DE102005012817A1 - Mast construction for towers has corner shafts with separation joints that form different angles for tower with four and eight corner shafts - Google Patents
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Abstract
Description
Für die Eckstiele von Turmkonstruktionen mittels Stabwerken verwendet man in der Regel Winkelprofile. Mit der Höhe der Türme und mit der Größe der auf dem Turm montierten Anlagen (z.B. Windkraftanlagen) steigt die Belastung für die Winkelprofile. In gewissem Grade kann man diesen Belastungen durch den Einsatz von Profilen mit größeren Profilquerschnitten entsprechen. Die Vergrößerung der Profilquerschnitte kann jedoch nicht in beliebigem Maß erfolgen, da die Fertigung von Winkelprofilen fertigungstechnisch begrenzt ist.For the corner handles Tower constructions by means of trusses are used as a rule Angle profiles. With the height the towers and with the size of the tower-mounted equipment (e.g., wind turbines) increases the load for the Angle profiles. To some extent, you can overcome these pressures the use of profiles with larger profile cross sections correspond. The enlargement of the profile cross sections However, it can not be done to any degree, as the production of angle profiles manufacturing technology is limited.
Es ist eine Möglichkeit, die Anzahl der Eckstiele, die im Allgemeinen vier beträgt, zu erhöhen, um die statischen Vorgaben zu erfüllen. Hierbei befinden sich die durch Querverstrebungen verbundenen Schenkel der allgemein verwendeten rechtwinkligen Winkelprofile nicht mehr in einer Flucht, so dass der Anschluss der Ausfachungsstreben nicht parallel zu den entsprechenden Schenkeln der Winkelprofile erfolgt, was nachteilig ist.It is a way increase the number of corner stems, which is generally four, to to meet the static specifications. Here are the leg connected by cross braces the commonly used rectangular angle profiles no longer in a flight, so that the connection of the Ausfachungsstreben not parallel to the corresponding legs of the angle profiles, which is disadvantageous.
Dieser Problematik begegnet man, indem die Eckstiele aus mehreren, – im Allgemeinen bis zu einer Anzahl von vier, zusammengesetzt werden, wodurch die Querschnittfläche der Eckstiele zwar erhöht wird, die Grundkonstruktion aber weiterhin aus einer Konstruktion mit vier Eckstielen besteht: Nachteilig ist jedoch, dass die für die Knickstabilität wichtigen Trägheitsradien sehr gering sind, da ein großer Teil der Querschnittfläche im Schwerpunktbereich liegt.This Problem is encountered by the corner handles of several, - in general up to a number of four, which makes the Cross-sectional area the corner stalks indeed increased but the basic construction continues to be a construction with four corner posts: The disadvantage, however, is that important for the buckling stability radii of gyration are very small, as a large part the cross-sectional area lies in the focal area.
Entsprechend sind viele Zwischenabstützungen des Eckstieles notwendig, was den konstruktiven Aufwand erheblich vergrößert.Corresponding are many intermediate supports the corner stem necessary, which significantly increases the design effort increased.
Es existieren Konstruktionen für Fachwerktürme, bei denen die Eckstiele und auch die Ausfachung aus Rohren gebildet werden. Hierbei ist insbesondere die Materialkonzentration in statisch optimaler Anordnung weit von der neutralen Fase des Profiles entfernt. Allerdings sind die Anschlüsse der Ausfachungen und die Stöße der Eckstiele aufwendiger und ungünstiger, als bei den vorgenannten Winkelprofilkonstruktionen.It exist constructions for Lattice towers, in which the corner handles and also the infill formed from tubes become. In particular, the material concentration is static optimal arrangement far away from the neutral chamfer of the profile. However, the connections are the infills and the bumps of the corner handles complicated and unfavorable, than in the aforementioned angle profile constructions.
Geschweißte Anschlüsse sind aufwendig in der Fertigung und haben hohe Kerbwirkung, weshalb sie für dynamisch beanspruchte Türme wie bei Windkraftanlagen stark überdimensioniert werden müssen und daher kaum in Frage kommen.Welded connections are consuming in manufacturing and have high notch effect, which is why they for dynamic claimed towers as in wind turbines greatly oversized have to be and therefore hardly come into question.
