Die große Londoner Platane von Ely wurde vermutlich im Jahr 1674 gepflanzt. Mit einer Höhe von mehr als 40 Metern wird sie vom „Tree Council“ als die größte Londoner Platane im Vereinigten Königreich und als einer der „Top 50 Great British Trees“ anerkannt. Obwohl der Baum bei guter Gesundheit ist, ergab eine umfassende Baumuntersuchung, dass zusätzliche Stützmaßnahmen erforderlich sind, damit er weiterhin gut gedeihen kann.
Ingenieure der Universität Cambridge arbeiten gemeinsam mit Baumpfleger*innen an der Entwicklung eines Seilverspannungssystems für den Baum. Ziel ist es, wichtige Bereiche zu stützen und dem Baum gleichzeitig seine natürlichen Bewegungen zu ermöglichen. Als Grundlage für die Konstruktion erstellte das Team ein strukturelles Finite-Elemente-Modell auf Basis von LiDAR-Daten und maß die windbedingten Schwingungen des Baumes mit Beschleunigungssensoren.
Die außergewöhnliche Größe und die komplexe Verzweigungsstruktur des Baumes erschweren dynamische Messungen. Beschleunigungssensoren liefern an ihren Installationsorten zwar genaue Daten, es konnten jedoch nur eine begrenzte Anzahl davon angebracht werden. Das Team benötigte daher eine zusätzliche Methode, um die Punktmessungen zu interpretieren und zu beobachten, wie sich größere Teile des Baumes gemeinsam bewegten.
WaveCam wurde eingesetzt, um eine operative Modalanalyse anhand von Videoaufnahmen durchzuführen. Die Aufnahmen wurden von mehreren Standorten in Bodennähe mit einem auf einem Stativ montierten iPhone SE gemacht. Für jede Analyse wurden 50 Sekunden Videomaterial verwendet, das mit 24 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet wurde, was 1.200 Bildern und einer Frequenzauflösung von 0,02 Hz entspricht.
Der Aufbau war innerhalb weniger Stunden abgeschlossen. Da die Analyse auf Videoaufnahmen basierte, ermöglichte sie eine Vollfeldansicht der sichtbaren Bereiche des Baumes, ohne dass weitere Sensoren oder Kabel an den Ästen angebracht werden mussten. In diesem Projekt ergänzte WaveCam die Beschleunigungsmesser; es ersetzte nicht die umfassendere strukturelle Begutachtung.
Die Aufzeichnungen zeigten deutliche lokale und globale Schwingungsmodi. Am südlichen Astende visualisierten die WaveCam-Ergebnisse Biegeantworten bei etwa 0,38 Hz und 0,44 Hz. Außerdem wurde bei etwa 0,44 Hz eine Schwingungsform des gesamten Baumes identifiziert.
Diese Schwingungsformen halfen dabei, spektrale Spitzen in den Beschleunigungsmesserdaten bestimmten Bewegungsmustern zuzuordnen. Sie liefern zusätzliche Anhaltspunkte für die Identifizierung des dynamischen Biegeverhaltens in den von Schäden und Fäulnis betroffenen Baumteilen und fließen in die technische Bewertung des geplanten Verstrebungssystems ein.
Quelle:
| Messobjekt | Große Londoner Platane von Ely, East Cambridgeshire, Großbritannien |
| Anregung | Natürliche Windlast |
Kamera | iPhone SE auf einem Stativ |
Bildfrequenz | 24 FPS |
| Aufnahmedauer | 50 s / 1,200 Bilder |
| Frequenzauflösung | 0.02 Hz |
| Analyse | Videobasierte operative Modalanalyse mit WaveCam |
| Ergänzende Daten | LiDAR-Geometrie, dreiachsige Beschleunigungssensoren und ein Finite-Elemente-Modell |
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