-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft ein turmförmiges, zumindest abschnittsweise hohles Tragwerk mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Spannbetonelementen, wobei die Spannbetonelemente jeweils eine Vielzahl von langgestreckten Spannmitteln aufweisen, von denen die Mehrzahl in ein benachbartes Spannbetonelement geführt und dort unter Zugspannung verankert ist.
-
Stand der Technik
-
Turmförmige Tragwerke der eingangs genannten Art kommen insbesondere bei Windkraftanlagen verbreitet zum Einsatz. Dabei werden die einzelnen Spannelemente üblicherweise vorgefertigt, auf die Baustelle transportiert und dort miteinander verbunden bzw. miteinander verspannt.
-
So offenbart beispielsweise die
EP 2 253 782 A1 ein gattungsgemäßes turmförmiges Tragwerk, bei welchem die Spannmittel der jeweiligen Spannelemente in ein benachbartes Spannbetonelement geführt und dort unter Zugspannung verankert werden. Zu diesem Zweck weisen die Spannbetonelemente Durchgangsöffnungen auf, in welche die Spannmittel eingeführt werden. Anschließend werden die freien Enden der Spannmittel derart verankert, dass die einzelnen Spannbetonelemente miteinander verspannt sind.
-
Als Verankerungsmittel kommen üblicherweise sogenannte Keilverankerungen zum Einsatz, bei denen die freien Enden der Spannmittel durch Keile geklemmt und somit verankert werden. Diese besitzen jedoch den Nachteil, dass sie schlupfbehaftet sind. Dies führt dazu, dass die Vorspannkräfte in den Spannmitteln vergleichsweise schwierig einzustellen sind, zumal zunächst eine vergleichsweise große Überspannung aufgebracht werden muss, um den anschließend auftretenden Schlupf zu kompensieren. Ferner benötigt eine Keilverankerung einen relativ großen Überstand des jeweiligen Spannmittels. Dies fährt dazu, dass die jeweiligen Spannmittel nach dem Spannvorgang manuell bzw. mit komplizierten Werkzeugen abgetrennt werden müssen. Dies ist sehr arbeitsaufwändig und teilweise auch gefährlich und behindert die übrigen Bauarbeiten an dem Tragwerk.
-
Dabei muss man sich vor Augen führen, dass an Bauwerken der hier zur Rede stehenden Art Hunderte derartiger Spannmittel zum Einsatz kommen. Insgesamt erfordert somit die bisher übliche Keilverankerung einen hohen manuellen Einsatz und ist kaum automatisierbar.
-
Darstellung der Erfindung
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein turmförmiges Tragwerk der eingangs genannten Art bereitzustellen, das eine präzise und zuverlässige Verspannung der einzelnen Spannbetonelemente miteinander sowie einen erhöhten Automatisierungsgrad bei der Herstellung des turmförmigen Tragwerks ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein turmförmiges Tragwerk nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines turmförmigen Tragwerks nach Anspruch 13 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, beim Verbinden bzw. Verspannen der einzelnen Spannbetonelemente den Schlupf im Bereich der Endverankerung zu eliminieren. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einem gattungsgemäßen turmförmigen Tragwerk die Spannmittel zumindest an einem Ende Formschlussmittel, insbesondere ein Gewinde aufweisen, und die Spannmittel in dem benachbarten Spannbetonelement über mindestens ein Endverankerungselement verankert sind, das über das Formschlussmittel bzw. Gewinde mit dem Spannmittel verbunden ist.
-
Auf diese Weise wird es möglich, die jeweiligen Spannbetonelemente praktisch schlupffrei miteinander zu verbinden und somit die beim Verspannen auftretenden Kräfte und Verformungen äußerst präzise und zuverlässig einzustellen. Darüber hinaus lässt sich Dank der Ausführung der Spannmittel mit einem Formschlussmittel, insbesondere Gewinde zumindest an dem jeweiligen freien Ende der Überstand dieses freien Endes minimieren, da dieses freie Ende formschlüssig durch eine geeignete Spannvorrichtung gegriffen werden kann. Dank des kurzen Überstands ist nach dem Verspannen kein Abtrennen des jeweiligen freien Endes erforderlich, was den Arbeitsaufwand und die Betriebssicherheit beträchtlich erhöht.