Insbesondere vor dem Hintergrund neuer Generationen von Windkraftanlagen, deren Nabenhöhen über 150 Meter betragen, sind neue Ansätze für die Gestaltung der Fachwerkkonstruktion entwickelt worden. Im Stahlbau Kalender 2004 (S. 579–586) wird in einem Beitrag von Herrn Univ. Professor Dr.-Ing Peil eine im Hinblick auf den Materialeinsatz und die Montage optimiertes Eckstielprofil erläutert. Hierbei wird ein handelsübliches I-Profil, wie es in der Fachwelt unter der Bezeichnung „Peiner-Träger" bekannt ist, nach seinem Walzprozess in eine neue Form gebracht, so dass die Gurte einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Das Profil kann dabei offen oder geschlossen sein. Im letzteren Fall werden die Gurte an der Kontaktlinie miteinander verschweißt. Die Bezeichnung "geschlossenes Profil" wird im Folgenden für Profilkonstruktionen verwendet, die entweder eine Berührlinie des gesamten Profils oder aber eine Berührlinie an bestimmten Stellen des Profils aufweisen. Diese oben genannten Eckstielkonstruktionen eignen sich nach den o.g. Ausführungen insbesondere für Fachwerktürme mit vier bzw. drei Eckstielen.Especially against the background of new generations of wind turbines whose Hub heights over 150 Meters are new approaches to design the truss structure has been developed. In steel construction calendar 2004 (pp. 579-586) is described in a contribution by Mr Univ. Professor Dr.-Ing Peil one optimized in terms of material usage and assembly Eckstielprofil explained. This is a commercial I-profile, as it is known in the art under the name "Peiner-carrier", after its rolling process brought into a new shape so that the straps an angle of 90 ° with each other lock in. The profile can be open or closed. In the latter case the straps are welded together at the contact line. The Term "closed Profile "is in the Following for Used profile constructions that either a touch line the entire profile or a touch line at certain points of the profile. These above-mentioned Eckstielkonstruktionen are suitable after the o.g. versions especially for Lattice towers with four or three corner stems.
Diese Fertigung dieser neuen Profile ist aufwendig, nach dem Walzen des I-Profiles ist ein weiterer Fertigungsprozess notwendig. Vorteil gegenüber Winkelprofilen ist die große Querschnittfläche, die mit nur einem Profil erreichbar ist, sowie der gegenüber Winkelkonstruktionen größere Trägheitsradius. Nachteilig ist, dass der Trägheitsradius gegenüber einem vergleichbaren Rohr wesentlich (etwa Faktor 1,4) kleiner ist, und dass die Diagonalen die Kräfte nicht im Schwerpunkt des Profiles einleiten, so dass die Eckstiele tordiert werden.These Production of these new profiles is expensive, after rolling the I-Profiles, another manufacturing process is necessary. advantage opposite angle profiles is the big one Cross-sectional area, which can be reached with only one profile, as well as the opposite angle constructions greater inertia radius. adversely is that the radius of gyration across from a comparable tube is substantially smaller (about a factor of 1.4), and that the diagonals are not the forces initiate in the center of gravity of the profile, so that the corner staves twisted become.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mastkonstruktion – insbesondere der Eckstiele derselben – zur Verfügung zu stellen, die die eine hohe Stabilität aufweist und einfach zu montieren ist.The The object of the invention is a mast construction - in particular the corner handles of the same - to disposal to provide, which has a high stability and easy to assemble is.
Die Aufgabe wird entsprechend des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung gelöst. Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen beschrieben.The The object is according to claim 1 of the present invention solved. embodiments are in the subclaims described.
