Sobre el proyecto
El proyecto consistió en el refuerzo de una torre de antena de celosía de acero de aproximadamente 39 metros de altura, que forma parte de una estación base de telecomunicaciones en Gizdavac, condado de Split-Dalmacia, para Hrvatski Telekom d.d. Durante los trabajos de excavación se descubrió que la cimentación de hormigón existente era considerablemente menos profunda de lo previsto, y que no se podían verificar de forma fiable el estado y la adherencia de los anclajes originales. Este hallazgo invalidó el planteamiento de cálculo inicial, que se basaba en ampliar la cimentación y activar los anclajes existentes a tracción.
La estructura consiste en una torre de celosía de acero S355, fabricada y proyectada de acuerdo con la norma EN 1090-2, clase de ejecución EXC3.
Para conservar la torre y evitar trabajos de sustitución de gran alcance, se revisó el concepto estructural. La cimentación existente se trató en el modelo global como un apoyo que solo trabaja a compresión, mientras que todas las reacciones de tracción se redirigieron a un nuevo segmento de cimentación mediante un adaptador de acero situado sobre la cimentación. Este planteamiento minimizó la intervención dentro de los límites restringidos del emplazamiento y permitió que la torre siguiera operativa durante la mayor parte del proceso de refuerzo, concentrando la incertidumbre estructural en elementos de nuevo diseño y verificables.
Durante la excavación se puso de manifiesto que la cimentación existente era mucho menos profunda de lo supuesto y que no se podía confirmar de forma fiable la capacidad a tracción de los anclajes antiguos. En estas condiciones, la solución prevista inicialmente dejó de ser aceptable y fue necesario redefinir el concepto de apoyo.
Dejan Stojaković
Ingeniero estructural – DI PLAN d.o.o.
Retos de ingeniería
El principal reto era la capacidad a tracción poco fiable de la cimentación y los anclajes existentes, que no pudo confirmarse mediante inspección. Además, el espacio disponible para cualquier nueva cimentación estaba muy limitado por los linderos de la parcela, las instalaciones existentes y los pasillos de protección. La distribución asimétrica de antenas y equipos a lo largo de la altura de la torre generó excentricidades y efectos de torsión significativos, que aumentaron las reacciones de tracción en los apoyos individuales.
El cálculo estructural se llevó a cabo conforme a las normas EN 1990 y EN 1991, con especial atención a la EN 1991-1-4 para la acción del viento. Los casos de carga incluyeron cargas permanentes, variables y de montaje, con las combinaciones determinantes definidas para obtener las reacciones de tracción máximas en la base de la torre.
A nivel local, el adaptador de acero situado sobre la cimentación, formado por una sección HEB550, requirió una verificación minuciosa de la estabilidad del alma y de las alas. El sistema de anclaje tuvo que proyectarse dentro de un bloque de hormigón estrecho, lo que hizo críticos las distancias al borde, los efectos de grupo y la interacción con la armadura.
Al modelizar la cimentación existente como de solo compresión y transferir todas las reacciones de tracción a una nueva subestructura de acero situada sobre la cimentación, pudimos eliminar la dependencia de la cimentación antigua, conservando la torre existente y respetando las estrictas restricciones del emplazamiento.
Dejan Stojaković
Ingeniero estructural – DI PLAN d.o.o.
Se consideraron todos los mecanismos de fallo del anclaje relevantes, incluidos el fallo por cono de hormigón, el fallo por arrancamiento, la extracción del anclaje, el fallo por cortante y el fallo del acero, junto con los efectos de grupo y la contribución de la armadura.
Solución y resultados
El concepto estructural revisado separó la incertidumbre de los elementos controlables. En el modelo global de elementos finitos, la cimentación antigua se definió como de solo compresión, eliminando la dependencia de su resistencia a tracción. Las fuerzas de tracción se transfirieron a través de un adaptador de acero HEB550 con rigidizadores optimizados localmente a una nueva zona de cimentación de hormigón, anclada mediante anclajes embebidos.