-
Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, dass sich das Verspannen der benachbarten Spannbetonelemente deutlich stärker automatisieren lässt als im Stand der Technik. Während bekannte Keilverankerungen vielfältige Eingriffe erfordern, lässt sich die erfindungsgemäße Verankerungsart fast vollständig durch einen geeigneten Spannautomaten durchführen. Berücksichtigt man, dass diese Arbeiten bei einem turmförmigen Tragwerk oft in sehr großer Höhe durchgeführt werden müssen, ermöglicht der erhöhte Automatisierungsgrad weitere wichtige Vorteile, wie insbesondere auch eine verbesserte Arbeitssicherheit für das Baustellenpersonal. Nicht zuletzt lässt sich die erfindungsgemäße Verbindungs- und Verankerungsart mit Bauteilen verwirklichen, die eine einfache Konstruktion besitzen und entsprechend kostengünstig verfügbar sind.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Endverankerungselemente von dem Hohlraum im Inneren des turmförmigen Tragwerks zugänglich sind. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein vereinfachter Bauablauf, sondern die Endverankerungen des Tragwerks sind auch vor Witterungseinflüssen effektiv geschützt, sodass sich die Dauerhaftigkeit des Tragwerks erhöht bzw. geringere Anforderungen an den Korrosionsschutz der Bauteile gestellt werden können.
-
Obgleich es prinzipiell möglich ist, dass sich die Endverankerungselemente unmittelbar auf dem jeweiligen Beton der Spannbetonelemente abstützen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass sich die Endverankerungselemente jeweils über ein Abstützelement im Beton abstützen, das bevorzugt in den Beton einbetoniert ist. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Einleitung der hohen lokalen Kräfte in den Beton, was Spannungsspitzen im Beton reduziert und darüber hinaus auch Kriech- und Schwindverformungen reduziert. Darüber hinaus kann die erforderliche Querzug- bzw. Spaltbewehrung gegebenenfalls reduziert werden. Ferner kann das Abstützelement einen Beitrag leisten, Ausmittigkeiten in den jeweiligen Spannmitteln zu vermeiden. Dabei kann des Abstützelement auf unterschiedlichste Art und Weise ausgestaltet sein, wobei sich eine kuppelartige Form als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Spannmittel optional zumindest bereichsweise über eine Verbundmasse in den Einführkanälen verankert sind. Hieraus ergibt sich eine besonders gleichmäßige Einleitung der Verankerungs- und Spannkräfte. Gleichzeitig werden die Spannmittel vor Umwelteinflüssen und insbesondere Korrosion geschützt. Darüber hinaus können die Verankerungsmittel nach einem Aushärten der Verbundmasse gegebenenfalls abgeschraubt und wiederverwendet werden, was bei der extrem hohen Anzahl von Spann- und Verankerungsmitteln nicht zu vernachlässigen ist. Andererseits besitzt der optional ebenfalls mögliche Einsatz von Spannmitteln ohne Verbund den Vorteil, dass eine Demontage des Tragwerks erleichtert wird.
-
Bei dem Verpressen der Einführkanäle in einer Verbundmasse ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Einführkanäle vollständig mit der Verbundmasse verfüllt werden, um die gewünschte Verankerungs- und Schutzwirkung zu erzielen. Vor diesem Hintergrund ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Endverankerungselemente eine Durchgangsöffnung (z. B. einen Schlitz) für das Austreten von Verbundmasse aufweisen. Auf diese Weise kann die Verbundmasse vom unteren Ende der Einführkanäle her eingepresst werden, und zwar solange, bis Verbundmasse aus den Durchgangsöffnungen der am oberen Ende der Einführkanäle vorgesehenen Endverankerungselemente austritt. Die Durchgangsöffnung in den Endverankerungselementen hat somit eine Doppelfunktion, nämlich einerseits die vollständige Befüllung zu erleichtern, und andererseits einen Kontrollmechanismus für die vollständige Befüllung vorzusehen.
