DE102008055607A1

DE102008055607A1 - Verfahren zum Errichten eines segmentierten Turms aus Spannbeton für Windkraftanlagen und Turm für Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE102008055607A1
Application number: DE102008055607A
Authority: DE
Inventors: Cordero Alejandro Cortina; Cordero Jose Pablo Cortina; Ortega Jose Pablo Cortina
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2009-05-14
Also published as: EP2215320B1; EP2215320A2; WO2009056898A1; WO2009056969A2; US20090031639A1; BRPI0817163B1; ES2592891T3; US7739843B2; AU2008320532B2; PT2215320T; MX2010004937A; DE102008055607A8; PL2215320T3; WO2009056969A3; BRPI0817163A2; AU2008320532A1

Abstract

Segmentierter im Querschnitt von der Kreisform abweichender Turm aus Spannbeton für Windkraftanlagen und ein Verfahren zum Errichten von segmentierten Betontürmen unter Verwendung einer im Innern angeordneten, aus Abschnitten bestehende Montagesäule.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines segmentierten Turms aus Spannbeton für Windkraftanlagen und einen Turm für Windkraftanlagen.
Beschreibung der zugrunde liegenden Technik
Für Windkraftanlagen sind unterschiedlich konstruierte Türme vorgeschlagen worden. Zum Beispiel sind diverse unterschiedliche Türme gebaut worden, die Metallstrukturen in Form von Innengerüsten aufweisen; ferner sind diese Türme mit rohrförmigen Abschnitten gebaut worden. In beiden Fällen ist die Turmhöhe aufgrund ihrer Abmessungen, der von der Luft verursachten Turbulenzen, ihrer Beständigkeit gegen starke Erdbeben und des Errichtungsaufwands und weil sie für die gegenwärtig verwendeten Höhen nicht zweckmäßig sind, begrenzt. Es sind auch in Gleitschaltechnik hergestellte Betontürme bekannt. Bekannt ist beispielsweise der Turm von Mathis in der US-Patentschrift Nr. 5 109 953 . Bei solchen Verfahren wird der Turm durch das Eingießen von Beton in die an der Struktur angebrachte Schalung hergestellt.
Andere bestens bekannte Betonstrukturen werden aus Spannbeton hergestellt. Beim Spannbetonverfahren werden Spannglieder – üblicherweise Seile oder Stäbe aus hochzugfestem Stahl – verwendet, die eine Spannkraft ausüben und eine Druckspannung zur Verstärkung der Betonstruktur erzeugen. Bei Spannbeton kann es sich um vorgespannten Beton handeln, bei dem der Beton um bereits gespannte Spannglieder gegossen wird, oder um nachgespannten Beton, bei dem der Beton um einen Kanal herum gegossen wird, in den nach dem Aushärten des Betons Spannglieder eingesetzt werden, die Druck auf den Beton ausüben.
In der Europäischen Patentanmeldung EP 0 960 986 von ARAND wird ein geteilter Turm aus Spannbeton für Windkraftanlagen beschrieben. Gemäß dieser Veröffentlichung werden unter Verwendung eines Krans kegelstumpfförmige Abschnitte zu einem Turm zusammengesetzt und durch nachgespannte Spannglieder miteinander verbunden. Gemäß der Veröffentlichung können auf diese Weise Türme mit einer Höhe von zweihundert oder mehr Metern errichtet werden. In der Internationalen Patentanmeldung WO 2004/007955 von WOBBEN von der Firma ENERCON wird ein Konstruktionssystem für segmentierte kegelförmige Türme beschrieben. In dieser Veröffentlichung wird die kontrollierte Herstellung jedes Betonabschnittes beschrieben. Der Betonabschnitt beinhaltet eine Reihe von Kanälen zum Vorspannen. In Windblatt, The Enercon Magazine, Huge Building Blocks, Ausgabe 03/2001 vom 22. September 2001, S. 8 bis 9, wird angegeben, dass die ersten vorgegossenen Abschnitte wegen ihrer Abmessungen in Hälften aufgeteilt werden. Der Hauptnachteil des ENERCON-Turms besteht darin, dass die Abschnitte groß und schwer und dadurch schwer zu bewegen sind. Zu ihrer Montage sind teure, leistungsfähige Kräne erforderlich.
Wenn die Abschnitte nach dem Verfahren von Arand hergestellt werden, sind zum Gießen jedes Turmsabschnittes außerdem verschiedene Schalungen oder Formteile erforderlich.
In der Internationalen Patentanmeldung WO-2003/069099 (sowie US 7 160 085 und EP 1 474 579 ) von MECAL wird ein Hybridturm für Windkraftanlagen beschrieben, der Folgendes umfasst: (a) einen unteren Teil, der aus einer in Abschnitte aufgeteilten (der Turm ist in Abschnitte aufgeteilt) und segmentierten (die Abschnitte sind in Segmente aufgeteilt) ringförmigen Spannbetonstruktur besteht, und (b) einen oberen röhrenförmigen Teil aus Metall.
Der Turm von MECAL weist zahlreiche Nachteile auf, die einen solchen Turm unmöglich machen. Der Turm erfordert sehr komplexe Verbindungselemente zum Verbinden der Segmente, siehe die 13a bis 13d. Hierzu ist anzumerken, dass Segmente mit einer Höhe von 12 Metern und einem Gewicht von mehreren Tonnen am Boden leicht hergestellt werden können, während es in einer Höhe von 30 Metern nicht einfach ist, die Teile mit der erforderlichen Präzision miteinander zu verbinden. Außerdem muss die MECAL-Verbindung einzementiert werden, wodurch die Errichtung noch komplizierter wird. Außerdem werden die Segmente unter Verwendung verschiedener Gussformen hergestellt, und es kann leicht passieren, dass die Segmente nicht zueinander passen. Darüber hinaus ist das von MECAL vorgeschlagene Vorspannen auf der Innenseite des Turms nicht zu empfehlen, da hierdurch der Turm geschwächt wird. Auch die Verbindung der Betonsegmente mittels Schraubverbindungen ist nicht zu empfehlen, da alle Bewegungen des Turms – zum Beispiel Erdbeben – zu einer Bewegung der Turmsegmente führen, wodurch solche Schrauben zerstört werden können. Ferner wird in der Beschreibung vorgeschlagen, zur Errichtung des Turms einen Kletterkran zu verwenden. Die Verwendung eines solchen Krans ist technisch nicht möglich. Aber selbst unter der Annahme, dass eine solche Verwendung möglich wäre, müsste der Turm viel stärker ausgelegt werden, da er nicht nur sein Eigengewicht, sondern auch das Gewicht des Krans und das Gewicht des des Krans und das Gewicht der zu montierenden oberen Betonsegmente tragen müsste. Jedes Segment wiegt mehrere Tonnen.
