Een hoogspanningsmast is geen monolithisch geheel, het is een vakwerkstructuur waarin stalen profielen en verbindingslementen samenwerken om de belasting van geleiders, wind, ijs en eigengewicht naar de fundering af te dragen. Wanneer één of meerdere van die profielen gecorrodeerd, vervormd of beschadigd zijn, verandert het krachtverloop door de hele mast. De vraag is dan niet alleen welk ijzer vervangen moet worden, maar ook: kan het veilig vervangen wórden zonder de stabiliteit van de mast in gevaar te brengen?
Bij ETD bv beantwoorden wij die vraag met berekeningen, niet met buikgevoel.
Het probleem
Stalen vakwerkmasten zijn ontworpen voor een specifieke combinatie van belastingen en omstandigheden. Na decennia in bedrijf verandert de realiteit: corrosie vermindert de effectieve doorsnede van profielen, windbelastingspatronen wijzigen door veranderingen in de omgeving, en nieuwe geleiders of bijkomende uitrusting brengen extra lasten aan die bij het oorspronkelijke ontwerp niet waren voorzien.
Maar niet alle schade is het gevolg van veroudering. Aanrijdingen door landbouwmachines, vrachtwagens of voertuigen, vallende bomen bij storm, vandalisme of werkzaamheden in de directe nabijheid. Het zijn stuk voor stuk scenario's waarin ijzers beschadigd worden in de praktijk.
Wanneer een netbeheerder besluit om beschadigde of verzwakte ijzers te vervangen, ontstaat een kritieke tussenfase. Het verwijderen van een staaf, zelfs tijdelijk, wijzigt de krachtverdeling in de volledige structuur. Staven die voorheen licht belast waren, nemen plotseling aanzienlijk hogere krachten op. Zonder grondige analyse van die tussenfase kan een ogenschijnlijk eenvoudige vervanging leiden tot het bezwijken van een naburig profiel, lokaal knikfalen of in het slechtste geval instabiliteit van de volledige mast.
Onze aanpak
Bepaling van de belastingscondities
Elke berekening start met een nauwkeurige bepaling van de belastingen waaraan de mast blootgesteld is. Wij modelleren windbelasting volgens de lokale windzone, het terreintype en de hoogteklasse — inclusief dynamische effecten. IJsbelasting en gecombineerde wind-op-ijs scenario's. Eigengewicht van mast, geleiders, bliksemdraden en isolatorkettingen. En geleiderbelastingen onder normale bedrijfscondities, bij maximale doorhang en onder breukbelasting.
Globale en lokale structuuranalyse
Met behulp van commerciele en eigen ontwikkelde eigen software modelleren wij de volledige vakwerkstructuur als een driedimensionaal staafmodel. Elke staaf wordt individueel opgenomen met zijn werkelijke geometrie, profielafmetingen en materiaaleigenschappen. De software berekent interne krachten en vervormingen, en voert gerichte controles uit op sterkte, faalgedrag en knikstabiliteit. Onze software bepaalt de knikbelasting van elke drukstaaf op basis van zijn kniklengte, profielgeometrie en opgelegde randvoorwaarden. Dit is essentieel bij de beoordeling van tijdelijke situaties waarin staven verwijderd zijn en de kniklengte van naburige profielen effectief toeneemt.
Analyse van de tussenfase
Wij berekenen niet alleen de mast in zijn definitieve toestand, maar ook in elke relevante tussenfase van het vervangingsproces: de toestand vóór aanvang van de werken, na het verwijderen van specifieke staven, en na het aanbrengen van tijdelijke versterkingen. Op basis van deze analyse adviseren wij welke staven in welke volgorde veilig verwijderd kunnen worden, en waar tijdelijke hulpijzers geplaatst moeten worden.
Dimensionering van tijdelijke versterkingen
Wanneer de tussenfase-analyse uitwijst dat de mast zonder bijkomende maatregelen onvoldoende draagkracht of stabiliteit behoudt, dimensioneren wij de benodigde tijdelijke versterkingen. Dit omvat de keuze van het profieltype, de bepaling van de benodigde doorsnede, de positionering binnen de vakwerkstructuur en de specificatie van de aansluitingen.
Commerciele en zelf ontwikkelde software
De complexiteit van een vakwerkanalyse, met soms meer dan duizend staven, tientallen belastingsgevallen en meerdere tussenfasen, vraagt om gespecialiseerde rekensoftware. Generieke eindige-elementenpakketten bieden weliswaar rekenkracht, maar missen vaak de specifieke controles en normtoetsingen die in de hoogspanningsindustrie vereist zijn.
Daarom gebruikt ETD bv naast commererciele software, ook eigen software ontwikkeld die specifiek is afgestemd op de analyse van vakwerkstructuren in de hoogspanningssector. Onze software integreert de volledige rekenketen in één omgeving: van het inlezen van de mastgeometrie en het opbouwen van het belastingsmodel, via de structuuranalyse, tot de geautomatiseerde toetsing op sterkte, knikstabiliteit en vervorming.
Concreet levert onze software per staaf en per belastingsgeval een overzichtelijke rapportage met de optredende krachten, de bijbehorende benuttingsgraad en een heldere indicatie of het profiel voldoet, zowel op sterkte als op knik.
Wat u krijgt
- Overzicht van de gehanteerde belastingen en belastingscombinaties, inclusief locatiespecifieke weers- en omgevingscondities
- Volledige structuuranalyse met per staaf de optredende krachten, benuttingsgraden en knik- en sterktecontroles
- Tussenfase-analyse die de stabiliteit van de mast gedurende elke stap van het vervangingsproces aantoont
- Specificatie en dimensionering van tijdelijke versterkingen met de bijbehorende montage-instructies (indien nodig)
- Duidelijk advies over werkvoorwaarden: maximale windsnelheid en aan te houden fasering
Voor wie
Deze dienst richt zich op netbeheerders en aannemers die verantwoordelijk zijn voor het onderhoud, de renovatie of de uitbreiding van het hoogspanningsnet. Of het nu gaat om de vervanging van enkele staaf in een hoogspanningsmast of meer complexe vervanging. Wij leveren de technische onderbouwing die u nodig heeft om veilig te werken.
Staat er een mastinterventie op de planning? Wij denken graag mee over de structurele aanpak.
Neem contact op