A projektről
A projekt egy közel 39 méter magas rácsos acél antennatorony megerősítésére irányult. A torony a Split-Dalmácia megyei Gizdavacban található távközlési bázisállomás része, a megbízó a Hrvatski Telekom d.d. volt. A földmunkák során kiderült, hogy a meglévő beton alapozás lényegesen sekélyebb a vártnál, az eredeti horgonyok állapota és tapadása pedig nem ellenőrizhető megbízhatóan. Ez a felismerés érvénytelenítette a kezdeti tervezési megközelítést, amely az alapozás kibővítésére és a meglévő horgonyok húzásra történő igénybevételére épült.
A szerkezet S355 acélból gyártott rácsos acéltorony, amelyet az EN 1090-2 szerinti EXC3 végrehajtási osztályra terveztek.
A torony megtartása és a kiterjedt cseremunkák elkerülése érdekében a szerkezeti koncepciót felülvizsgálták. A meglévő alapozást a globális modellben csak nyomásra működő támaszként kezelték. Az összes húzó reakcióerőt egy, az alapozás feletti acél adapteren keresztül egy újonnan épített alapozási szakaszba vezették át. Ez a megoldás minimálisra csökkentette a beavatkozást a szűk telekhatárok között. Lehetővé tette, hogy a torony az átalakítás nagy részében üzemben maradjon, a szerkezeti bizonytalanságot pedig az újonnan tervezett, ellenőrizhető elemekre korlátozta.
Az építési munkák során kiderült, hogy a meglévő alapozás sokkal sekélyebb, mint feltételezték, és a régi horgonyok húzási teherbírását nem lehetett megbízhatóan igazolni. Ilyen körülmények között az eredetileg tervezett megoldás már nem volt elfogadható, ezért a megtámasztási koncepciót újra kellett definiálni.
Dejan Stojaković
Statikus mérnök – DI PLAN d.o.o.
Mérnöki kihívások
A fő kihívást a meglévő alapozás és horgonyok megbízhatatlan húzási teherbírása jelentette, amelyet a vizsgálatok sem tudtak igazolni. Ezenkívül az új alapozási munkákhoz rendelkezésre álló alapterületet erősen korlátozták a telekhatárok, a meglévő létesítmények és a védőövezetek. Az antennák és berendezések aszimmetrikus elhelyezkedése a torony magassága mentén jelentős külpontosságot és csavarási hatásokat okozott, ami növelte a húzó reakcióerőket az egyes támaszoknál.
A szerkezeti tervezés az EN 1990 és az EN 1991 szerint készült, különös hangsúllyal a szélteher meghatározására vonatkozó EN 1991-1-4 szabványra. A teheresetek állandó, esetleges és szerelési terheket tartalmaztak. A mértékadó kombinációkat úgy határozták meg, hogy azok a legnagyobb húzó reakcióerőket adják a torony talpánál.
Helyi szinten az alapozás feletti, HEB550 szelvényből kialakított acél adapter gerinc- és övlemezének stabilitását gondosan ellenőrizni kellett. A horgonyzási rendszert egy keskeny betontömbbe kellett megtervezni, ezért a peremtávolságok, a csoporthatások és a vasalással való kölcsönhatás kritikus jelentőségűvé váltak.
A meglévő alapozást csak nyomásra működő elemként modelleztük, az összes húzó reakcióerőt pedig egy új, az alapozás feletti acél altartószerkezetre vezettük át. Így sikerült megszüntetni a régi alapozásra való támaszkodást, miközben megtartottuk a meglévő tornyot, és betartottuk a szigorú helyszíni kényszerfeltételeket is.
Dejan Stojaković
Statikus mérnök – DI PLAN d.o.o.
Figyelembe vették az összes releváns lehorgonyzási tönkremeneteli módot, többek között a betonkúp-kiszakadást, a kihúzódási tönkremenetelt, a horgony kihúzódását, a nyírási tönkremenetelt és az acél tönkremenetelt, a csoporthatásokkal és a vasalás hozzájárulásával együtt.
Megoldás és eredmények
A felülvizsgált szerkezeti koncepció különválasztotta a bizonytalan és az ellenőrizhető elemeket. A globális végeselemes modellben a régi alapozást csak nyomásra működőként definiálták, így a megoldás nem függött annak húzási teherbírásától. A húzóerőket egy HEB550 acél adapteren keresztül, helyileg optimalizált merevítőkkel vezették át az új betonalapozási zónába, ahol betonba beépített horgonyokkal rögzítették őket.
