À propos du projet
Le projet portait sur le renforcement d'un pylône d'antenne en treillis métallique d'environ 39 mètres de hauteur, faisant partie d'une station de base de télécommunications à Gizdavac, dans le comté de Split-Dalmatie, pour Hrvatski Telekom d.d. Lors des travaux d'excavation, il est apparu que la fondation en béton existante était nettement moins profonde que prévu, et que l'état et l'adhérence des ancrages d'origine ne pouvaient pas être vérifiés de manière fiable. Cette découverte a invalidé l'approche de conception initiale, qui reposait sur l'extension de la fondation et la mise en traction des ancrages existants.
La structure est constituée d'un pylône en treillis fabriqué en acier S355 et dimensionné conformément à l'EN 1090-2, classe d'exécution EXC3.
Afin de conserver le pylône et d'éviter des travaux de remplacement importants, le concept structurel a été révisé. La fondation existante a été modélisée comme un appui fonctionnant uniquement en compression dans le modèle global, tandis que toutes les réactions de traction ont été reprises par un nouveau tronçon de fondation, via un adaptateur en acier situé au-dessus de la fondation. Cette approche a limité l'intervention dans les limites contraintes du site et a permis au pylône de rester en service pendant la majeure partie du renforcement, tout en isolant l'incertitude structurelle dans des éléments nouvellement conçus et vérifiables.
Lors des travaux d'excavation, il est apparu que la fondation existante était beaucoup moins profonde que prévu et que la résistance en traction des anciens ancrages ne pouvait pas être confirmée de manière fiable. Dans ces conditions, la solution initialement prévue n'était plus acceptable et le principe d'appui a dû être redéfini.
Dejan Stojaković
Ingénieur structure – DI PLAN d.o.o.
Défis techniques
Le principal défi était la capacité en traction non fiable de la fondation et des ancrages existants, qui n'a pas pu être confirmée par les investigations. De plus, l'emprise disponible pour tout nouveau travail de fondation était fortement limitée par les limites de propriété, les installations existantes et les couloirs de protection. La répartition asymétrique des antennes et des équipements sur la hauteur du pylône a généré des excentricités et des effets de torsion importants, augmentant les réactions de traction sur certains appuis.
Le dimensionnement a été réalisé conformément à l'EN 1990 et à l'EN 1991, avec une attention particulière portée à l'EN 1991-1-4 pour l'action du vent. Les cas de charge comprenaient les charges permanentes, variables et de montage, avec des combinaisons déterminantes définies pour capter les réactions de traction maximales à la base du pylône.
À l'échelle locale, l'adaptateur en acier situé au-dessus de la fondation, réalisé à partir d'un profilé HEB550, a nécessité une vérification rigoureuse de la stabilité de l'âme et des semelles. Le système d'ancrage devait être conçu dans un bloc de béton étroit, ce qui rendait critiques les distances aux bords, les effets de groupe et l'interaction avec le ferraillage.
En modélisant la fondation existante comme travaillant uniquement en compression et en transférant toutes les réactions de traction vers une nouvelle sous-structure en acier située au-dessus de la fondation, nous avons pu supprimer toute dépendance vis-à-vis de l'ancienne fondation tout en conservant la tour existante et en respectant les contraintes strictes du site.
Dejan Stojaković
Ingénieur structure – DI PLAN d.o.o.
Tous les modes de rupture d'ancrage pertinents ont été pris en compte, notamment la rupture du cône de béton, la rupture par arrachement, l'extraction de l'ancrage, la rupture par cisaillement et la rupture de l'acier, ainsi que les effets de groupe et la contribution du ferraillage.
Solution et résultats
Le concept structurel révisé a permis de séparer l'incertitude des éléments maîtrisables. Dans le modèle global aux éléments finis, l'ancienne fondation a été définie comme fonctionnant uniquement en compression, supprimant toute dépendance vis-à-vis de sa résistance en traction. Les efforts de traction ont été transférés par un adaptateur en acier HEB550, muni de raidisseurs localement optimisés, vers une nouvelle zone de fondation en béton, ancrée à l'aide d'ancrages coulés en place.
