Forschungszentrum
Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte – FZKA 7104
Biomechanische
Beschreibung der Baumwurzel und ihre Verankerung im Erdreich
Peter Müller
Zusammenfassung
Bäume dienen der
Biomechanik schon seit Jahren als Ideenlieferant für Optimierungsstrategien zur
Lösung mechanischer Probleme, wobei bisher hauptsächlich die oberirdischen Baumteile
als Vorbild genutzt wurden. Das lastadaptive Wachstum setzt sich jedoch auch
unter der Erde fort. Diese Arbeit untersucht die Biomechanik der Baumwurzel: In
mehreren Feldstudien wurden Erkenntnisse über die wesentlichen Strategien der Baumverankerung
gewonnen. Ausgehend von Untersuchungen an geworfenen Bäumen im Forst, wurden Größe
und Form der mechanisch wirksamen Wurzelplatte vom Stammdurchmesser und -länge
einerseits und der Baumart andererseits miteinander in Beziehung gebracht.
Unterscheiden lassen sich demnach die boden- und die wurzelbetonte Verankerung,
wobei insbesondere die bodenbetonte Variante über die Scherfestigkeit der Erde
ankert. Eine Bodenscherfestigkeitserhöhung am Rand der mechanisch wirksamen Wurzelplatte
wurde festgestellt; das Wurzelwerk komprimiert dabei bei Krafteinleitung lokal
die Erde. Des weiteren wurden Wurzelstränge aus dem Erdreich ausgezogen und die
Auszugskraft sowie die mit der Stammentfernung veränderliche Querschnittsfläche
ermittelt. Eine Untersuchung zur lastgesteuerten Zug- und Biegefestigkeit von
Wurzelholz schliessen diese Arbeit ab.
Biomechanical Description of Tree Roots and their Anchorage
in Soil
Abstract
In biomechanics, trees act since several years as a supplier
for optimization strategies regarding mechanical problems. So far, mostly
overground tree components have been used for this pupose. This thesis wants to
show that load controlled growth is carried on below ground, where the
biomechanics of tree roots are examined. In several field studies, insights
into the recent strategies of tree anchorage have been gained. Starting with
examinations of wind throws in the forest, size and form of the mechanical
effective root plate have been found dependent on stem diameter and -length on
one hand and tree species on the other. Thus, the anchorage can be divided up
into a soil focussed anchorage and a root focussed one. An increase of the soil
shear strength at the edge of the mechanical effective root plate has been
localized; here, the root compresses the soil when being loaded. As a further
experiment, roots have been pulled out of the soil, and the pulling force has
been measured, as well as the root cross section, depending on its distance
from the stem. This work closes with examinations of load controlled tensile-
and bending strength of root wood.
VOLLTEXT
BIBLIOTHEK