Über das Projekt
Das Projekt umfasste die Nachrüstung eines etwa 39 Meter hohen Stahlgitter-Antennenmasts, der Teil einer Mobilfunk-Basisstation in Gizdavac, Gespanschaft Split-Dalmatien, für Hrvatski Telekom d.d. ist. Bei den Aushubarbeiten stellte sich heraus, dass das bestehende Betonfundament deutlich flacher gegründet war als erwartet. Zustand und Verbund der ursprünglichen Anker konnten nicht zuverlässig überprüft werden. Damit war der ursprüngliche Bemessungsansatz hinfällig, der eine Erweiterung des Fundaments und die Aktivierung der vorhandenen Anker auf Zug vorsah.
Die Struktur besteht aus einem Stahlgittermast aus Stahl S355, der nach EN 1090-2, Ausführungsklasse EXC3, bemessen wurde.
Um den Mast zu erhalten und umfangreiche Ersatzmaßnahmen zu vermeiden, wurde das Tragkonzept überarbeitet. Das bestehende Fundament wurde im globalen Modell als ein nur auf Druck wirkendes Auflager behandelt. Alle Zugreaktionen wurden über einen Stahladapter oberhalb des Fundaments in ein neu errichtetes Fundamentsegment umgeleitet. Dieser Ansatz minimierte die Eingriffe innerhalb der beengten Grundstücksgrenzen. Er ermöglichte es, den Mast während des größten Teils der Nachrüstung in Betrieb zu halten. Zugleich beschränkte er die tragwerksbezogene Unsicherheit auf neu bemessene und nachweisbare Elemente.
Beim Aushub zeigte sich, dass das bestehende Fundament deutlich flacher gegründet war als angenommen und dass die Zugtragfähigkeit der alten Anker nicht zuverlässig nachgewiesen werden konnte. Unter diesen Bedingungen war die ursprünglich geplante Lösung nicht mehr zulässig, und das Auflagerkonzept musste neu definiert werden.
Dejan Stojaković
Tragwerksplaner – DI PLAN d.o.o.
Technische Herausforderungen
Die größte Herausforderung war die unzuverlässige Zugtragfähigkeit des bestehenden Fundaments und der Anker, die sich durch Untersuchungen nicht bestätigen ließ. Außerdem war die verfügbare Fläche für ein neues Fundament durch Grundstücksgrenzen, bestehende Installationen und Schutzkorridore stark eingeschränkt. Die asymmetrische Verteilung von Antennen und Ausrüstung über die Masthöhe erzeugte erhebliche Exzentrizitäten und Torsionseffekte. Diese erhöhten die Zugreaktionen an einzelnen Auflagern.
Die tragwerksbezogene Bemessung erfolgte nach EN 1990 und EN 1991, mit besonderem Schwerpunkt auf EN 1991-1-4 für die Windlast. Die Lastfälle umfassten ständige, veränderliche und Montagelasten. Maßgebende Kombinationen wurden so definiert, dass die maximalen Zugreaktionen am Mastfuß erfasst werden.
Auf lokaler Ebene erforderte der Stahladapter oberhalb des Fundaments, der aus einem HEB550-Profil gefertigt wurde, eine sorgfältige Nachweisführung der Steg- und Flanschstabilität. Das Verankerungssystem musste in einem schmalen Betonblock bemessen werden. Dadurch wurden Randabstände, Gruppeneffekte und das Zusammenwirken mit der Bewehrung maßgebend.
Durch die Modellierung des bestehenden Fundaments als ausschließlich druckübertragend und die Weiterleitung aller Zugreaktionen in eine neue Stahlunterkonstruktion oberhalb des Fundaments konnten wir die Abhängigkeit vom alten Fundament beseitigen. Gleichzeitig blieb der bestehende Turm erhalten, und die strengen Randbedingungen vor Ort wurden eingehalten.
Dejan Stojaković
Tragwerksplaner – DI PLAN d.o.o.
Alle relevanten Versagensmechanismen der Verankerung wurden berücksichtigt. Dazu zählen Betonausbruchversagen, Auszugversagen, Ankerherausziehen, Querkraftversagen und Stahlversagen, jeweils zusammen mit Gruppeneffekten und dem Beitrag der Bewehrung.
Lösung und Ergebnisse
Das überarbeitete Tragkonzept trennte die unsicheren von den kontrollierbaren Elementen. Im globalen FEM-Modell wurde das alte Fundament als nur auf Druck wirkend definiert. Damit entfiel die Abhängigkeit von seinem Zugwiderstand. Die Zugkräfte wurden über einen HEB550-Stahladapter mit lokal optimierten Steifen in eine neue Betonfundamentzone eingeleitet und dort mit einbetonierten Ankern verankert.