-
Andererseits kann es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft sein, gezielt an bestimmten Stellen ohne Verbund zwischen Spannmitteln und Spannbetonelementen zu arbeiten. Vor diesem Hintergrund ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Verbund zwischen den Spannmitteln und den Spannbetonelementen zumindest benachbart zu einer Verbindungsfuge zwischen Spannbetonelementen geschwächt oder aufgehoben ist. Hierdurch lässt sich die freie Dehnlänge der jeweiligen Spannmittel deutlich vergrößern, sodass erheblich größere Spannkräfte aufgebracht werden können, ohne den Beton der jeweiligen Spannbetonelemente zu gefährden. Darüber hinaus lässt sich durch den gezielten Verzicht auf den Verbund (”Debounding”) auch die Spannkraftverteilung an den jeweiligen Betonquerschnitt anpassen, beispielsweise in Bereichen, in denen der Betonquerschnitt der Spannbetonelemente vergrößert oder verkleinert ist.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Spannbetonelemente Einführkanäle zum Einführen von Spannmitteln benachbarter Spannbetonelemente aufweisen. Die vorliegende Erfindung arbeitet somit nicht mit ”externer Verspannung”, sondern zielt vorzugsweise darauf ab, dass die Spannmittel durch die jeweiligen Spannbetonelemente hindurchgeführt werden. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Spannkräfte bei einer vergleichsweise geringen Anzahl von Spannmitteln. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass der Querschnitt der Einführkanäle entgegen der Einführrichtung der Spannmittel zunimmt. Hierdurch wird das Einführen der Spannmittel in die Einführkanäle deutlich erleichtert. Dabei können die Einführkanäle beispielsweise mittels geeigneter Matrizenstäbe hergestellt werden. Alternativ können jedoch auch Hüllrohre oder dergleichen vorgesehen werden, wobei sich zur Erzielung eines guten Verbundes gewellte Hüllrohre anbieten.
-
Die Spannbetonelemente können im Rahmen der vorliegenden Erfindung prinzipiell eine beliebige Grundform besitzen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spannbetonelemente ringförmig (z. B. als rotationssymmetrischer Körper wie Zylinder, Kegel oder Paraboloid) ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Tragverhalten und ein einfacher Herstellungsprozess. Alternativ ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Spannbetonelemente ringsegmentförmig ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich ein erleichterter Transport der Spannbetonelemente, und die Spannbetonelemente können liegend in einem klassischen Spannbett betoniert werden. Dies vereinfacht nicht nur den Produktionsvorgang, sondern ermöglicht auch glatt geschalte Kontaktflächen auf den späteren Ober- und Unterseiten der Spannbetonelemente.
-
Weiterhin ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Spannmittel in dem jeweiligen Spannbetonelement in mindestens zwei Lagen angeordnet sind. Hierdurch wird ermöglicht, mit vergleichsweise dünnen Spannmitteln zu arbeiten, was wiederum das Einfädeln der Spannmittel in die benachbarten Spannbetonelemente und das Anspannen und Verankern der Spannmittel deutlich vereinfacht. Ferner ergibt sich eine besonders gleichmäßige Spannkraftverteilung innerhalb des Tragwerks. Unter Spannmittellagen sind dabei Lagen zu verstehen, die sich parallel zur äußeren Umfangswand des jeweiligen Spannbetonelements erstrecken.
-
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann prinzipiell das gesamte turmförmige Tragwerk im Wesentlichen aus Spannbetonelementen bestehen. Ebenso ermöglicht die vorliegende Erfindung jedoch auch Hybridbauweisen, bei welchen beispielsweise ein unterer Bereich des turmförmigen Tragwerks aus Spannbetonelementen zusammengesetzt ist, während ein oberer Bereich des turmförmigen Tragwerks durch eines oder mehrere Abschnitte aus Stahl gebildet ist. Vor diesem Hintergrund ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Spannbetonelement mit einem benachbarten Turmabschnitt aus Stahl derart verbunden ist, dass die Mehrzahl von langgestreckten Spannmitteln in den benachbarten Turmabschnitt aus Stahl geführt und dort unter Zugspannung verankert ist. Es kommt somit das gleich Grundprinzip der Verbindung zum Einsatz, sodass sich prinzipiell die oben beschriebenen Vorteile erzielen lassen. Besonderer Bedeutung kommt jedoch bei dieser Verbindung einem Debounding der Spannmittel zu, da bei einer Verbindung mit einem Turmabschnitt aus Stahl üblicherweise kurze Spann- bzw. Dehnwege verfügbar sind, die durch ein gezieltes Debounding im entsprechenden Spannbetonelement verlängert werden können, sodass ohne Beschädigung des Betons hohe Spannkräfte aufgebracht werden können. Hinzu kommt, dass bei einer Anbindung von Turmabschnitten aus Stahl oftmals noch höhere Spannkräfte erforderlich sind als bei einer Verbindung zwischen Spannbetonelementen.