CONCRETE & STEEL ( WO 2006/111597 sowie EP 067434514 und ES-2246734 ), eine Tochtergesellschaft von GAMESA EOLICA, und INNEO ( US 2006/156681 und ES-1058539U ) beschreiben einen zylindrischen, spitz zulaufenden Turm wie den MECAL-Turm. Die Beschreibung solcher Türme beinhaltet nicht das Montageverfahren. Wahrscheinlich werden dort die Betonabschnitte am Boden aus Segmenten zusammengesetzt und dann die fertigen Abschnitte nach den Vorgaben von ENERCON mittels eines leistungsfähigen Krans montiert.
Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2007 003 842 U1 von MECAN ist ein Mast für eine Windturbine bekannt, der auf der EP 1 474 579 basiert und bei dem zumindest die gekrümmten Abschnitte von vorfertigbaren Wandteilen in verschiedenen ringförmigen Mastabschnitten zumindest im Querschnitt identisch sind. Dort wird die Struktur auch eines pyramidenförmigen Turms beschrieben, dessen bogenförmige Segmente gleich und dessen ebene Wandteile im wesentlichen Trapezförmig sind. Die Verbindung der vorgefertigten und transprotierbaren Wandteilen erfolgt gemäß der EP 1 474 579 . Wie der Turm aufgebaut wird, ist der Schrift nicht zu entnehmen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sämtliche segmentierten kegelförmigen Türme nach dem Stand der Technik die folgenden Nachteile aufweisen:

a) Die Türme von ENERCON, MECAL, CONCRETE & STEEL und INNEO weisen überwiegend einen kreisförmigen Querschnitt auf, der sich nach oben zu verjüngt. Das heißt, der untere Teil des Turms weist einen größeren Durchmesser als der obere Teil auf. Bei einer solchen Konstruktion ist in der Regel für jedes Segment eine spezielle Gussform erforderlich. Da es mehrere verschiedene Gussformen gibt, gestaltet sich das Verbinden der Betonteile schwierig, sodass zum Verbinden komplexe Anlagen erforderlich sind.
b) Außerdem werden die Betonsegment im Falle von MECAL in einer Fabrik gefertigt und dann zum Bauplatz transportiert. Aufgrund ihrer Abmessungen sind derartige Segmente groß und schwer. Der Transport dieser vorgefertigten Segmente zum Bauplatz, die über 60 Tonnen wiegen können, muss sorgfältig geplant werden und erfordert entsprechend ihrer Größe den Einsatz großer Kräne und Tieflader.

In Bezug auf die Montageverfahren weisen alle segmentierten Betontürme nach dem Stand der Technik die folgenden Nachteile auf:

a) Im Falle der Türme von ENERCON, CONCRETE & STEEL und INNEO muss die Errichtung dieser Abschnitte mit leistungsfähigen Kränen, die ganze Betonturmabschnitte anheben können, und unter Verwendung von sehr hohen Gerüsten erfolgen, was die Errichtungskosten beeinflusst.
b) Im Falle von MECAL, die die Verwendung eines Kletterkrans vorgeschlagen haben, muss der Betonturm viel stärker ausgelegt werden, damit die unteren Abschnitte das Gewicht des Krans und der oberen Segmente tragen können. Außerdem kann bei Anwendung eines solchen Verfahrens nicht die erforderliche Genauigkeit der Verbindung zwischen benachbarten Betonsegmenten erreicht werden.

Überblick über die Erfindung
Deshalb besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen im Querschnitt von der Kreisform abweichenden Turm für Windkraftanlagen bereitzustellen, der Betonständer umfasst, die aus zylinderförmigen oder gekrümmten vorgespannten Betonsegmenten gebildet sind, wobei eine Gussform und vorgegossene, spitz zulaufende ebene trapezförmige Platten mit einer breiteren Unterkante und einer schmaleren Oberkante verwendet werden, um eine allmähliche Verringerung des Turmquerschnitts zu erreichen und dadurch die Fertigung und die Errichtung zu vereinfachen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Errichten eines segmentierten Turms einschließlich der im Querschnitt von der Kreisform abweichenden Türme der vorliegenden Erfindung und der Türme nach dem Stand der Technik mit konisch veränderlichem Querschnitt bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Errichtung eines segmentierten Turms durch die Verwendung einer in der Turmachse installierten und in Abschnitte aufgeteilten Montagesäule zu vereinfachen, welche die Geometrie des Turms sichern soll, wenn die verschiedenen Teile errichtet werden, indem sie von der Montagesäule gehalten werden.
Dieselbe Montagesäule dient während der Errichtung des Turms als Treppenhaus, um während der Errichtung den sicheren Zugang zu den Arbeitsplätzen zu ermöglichen.
Als Zusatzeinheiten weist die Montagesäule Arbeitsplattformen auf, die vorteilhaft dort angebracht sind, wo sie gerade gebraucht werden. Diese in Abschnitte aufgeteilte Montagesäule kann wieder entfernt werden, wenn die Errichtung beendet ist, oder als Zugangsweg zur Gondel verbleiben, wenn die Windkraftanlage in Betrieb ist, zum Beispiel für Wartungsarbeiten.
Die strukturelle Unversehrtheit des Turms wird mittels Spanngliedern erreicht, durch vertikale Spannglieder, welche die aufstehenden angrenzenden Segmente am Fundament befestigen, und durch horizontale Spannglieder, welche die seitlich angrenzenden Segmente miteinander verbinden.
Die obigen Aufgaben werden durch das Bereitstellen eines segmentierten Betonturms mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Errichten des Turms mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen. Das Verfahren Folgendes umfasst:

(a) Fertigen einer Vielzahl von Betonsegmenten am Turmstandort. Die Betonsegmente weisen horizontale und vertikale Innenkanäle zum Aufnehmen der Spannglieder auf, die anschließend unter Zugspannung gesetzt werden, um die angrenzenden Betonsegmente miteinander zu verbinden.