IDEA StatiCa Connection wurde zur Modellierung und Nachweisführung der Unterkonstruktion oberhalb des Fundaments eingesetzt. Die Software ermöglichte eine detaillierte Bewertung der Schraubverbindungen, der Abhebekrafteffekte, der kombinierten Querkraft- und Zugbeanspruchung der Schrauben sowie der lokalen Stabilität des HEB550-Profils. Durch iterative Anpassung von Geometrie und Anordnung der Steifen wurden Spannungsspitzen reduziert und ein plausibler Kraftfluss sichergestellt. Das Ergebnis ist ein ausführungsfreundliches Detail.
IDEA StatiCa Detail 3D wurde für die Bemessung der einbetonierten Ankergruppen im neuen Fundament eingesetzt. Alle relevanten Versagensmechanismen wurden nach EN 1992-4 nachgewiesen, unter vollständiger Berücksichtigung von Gruppeneffekten und gerissenem Beton. Ein entscheidender Vorteil war die explizite Berücksichtigung des Bewehrungsbeitrags in der Verankerungszone. Dadurch ließ sich trotz schmaler Fundamentabmessungen und geringer Einbettungstiefen ein ausreichender Widerstand erzielen.
Im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) wurde der Widerstand der Stahlbauteile, des Betons und der Anker nachgewiesen. Im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) wurden die Verschiebungen des Mastes, die Fußverdrehungen und die Auswirkungen auf die installierte Ausrüstung bewertet, einschließlich der Torsionseffekte aus der asymmetrischen Antennenverteilung.
Die endgültige Lösung erfüllte alle Anforderungen an den Grenzzustand der Tragfähigkeit und den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. Die Verschiebungen des Mastes und die Fußverdrehungen blieben innerhalb der zulässigen Grenzen. Die Torsionseffekte wurden wirksam beherrscht. Die Ausführung wurde auf dem beengten Grundstück ohne größere Hilfsmaßnahmen abgeschlossen. Im Vergleich zu Alternativen wie dem vollständigen Fundamentersatz oder Mikropfählen reduzierte das gewählte Konzept Ausführungsrisiko, Bauzeit und Kosten. Gleichzeitig blieben Transparenz und Nachvollziehbarkeit der Bemessung gewahrt.
IDEA StatiCa ermöglichte es uns, Verbindungen, Steifen und einbetonierte Ankergruppen detailliert nachzuweisen, einschließlich des Beitrags der Bewehrung. Dies lieferte eine transparente und nachvollziehbare Bemessung sowie klare Hinweise für die Ausführung bei begrenztem Platzangebot und anspruchsvollen Lasteffekten.
Dejan Stojaković
Tragwerksplaner – DI PLAN d.o.o.
Alternative Lösungen wie der vollständige Fundamentersatz, Mikropfähle und Neuverankerungskonzepte wurden geprüft, aber verworfen. Gründe waren die höhere Komplexität der Ausführung, längere Betriebsunterbrechungen und größere geotechnische Unsicherheiten.
Fazit
Durch die Neudefinition des Auflagerkonzepts und die Übertragung der Zugkräfte auf eine neu bemessene Unterkonstruktion oberhalb des Fundaments wurde die Nachrüstung des Antennenmasts in Gizdavac erfolgreich abgeschlossen. Dabei musste nicht auf die unsichere Tragfähigkeit des bestehenden Fundaments zurückgegriffen werden. Der kombinierte Einsatz der Connection- und Detail-Anwendungen ermöglichte den präzisen Nachweis von Verbindungen, Steifen und einbetonierten Ankergruppen, einschließlich des Zusammenwirkens mit der Bewehrung. Das Ergebnis ist eine nachweisbare und baubare Lösung, die auf die engen räumlichen Randbedingungen und die Anforderungen an den Dauerbetrieb zugeschnitten ist. Sie zeigt, wie gezielte digitale Analysen das tragwerksbezogene Risiko bei Nachrüstungsprojekten deutlich senken können.
Über DI PLAN d.o.o.
DI PLAN d.o.o. ist ein kroatisches Tragwerksplanungsbüro, das auf die Berechnung und Bemessung von Stahl- und Betonstrukturen spezialisiert ist. Der Schwerpunkt liegt auf Nachrüstung, Aufstockung und komplexen Tragsystemen. Das Unternehmen verbindet fortschrittliche numerische Modellierung mit praktischem Konstruktionsverständnis. Es liefert Lösungen, die technisch fundiert und transparent sind und an die realen Bedingungen vor Ort angepasst werden. Durch den konsequenten Einsatz moderner Werkzeuge wie IDEA StatiCa unterstützt DI PLAN d.o.o. seine Kunden dabei, sichere, effiziente und wirtschaftlich sinnvolle Strukturen in Infrastruktur- und Telekommunikationsprojekten zu realisieren.
