakter Krone kann sehr sicher sein, ein äußerlich gesunder Baum mit großer, windexponierter Krone dagegen gefährdet. Feste Faustregeln für eine Mindest-Restwand sind deshalb mechanisch nicht haltbar.

Daraus folgt: Erst wenn die Kräfte, die auf den Baum einwirken, ermittelt und mit den Messwerten in Bezug gesetzt werden, entsteht eine valide Aussage zur Sicherheit – bei jedem der drei Verfahren. Ein Tomogramm oder eine Bohrkurve zeigt, wie viel Holz im Stamm fehlt. Ob das, was übrig ist, reicht, beantwortet erst die Lastanalyse: Baumhöhe, Kronenform und -fläche, Windwiderstand und die Lage des Baums im Gelände ergeben das Moment, das der Stamm im Orkan tragen muss. Wie folgenreich es ist, diesen Schritt auszulassen, zeigt ein dokumentierter Fall aus den 1990er Jahren: Drei als Naturdenkmal geschützte Ahorne sollten nach einer Beurteilung mit Fraktometer und Bohrwiderstand ohne Lastanalyse gefällt werden. Windlastorientierte Zugversuche belegten dagegen ausreichende Sicherheit [3].

Der Zugversuch: der Baum zeigt, was er trägt

Beim Zugversuch wird der Baum über ein Seil kontrolliert belastet – ähnlich wie im Wind, aber weit unterhalb einer Gefährdung. Feine Sensoren messen dabei die Dehnung der Randfasern am Stamm (Bruchsicherheit) und die Neigung des Stammfußes (Standsicherheit). Zusammen mit der Windlastanalyse wird daraus hochgerechnet, wie sicher der Baum im Orkan steht [1, 4].

• Stärke: Das einzige der drei Verfahren, das die Standsicherheit misst, also die Verankerung im Boden. Wurzelschäden, Abgrabungen oder ein ungünstiger Standort lassen sich nur so belastbar beurteilen.
• Stärke: Er misst die tatsächliche Reaktion des Baums unter Last. Darin steckt alles, was der Baum an Ausgleich geleistet hat, zum Beispiel verstärktes Dickenwachstum über einem Schaden [4].
• Grenzen: Gemessen wird am Stamm und an Stämmlingen, nicht in der ganzen Krone. Starker Wind, nasser oder gefrorener Boden schließen eine Messung aus.
• Wann: bei Verdacht auf Wurzel- oder Stammfußschäden, nach Bauarbeiten im Wurzelraum, bei Schrägstand, bei wertvollen Altbäumen mit Höhlungen – immer dann, wenn eine Fällung im Raum steht und die Entscheidung belastbar sein muss.

Die Schalltomographie: der Blick in den Stamm

Für die Schalltomographie werden rund um den Stamm Sensoren angebracht und Schallimpulse durch das Holz geschickt. Faules oder hohles Holz leitet den Schall langsamer. Daraus entsteht ein Querschnittsbild, das zeigt, wo und wie viel Holz geschädigt ist.

• Stärke: Sie zeigt Lage, Form und Ausmaß eines Schadens im ganzen Querschnitt und macht damit sichtbar, welche Teile des Stamms noch tragen.
• Stärke: Bei sorgfältig dokumentierten Messpunkten lassen sich Tomogramme über Jahre wiederholen und vergleichen. So wird der Verlauf eines Schadens messbar [5].
• Grenzen: Sie misst nur die Bruchsicherheit in der gemessenen Höhe, nicht die Verankerung. Komplexe Rechengrößen aus dem Tomogramm, etwa der Verlust an Widerstandsmoment, häufen alle Messunsicherheiten an und sind mit Vorsicht zu verwenden [5].
• Wann: bei Höhlungen und Fäulen im Stamm, wenn Ausdehnung und Form des Schadens interessieren, zur Verlaufskontrolle über Jahre und als Vorbereitung eines Zugversuchs, um die ungünstigste Zugrichtung zu finden [4].

