O projektu
Projekt se týkal dodatečného zesílení přibližně 39 m vysoké příhradové ocelové anténní věže, která je součástí základnové telekomunikační stanice v obci Gizdavac v Splitsko-dalmatské župě, pro společnost Hrvatski Telekom d.d. Při výkopových pracích se zjistilo, že stávající betonový základ je výrazně mělčí, než se očekávalo, a že stav a soudržnost původních kotev nelze spolehlivě ověřit. Toto zjištění zneplatnilo původní návrhový přístup, který počítal s rozšířením základu a aktivací stávajících kotev v tahu.
Konstrukce se skládá z příhradové ocelové věže vyrobené z oceli S355 a navržené podle EN 1090-2, třída provedení EXC3.
Aby bylo možné věž zachovat a vyhnout se rozsáhlé výměně, byl konstrukční koncept přepracován. Stávající základ byl v globálním modelu uvažován jako podpora přenášející pouze tlak, zatímco všechny tahové reakce byly převedeny do nově zhotoveného segmentu základu prostřednictvím nadzákladového ocelového adaptéru. Tento přístup minimalizoval zásah v omezeném areálu staveniště a umožnil, aby věž zůstala po většinu doby zesilování v provozu. Zároveň se konstrukční nejistota soustředila do nově navržených a ověřitelných prvků.
Během výkopových prací se ukázalo, že stávající základ je uložen mnohem mělčeji, než se předpokládalo, a tahovou únosnost starých kotev nebylo možné spolehlivě potvrdit. Za těchto podmínek již původně navržené řešení nebylo přijatelné a koncepci podepření bylo nutné přepracovat.
Dejan Stojaković
Stavební inženýr – DI PLAN d.o.o.
Inženýrské výzvy
Hlavní výzvou byla nespolehlivá tahová únosnost stávajícího základu a kotev, kterou se nepodařilo prokázat průzkumem. Dostupná zastavěná plocha pro jakékoli nové základové práce byla navíc výrazně omezena hranicemi pozemku, stávajícími instalacemi a ochrannými pásmy. Nesymetrické rozmístění antén a zařízení po výšce věže vyvolávalo významné excentricity a účinky kroucení, které zvyšovaly tahové reakce v jednotlivých podporách.
Konstrukční návrh byl proveden podle EN 1990 a EN 1991, se zvláštním důrazem na EN 1991-1-4 pro zatížení větrem. Zatěžovací stavy zahrnovaly stálá, proměnná a montážní zatížení a rozhodující kombinace byly definovány tak, aby zachytily maximální tahové reakce v patě věže.
Na lokální úrovni vyžadoval nadzákladový ocelový adaptér z profilu HEB550 pečlivé ověření stability stěny a pásnic. Systém kotvení bylo nutné navrhnout v úzkém betonovém bloku, a proto byly rozhodující okrajové vzdálenosti, skupinové účinky a interakce s vyztužením.
Modelováním stávajícího základu jako působícího pouze v tlaku a přenesením všech tahových reakcí na novou ocelovou podkonstrukci nad základem se nám podařilo vyloučit závislost na starém základu při zachování stávající věže a respektování přísných omezení lokality.
Dejan Stojaković
Stavební inženýr – DI PLAN d.o.o.
Byly uvažovány všechny relevantní mechanismy porušení kotvení, včetně porušení betonového kužele, porušení vytažením, vytržení kotvy, porušení smykem a porušení oceli, spolu se skupinovými účinky a příspěvkem vyztužení.
Řešení a výsledky
Přepracovaný konstrukční koncept oddělil nejistotu od řiditelných prvků. V globálním modelu MKP byl starý základ definován jako přenášející pouze tlak, čímž se eliminovala závislost na jeho tahové únosnosti. Tahové síly byly přenášeny ocelovým adaptérem HEB550 s lokálně optimalizovanými výztuhami do nové betonové základové zóny, kotvené pomocí předem zabetonovaných kotev.
