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Crown reconfiguration and trunk stress in deciduous trees

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Abstract:

In light of the risk of litigation following damage related to tree failure in urban and suburban settings, more empirical data related to tree risk assessment are needed. We measured drag and drag-induced bending moment (M) and calculated drag coefficient (CD) and trunk stress () for three deciduous trees at wind speeds up to 22.4m/s. We measured the modulus of rupture (MOR) of wood samples from trunks and calculated the factor of safety (SF = MOR/) for each tree. We also investigated which tree morphometric variables best predicted drag and M and whether simple two- and three-dimensional shapes accurately represented actual tree crowns. Drag, CD, M, , and SF differed among species in accordance with physical parameters. More massive trees experienced greater drag and M, but was greater for trees with smaller trunk diameters. Tree mass reliably predicted drag and M; crown dimensions, including crown area, were less reliable predictors. Crown reconfiguration varied only slightly among species, and CD values were similar to previously reported values for trees of similar size. Our study has important applications for practitioners who manage tree risk, particularly the critical wind speeds and percentage of trunk cross-sectional area that could be decayed before trunk failure.

Étant donné le risque de litige à la suite de dommages causés par le bris des arbres en milieu urbain et suburbain, davantage de données empiriques reliées à l’évaluation du risque que représente un arbre sont nécessaires. Nous avons mesuré la résistance et le moment de flexion induit par la résistance et nous avons calculé le coefficient de résistance et le stress () dans le tronc de trois essences décidues à des vitesses du vent allant jusqu’à 22,4 m/s. Nous avons mesuré le module de rupture (MOR) d’échantillons de bois provenant du tronc et calculé le facteur de sécurité (MOR/) pour chaque arbre. Nous avons aussi examiné quelles variables morphométriques de l’arbre prédisent le mieux la résistance et le moment de flexion et déterminé si des formes simples bi- ou tridimensionnelles représentent avec exactitude la cime réelle des arbres. La résistance, le coefficient de résistance, le moment de flexion, le et le facteur de sécurité diffèrent selon l’espèce en lien avec les paramètres physiques. Les arbres plus massifs sont sujets à une forte résistance et ont un moment de flexion plus élevé mais le est plus grand chez les arbres dont le diamètre du tronc est plus petit. La masse de l’arbre prédit de façon fiable la résistance et le moment de flexion; les dimensions de la cime, incluant la surface de la cime, sont des prédicteurs moins fiables. La reconfiguration de la cime varie seulement légèrement parmi les espèces et les coefficients de résistance sont similaires aux valeurs déjà rapportées pour des arbres de même taille. Notre étude a d’importantes répercussions pour les praticiens qui gèrent les risques reliés aux arbres, en particulier les vitesses critiques du vent et le pourcentage de la surface radiale du tronc qui peut être cariée sans que le tronc casse.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2008

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