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Dynamic properties of open-grown deciduous trees

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Natural frequency (f) and damping ratio () are important dynamic parameters that affect the likelihood of tree failure. Much work has investigated these parameters on conifers, but few data exist for open-grown deciduous trees. Considering the risk to people and property from tree failures in residential areas, a better understanding of f and for open-grown deciduous trees is warranted. We measured free vibrations of Bradford pear (Pyrus calleryana Decne. ‘Bradford’) and chestnut oak (Quercus prinus L.) to calculate f and . Subsequently, we remeasured trees after pruning and leaf-drop to investigate the effect of each treatment on f and . While testing one species, an ice storm provided a serendipitous opportunity to investigate the effect of ice accretion on f and . For both species, f did not differ with respect to the cycle for which it was measured or the direction in which the tree swayed. Different types of pruning variably affected f and , but the effect of leaves superseded the effect of pruning, as well as ice accretion. Pruning trees to reduce the likelihood of wind-induced failure may thus be of limited value if significant wind events typically occur when trees are leafless.

La fréquence naturelle (f) et le taux d’amortissement () sont d’importants paramètres dynamiques qui influencent la probabilité de bris des arbres. Ces paramètres ont beaucoup été étudiés chez les conifères mais il existe peu de données au sujet des essences feuillues en croissance libre. Étant donné le risque que représente le bris des arbres pour les gens et les propriétés en milieu résidentiel, une meilleure compréhension de f et chez les essences feuillues en croissance libre est justifiée. Nous avons mesurés les oscillations naturelles du poirier de Chine (Bradford) (Pyrus calleryana Decne. ‘Bradford’) et du chêne de montagne (Quercus prinus L.) pour calculer f et . Par la suite, nous avons mesuré les arbres après un élagage et après la chute des feuilles pour étudier l’effet de chaque traitement sur f et . Pendant que nous testions une espèce, une tempête de verglas nous a fourni une occasion en or pour étudier l’effet de l’accumulation de glace sur f et . Chez les deux espèces, le cycle pendant lequel les mesures ont été prises et la direction de l’oscillation n’avaient pas d’effet sur f. Différents types d’élagage avaient différents effets sur f et mais l’effet des feuilles l’emportait sur l’effet de l’élagage de même que sur l’effet de l’accumulation de glace. L’élagage des arbres pour réduire la probabilité de bris causé par le vent peut par conséquent être peu efficace si les épisodes de forts vents surviennent généralement lorsque les arbres n’ont pas de feuilles.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2011

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