Over het project
Het project betrof de versterking van een ongeveer 39 meter hoge stalen vakwerk antennemast, onderdeel van een telecommunicatiebasisstation in Gizdavac, provincie Split-Dalmatië, voor Hrvatski Telekom d.d. Tijdens de graafwerkzaamheden bleek dat de bestaande betonnen fundering aanzienlijk ondieper lag dan verwacht. De toestand en de aanhechting van de oorspronkelijke ankers konden niet betrouwbaar worden geverifieerd. Hierdoor was de oorspronkelijke ontwerpaanpak niet meer geldig, omdat deze uitging van het verlengen van de fundering en het activeren van de bestaande ankers op trek.
De constructie bestaat uit een stalen vakwerkmast van S355 staal, ontworpen volgens EN 1090-2, uitvoeringsklasse EXC3.
Om de mast te behouden en uitgebreide vervangingswerkzaamheden te vermijden, is het constructieve concept herzien. De bestaande fundering werd in het globale model beschouwd als een oplegging die alleen druk kan opnemen. Alle trekreacties werden via een stalen adapter boven de fundering afgevoerd naar een nieuw gebouwd funderingssegment. Deze aanpak beperkte de ingreep binnen de krappe terreingrenzen en hield de mast tijdens het grootste deel van de versterking in bedrijf. Tegelijk werd de constructieve onzekerheid beperkt tot nieuw ontworpen en verifieerbare elementen.
Tijdens de uitgraving bleek dat de bestaande fundering veel ondieper lag dan werd aangenomen en dat de trekcapaciteit van de oude ankers niet betrouwbaar kon worden vastgesteld. Onder deze omstandigheden was de oorspronkelijk geplande oplossing niet langer aanvaardbaar en moest het ondersteuningsconcept opnieuw worden gedefinieerd.
Dejan Stojaković
Constructeur – DI PLAN d.o.o.
Technische uitdagingen
De belangrijkste uitdaging was de onbetrouwbare trekcapaciteit van de bestaande fundering en ankers, die door onderzoek niet kon worden bevestigd. Daarnaast was de beschikbare ruimte voor nieuwe funderingswerkzaamheden sterk beperkt door perceelsgrenzen, bestaande installaties en beschermingszones. De asymmetrische verdeling van antennes en apparatuur over de masthoogte veroorzaakte aanzienlijke excentriciteiten en torsie-effecten, waardoor de trekreacties op individuele steunpunten toenamen.
Het constructieve ontwerp is uitgevoerd volgens EN 1990 en EN 1991, met bijzondere aandacht voor EN 1991-1-4 voor windbelasting. De belastinggevallen omvatten permanente, veranderlijke en montagebelastingen. De maatgevende combinaties waren gedefinieerd om de maximale trekreacties aan de voet van de mast vast te leggen.
Op lokaal niveau vereiste de stalen adapter boven de fundering, opgebouwd uit een HEB550 profiel, een zorgvuldige verificatie van de stabiliteit van lijf en flens. Het ankersysteem moest worden ontworpen binnen een smal betonblok. Daardoor waren randafstanden, groepseffecten en de interactie met de wapening bepalend.
Door de bestaande fundering te modelleren als uitsluitend drukkend en alle trekreacties over te dragen aan een nieuwe stalen onderconstructie boven de fundering, konden we de afhankelijkheid van de oude fundering elimineren, met behoud van de bestaande toren en met inachtneming van de strikte randvoorwaarden van de locatie.
Dejan Stojaković
Constructeur – DI PLAN d.o.o.
Alle relevante bezwijkmechanismen van de verankering zijn beschouwd, waaronder bezwijken van de betonkegel, bezwijken door uittrekken, uittrekken van het anker, bezwijken door afschuiving en bezwijken van het staal, samen met groepseffecten en de bijdrage van de wapening.
Oplossing en resultaten
Het herziene constructieve concept scheidde de onzekerheid van de beheersbare elementen. In het globale FEM-model werd de oude fundering gedefinieerd als een oplegging die alleen druk opneemt, waardoor de afhankelijkheid van de trekweerstand ervan verviel. Trekkrachten werden via een stalen HEB550 adapter met lokaal geoptimaliseerde verstijvers overgedragen naar een nieuwe betonnen funderingszone, verankerd met ingestorte ankers.