-
Um diese hohen Verbindungskräfte zuverlässig zu ermöglichen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass zusätzliche Verankerungsmittel vorgesehen sind, die formschlüssig in dem Spannbetonelement verankert, zu dem benachbarten Turmabschnitt aus Stahl geführt und dort unter Zugspannung verankert sind. Es kommt somit eine Kombination von Spannmitteln einerseits, die gleichzeitig für eine Vorspannung der jeweiligen Spannbetonbauteile sorgen, und Verankerungsmitteln andererseits, die lediglich formschlüssig in dem Spannbetonelement verankert sind, zum Einsatz. Hierdurch lässt sich eine gezielte Abstufung der Spann- und Verankerungskräfte bei zuverlässiger Verbindung der Bauteile erzielen.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der benachbarte Turmabschnitt aus Stahl einen Betonabschnitt, insbesondere Betonring aufweist, durch die die langgestreckten Spannmittel und gegebenenfalls Verankerungsmittel hindurchgeführt sind. Durch den zusätzlichen Betonabschnitt lässt sich die Flächenpressung an der Fuge vermindern und gleichzeitig die Steifigkeit des Turmabschnitts aus Stahl erhöhen. Ferner ergibt sich, insbesondere im Falle eines Betonrings, infolge der durch die Spannkräfte hervorgerufenen Querdehnung des Betonrings eine Überdrückung des von Stahl umgebenen Betons, was die Einleitung sehr hoher Laster ermöglicht. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass der Betonabschnitt auch formschlüssig mit dem Stahl des benachbarten Turmabschnitts verbunden ist, sodass sich eine sehr steife, schlupfarme und zuverlässige Gesamtverbindung ergibt.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines turmförmigen Tragwerks ist in Anspruch 13 definiert. Dieses ermöglicht, wie oben bereits ausgeführt, eine hochgradig automatisierbare Arbeitsweise und ein schlupfarme und somit zuverlässige Verbindung zwischen den jeweiligen Spannbetonelementen bzw. Turmabschnitten. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Spannbetonelemente stehend betoniert werden und bevorzugt aus selbstverdichtendem Beton hergestellt werden.
-
Beim stehenden Betonieren kann jedoch das Problem auftreten, dass die Oberseite der Spannbetonelemente uneben ist, da ein Glätten der Oberseite aufgrund der herausstehenden Spannmittel schwierig bis unmöglich ist. Vor diesem Hintergrund ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Spannbetonelemente nach dem Betonieren auf ihrer Oberseite mit einer selbstnivellierenden Ausgleichsmasse versehen werden. Hierdurch ergibt sich eine präzise ebene Oberfläche der Spannbetonelemente, sodass diese auf der Baustelle ohne zuverlässige Nachbearbeitungen oder Ausgleichsmaßnahmen übereinander gestapelt werden können.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt schematisch eine teilweise Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen turmförmigen Tragwerks;
-
2 zeigt schematisch die stehende Herstellung eines Spannbetonelements für ein turmförmiges Tragwerk gemäß der Erfindung;
-
3 zeigt schematisch eine Detailansicht aus 2;
-
4 zeigt schematisch eine Verbindung eines Spannbetonelements mit einem Turmabschnitt aus Stahl;
-
5 zeigt schematisch eine weitere Verbindung eines Spannbetonelements mit einem Turmabschnitt aus Stahl.