(b) Vorfertigen einer Vielzahl von Montagesäulenabschnitten, bei denen es sich um Pfähle oder Pfeiler aus Metall oder aus Beton – darunter vorgespannte Betonpfeiler – handeln kann, die axial aus der Säulenachse herausragende einziehbare Arme zum Tragen und Einbauen der Betonsegmente aufweisen und nach dem Errichten des Turms wieder demontiert werden können, um sie beim Errichten weiterer Türme wiederzuverwenden;
(c) Bauen eines Fundaments für den Turm,
(d) Montieren eines ersten Abschnitts der Montagesäule auf dem Fundament, die für alle Aufgaben bei der Montage des Turms dient;
(e) Installieren eines ersten Betonsegments zum Beispiel mithilfe eines Krans, Befestigen des Segments am Fundament, Anlehnen des Segments an einen Arm der Montagesäule und Kippen des Segments, um es in seine endgültige Position zu bringen;
(f) Installieren der Betonsegmente zur Vervollständigung des ersten Abschnitts des Turms in derselben Abfolge wie beim ersten Betonsegment;
(g) Durchführen der Spannkabel durch die horizontalen und vertikalen Kanäle in den vorgefertigten Segmenten, um diese mit benachbarten Segmenten und mit dem Fundament zu verbinden, Spannen der Kabel und Gießen von Beton in die Kanäle des ersten Abschnitts des Turms;
(h) Montieren der folgenden Abschnitte des Turms auf die jeweils vorhergehenden durch Installieren ihrer entsprechenden Säulenabschnitte und Betonsegmente, bis die Turmhöhe erreicht ist;
(i) Durchführen der Spannkabel durch die Kanäle in den vorgefertigten Betonsegmenten für jeden Abschnitt des Turms, um jedes Segment mit dem jeweils darunterliegenden und mit dem darüber liegenden Segment zu verbinden, Spannen der Kabel und Gießen von Beton in die Kanäle jedes Abschnitts des Turms; und um benachbarte Segmente miteinander zu verbinden; und
(k) Montieren eines Abdeckrings auf der Turmspitze.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Gießprozess zu vereinfachen, da nur eine gekrümmte Gussform für gekrümmte Segmente benötigt wird, was die Genauigkeit und die Wirtschaftlichkeit verbessert.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich. Es sollte jedoch klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, die für bevorzugte Ausführungsarten der Erfindung stehen, nur zur Veranschaulichung dienen, da sich der Fachmann anhand dieser detaillierten Beschreibung verschiedene Änderungen und Modifikationen vorstellen kann, die in Geist und Geltungsbereich der Erfindung enthalten sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen verständlicher, die nur zur Veranschaulichung dienen und daher nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung anzusehen sind, wobei:
1 den Aufbauprozess für einen pyramidenförmigen Turm gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 die vorgefertigten gekrümmten Segmente und die vorgefertigten ebenen Segmente auf einem Stapel zeigt.
3 ein vorgefertigtes gekrümmtes Segment mit seinen Kanälen zum Einbringen von Spanngliedern zeigt.
4 ein ebenes Segment von der Innenseite her zeigt, das integrierte Verstärkungsstreben aus Beton aufweist.
5 das Fundament und den ersten Abschnitt der Montagesäule zeigt.
6 die beiden ersten an den Abschnitt der Montagesäule angelehnten ebenen Segmente und eine von dem Abschnitt der Montagesäule getragene Arbeitsplattform zeigt.
7. das Aufstellen der gekrümmten Segmente und das Anlehnen derselben an die ebenen Segmente des ersten Abschnitts zeigt.
8 das Aufstellen des zweiten Abschnitts des Turms in einer größeren Höhe zeigt.
9 das Hinzufügen eines weiteren Abschnitts der Montagesäule für den Weiterbau des Turms zeigt.
10 einen errichteten pyramidenförmigen Turm zeigt.
11 eine Draufsicht auf den pyramidenförmigen Turm von 10 zeigt.
12 die Anordnung der Abschnitte der Montagesäule veranschaulicht.
13 das Gitter der Vorspannglieder in den Kanälen der vorgefertigten Segmente zeigt.
14 das Aufsetzen des Verlängerungsteils zeigt.
15 eine fertiggestellte Windkraftanlage darstellt.
die 16a, 16b und 16c alternative Querschnitte eines segmentierten Turms gemäß der Erfindung zeigen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Betonturm für Windkraftanlagen, insbesondere einen in Abschnitte und Segmente aufgeteilten Turm aus Spannbeton, und ein Verfahren zu seiner Montage, wobei der Turm eine aus Betonständern und Betonverbindungswänden gebildete pyramidenförmige Struktur beinhaltet. Die Betonständer sind aus vorgefertigten gekrümmten Betonsegmenten (im Folgenden als gekrümmte Segmente bezeichnet) gebildet, während die Betonverbindungswände aus vorgefertigten, mit Streben versehenen Betonsegmenten (im Folgenden als Strebensegmente bezeichnet) gebildet sind.
Die gekrümmten Segmente werden aufgestellt, um Betonständer zu bilden. Die gekrümmten Segmente, welche die Betonständer bilden, werden mit den Strebensegmenten verbunden, um Turmabschnitte mit veränderlichen Querschnitten zu bilden, aus denen der Turm errichtet werden kann. Der Turm endet an seinem oberen Ende in einem kreisförmigen Querschnitt. Die gekrümmten Segmente und die Strebensegmente werden durch Spannelemente untereinander und mit einem Fundament verbunden. Die vorgefertigten gekrümmten Segmente und die Strebensegmente können wegen Ihrer Größe vor Ort gefertigt werden, sodass sie nicht transportiert werden müssen.
Gemäß der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsart sind die gekrümmten Segmente so gestaltet, dass die Oberseite solcher Segmente einen kreisförmigen Ring bildet. Wenn also der Turm einen dreieckigen Querschnitt mit drei Betonständern aufweist, stehen die gekrümmten Segmente in einem Winkel von 120° zueinander. Wenn der Querschnitt quadratisch ist und vier Betonständern aufweist, beträgt dieser Winkel 90°.
Gemäß der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsart bestehen solche Strebensegmente der Betonverbindungswände aus ebenen Strebensegmenten aus Beton, welche die Form einer abgeschnittenen dreieckigen (oder trapezförmigen) Platte mit einer unteren breiteren Kante und einer oberen schmaleren Kante aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es sich bei den Strebensegmenten jedoch auch nicht um ebene, sondern um gekrümmte trapezförmige Strebensegmente aus Beton handeln.
Die gekrümmten Segmente werden untereinander durch die trapezförmigen Strebensegmente verbunden, um den Turm mit variablem Querschnitt zu bilden, wobei dessen oberer Teil durch einen kreisförmigen Ring abgedeckt wird.
Der segmentierte nachgespannte Betonturm für Windkraftanlagen zeichnet sich durch seine unkomplizierte geometrische Konzeption aus, wobei die gekrümmten Segmente von einer in drei gleiche kreisförmige Sektoren aufgeteilten zylindrischen Form (bei konstantem Durchmesser) ausgehen und zu einem Dreifuß angeordnet sind, der mit Verbindungswänden aus Beton verbundene Betonständer in einer pyramidenförmigen Struktur bildet; dem liegen die beiden Ziele zugrunde, nur eine einzige gekrümmte Standardgussform und Strebensegmente zu verwenden, die den Turmquerschnitt ergänzen und vorzugsweise horizontal nach einer Betonschablone gefertigt werden.
