Stand der Technik/Beschreibung der ErfindungState of the art / description of the invention
Die Erfindung betrifft den Stahlrohrturm einer Windenergieanlage. Die Erfindung betrifft außerdem Verfahren zur Herstellung und Montage der Turmbauteile.The invention relates to the tubular steel tower of a wind turbine. The invention also relates to methods for the manufacture and assembly of the tower components.
Als tragendes Bindeglied zwischen Rotor, Gondel und Fundament unterliegen Türme von Windenergieanlagen extremen Axialdruck- und Biegemomentbeanspruchungen. Die konstruktionsbedingte lange, schlanke Form, sowie die große Gondel- und Rotormasse hat zur Folge, dass es sich um schwingfreudige Bauwerke mit hohen Anforderungen an die Ermüdungsfestigkeit und Steifigkeit handelt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung von Türmen in Stahlrohrbauweise. Stahlrohrtürme stehen in Konkurrenz zu verschiedenen anderen Turmkonstruktionen, insbesondere zu den Beton-, Gitter- und Hybridtürmen. Bei Nabenhöhen bis 100 m ist der geschweißte Stahlrohrturm die bevorzugte Turmausführung, da diese einfach und kostengünstig herzustellen ist. Bei der Fertigung kommen Stähle mit einer Streckgrenze unter 400 MPa zum Einsatz, im Regelfall S355 oder S235. Stahlrohrtürme > 100 m Nabenhöhe mit großen, leistungsstarken Turbinen gelten als problematisch, da sich die erforderlichen Blechdicken über 70 mm nicht mehr zu Rohrschüssen biegen lassen. Außerdem übersteigt der Turmfußdurchmesser die Durchfahrtshöhe zahlreicher Brücken, so dass die untersten Sektionen nicht mehr geschweißt über Land transportiert werden können. Konzepte, die einen zerlegten Transport zur Baustelle ermöglichen, sind vom Stand der Technik bekannt. Entsprechende Beispiele sind in der DE60317372T2 , sowie in der WO2011/032559A3 offenbart. Nachteilig hierbei sind die vielen Schrauben. Damit sich Stahlrohrtürme mit Nabenhöhen > 100 m durchsetzen können, sind weitere grundlegende Konzeptoptimierungen mit dem Ziel einer Reduzierung der Material-, Fertigungs- und Montagekosten notwendig. In der vorliegenden Erfindung ist ein Konzept für Stahlrohrtürme beliebiger Nabenhöhe mit deutlich weniger Schweißnähten und Schrauben, weniger Stahlverbrauch, sowie geringerem Umform-/Biegeaufwand unter Verwendung steifer, ermüdungsfester Bauweisen aus höchstfesten Stählen beschrieben. Unter höchstfesten Stählen sind im Folgenden Stahlgüten mit einer Streckgrenze von 460 MPa bis 1100 MPa zu verstehen. Die höhere Streckgrenze höchstfester Stähle wird im Stahlbau im Allgemeinen dazu benutzt, die Blechdicke zu reduzieren und dadurch den Stahlverbrauch, den Fertigungsaufwand und die Kosten zu reduzieren. Höchstfeste Stähle sind wegen dieser Potenziale grundsätzlich auch für Windenergieanlagen interessant. Problem ist, dass höchstfester Stahl bei Windenergieanlagen wegen hoher Ermüdungsbelastungen und Steifigkeitsanforderungen nicht uneingeschränkt einsetzbar sind. Insbesondere stehen folgenden Konstruktionsdetails einer möglichen Anwendung höchstfester Stähle bei Türmen von Windenergieanlagen entgegen: Sektionen in Schalenbauweise, Verwendung von Ringflanschen zur Verschraubung der Sektionen untereinander und zum Fundament, hohe Anzahl geschweißter Rundnähte zwischen den Rohrschüssen und zu den Ringflanschen, geschweißte Verstärkung der Turmeinstiegsöffnung, Verwendung von Schweißbolzen zur Befestigung der Turmeinbauten. Lange schlanke Schalenbauwerke aus dünnen Stahlblechen sind unter hoher Axialdruck- und Biegemomentbelastung stabilitätsgefährdet. Dieses Problem verschärft sich beim Einsatz höchstfester Stähle, wenn die Blechdicke entsprechend der erhöhten Streckgrenze reduziert wird. Die Schrauben der Ringflanschverbindungen liegen nicht genau im Kraftfluss und erzeugen auf die Schweißnaht zur Turmwand entsprechende Biegemomente und hohe Spannungen. Die schwingende Belastung und der ungünstige Kerbfall entsprechend den gültigen Regelwerken führen dazu, dass die erhöhte Streckgrenze höchstfester Stähle nicht genutzt werden kann. Eine ähnliche Problematik ergibt sich bei den Rundnähten zwischen den einzelnen Rohrschüssen an der geschweißten Verstärkung der Turmeinstiegsöffnung, sowie bei den Schweißbolzen für die Turmeinbauten, da die Regelwerke jeweils ungünstige Kerbfallklassen vorgeben, so dass die höchstfesten Stähle bei geschweißten Turmkonstruktionen in konventioneller Bauweise keinen nennenswerten Vorteil bringen. Um die Vorteile höchstfester Stähle nutzen zu können, muss die Konstruktion der Stahlrohrtürme geändert werden.As a load-bearing link between rotor, nacelle and foundation, towers of wind turbines are subject to extreme axial pressure and bending moment loads. The design-related long, slim shape, as well as the large nacelle and rotor mass has the consequence that it is swinging buildings with high demands on fatigue strength and rigidity. The object of the present invention is the improvement of towers in tubular steel construction. Steel tube towers compete with various other tower constructions, in particular the concrete, lattice and hybrid towers. At hub heights of up to 100 m, the welded tubular steel tower is the preferred tower design, as it is simple and inexpensive to produce. During production, steels with a yield strength below 400 MPa are used, usually S355 or S235. Tubular steel towers> 100 m hub height with large, powerful turbines are considered problematic because the required sheet thicknesses of more than 70 mm can no longer bend to form pipe sections. In addition, the