Das folgende Beispiel erklärt die Erfindung anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei folgende Zeichnungen zur Erläuterung beigefügt sind:The the following example explains the invention with reference to a particularly preferred embodiment of the invention, the following drawings for explanation enclosed are:
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
weist der Turm acht Eckstiele auf. Diese Eckstiele bestehen in der
Längsrichtung
aus Segmenten, welche aus jeweils zwei vorzugsweise gekanteten Blechen
gebildet werden. Diese Bleche weisen im montierten Zustand einen
Querschnitt auf, der dem eines achteckigen Rohres entspricht. Die
beiden Bleche sind nicht symmetrisch, sondern so beschaffen, dass
sich die Laschen (
Für die beispielhafte
Mastkonstruktion mit vier Eckstielen ergibt sich für das äußere Blech
(
Ein besonders vorteilhafter Aspekt dieser Konstruktion ist, dass sich im montierten Zustand ein nahezu geschlossenes Profil des Eckstiels ergibt. Die Form und damit auch der Trägheitsradius und die Knickstbilität entsprechen nahezu einem Rohr, das bekanntermaßen das mögliche Optimum an Knickstabilität ist. Dadurch wird Gewicht gespart, die notwendige Anzahl der Diagonalen und Verschraubungen wird reduziert. In der Regel kann auf gekreuzte Diagonale vezichtet werden, es reicht eine Zick-Zack Ausfachung. Auf Hilfsausfachungen kann komplett verzichtet werden. Notwendig bleiben Horizontalverbände, die leicht an den Flanschen der Eckstiele angeschlossen werden können.One particularly advantageous aspect of this construction is that in the assembled state, a nearly closed profile of the corner post results. The shape and thus also the radius of gyration and the buckling stability correspond Nearly one tube, which is known to be the possible optimum in buckling stability. Thereby saves weight, the necessary number of diagonals and screw connections is reduced. As a rule, it is possible to use a crossed diagonal be, it is enough a zig-zag infill. On auxiliary infills can be completely dispensed with. Necessary remain horizontal bandages, the can be easily connected to the flanges of the corner handles.
Die Montage der Konstruktion erfolgt durch Schraubverbindungen, vorzugsweise am Ort des Bauwerkes. Schweißarbeiten sind i.A. nicht notwendig.The Assembly of the construction is done by screw, preferably at the site of the building. welding i.A. unnecessary.
Die
Streben (
Ein
weiterer Vorteil der vorgenannten Konstruktion der Eckstiele ergibt
sich für
die Realisierung des Anschlusses der Eckstiele an das Übergangsstück oder
den Topf für
die Gondel einer Windenergieanlage. Dieser Topf besteht im Allgemeinen
aus zu einem Rohr gewalzten und verschweißten Blechen. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion
wird das Blech des Topfes zwischen das jeweilige äußere Blech
(
Die
Stöße der Eckstiele
werden gelascht, wobei die Laschen (
Aus dem oben geschilderten Prinzip, der sich zu einem geschlossenen Profil ergänzenden, asymmetrisch geteilten Eckstiele, ergeben sich weitere vorteilhafte Konstruktionsmöglichkeiten.Out The above-described principle, which has become a closed Profile complementary, asymmetrically divided corner handles, resulting in more advantageous Construction possibilities.
So
ist es zum Beispiel möglich,
einen Turm mit beispielsweise vier Eckstielen nach diesem Prinzip
zu fertigen. Für
das äußere Blech
(
Durch die erhöhte Stabilität und die Erhöhung der Anzahl der Eckstiele einer Mastkonstruktion lässt sich die benötigte Grundfläche gegenüber einer herkömmlichen Mastkonstruktion wesentlich reduzieren. Dies ist besonders in dem Falle von Belang, in dem dem Abstand der Rotorblätter – auf Grund der Durchbiegung derselben – zu der Mastkonstruktion eine sicherheitsrelevante Rolle zukommt. Hier besteht die Möglichkeit, eine Mastkonstruktion mit vier Eckstielen im Basisbereich mit einer Mastkonstruktion mit z.B. acht Eckstielen im oberen Bereich der Konstruktion zu kombinieren.By the increased stability and the increase The number of corner stems of a mast construction can be the needed Floor space across from a conventional one Significantly reduce mast construction. This is especially true in the Case of concern, in which the distance of the rotor blades - due to the deflection same - too the mast construction plays a safety-relevant role. Here it is possible, a mast construction with four corner stems in the base area with a Mast construction with e.g. eight corner posts in the upper part of the construction to combine.
Man
erhält
einen im oberen Bereich sehr schlanken Turm, der den erforderlichen
Abstand zu den Rotorblättern
besitzt. Auf der Basis der vorgenannten Konstruktionsmerkmale ergibt
sich weiterhin die Möglichkeit,
die erfindungsgemäße Stabwerkskonstruktion
mit einer rohrförmigen
Turmkonstruktion (
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