Die konstruktive Entwicklung für die bevorzugte Ausführungsart des Turms, die auf eine einzigartige, schnelle und wirtschaftliche Weise zu einer verstärkten und unter Vorspannung stehenden Betonstruktur führen soll, beinhaltet einen Turmkörper 100 mit einer Vielzahl von vorgefertigten Betonsegmenten, die (i) vorgefertigte gekrümmte Segmente 20 aus Beton und (ii) vorgefertigte Strebensegmente 30 beinhaltet, die ebenfalls aus Beton bestehen. Der Turm ist schlank, weist ein ansprechendes Aussehen auf, ohne die Struktureigenschaften zu beeinträchtigen, die zum Tragen der von ihm zu bewältigenden Lasten, zum Beispiel seines Eigengewichts, des Gewichts und der Bewegungen der Rotorblätter, des Winddrucks, seismischer Kräfte usw. erforderlich sind. Es hat sich gezeigt, dass ein Turm mit einem dreieckigen Querschnitt im Vergleich zu Türmen mit kreisförmigem Querschnitt einen erhöhten Widerstand gegen horizontale Belastungen bietet.
Die Höhe der Struktur über Grund kann in Abhängigkeit vom verwendeten Generatortyp variieren. Die Geometrie des Turm ist so dimensioniert und dergestalt ausgeführt, dass er auch extremen Betriebsbedingungen und den äußersten Grenzen zur Zeit gültiger Bauvorschriften gerecht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Turm beschrieben, der einen Körper 100 mit einer Struktur umfasst, die durch vorgefertigte gekrümmte Segmente 20 aus (durch Nachspannen) gespanntem Stahlbeton in Verbindung mit vorgefertigten Strebensegmenten 30 gebildet wird. Der Querschnitt des Turmkörpers 100 verringert sich als Funktion seiner Höhe.
Bei einer in den 14 und 15 gezeigten anderen Ausführungsart der Erfindung umfasst der Turm, von der Seite gesehen, zwei ihrer Geometrie nach deutlich voneinander unterscheidbare Abschnitte: einen unteren pyramidenförmigen Körper 100 mit einem von seiner Basis bis zu ungefähr zwei Dritteln seiner Höhe variablen Querschnitt und einem oberen Verlängerungskörper 160, der vorzugsweise einen zylinderförmigen Querschnitt mit konstantem Durchmesser aufweist, der ungefähr ein Drittel der Gesamthöhe des Turms bildet.
Bei der in den 11 und 13 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsart der Erfindung weist der Körper 100 des Turms einen axialsymmetrischen Querschnitt auf, dessen äußerer Umfang mit einem Dreieck mit geraden Seiten (x, y, z) und abgerundeten Ecken (a, b, c) verglichen werden kann, welche die Betonständer bilden, wobei alle gemeinsam den dreieckigen Querschnitt des Turms bilden. Der dreieckige Querschnitt zumindest eines Teils der Turmkörpers verringert sich als Funktion von der Turmhöhe, sodass eine in der Seitenansicht erkennbare pyramidenförmige Struktur gebildet wird. Mit anderen Worten, der Turm wird mit zunehmender Höhe immer schlanker.
11 zeigt, dass der Turm der bevorzugten Ausführungsart drei segmentierte ebene Verbindungswände "x", "y" und "z" umfasst, die untereinander getrennt sind und sich zwischen den Ecken des dreieckigen Querschnitts entlang des Turms erstrecken und die Betonverbindungswände des Turms bilden. Jede Betonverbindungswand umfasst eine Vielzahl von vorgefertigten Strebensegmenten 30. Gleichzeitig umfasst jeder Betonständer eine Vielzahl von vorgefertigten gekrümmten Segmenten 20.
4 zeigt ein ebenes vorgefertigtes Strebensegment 30. Das Strebensegment 30 weist eine Innenfläche 32, eine Außenfläche 33, zwei Längsseiten 34a, 34b, eine Unterseite 35 und eine Oberseite 36 auf. Jedes Strebensegment 30 umfasst Verstärkungsstreben 37. Die Anordnung der Streben kann nach einem beliebigen bekannten Verfahren erfolgen. Vorzugsweise sollten die Streben vertikal, horizontal, kreuzweise oder diagonal verlaufen sowie ein Gitter über den Umfang des Strebensegments 30 hinweg bilden. Wie oben erwähnt, kann das Strebensegment aus gekrümmten Strebensegmenten mit ähnlichen Merkmalen bestehen.
Ferner sind in die Strebensegmente 30 horizontale Kanäle 39 zum Aufnehmen horizontaler Vorspannelemente 75 (13) eingelassen. Die horizontalen Kanäle 39 der Strebensegmente 30 sind auf die entsprechenden horizontalen Kanäle 29 der gekrümmten Segmente 20 ausgerichtet. In jeden dieser Kanäle wird mindestens ein Spannelement eingeführt, und durch die Wirkung des Spannelements 75 bleiben die Strebensegmente 30 und die gekrümmten Segmente 20 fest und starr miteinander verbunden, sodass eine Struktur entsteht, die sich wie eine monolithische Struktur verhält. 13 zeigt die horizontalen Kanäle 29, 39 und die vertikalen Kanäle 28 sowie die Spannelemente 71, 75. Ein Teil des horizontalen Kanals 29 sowie ein Teil des horizontalen Kanals 39 im Strebensegment 30 sind vor dem Einführen der Spannelemente gezeigt.
Jedes der Strebensegmente 30 weist die Form eines länglichen Trapezes auf, sodass die Oberseite 36 kürzer als die Unterseite 35 ist. Wie die 10 und 11 zeigen, weisen die im obersten Teil des dreieckigen Querschnitts im Turm installierten Strebensegmente 30 eine Trapezform auf. In diesem Teil des Turms geht der Querschnitt in die Kreisform über, weil die gekrümmten Segmente 20 miteinander verbunden werden und einen vollständigen Kreisumfang bilden.
Die Strebensegmente 30 werden vorzugsweise auf der Baustelle gefertigt. Somit werden deutliche Kosteneinsparungen erzielt, da der Transport der Segmente von der Fabrik zur Turmbaustelle entfällt. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die Strebensegmente 30 auch in der Fabrik vorgefertigt werden können. Außerdem kann es von Vorteil sein, die Fabrik in unmittelbarer Nähe der Baustelle einzurichten.