IDEA StatiCa Connection a été utilisé pour modéliser et vérifier la sous-structure située au-dessus de la fondation. Le logiciel a permis une évaluation détaillée des assemblages boulonnés, des effets de levier, du cisaillement combiné à la traction dans les boulons et de la stabilité locale du profilé HEB550. L'ajustement itératif de la géométrie et de la position des raidisseurs a réduit les contraintes maximales et assuré un cheminement rationnel des efforts, aboutissant à un détail facile à exécuter.
IDEA StatiCa Detail 3D a été utilisé pour le dimensionnement des groupes d'ancrages coulés en place dans la nouvelle fondation. Tous les modes de rupture pertinents ont été vérifiés conformément à l'EN 1992-4, en tenant pleinement compte des effets de groupe et du béton fissuré. Un avantage décisif a été la prise en compte explicite de la contribution du ferraillage dans la zone d'ancrage, ce qui a permis d'obtenir une résistance suffisante malgré les dimensions réduites de la fondation et les profondeurs d'ancrage limitées.
À l'état limite ultime (ELU), la résistance des éléments en acier, du béton et des ancrages a été vérifiée. À l'état limite de service (ELS), les déplacements du pylône, les rotations à la base et l'impact sur les équipements installés ont été évalués, y compris les effets de torsion dus à la répartition asymétrique des antennes.
La solution finale satisfait toutes les exigences relatives à l'état limite ultime et à l'état limite de service. Les déplacements du pylône et les rotations à la base sont restés dans des limites acceptables, les effets de torsion ont été maîtrisés efficacement, et l'exécution a été menée à bien sur le site contraint sans travaux provisoires importants. Par rapport à des alternatives telles que le remplacement complet de la fondation ou les micropieux, le concept retenu a réduit les risques, la durée et le coût de construction, tout en garantissant la transparence et la traçabilité du dimensionnement.
IDEA StatiCa nous a permis de vérifier en détail les assemblages, les raidisseurs et les groupes d'ancrages coulés en place, y compris la contribution du ferraillage. Cela a permis d'obtenir un calcul transparent et vérifiable, ainsi que des indications claires pour l'exécution dans un espace limité et sous des effets de charge exigeants.
Dejan Stojaković
Ingénieur structure – DI PLAN d.o.o.
Des solutions alternatives, notamment le remplacement complet de la fondation, les micropieux et les stratégies de réancrage, ont été évaluées mais écartées en raison d'une complexité de construction accrue, d'interruptions de service plus longues et d'une incertitude géotechnique plus élevée.
Conclusion
En redéfinissant le concept d'appui et en transférant les efforts de traction vers une sous-structure nouvellement conçue au-dessus de la fondation, le renforcement du pylône d'antenne de Gizdavac a été mené à bien sans s'appuyer sur la capacité incertaine de la fondation existante. L'utilisation combinée des applications Connection et Detail a permis une vérification précise des assemblages, des raidisseurs et des groupes d'ancrages coulés en place, y compris l'interaction avec le ferraillage. Le résultat est une solution vérifiable et réalisable, adaptée aux contraintes d'espace strictes et aux exigences de fonctionnement continu, qui démontre comment une analyse numérique ciblée peut réduire significativement le risque structurel dans les projets de renforcement.
À propos de DI PLAN d.o.o.
DI PLAN d.o.o. est un bureau d'études structure croate spécialisé dans l'analyse et le dimensionnement de structures en acier et en béton, avec un fort accent sur le renforcement, la réhabilitation et les systèmes porteurs complexes. L'entreprise associe une modélisation numérique avancée à une connaissance pratique de la construction, et propose des solutions techniquement fiables, transparentes et adaptées aux conditions réelles de chantier. Grâce à l'utilisation systématique d'outils modernes tels qu'IDEA StatiCa, DI PLAN d.o.o. accompagne ses clients dans la réalisation de structures sûres, efficientes et économiquement rationnelles, dans des projets d'infrastructures et de télécommunications.