Die Bohrwiderstandsmessung: genau an der Schwachstelle

Eine dünne Bohrnadel wird mit gleichmäßigem Vorschub ins Holz getrieben, ihr Widerstand wird fortlaufend aufgezeichnet. Wo das Holz zersetzt oder hohl ist, fällt die Kurve ab. So lässt sich die Dicke der gesunden Restwand entlang der Bohrung genau bestimmen.

• Stärke: Sehr genaue Auskunft an einer bestimmten Stelle – etwa an einem Wurzelanlauf, einer Astgabel, einem Ast oder dort, wo sich keine Tomographie-Sensoren anbringen lassen.
• Grenzen: Jede Bohrung zeigt nur eine Linie durch das Holz. Für eine Aussage über den ganzen Querschnitt braucht es mehrere Bohrungen. Jede Bohrung ist zudem eine kleine Verletzung.
• Wann: zur gezielten Klärung einzelner Verdachtsstellen, an Ästen und Stämmlingen, und ergänzend zur Tomographie, um eine kritische Stelle genauer zu vermessen.

Die Verfahren ergänzen sich – sie ersetzen sich nicht

Steffen Rust und Andreas Detter haben 59 Bäume sowohl mit dem Zugversuch als auch mit der Schalltomographie untersucht. Ihr Ergebnis: Die beiden Verfahren kommen nur sehr eingeschränkt zu vergleichbaren Werten. Sie können einander nicht ersetzen, aber gut ergänzen [4]. Die Tomographie zeigt, wo ein Schaden liegt und wie er sich entwickelt. Der Zugversuch zeigt, wie der Baum unter Last tatsächlich reagiert, und bezieht dabei die Sicherheitsreserven ein, die ein alter Baum durch sein Dickenwachstum aufgebaut hat.

So gehen wir vor

1. Sichtkontrolle: Am Anfang steht immer die fachkundige Kontrolle des Baums und seines Umfelds. Oft lässt sich die Frage schon hier beantworten.
2. Lastanalyse: Wir berechnen die Windlast und die Grundsicherheit des Baums nach der statisch integrierten Abschätzung (SIA) [6]. Sie ist die Bezugsgröße für jede weitere Messung.
3. Das passende Verfahren: Je nach Frage den Zugversuch, die Schalltomographie oder die Bohrwiderstandsmessung – oder eine Kombination. Bei Verdacht auf Wurzelschäden führt am Zugversuch kein Weg vorbei.
4. Bewertung mit Augenmaß: Wir setzen die Messwerte mit der Last in Bezug und geben die Sicherheit als Stufe an, etwa „im Bereich einer 1,5-fachen Sicherheit“, statt einer Scheingenauigkeit auf die Kommastelle.

Mehr zu unseren Untersuchungen unter Baumgutachten. Mit dem freien Arborica®-Windlast-Tool lässt sich die Lastanalyse auch selbst nachvollziehen.

Quellen

1. Wessolly, L. (2010): 25 Jahre Baumstatik – Eine Bilanz.
2. Wessolly, L. (1996): Wie hohl darf ein Baum sein? Neue Landschaft 11/96.
3. Sinn, G. & Sinn, Th. (1997): Bohrverfahren: Bruchsicherheit von Bäumen verschieden beurteilt. Stadt und Grün 7/97.
4. Rust, S. & Detter, A. (2024): Do Sonic Tomography and Static Load Tests Yield Comparable Values of Load-Bearing Capacity? Forests 15(5): 768.
5. Rust, S. (2022): Reproducibility of Stress Wave and Electrical Resistivity Tomography for Tree Assessment. Forests 13(2): 295.
6. Wessolly, L. & Brudi, E.: SIA-Method – A Destruction-Free Method for the Assessment of Trees. Brudi & Partner TreeConsult.