-
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
-
Eine teilweise Schnittansicht eines turmförmigen Tragwerks 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 schematisch klargestellt. Das turmförmige Tragwerk kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältigen Zwecken dienen, beispielsweise auch als Tragwerk für eine Windkraftanlage. Das turmförmige Tragwerk 1 wird durch Übereinanderstapeln und miteinander Verspannen einer Mehrzahl von Spannbetonelementen 2, 4 aufgebaut, wobei die Spannbetonelemente 2, 4 jeweils eine Vielzahl von langgestreckten Spannmitteln 10 in Form von Spanndrähten oder Spannlitzen aufweisen. Wie in 1 am besten zu erkennen ist, stehen die Spannmittel 10 des Spannbetonelements 2 an dessen Oberseite (rechts in 1) über dieses hervor und sind in das benachbarte Spannbetonelement 4 geführt und dort unter Zugspannung verankert. Dabei können alle oder auch nur eine Mehrzahl der jeweiligen Spannmittel im benachbarten Spannbetonelement 4 verankert sein.
-
Die Spannmittel 10 weisen an ihrem Verankerungsende jeweils ein Formschlussmittel auf, das in der vorliegenden Ausführungsform als Gewinde ausgeführt ist, beispielsweise auch nach Art einer Rippung ausgeführt sein kann, und die Spannmittel 10 sind in dem benachbarten Spannbetonelement 4 jeweils über ein Endverankerungselement 12 verankert, das in der vorliegenden Ausführungsform als Spannmutter ausgeführt ist. Diese Spannmutter ist auf das Gewinde der Spannmittel 10 aufgeschraubt. Es können jedoch auch Endverankerungselemente zur Einsatz kommen, die auf die Formschlussmittel aufgepresst werden.
-
Das Verbinden und Verspannen der Spannbetonelemente 2 und 4 vollzieht sich beispielsweise wie folgt. Das Spannbetonelement 2 ist in einer vertikalen Stellung zunächst derart positioniert, dass die freien Enden der Spannmittel 10 vertikal nach oben stehen und der Bereich der Fuge 32 horizontal ausgerichtet ist. Anschließend wird das benachbarte Spannbetonelement 4 per Kran derart auf das Spannbetonelement 2 aufgesetzt, dass die Spannmittels 10 des Spannbetonelements 2 in Durchgangsöffnungen innerhalb des benachbarten Spannbetonelements 4 eingeführt werden, bis schließlich das benachbarte Spannbetonelement 4 im Bereich der Fuge 32 auf dem Spannbetonelement 2 aufsitzt. In diesem Zustand stehen die mit einem Gewinde versehenen, freien Enden der Spannmittel 10 etwas aus den Durchgangsöffnungen des benachbarten Spannbetonelements 4 hervor. Nunmehr werden die Endverankerungselemente 12 auf die Spannmittel 10 aufgeschraubt, und die freien Enden der Spannmittel 10 werden durch eine geeignete Spanneinrichtung, wie beispielsweise eine hydraulische Presse, gegriffen. Dabei ermöglicht das Gewinde der Spannmittel 10, dass nur ein sehr kurzer Überstand der Spannmittel 10 erforderlich ist, um diese zuverlässig durch die Spanneinrichtung zu greifen.
-
Anschließend bringt die Spanneinrichtung eine definierte Zugspannung auf die Spannmittel 10 auf. Nach Erreichen der definierten Zugspannung werden die Verankerungselemente 12 bzw. Spannmuttern 12 angezogen, sodass sie an den Abstützelementen 14 anliegen. Auf diese Weise wird der durch die Spanneinrichtung erzeugte Vorspannungszustand ”eingefroren”. Nunmehr kann die Spannkraft der Spanneinrichtung abgelassen werden, wobei die Verankerungselemente 12 spielfrei für die Aufrechterhaltung des Vorspannungszustands zwischen den Spannbetonelementen 2 und 4 sorgt.
-
Obgleich dieser Spannvorgang durch verschiedene getrennte Einrichtungen ausgeführt werden kann, ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft möglich, die beschriebenen Schritte weitgehend durch eine automatisierte Spann- und Schraubeinrichtung vorzunehmen.