tower foot diameter exceeds the headroom of numerous bridges, so that the bottom sections can no longer be transported welded over land. Concepts that allow disassembled transport to the construction site are known in the art. Corresponding examples are in DE60317372T2 , as well as in the WO2011 / 032559A3 disclosed. The disadvantage here are the many screws. So that tubular steel towers with hub heights> 100 m can prevail, further basic concept optimisations are necessary with the aim of reducing material, production and assembly costs. In the present invention, a concept is described for tubular steel towers of any hub height with significantly fewer welds and screws, less steel consumption, and less forming / bending expense using rigid, fatigue-resistant, high-strength steel designs. High-strength steels are to be understood below as steel grades with a yield strength of 460 MPa to 1100 MPa. The higher yield strength of high-strength steels is generally used in steel construction to reduce sheet thickness, thereby reducing steel consumption, manufacturing costs and costs. Because of these potentials, extremely high-strength steels are generally also of interest for wind turbines. The problem is that high-strength steel in wind turbines can not be used without restrictions because of high fatigue loads and stiffness requirements. In particular, the following design details of a possible application of high-strength steels in towers of wind turbines oppose: sections in shell construction, use of annular flanges for screwing the sections with each other and the foundation, high number of welded round seams between the pipe sections and the ring flanges, welded reinforcement of the tower entrance opening, use of Welding bolts for fastening the tower installations. Long, slim shell structures made of thin steel sheets are at risk of stability under high axial pressure and bending moment load. This problem is exacerbated when using high-strength steels when the sheet thickness is reduced according to the increased yield strength. The screws of the annular flange connections are not exactly in the power flow and generate on the weld seam to the tower wall corresponding bending moments and high voltages. The oscillating load and the unfavorable notch case according to the valid regulations lead to the fact that the increased yield strength of high-strength steels can not be used. A similar problem arises in the round seams between the individual pipe sections at the welded reinforcement of the tower entrance opening, as well as the welding studs for the tower installations, as the regulations each unfavorable notch classes specify so that the highest-strength steels bring in welded tower constructions in conventional design no significant advantage , In order to take advantage of high-strength steels, the design of the tubular steel towers must be changed.
Aufgabe dieser Erfindung ist ein Stahlrohrturm aus höchstfestem Stahl ohne die oben genannten kritischen Konstruktionsdetails, der auch bei Nabenhöhen > 100 m wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Aufgaben dieser Erfindung sind außerdem, die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung und Montage der Turmbauteile. Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäßen Merkmale nach den Ansprüchen 1 bis 14 gelöst. Wesentliche Verbesserungen bestehen in der schweißnahtlosen Versteifung der Turmwand bzw. der Turmausschnittsöffnung, sowie der Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit durch eine vorgespannte Turmkonstruktion mit kerbtechnisch günstigen Steck- bzw. Klemmverbindungen. Lediglich die gering belastete Turmkopfsektion ist an den Längsseiten der Bleche geschweißt. Eine Klemmverbindung im Bereich der Turmkopfsektion ist ebenfalls möglich, die Längsschweißverbindung wird jedoch aus Kostengründen bevorzugt. Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung und Montage ermöglichen eine kostengünstige Versteifung und Umformung der Turmbauteile während der Blechherstellung im Walzwerk und eine einfache und schnelle Montage auf der Baustelle. Stahlrohrtürme für Windenergieanlagen mit Nabenhöhen > 100 m, sowie höheren Leistungsklassen können dadurch mit geringen Blechdicken ohne Durchmesserbegrenzung realisiert werden.The object of this invention is a steel tube tower made of high-strength steel without the above-mentioned critical design details, which can be used economically even with hub heights> 100 m. It is also an object of this invention to provide methods of making and assembling the tower components. These objects are achieved by the inventive features according to claims 1 to 14. Significant improvements are in the weld-free stiffening of the tower wall or the tower cutout opening, as well as the increase in fatigue strength by a prestressed tower construction with kerbtechnisch favorable plug or clamp connections. Only the lightly loaded tower head section is welded to the long sides of the sheets. A clamping connection in the region of the tower head section is also possible, but the longitudinal welding connection is preferred for reasons of cost. The inventive method for production and assembly allow cost-effective stiffening and forming the tower components during sheet metal production in the rolling mill and a simple and quick installation on the site. Steel tube towers for wind turbines with hub heights> 100 m, as well as higher performance classes can be realized with small sheet thicknesses without diameter limitation.
