+7 (812) 61-222-16

пн-пт 10:00-18:00


Расчет анкерных систем для фиксации деревьев при пересадке

Расчет необходимого размера:


В нашем ассортименте есть замечательные системы стабилизации деревьев-крупномеров при пересадке, использующие принцип закрепления дерева за корневой ком. Такой метод позволяет быстро и надежно закрепить дерево в проектном положении, обезопасив его от наклона или падения, а также избавиться от временных дощатых подпорок, портящих внешний вид нового ландшафта. При пересадке больших кустовых растений такой метод становится безальтернативным.В зависимости от архитектурных решений, наличия или отсутствия подземных структур и коммуникаций, опорные точки системы могут быть выполнены на основе грунтовых анкеров, закладных элементов, шлямбурных точек, а фиксация может вестись широкой стропой или тросом через прочную геосетку, если корневой ком недостаточно плотный. Системы разделены условно по четырем размерам (1,2,3,4), в зависимости от размера дерева. 


Двигаясь от №1 к №4, системы становятся больше, надежнее, но и, увы, дороже. Поэтому у архитектора или заказчика всегда остается главный вопрос: на каком размере системы остановиться, чтобы обеспечить одновременно надежность и разумный бюджет?  На помощь здесь приходит классическая физика с теорией упругих тел и теорией грунтов, а также публикации исследований ученых со всего мира (Московский Государственный Университет Леса, Сибирский Государственный Технологический Университет, Токийский Политехнический Университет и др). Постараемся обобщить данные для оценки предельно возможной нагрузки, возникающей при сильном ветровом воздействии.


Расчетная модель:

Система стабилизации стандартно состоит из трех опорных точек, расположенных вокруг корневого кома дерева, а также натяжных элементов, которые притягивают ком к грунтовому основанию, опираясь на эти точки. В связм с этим, наиболее опасным является воздействие с вектором, направленным вдоль линии опора-центр так, чтобы опорная точка работала на отрыв.Источник силы - нагрузка, передаваемая ветром через крону дерева. Сила воздействия F1 (грубо) равна силе энергии ветра, умноженной на площадь проекции кроны на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, и на аэродинамический коэффициент (лобового сопротивления кроны). Опрокидывающий момент М равен произведению силы воздействия F на расстояние от земли до точки центра "массы" проекции кроны. Нагрузка F2 на опорную точку равна отношнию момента М к диаметру кома d. Задача выбора размера анкерной системы сводится к расчету нагрузки и подбора удовлетворяющего этой нагрузки с запасом анкерного решения.


Из постановки задачи видно, что нагрузка пропорциональна квадрату скорости ветра, площади и высоты "центра масс" кроны, коэффициента Cw, а также размера кома. Компании-питомники поставляют деревья для посадки со стандартными размерами комов, зависящими от высоты деревва, так что выяснение параметров кома проблем обычно не вызывает. Тип дерева и его высота позволяет оценить необходимые для расчета характеристики кроны. Остается только разобраться с силой ветра и аэродинамикой кроны (в летнем состоянии, с листьями). Максимальная скорость ветра может быть получена из многолетних данных ближайших метеостанций (в России - около 1000 в открытом доступе). Что касается аэродинамики кроны, то здесь можно полагаться только на натурные испытанияи результаты профильных исследований. Дело в том, что форма листа или хвойных иголок сильно разичаются аэродинамически, кроме того, с ростом скорости ветра листья и ветви при возможности выстраиваются вдоль воздушного потока, и сопротивление потоку снижается (с уменьшением площади кроны, что мы в расчет не берем). Эмпирически измерена зависимость между Cw и скоростью ветра, которая представляет собой степенную функцию (степень>-0.5). Это позволяет нам сделать вывод, согласующийся с собственными наблюдениями, что с ростом скорости ветра сила воздействия на дерево все-таки растет.

Это значит, что максимум опрокидывающего момента достижим при максимально возможной в данном регионе скорости ветра.Если расчетный объект находится в городе, то, в принципе, к нему применим уменьшающий коэффициент "урбанизации" (СП 20.13330.2014 "Нагрузки и воздействия") 0,60...0,75. Аналогично, воздействие снижается при множественной плоскостной высадке деревьев (эффект леса).


Таким образом, определив все параметры для объекта, нетрудно рассчитать момент опрокидывания М и предел нагрузки F2 на опорной точке. Пример расчетных данных в зависимости от типа и высоты дерева и силы ветра (размер кома 1м) показан в таблице 1.


Если опорная точка формируется ударным грунтовым анкером ГЕО (С4-С8 или Б6), то , в зависимости от параметров грунта (плотность, связность и тд), применив расчетные формулы Терцаги или Скемптона, можно определить предельные нагрузки для таких точек в несвязных и связных грунтах, и выбрать подходящий размер анкера, а вместе с ним - и номер системы (анкер С4 - №1, С6 - №2, С8 - №3, Б6 - №4)

 

 

 

(c) ООО ЭСТМ, 2016

 

Литература:

- Захаров Ю.В., Суховольский В.Г., Модели устойчивости деревьев и насаждений к воздействию ветра, Сибирский государственный технологический университет, Институт леса им.В.Н.Сукачева, 2004

- Румянцев Д.Е., Выявление аварийных деревьев в урбанизированной среде: проблемы и перспективы,

Московский Государственный Университет Леса

- Цытович Н.А. Механика грунтов, М:Ленард, 2014

- J.Cao,Y.Tamura,A.Yoshida - Aerodynamic characteristics of trees for green roofing systems,Tokyo Polytechnic University, 7th International Colloquium (BBAA7), Shanghai, China; September 2-6, 2012

- Koizumi, Akio и др - Evaluation of drag coefficients of poplar-tree crowns, Journal of Wood Science,2010/6