Az IDEA StatiCa Connection programmal modellezték és ellenőrizték az alapozás feletti altartószerkezetet. A szoftver lehetővé tette a csavarozott kapcsolatok, a feszítő erő hatásai, a csavarok együttes nyírási és húzási igénybevétele, valamint a HEB550 szelvény helyi stabilitásának részletes vizsgálatát. A merevítők geometriájának és elhelyezésének iteratív módosítása csökkentette a csúcsfeszültségeket, és ésszerű erőáramlást biztosított, így a kivitelezésbarát kialakítás született.
Az IDEA StatiCa Detail 3D programot az új alapozásban lévő, betonba beépített horgonycsoportok tervezéséhez alkalmazták. Az összes releváns tönkremeneteli módot az EN 1992-4 szerint ellenőrizték, a csoporthatások és a repedezett beton teljes körű figyelembevételével. Döntő előnyt jelentett a vasalás hozzájárulásának kifejezett figyelembevétele a lehorgonyzási zónában, amely lehetővé tette a megfelelő teherbírás elérését a keskeny alapozási méretek és a korlátozott beágyazási mélységek ellenére.
A teherbírási határállapotban (ULS) ellenőrizték az acél szerkezeti elemek, a beton és a horgonyok teherbírását. A használhatósági határállapotban (SLS) értékelték a torony elmozdulásait, a talpelfordulásokat és a felszerelt berendezésekre gyakorolt hatást, beleértve az aszimmetrikus antennaelrendezésből adódó csavarási hatásokat is.
A végleges megoldás minden teherbírási és használhatósági határállapoti követelményt kielégített. A torony elmozdulásai és a talpelfordulások az elfogadható határokon belül maradtak, a csavarási hatásokat hatékonyan kezelték, a kivitelezés pedig a szűk területen, jelentős ideiglenes munkák nélkül valósult meg. A teljes alapozáscserével vagy a mikrocölöpökkel szemben az alkalmazott koncepció csökkentette az építési kockázatot, az időtartamot és a költségeket, miközben megőrizte a tervezés átláthatóságát és nyomon követhetőségét.
Az IDEA StatiCa lehetővé tette számunkra a csuklók, merevítők és betonba ágyazott horgonycsoportok részletes ellenőrzését, a vasalás hozzájárulását is figyelembe véve. Ez átlátható és ellenőrizhető méretezést, valamint egyértelmű útmutatást biztosított a kivitelezéshez korlátozott hely és igényes teherhatások mellett.
Dejan Stojaković
Statikus mérnök – DI PLAN d.o.o.
Értékelték az alternatív megoldásokat is, például a teljes alapozáscserét, a mikrocölöpöket és az újrahorgonyzási stratégiákat, de elvetették őket a nagyobb kivitelezési bonyolultság, a hosszabb üzemszünetek és a nagyobb geotechnikai bizonytalanság miatt.
Összegzés
A megtámasztási koncepció újragondolásával és a húzóerők egy újonnan tervezett, alapozás feletti altartószerkezetbe történő átvezetésével a gizdavaci antennatorony megerősítése sikeresen megvalósult, anélkül hogy a meglévő alapozás bizonytalan teherbírására kellett volna támaszkodni. A Connection és Detail alkalmazások együttes használata lehetővé tette a kapcsolatok, a merevítők és a betonba beépített horgonycsoportok pontos ellenőrzését, beleértve a vasalással való kölcsönhatást is. Az eredmény egy ellenőrizhető és kivitelezhető megoldás, amely megfelel a szigorú térbeli korlátoknak és a folyamatos üzemeltetés követelményeinek. Jól mutatja, hogyan csökkentheti jelentősen a célzott digitális elemzés a szerkezeti kockázatot a megerősítési projektekben.
A DI PLAN d.o.o. cégről
A DI PLAN d.o.o. horvát szerkezettervező cég, amely acél- és betonszerkezetek elemzésére és tervezésére specializálódott, különös hangsúlyt fektetve a megerősítésre, az átalakításra és az összetett teherviselő rendszerekre. A cég a fejlett numerikus modellezést a gyakorlati építési tapasztalattal ötvözi, és olyan megoldásokat nyújt, amelyek műszakilag megalapozottak, átláthatóak és igazodnak a valós helyszíni körülményekhez. A modern eszközök, például az IDEA StatiCa következetes használatával a DI PLAN d.o.o. segíti megbízóit abban, hogy biztonságos, hatékony és gazdaságilag ésszerű szerkezeteket valósítsanak meg infrastrukturális és távközlési projektekben.