IDEA StatiCa Connection se utilizó para modelizar y verificar la subestructura situada sobre la cimentación. El software permitió evaluar en detalle las juntas atornilladas, los efectos de palanca, la combinación de cortante y tracción en los tornillos y la estabilidad local de la sección HEB550. El ajuste iterativo de la geometría y la posición de los rigidizadores redujo las tensiones máximas y garantizó un flujo de fuerzas racional, lo que dio como resultado un detalle fácil de ejecutar.
IDEA StatiCa Detail 3D se aplicó al cálculo de los grupos de anclajes embebidos en la nueva cimentación. Se comprobaron todos los mecanismos de fallo relevantes conforme a la norma EN 1992-4, considerando íntegramente los efectos de grupo y el hormigón fisurado. Una ventaja decisiva fue la inclusión explícita de la contribución de la armadura dentro de la zona de anclaje, lo que permitió alcanzar una resistencia suficiente a pesar de las dimensiones reducidas de la cimentación y las profundidades de empotramiento limitadas.
En el Estado Límite Último (ELU) se verificó la resistencia de los elementos de acero, del hormigón y de los anclajes. En el Estado Límite de Servicio (ELS) se evaluaron los desplazamientos de la torre, los giros en la base y el efecto sobre los equipos instalados, incluidos los efectos de torsión derivados de la distribución asimétrica de las antenas.
La solución final cumplió todos los requisitos de estado límite último y de servicio. Los desplazamientos de la torre y los giros en la base se mantuvieron dentro de los límites admisibles, los efectos de torsión se controlaron eficazmente y la ejecución se completó dentro del emplazamiento restringido sin grandes obras provisionales. En comparación con alternativas como la sustitución completa de la cimentación o los micropilotes, el concepto adoptado redujo el riesgo, el plazo y el coste de construcción, manteniendo la transparencia y la trazabilidad del cálculo.
IDEA StatiCa nos permitió verificar en detalle las juntas, los rigidizadores y los grupos de anclajes hormigonados in situ, incluida la contribución de la armadura. Esto proporcionó un cálculo transparente y verificable, así como una guía clara para la ejecución en condiciones de espacio limitado y efectos de carga exigentes.
Dejan Stojaković
Ingeniero estructural – DI PLAN d.o.o.
Se evaluaron soluciones alternativas, como la sustitución completa de la cimentación, los micropilotes y las estrategias de reanclaje, pero se descartaron por la mayor complejidad de construcción, las interrupciones de servicio más largas y la mayor incertidumbre geotécnica.
Conclusión
Al redefinir el concepto de apoyo y transferir las fuerzas de tracción a una subestructura de nuevo diseño situada sobre la cimentación, el refuerzo de la torre de antena de Gizdavac se completó con éxito sin depender de la capacidad incierta de la cimentación existente. El uso combinado de las aplicaciones Connection y Detail permitió verificar con precisión las juntas, los rigidizadores y los grupos de anclajes embebidos, incluida la interacción con la armadura. El resultado es una solución verificable y constructible, adaptada a estrictas limitaciones de espacio y a requisitos de operación continua, que demuestra cómo un análisis digital específico puede reducir de forma significativa el riesgo estructural en proyectos de refuerzo.
Sobre DI PLAN d.o.o.
DI PLAN d.o.o. es una empresa croata de ingeniería estructural especializada en el análisis y el cálculo de estructuras de acero y de hormigón, con un fuerte enfoque en el refuerzo, la ampliación y los sistemas resistentes complejos. La empresa combina la modelización numérica avanzada con un conocimiento práctico de la construcción, y ofrece soluciones técnicamente sólidas, transparentes y adaptadas a las condiciones reales de obra. Mediante el uso constante de herramientas modernas como IDEA StatiCa, DI PLAN d.o.o. ayuda a sus clientes a lograr estructuras seguras, eficientes y económicamente racionales en proyectos de infraestructuras y telecomunicaciones.