Im Fall der Verwendung der ebenen Strebensegmente 30 ist es von Vorteil, zu deren Fertigung Gussformen zu verwenden, welche den Rand der Segmente und der Streben begrenzen. Die ebenen Segmente werden gegossen, indem der Beton auf einem befestigten Platz (2) in Schichten ausgegossen und ausgehärtet wird. Zwischen die Schichten wird ein Trennmittel eingebracht, damit die ebenen Strebensegmente nicht aneinander haften bleiben. Am besten ist es, zuerst die ebenen Segmente für die oberen Abschnitte des Turms durch Gießen und Aushärten herzustellen; dann werden die Segmente für die mittleren Abschnitte und zum Schluss die Segmente für die unteren Abschnitte gebildet. Auf diese Weise werden die ebenen Segmente mit dem Baufortschritt angehoben und montiert, ohne dass die bereits gegossenen und in den unteren Schichten liegenden Strebensegmente 30 bewegt werden müssen.
Vor dem Gießen des Betons können Zusatzteile, zum Beispiel Leitungskanäle für die Elektroinstallation, an den ebenen Segmenten angebracht werden. Auch die Kanäle für die Spannelemente werden eingebracht.
Aus den Figuren ist zu erkennen, dass die Strebensegmente 30 mit ihren Streben zur Turminnenseite hin montiert werden, während die glatte Fläche die Außenfläche des Turms bildet. Jedoch kann auch die Strebenseite der ebenen Segmente als Außenfläche des Turms gewählt werden.
Der Turm der bevorzugten Ausführungsart umfasst drei voneinander getrennte Betonständer "a", "b", and "c", die sich in den Ecken des Dreiecks zwischen den ebenen Verbindungswänden "x", "y", and "z" entlang des Turms erstrecken und mit diesen verbunden sind. Jeder Betonständer besteht aus einer Vielzahl von vorgefertigten gekrümmten Segmenten 20, die aus Beton hergestellt, vertikal übereinander gestapelt und anschließend nachgespannt werden.
Die 10 und 11 zeigen, dass die Betonständer an den Ecken des dreieckigen Querschnitts zwischen den Strebensegmenten 30 montiert sind, die sich entlang des Körpers 100 des Turms erstrecken.
Die Verringerung des Turmquerschnitts wird durch allmähliche Verringerung der Breite der als ebene Verbindungswände "x", "y" und "z" dienenden Strebensegmente 30 erreicht, ohne die Abmessungen der gekrümmten Segmente 20 zu verändern, bis sich die gekrümmten Segmente 20 zu einem kreisförmigen Ring vereinigen. Siehe die 10, 11. Optional beinhaltet der Turm auch einen Ring 50, der die Aufgabe hat, die vertikalen Lasten gleichmäßig auf die Betonständer zu verteilen.
Die gekrümmten Segmente 20, welche die Betonständer des Turms bilden, werden vorgefertigt und vor Ort aufgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die gekrümmten Segmente 20 ein und dieselben Abmessungen und ein und dieselbe Form aufweisen. Ihre Form besteht in einem kreisförmigen Zylindersegment von 120°. Bei diesem Ansatz werden im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik gebauten Türmen keine speziellen Gussformen zur Herstellung jedes einzelnen Segments für den Turm benötigt.
Gemäß einer Ausführungsart braucht nur eine Art von Gussform zur Fertigung aller gekrümmten Segmente 20 verwendet zu werden. Aufgrund der Tatsache, dass ein Abschnitt aus sechs Segmenten gebildet wird, macht das Gewicht der Betonsegmente 1/6 des Gesamtgewichts eines kompletten Abschnitts aus. Somit wird zum Montieren der Segmente ein Kran mit ungefähr 1/6 der zur Montage kompletter – segmentierter oder nichtsegmentierter – Abschnitte gemäß den Lehren nach dem Stand der Technik erforderlichen Tragfähigkeit benötigt. Durch einen solchen Gewichtsunterschied wird das Aufstellen der gekrümmten Segmente sicherer und leichter, und man kommt mit einem preiswerteren Kran aus.
Der Fachmann kann sich jedoch vorstellen, das zum Montieren größerer Segmente ein Kran mit größerer Tragfähigkeit verwendet werden kann. Somit kann ein normalerweise aus 12 Abschnitten bestehender Turm in 5 oder 6 Abschnitten gebaut werden.
3 zeigt ein gekrümmtes Segment 20. Das Segment weist eine Außenfläche 22 und eine Innenfläche 23 sowie zwei Seitenkanten 24a, 24b mit einer geeigneten Dicke auf. Ferner weisen die gekrümmten Segmente 20 eine Oberseite 25 und eine Unterseite 26 sowie entlang der Fläche des Segments 20 und parallel zu den Kanten 24a, 24b eine Vielzahl von horizontalen Kanälen 29 und vertikalen Kanälen 28 zum Einführen der Spannkabel 75 auf. In die horizontalen Kanäle 29 der gekrümmten Segmente 20 und in die horizontalen Kanäle 39 der benachbarten Strebensegmente 30 werden Spannkabel 75 eingeführt und gesichert, um die gekrümmten Segmente 20 mit den benachbarten Strebensegmenten 30 zu verbinden. Ferner werden in die vertikalen Kanäle 28 der gekrümmten Segmente 20 die Spannelemente 71 eingeführt, um die Verbindung mit den darüber- und den darunterliegenden gekrümmten Segmenten herzustellen und so die Betonständer zu bilden. Die vertikalen und die horizontalen Spannkabel 71 bzw. 75 werden durch dem Fachmann bestens bekannte Mittel und Verfahren eingeführt und gesichert.
Eine weitere Ausführungsart des Turms umfasst Türme mit elliptischem oder vieleckigem Querschnitt. 16a zeigt einen elliptischen Querschnitt eines Turms mit gekrümmten Verbindungswänden 30A. 16b zeigt einen alternativen elliptischen Querschnitt des Turms. 16c zeigt einen quadratischen Querschnitt des Turms. Bei dieser Konstruktion sind die Betonständer mit der Bezugsnummer 20 und die Verbindungsplatten mit der Bezugsnummer 30 bezeichnet. Im Fall der elliptischen Ausführungsart von 16b sind ebene Verbindungswände 30 und gekrümmte Verbindungswände 30A beteiligt.