IDEA StatiCa Connection is gebruikt om de onderconstructie boven de fundering te modelleren en te verifiëren. De software maakte een gedetailleerde beoordeling mogelijk van boutverbindingen, wrikeffecten, gecombineerde afschuiving en trek in bouten en de lokale stabiliteit van het HEB550 profiel. Door de geometrie en positie van de verstijvers iteratief aan te passen, namen de piekspanningen af en werd een rationele krachtenstroom verkregen. Dit resulteerde in een uitvoeringsvriendelijk detail.
IDEA StatiCa Detail 3D is toegepast voor het ontwerp van de groepen ingestorte ankers in de nieuwe fundering. Alle relevante bezwijkmechanismen zijn getoetst volgens EN 1992-4, met volledige beschouwing van groepseffecten en gescheurd beton. Een beslissend voordeel was het expliciet meenemen van de bijdrage van de wapening in de verankeringszone. Hierdoor kon ondanks de smalle funderingsafmetingen en beperkte inbeddingsdiepten voldoende weerstand worden bereikt.
In de uiterste grenstoestand (UGT) is de weerstand van stalen staven, beton en ankers geverifieerd. In de bruikbaarheidsgrenstoestand (BGT) zijn de verplaatsingen van de mast, de rotaties van de voet en de invloed op de geïnstalleerde apparatuur beoordeeld, inclusief torsie-effecten door de asymmetrische verdeling van de antennes.
De uiteindelijke oplossing voldeed aan alle eisen voor de uiterste grenstoestand en de bruikbaarheidsgrenstoestand. De verplaatsingen van de mast en de rotaties van de voet bleven binnen de toelaatbare grenzen, de torsie-effecten werden effectief beheerst en de uitvoering werd binnen het beperkte terrein voltooid zonder omvangrijke tijdelijke voorzieningen. Vergeleken met alternatieven zoals volledige vervanging van de fundering of micropalen verlaagde het gekozen concept het risico, de duur en de kosten van de bouw, met behoud van transparantie en herleidbaarheid in het ontwerp.
IDEA StatiCa stelde ons in staat om verbindingen, verstijvers en ingestorte ankergroepen in detail te controleren, inclusief de bijdrage van de wapening. Dit resulteerde in een transparant en controleerbaar ontwerp en duidelijke richtlijnen voor de uitvoering bij beperkte ruimte en veeleisende belastingseffecten.
Dejan Stojaković
Constructeur – DI PLAN d.o.o.
Alternatieve oplossingen, waaronder volledige vervanging van de fundering, micropalen en herverankeringsstrategieën, zijn beoordeeld maar verworpen vanwege de grotere complexiteit van de bouw, langere onderbrekingen van de dienstverlening en grotere geotechnische onzekerheid.
Conclusie
Door het opleggingsconcept te herdefiniëren en de trekkrachten over te dragen naar een nieuw ontworpen onderconstructie boven de fundering, is de versterking van de antennemast in Gizdavac met succes voltooid, zonder te vertrouwen op de onzekere capaciteit van de bestaande fundering. Het gecombineerde gebruik van de Connection en Detail applicaties maakte een nauwkeurige verificatie mogelijk van verbindingen, verstijvers en groepen ingestorte ankers, inclusief de interactie met de wapening. Het resultaat is een verifieerbare en uitvoerbare oplossing, afgestemd op strikte ruimtelijke randvoorwaarden en eisen voor continue bedrijfsvoering. Het project laat zien hoe gerichte digitale analyse het constructieve risico bij versterkingsprojecten aanzienlijk kan verlagen.
Over DI PLAN d.o.o.
DI PLAN d.o.o. is een Kroatisch constructiebureau, gespecialiseerd in de analyse en het ontwerp van staal- en betonconstructies, met een sterke focus op versterking, verbouwing en complexe draagsystemen. Het bedrijf combineert geavanceerde numerieke modellering met praktisch inzicht in de bouw en levert oplossingen die technisch onderbouwd en transparant zijn en aansluiten op de praktijkomstandigheden op de bouwplaats. Door consequent gebruik te maken van moderne tools zoals IDEA StatiCa ondersteunt DI PLAN d.o.o. opdrachtgevers bij het realiseren van veilige, efficiënte en economisch verantwoorde constructies in infrastructuur- en telecommunicatieprojecten.