IDEA StatiCa Connection byl použit k modelování a ověření nadzákladové spodní stavby. Software umožnil podrobné posouzení šroubovaných styčníků, účinků páčení, kombinace smyku a tahu ve šroubech a lokální stability profilu HEB550. Iterativní úprava geometrie a umístění výztuh snížila špičková napětí a zajistila racionální tok sil, což vedlo k detailu vhodnému pro provedení.
IDEA StatiCa Detail 3D byl použit pro návrh skupin předem zabetonovaných kotev v novém základu. Všechny relevantní mechanismy porušení byly posouzeny podle EN 1992-4, s plným zohledněním skupinových účinků a betonu s trhlinami. Rozhodující výhodou bylo explicitní zahrnutí příspěvku vyztužení v kotevní oblasti, které umožnilo dosáhnout dostatečné únosnosti navzdory úzkým rozměrům základu a omezeným kotevním hloubkám.
V mezním stavu únosnosti (MSÚ) byla ověřena únosnost ocelových prvků, betonu a kotev. V mezním stavu použitelnosti (MSP) byly posouzeny posuny věže, natočení paty a vliv na instalovaná zařízení, včetně účinků kroucení od nesymetrického rozmístění antén.
Výsledné řešení splnilo všechny požadavky mezního stavu únosnosti i použitelnosti. Posuny věže a natočení paty zůstaly v přípustných mezích, účinky kroucení byly účinně zvládnuty a realizace byla dokončena v omezeném prostoru staveniště bez významných provizorních opatření. Ve srovnání s alternativami, jako je kompletní výměna základu nebo mikropiloty, zvolený koncept snížil rizika, dobu trvání a náklady výstavby a zároveň zachoval transparentnost a dohledatelnost návrhu.
IDEA StatiCa nám umožnila podrobně posoudit styčníky, výztuhy a skupiny předem zabetonovaných kotev, včetně příspěvku vyztužení. Získali jsme tak transparentní a ověřitelný návrh a jasné podklady pro provedení při omezeném prostoru a náročných účincích zatížení.
Dejan Stojaković
Stavební inženýr – DI PLAN d.o.o.
Alternativní řešení, včetně kompletní výměny základu, mikropilot a strategií opětovného kotvení, byla posouzena, ale zamítnuta z důvodu vyšší složitosti výstavby, delších přerušení provozu a vyšší geotechnické nejistoty.
Závěr
Díky novému pojetí podepření a převedení tahových sil do nově navržené nadzákladové spodní stavby bylo zesílení anténní věže v Gizdavaci úspěšně dokončeno bez spoléhání na nejistou únosnost stávajícího základu. Kombinované použití aplikací Connection a Detail umožnilo přesné ověření styčníků, výztuh a skupin předem zabetonovaných kotev, včetně interakce s vyztužením. Výsledkem je ověřitelné a proveditelné řešení přizpůsobené přísným prostorovým omezením a požadavkům na nepřetržitý provoz, které ukazuje, jak může cílená digitální analýza výrazně snížit konstrukční rizika u projektů zesilování.
O společnosti DI PLAN d.o.o.
DI PLAN d.o.o. je chorvatská společnost v oblasti konstrukčního inženýrství, která se specializuje na analýzu a návrh ocelových a betonových konstrukcí, se silným zaměřením na zesilování, rekonstrukce a složité nosné systémy. Společnost kombinuje pokročilé numerické modelování s praktickým stavebním přehledem a poskytuje řešení, která jsou technicky správná, transparentní a přizpůsobená reálným podmínkám staveniště. Díky důslednému používání moderních nástrojů, jako je IDEA StatiCa, pomáhá DI PLAN d.o.o. svým klientům dosahovat bezpečných, efektivních a ekonomicky racionálních konstrukcí v projektech infrastruktury a telekomunikací.