Als Spannelemente können Spannkabel oder Spanndrähte aus hochzugfestem Stahl oder Stäbe oder ein beliebiges geeignetes Spannelement gewählt werden, die mit dem Turmfundament verankert sind und im Innern der gekrümmten Segmente eingebaut und nachgespannt werden, um die Betonständer gleichmäßig fortzusetzen. 13 zeigt die Spannelemente für einen Abschnitt des Turms gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die gekrümmten Segmente 20 werden Seite für Seite durch vertikale Spannkabel mit den Strebensegmenten 30 verbunden, damit sie wie ein einheitlicher oder monolithischer Abschnitt wirken. Zu diesem Zweck umfassen die gekrümmten Segmente horizontale Kanäle, die auf entsprechende Kanäle in den Strebensegmenten 30 ausgerichtet sind.
Sobald der Turm fertiggebaut und in Betrieb genommen wurde, leisten die gekrümmten Wände Widerstand gegen vertikale Belastungen, die sich hauptsächlich aus dem Eigengewicht des Turms und dem Gewicht der Gondel ergeben, während die Kombination aus gekrümmten und ebenen Segmenten Widerstand gegen horizontale Belastungen leistet, die sich hauptsächlich aus der Bewegung der Rotorblätter der Windkraftanlage, dem Winddruck und seismischen Kräften ergeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die zylindrischen Segmente zeitgleich mit der Errichtung des Turms gefertigt und zum richtigen Zeitpunkt mittels eines Krans angehoben, auf den Turm aufgesetzt und unter Verwendung von Spannelementen wie beispielweise Kabeln oder Drähten am Turm befestigt werden, die in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise in die Kanäle der vorgefertigten Betonsegmente eingeführt und in deren Innerem nachgespannt werden.
Die Gussformen für die zylindrischen Segmente werden vorbereitet, indem sie Stäbe für die Spannkabel oder -drähte und andere Zusatzeinrichtungen enthalten, und dann wird der Beton senkrecht eingegossen; die Gussformen können am nächsten Tag abgenommen werden. Somit werden die Gussformen jeden zweiten Tag verwendet. Die Anzahl der Gussformen ist unbegrenzt, und die Anzahl der zu verwendenden Einheiten hängt von der Größenordnung des Bauvorhabens und vom Bauablaufplan ab.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine wesentlich geringere Anzahl von Gussformen verwendet werden als bei den Bauverfahren für kreisförmige, sich verjüngende übereinander gesetzte Türme nach dem Stand der Technik.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Errichten des Turms eine in Abschnitte aufgeteilte Montagesäule verwendet, die im Innern des Turms installiert ist. Die in Abschnitte aufgeteilte Montagesäule beinhaltet eine Vielzahl vertikal angeordneter Montagesäulenkörper oder -abschnitte 40, wobei die Körper eine Achse und ein oberes und ein unteres Ende aufweisen. Die Körper oder Abschnitte 40 werden während der Errichtung des Turms gemäß Darstellung in 5 nacheinander übereinander gesetzt. Jeder Abschnitt der Montagesäule beinhaltet Treppenstufen 45 zum Besteigen und mindestens ein Gerüst 44 für die Bauarbeiter.
Aus den 5 und 6 ist zu erkennen, dass jeder Abschnitt 40 der Säule zumindest radiale Arme 42 aufweist, die aus der Oberfläche der Säule nach außen ragen. Die Arme 42 können so eingezogen werden, dass die Montagesäule vor dem Aufsetzen der Gondel 80 (1) durch den oberen Teil des Turms herausgeholt werden kann.
Die einziehbaren Arme weisen eine innere und eine äußere Kante auf. Jeder radiale Arm weist an seinem von dem Abschnitt der Montagesäule aus äußeren Ende eine Montageplattform 43 auf, die ein Strebensegment 30 beim Aufsetzen stützen kann. Ferner liegt auf den Armen 42 auch das Gerüst 44 auf, sodass die Bauarbeiter die Segmente während der Montage bugsieren können. Das innere Ende der Arme ist durch Schweißen oder ein beliebiges anderes bekanntes Verfahren an der Säule befestigt. Vorzugsweise werden drei radiale Arme verwendet. Außerdem wird das Gerüst durch die einziehbaren Arme gehalten.
Die 5 and 6 zeigen, dass die ebenen Segmente an die Montagesäule angelehnt werden können. Jedoch kann es von Vorteil sein, wenn die Montagesäule radiale Arme umfasst, um die gekrümmten Segmente anzulehnen. Durch ein Gerüst in verschiedenen Höhen des Abschnitts sind die Bauarbeiter in der Lage, die horizontalen Spannelemente nachzuspannen, um die benachbarten Betonsegmente miteinander zu verbinden.
Der Turm gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet keine zementierten Verbindungen. Die Betonsegmente werden nur durch Spannmittel zusammengehalten.
Die Anzahl der radialen Arme hängt von der Anzahl der Betonsegmente ab, welche den Turmabschnitt bilden. Somit umfasst ein Abschnitt gemäß der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsart sechs Segmente. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die Anzahl der Segmente größer oder kleiner sein kann, so kann zum Beispiel ein Abschnitt eines pyramidenförmigen Turms mit vier ebenen Seiten acht Betonsegmente umfassen, während ein kreisförmiger sich verjüngender Turm nach dem Stand der Technik vier oder mehr runde Segmente umfasst.
Die 5 und 6 zeigen einen Abschnitt einer Montagesäule, der eine Gruppe von radialen Armen und ein Gerüst umfasst; jedoch kann die Montagesäule eine zweite oder eine dritte Gruppe von radialen Armen und Gerüsten aufweisen. Die Betonsegmente können metallische Einlagen, in welche die einziehbaren Arme eingreifen, und Mittel zum Verlängern oder Verkürzen der Arme beinhalten, um das Betonsegment zu kippen und mit der erforderlichen Genauigkeit an Ort und Stelle zu bringen.
Ferner weist jeder Abschnitt 40 der Montagesäule am unteren Ende des Säulenabschnitts 40 einen unteren Flansch 46 zum Verbinden des Abschnitts 40 der Montagesäule mit dem Fundament 10 oder mit einem darunter befindlichen Abschnitt 40 und einen oberen Flansch 47 am oberen Ende des Säulenabschnitts 40 zum Verbinden des Abschnitts 40 der Montagesäule mit einem darüber befindlichen Säulenabschnitt 40, damit dieser auf einen vorher installierten Abschnitt aufgesetzt werden kann.
Die Montagesäule gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch aus Spannbeton hergestellt und fest mit dem Fundament verbunden werden, um die Betonsegmente zu tragen, aus denen der Turm besteht.