-
Die Endverankerungselemente 12 sind von einem Hohlraum 1' (unten in 1) im Inneren des turmförmigen Tragwerks 1 zugänglich, wobei das turmförmige Tragwerk beispielsweise als hohler Turm mit einem kreisförmigen oder sonstigen Querschnitt ausgeführt ist.
-
Die Endverankerungselemente 12 bzw. Spannmuttern stützen sich jeweils über ein Abstützelement 14 im Beton ab, das in der vorliegenden Ausführungsform einbetoniert ist. Das Abstützelement 14 kann unterschiedliche Formen besitzen, ist jedoch vorzugsweise nach Art einer Kuppel oder ”Glocke” ausgebildet, die für eine gleichmäßige Lasteinleitung in dem Beton sorgt.
-
Darüber hinaus sind die Spannmittel 10 im Bereich zwischen der Fuge 32 und den Endverankerungselementen 12 optional über eine Verbundmasse 16 (beispielsweise einen Verbundmörtel) in dem Spannbetonelement 4 verankert. Diese Verbundmasse kann beispielsweise durch nachträgliches Verpressen in die entsprechenden Hohlräume in dem Spannbetonelement 4 eingebracht werden, wobei die Endverankerungselemente 12 zur Erleichterung des Verpressens und zur Sicherstellung eines vollständigen Verpressens vorzugsweise eine nicht näher gezeigte Durchgangsöffnung (z. B. Schlitz) für das Austreten von Verbundmasse 16 aufweisen. Diese Verbundmasse sorgt neben einer gleichmäßigen Verankerung auch für einen zuverlässigen Korrosionsschutz, wobei alternativ oder zusätzlich auch andere Korrosionsschutzmaßnahmen getroffen werden können, wie beispielsweise ein Fetten, Beschichten, etc. Ferner können die Endverankerungselemente 12 zur weiteren Verbesserung des Korrosionsschutzes mit einer geeigneten Abdeckung versehen werden.
-
In dem in 1 mit ”a” gezeigten Bereich ist hingegen der Verbund zwischen den Spannmitteln 10 und dem Spannbetonelement 2 benachbart zu der Verbindungsfuge 30 geschwächt oder sogar aufgehoben (”Debounding”). Hierdurch lässt sich der Dehnweg der Spannmittel verlängern und somit eine Beschädigung des Betons beim Anspannen der Spannmittel 10 vermeiden.
-
Wie in 1 zu erkennen ist, sind die Spannmittel 10 in der vorliegenden Ausführungsform in zwei Lagen in dem jeweiligen Spannbetonelement 2, 4 angeordnet. Hierdurch lassen sich hohe Spannkräfte in dem turmförmigen Tragwerk 1 aufbringen, wobei das turmförmige Tragwerk 1 im Bereich der Endverankerung der Spannmittel 10, wie in 1 gezeigt, jeweils mit einem vergrößerten Querschnitt ausgeführt werden kann. Um auch in diesen Bereichen eine zentrierte Vorspannkraft sicher zu stellen, können einzelne oder mehrere Spannmittel 10 je nach Bedarf ”debounded” werden.
-
Ein mögliches Verfahren zum Herstellen der Spannbetonelemente 2, 4 ist in 2 schematisch dargestellt. Bei diesem Verfahren werden die Spannbetonelemente 2, 4 stehend betoniert, wobei in üblicherweise zunächst eine großformatige, beispielsweise zylindrische Außen- und Innenschalung aufgebaut und darüber hinaus geeignete Flanschplatten 40 vorgesehen werden, zwischen denen die Spannmittel 10 verspannt werden. Anschließend wird die Schalung mit geeignetem Beton, vorzugsweise selbstverdichtendem Beton gefüllt. Sobald der Beton eine ausreichende Festigkeit erreicht hat, können die Spannmittel 10 von den Flanschplatten 40 gelöst werden, sodass die Spannkraft in die Spannbetonelemente 2 eingeleitet wird. Ferner werden in dieser Phase bereits die Abstützelemente 14 einbetoniert. Dabei nimmt der Querschnitt der Durchgangsöffnungen 20 bevorzugt nach unten hin zu.