Die Herstellung der Betonsegmente durch Eingießen von Beton in Gussformen für die gekrümmten Betonsegmente 20 sowie für die Strebensegmente 30 im Fall eines dreieckigen Turms und für die zylindrischen Verlängerungssegmente 60 erfolgt vorzugsweise an Ort und Stelle nach dem in 1 dargestellten Ablauf, wobei die untersten Betonsegmente 20 und 30 in einer Rinne 11 im Fundament 10 plaziert werden. Das Errichtungsverfahren umfasst die folgenden Schritte:

(a) Herstellen einer Vielzahl von vorgefertigten Betonsegmenten auf der Baustelle für den Turm oder in einer Fabrik, wobei diese vorgefertigten Elemente vertikale und horizontale innere Kanäle zum Einführen von Spannkabeln (2, 3 und 4) und Zusatzeinrichtungen aufweisen;
(b) Herstellen einer Vielzahl von Abschnitten für die Montagesäule mit Armen, die radial aus der Säulenachse herausragen, zum Stützen der Betonsegmente;
(c) Bauen eines Fundaments für den Turm;
(d) Installieren des ersten Abschnitts der Montagesäule auf dem Turmfundament, der für alle Aufbauarbeiten dient (5);
(e) Installieren eines ersten der Betonsegmente mit einem Kran, die zusammen den ersten Abschnitt des Turms bilden, Befestigen des Segments am Fundament und Anlehnen des Segments an die Montagesäule und Kippen und Montieren des Segments durch die Arme der Montagesäule in seiner Endposition (5 und 6);
(f) Installieren der restlichen Betonsegmente des ersten Abschnitts des Turms in derselben Abfolge wie beim ersten Betonsegment;
(g) Verbinden der benachbarten seitlichen Betonsegmente durch Spannelemente, um einen starren Abschnitt des Betonturms zu schaffen.
(h) Nach beendeter Montage des ersten Abschnitts des Turms wird der zweite Abschnitt 40 der Montagesäule installiert, und die entsprechenden Betonsegmente werden montiert, um den zweiten Abschnitt des Turms zu bilden. Die benachbarten vertikalen Segmente werden durch Spannelemente miteinander verbunden, um für die Steifigkeit der Turmabschnitte zu sorgen, die den Turm bilden.

Die Abfolge wird zur Bildung des dritten und der folgenden Abschnitte des Turms wiederholt (9). 10 veranschaulicht einen fertigen Turmkörper mit sieben Abschnitten 101, 102, 103, 104, 105, 106 und 107. In einem Abschnitt des Turms können die Betonständer des Turms für ein oder mehrere gekrümmte Segmente gebildet werden. Somit umfasst bei einer Ausführungsart der Erfindung für einen pyramidenförmigen dreieckigen Turm ein Abschnitt des Turms drei ebene Segmente und drei gekrümmte Segmente. Bei einer anderen Ausführungsart der Erfindung für einen pyramidenförmigen dreieckigen Turm umfasst ein Abschnitt des Turms drei ebene Segmente und neun gekrümmte Segmente. Somit beträgt die Höhe der gekrümmten Segmente ungefähr 1/3 der Höhe der ebenen Segmente. Vorzugsweise sind die ebenen Segmente höher als die gekrümmten Segmente, sodass eine Stufe zur Verfügung steht, die auf vorteilhafte Weise die Verbindung der ebenen Segmente des ersten Abschnitts (in den Zwischenabschnitten gemäß 10) den gekrümmten Segmenten des oberen Abschnitts und/oder des unteren Abschnitt gestattet.
Bei den ebenen Segmenten des Abschnitts 107 von 10 handelt es sich nicht um trapezförmige, sondern um dreieckige Platten, da die gekrümmten Segmente an der Spitze des Elements 100 zu einem Ring zusammenlaufen. Dem Fachmann ist klar, dass die Anzahl der Abschnitte des Turms von der Turmhöhe und von den Abmessungen der ebenen Segmente und somit die Anzahl der Abschnitte und die Anzahl der ebenen und der gekrümmten Segmente für jeden Abschnitt von der Konstruktion des Turms abhängt. Sämtliche derartigen möglichen Konstruktionen sind im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
Sowohl die gekrümmten als auch die ebenen Betonsegmente werden in Einheiten vorgefertigt, die zum Montieren, zum Verbinden untereinander und mit dem Fundament unter Verwendung von Spannelementen geeignet sind. Die 11 und 12 zeigen den Turm gemäß der Erfindung in einer Draufsicht und in einer vertikalen Teilquerschnittsansicht, um die Komponenten und eine Ansicht von oben zu zeigen.
Gemäß einer in den 14 und 15 dargestellten Ausführungsart der Erfindung beinhaltet der Turm einen Verlängerungskörper 160. Vorzugsweise beinhaltet die Turmverlängerung 160 einen zylindrischen Teil. Der zylindrische Teil kann aus einer Metallsäule, einem einteiligen zylindrischen Abschnitt aus Beton oder aus einem zylindrischen segmentierten Teil aus Beton bestehen, der mit dem Ring 50 verbunden ist. Gemäß der Erfindung umfasst das obere Ende des zylindrischen Verlängerungsabschnitts einen (nicht gezeigten) Ring, der als Flansch zur Befestigung der Gondel 80 dient.
Bei der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung beinhaltet der Verlängerungskörper 160 eine Vielzahl von zylindrischen Segmenten 60 aus Spannbeton, die durch Spannelemente wie beispielsweise Kabel oder Drähte miteinander verbunden sind, welche in die Kanäle der (nicht gezeigten) zylindrischen Module eingeführt und nachgespannt wurden. Die Hybridtürme für Windkraftanlagen nach dem Stand der Technik umfassen üblicherweise Verlängerungen aus Metall, um Schwingungen des Turms aufzunehmen, die zu Resonanzen und zum Einstürzen des Turms führen können. Durch die vertikale und horizontale Vorspannung entsteht ein Turm mit mechanischen Eigenschaften wie bei einer monolithischen Struktur, der durch die Schwingungen der Gondel und den horizontalen Winddruck nicht einstürzen kann. Somit kann die zylindrische Verlängerung des Turms vorzugsweise aus Beton hergestellt werden. Eine zylindrische Verlängerung aus Beton bewirkt eine größere Festigkeit als eine Verlängerung aus Metall.
Gemäß der oben erwähnten Ausführungsart dieser Erfindung ist vorgesehen, dass die zylindrischen Segmente 60, welche die Verlängerung bilden, gleiche Abmessungen aufweisen. Auf diese Weise wird nur ein Typ von zylindrischen Gussformen benötigt. Der Fachmann kann sich vorstellen, dass nicht nur eine physische Gussform, sondern eine Vielzahl von Gussformen mit denselben Eigenschaften verwendet wird. Die Gussformen können zur Fertigung und zur Errichtung mehrerer Türme in einem Windkraftpark verwendet werden.