-
Ferner kann auf der Oberseite der Spannbetonelemente 2, 4 nach dem Betonieren eine selbstnivellierende Ausgleichsmasse 8 vorgesehen werden. Diese Ausgleichsmasse ist extrem dünnflüssig und daher selbstnivellierend, sodass sich ohne zusätzliche Maßnahmen auch im Bereich der aus dem Beton hervorstehenden Spannmittel 10 eine exakt horizontale Oberfläche ergibt. Dies ermöglicht ein präzises Übereinandersetzen des jeweiligen Spannbetonelemente 2, 4.
-
Das in 2 gezeigte Detail I ist in 3 vergrößert dargestellt. 3 zeigt, dass beim Herstellen der Spannbetonelemente 2 Durchgangsöffnungen 20 vorgesehen werden, in die später die Spannmittel 10 eingeführt werden können. Diese Durchgangsöffnungen 20 können beispielsweise durch Hüllrohre, aber auch durch geeignete Matrizenstäbe vorgesehen werden, wobei die Matrizenstäbe bereits nach einem ersten Erstarren de Betons gezogen werden können, um die Durchgangsöffnungen 20 zu bilden. Um die Matrizenstäbe (nicht gezeigt) sauber ausrichten zu können, können Hilfsrohre 20' vorgesehen werden (vgl. 3).
-
Die Verbindung eines Spannbetonelements 2 mit einem benachbarten Turmausschnitt aus Stahl, ist in 4 schematisch in einer teilweisen Schnittansicht dargestellt. Diese Verbindung arbeitet nach demselben Grundprinzip wie eine Verbindung zwischen zwei Spannbetonelementen, in dem nämlich die Spannmittel 10 des Spannbetonelements 2 in den benachbarten Turmabschnitt 6 aus Stahl geführt und dort unter Zugspannung verankert ist. Um dabei einen ausreichenden Dehnweg für das Anspannen der Spannmittel 10 zu ermöglichen, sind die Spannmittel 10 bei dieser Ausgestaltung im Bereich der Verbindungsfuge 34 über die mit ”a” gekennzeichnete Länge ”debounded”, wobei die Länge a bis zu 1 m und mehr betragen kann. Ferner sind bei dieser Ausführungsform zusätzliche Verankerungsmittel 30 vorgesehen, die formschlüssig in dem Spannbetonelement 2 verankert, zu dem benachbarten Turmabschnitt 6 aus Stahl geführt und dort ebenfalls unter Zugspannung verankert sind. Auch diese zusätzlichen Verankerungsmittel 30 sind im oberen Bereich debounded. Sie können durch Gewindestangen mit Spannmuttern oder dergleichen gebildet sein.
-
Eine weitere Ausgestaltung einer Verbindung zwischen einem Spannbetonelement 2 und einem benachbarten Turmabschnitt 6 aus Stahl ist in 5 schematisch dargestellt. Diese entspricht vom Grundprinzip der in 4 gezeigten Ausführungsform. Allerdings weist in 5 der benachbarte Turmausschnitt 6 aus Stahl einen Betonabschnitt 6', insbesondere Betonring auf, durch den die Spannmittel 10 und gegebenenfalls Verankerungsmittel hindurchgeführt sind. Aus fertigungstechnischen Gründen wird der Formabschnitt 6 um 180° gedreht, vertikal ausgerichtet und der Betonring, bevorzugt aus selbstverdichtendem Beton, von oben aus den Stahlring aufbetoniert. Zusätzlich wird eine selbstnivellierende Ausgleichsmasse 8 aufgebracht, die die Planparallelität zwischen Flansch des Turmabschnitts 6 und Steinfläche des Betonrings 6' automatisch sicherstellt. Dabei ist der Betonring 6' (unter der eingeschweißten Stahlring) auch formschlüssig mit dem Stahl des Turmabschnitts 6 verbunden, beispielsweise durch Kopfbolzen (rechts in 5) oder durch eine gewellte oder geriffelte Innenfläche des Turmabschnitts 6 (links in 5). Hierdurch ergibt sich eine besonders steife Verbindung der benachbarten Turmabschnitte und eine hohe Dauerhaftigkeit.
-
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
-