Es wurde erwähnt, dass die Betonständer zu einem kreisförmigen Ring zusammenlaufen, jedoch kann sich der Fachmann vorstellen, dass die Betonständer in einem Ring mit einer beliebigen geeigneten Geometrie zusammenlaufen können. Zum Beispiel sind ein elliptischer, ein quadratischer oder ein mehreckiger Ring möglich. Ferner können die Betonständer in einer Kreisform zusammenlaufen, und ein Anpassungs-Abschnitt 55 erzeugt dann eine andere Geometrie, um darauf die Ringverlängerung zum Beispiel in Form von Zylindern mit dreieckigen Querschnitten gemäß 16C zu befestigen. Wie oben bereits erwähnt, bietet ein unter Verwendung eines dreieckigen Querschnitts gebauter Turm einen höheren Widerstand gegen horizontale Belastungen als Türme mit quadratischem oder kreisrundem Querschnitt.
Die Verwendung der in Abschnitte aufgeteilten Montagesäule ist besonders für Offshore-Anwendungen von Nutzen. Die Meereswellen erzeugen zusätzliche Bewegungen der Kranschiffe, was die Errichtung eines segmentierten Betonturms erschwert.
Aus der oben beschriebenen Erfindung wird klar, dass diese auf vielerlei Weise variiert werden kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von Geist und Geltungsbereich der Erfindung zu verstehen, da alle derartigen vom ersichtlich Änderungen im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche enthalten sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5109953 [0002]
- EP 0960986 [0004]
- WO 2004/007955 [0004]
- WO 2003/069099 [0006]
- US 7160085 [0006]
- EP 1474579 [0006, 0009, 0009]
- WO 2006/111597 [0008]
- EP 067434514 [0008]
- ES 2246734 [0008]
- US 2006/156681 [0008]
- ES 1058539 U [0008]
- DE 202007003842 U1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Windblatt, The Enercon Magazine, Huge Building Blocks, Ausgabe 03/2001 vom 22. September 2001, S. 8 bis 9 [0004]

Claims

Turm aus Spannbeton für Windkraftanlagen, wobei der Turm Folgendes umfasst: Betonständer und ebene Verbindungswände, die abwechselnd miteinander verbunden werden und eine im Querschnitt von der Kreisform abweichende Struktur bilden, wobei die Struktur einen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweist, wobei die Betonständer eine Vielzahl von gekrümmten Betonsegmenten (20) und die ebenen Verbindungswände eine Vielzahl ebener Betonsegmente (30) umfassen und die gekrümmten und die ebenen Betonsegmente Turmabschnitte bilden, wobei die Abschnitte so zusammengesetzt werden, dass sie eine konische Struktur des Turms bilden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die ebenen Segmente (30) Streben (37) umfassen, die ein Gitter bilden und die ebenen Segmente (30) verstärken.
Turm aus Spannbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Segmente (30) mittels horizontalen Spannelementen mit den gekrümmten Segmenten (20) verbunden werden, wobei die Spannelemente innerhalb von Kanälen (29, 39) bereitgestellt werden, die in die gekrümmten und in die ebenen Segmente (20, 30) eingelassen sind.
Turm aus Spannbeton nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die horizontalen Kanäle (39) in den ebenen Segmenten (30) entlang einer Strebe (37) erstrecken, die ein Gitter bildet.
Turm aus Spannbeton nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Segmente (20) im Wesentlichen ein und dieselbe Form und ein und dieselben Abmessungen aufweisen.
Turm aus Spannbeton nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Segmente (30) eine Unterseite (35) aufweisen, die breiter ist als eine Oberseite (36).
Turm aus Spannbeton nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verlängerung (160) umfasst, die einen zylindrischen Körper aufweist.
Turm aus Spannbeton nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (160) durch einen segmentierten zylindrischen Körper gebildet wird, der aus nachgespannten Betonsegmenten besteht.
Turm aus Spannbeton nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine innere entfernbare Struktur aufweist, die aus einer Säule (40) mit Stufen (45) zum Besteigen und einem Gerüst (44) besteht, das auf einziehbaren Armen (42) lagert, die axial aus der Säule herausragen.
Verfahren zum Errichten eines in Abschnitte und Segmente aufgeteilten Turms aus Spannbeton für Windkraftanlagen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Fertigen einer Vielzahl von vorgefertigten Betonsegmenten (20, 30) von Abschnitten des Betonturms, wobei die vorgefertigten Segmente (20, 30) innere Kanäle (28, 29) für Vorspannkabel aufweisen; Fertigen einer Vielzahl von Abschnitten einer in Abschnitte aufgeteilten Montagesäule (40), die axial aus einer Achse der Säule herausragende Arme (42) zum Anlehnen der vorgefertigten Betonsegmente (20, 30) beinhalten; Bauen eines Fundaments (10) für den Turm; Montieren eines ersten Abschnitts der in Abschnitte aufgeteilten Montagesäule auf das Fundament (10); Montieren des ersten Betonabschnitts des Turms durch Anlehnen und Kippen der vorgefertigten Betonsegmente (20, 30) an den ersten Abschnitt der Montagesäule (40); Einführen der Vorspannkabel (71, 75) in die horizontalen und vertikalen Kanäle (29, 39) der Betonsegmente (20, 30) derart, dass die seitlich benachbarten Segmente fest miteinander und mit dem Fundament (10) verbunden werden; Spannen der Vorspannkabel (71, 75) und Gießen von Beton in die Kanäle des ersten Abschnitts des Turms; Errichten eines zweiten und nachfolgender Betonabschnitte des Turms durch Installieren der Abschnitte der Montagesäule (40) und der entsprechenden Betonsegmente (20, 30), bis eine vorgegebene Höhe des Turms erreicht ist, Einführen der Spannelemente (71, 75) in die vorgefertigten Segmente jeder einzelnen Abschnitte des Turms, Spannen der Spannelemente (71, 75) und Gießen von Beton in die Kanäle jedes einzelnen Abschnitts des Turms; und Montieren eines Abdeckrings auf der Turmspitze.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Segment der Montagesäule (40) so mit dem Fundament (10) versteift wird, dass das zweite und die folgenden Segmente der Säule eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit annehmen, wenn sie mit dem ersten installierten Abschnitt der Montagesäule verbunden sind, um die vorgefertigten Betonsegmente für den betreffende Betonabschnitt des Turms zu stützen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt des Montierens einer Turmverlängerung (160) umfasst, für die ein durchgehender oder segmentierter zylindrischer Stahlkörper oder ein durchgehendes oder segmentiertes zylindrisches Betonsegment gewählt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonständer aus gekrümmten Segmenten (20) und die Betonverbindungswände aus Strebensegmenten (30) hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Segmente (20) in Größe und Form identisch hergestellt werden.