Aus dem Stand der Technik sind Untersuchungen zu höchstfesten Stählen bei Windenergieanlagen bekannt. Beispiele finden sich in der Dissertation von Christian Keindorf „Tragverhalten und Ermüdungsfestigkeit von Sandwichtürmen für Windenergieanlagen” [Shaker Verlag, 2010] , in der Baufachinformation der Fraunhofer Gesellschaft IRB „Reduktion der Wanddicken bei Tragtürmen von Windenergieanlagen durch den Einsatz höherfester Stähle” [Zeitschrift Stahlbau Jg. 76 Nr. 9, 2007] , sowie im Elforsk Rapport 09:11, „High Strength Wind Turbin Steel Towers” . Die Untersuchungen zeigen die Vorteilhaftigkeit von Verbundbauweisen bei Tragtürmen von Windenergieanlagen, Schweißnahtnachbehandlungsverfahren bzw. Reibschlussverschraubungen in Verbindung mit höchstfesten Stählen. Die Herstellung und Prüfung des Sandwichverbundes, sowie Schweißarbeiten auf der Baustelle unterliegen schwankenden Umgebungseinflüssen. Die Gewährleistung einer reproduzierbaren Qualität ist deshalb entsprechend schwierig. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist die Schweißnahtnachbehandlung mit hochfrequenten Hämmerverfahren bei Türmen von Windenergieanlagen noch nicht zugelassen. Reibschlussverschraubungen anstelle von Ringflanschen sind im Einsatz bzw. erprobt. Nachteilig sind die zahlreichen Schrauben bzw. die Toleranzproblematik bei der Montage. Die Schraublöcher verursachen zudem eine Festigkeitsabminderung durch die Kerbklasse.From the state of the art studies are known to ultra-high strength steels in wind turbines. Examples can be found in the dissertation of Christian Keindorf "Structural Wear and Fatigue Resistance of Sandwich Towers for Wind Turbines" [Shaker Verlag, 2010] , in the building management information of the Fraunhofer Society IRB "Reduction of Wall Thicknesses in Support Towers of Wind Turbines by Using High-Strength Steels" [Zeitschrift Stahlbau, Vol. 76, No. 9, 2007] , as well as in the Elforsk Rapport 09:11, "High Strength Wind Turbine Steel Towers" , The investigations show the advantageousness of composite construction methods in supporting towers of wind energy plants, weld seam aftertreatment processes or friction fit joints in connection with ultra high strength steels. The production and testing of the sandwich composite, as well as welding work on the construction site are subject to fluctuating environmental influences. Ensuring a reproducible quality is therefore correspondingly difficult. According to current knowledge, the weld seam aftertreatment with high-frequency hammering methods is still not permitted in towers of wind turbines. Friction screw connections instead of ring flanges are in use or tested. A disadvantage are the numerous screws or tolerance problem during assembly. The screw holes also cause a reduction in strength by the notch class.
Die Fachzeitschrift LightweightDesign, Ausgabe 2012-06 offenbart in ihrem Artikel „konstruktive Konzeptentwicklung für Leichtbautürme von Windenergieanlagen” bionische Turmkonstruktionen mit rohr- bzw. V-förmigen Versteifungen in Anlehnung an die Struktur des Blattsiels einer Bananenpflanze, die stabil und gleichzeitig leicht sind und den Bau höherer Türme ermöglichen sollen. Um eine solche Turmwandstruktur aus Stahl wirtschaftlich fertigen zu können, werden entsprechende Fertigungs- und Fügeverfahren benötigt. Es sind montagefreundliche, kraftflussgerechte Verbindungselemente für den Zusammenbau großer Turmdurchmesser auf der Baustelle erforderlich. Außerdem sind Akustikkonzepte notwendig, da die einzelnen Kammern Resonanzkörper darstellen und Schallemissionen erzeugen können.The journal LightweightDesign, Issue 2012-06 reveals in its article "constructive concept development for lightweight towers of wind turbines" Bionic tower constructions with tubular or V-shaped stiffeners, based on the structure of the foliate leaf of a banana plant, which are stable and light at the same time and which should allow the construction of higher towers. In order to produce such a tower wall structure made of steel economically, appropriate manufacturing and joining processes are required. Easy-to-install, power flow-compatible connecting elements are required for assembling large tower diameters on the construction site. In addition, acoustic concepts are necessary because the individual chambers can represent sound boxes and generate sound emissions.
Die Patentschrift US005588268A beschreibt eine steife Platte bestehend aus zwei Deckblechen mit dazwischenliegenden, geschweißten, I-förmigen Verbindungsstegen. Da es sich um ebene Platten handelt, beschränkt sich die Anwendung auf einfache 3D-Anwendungen im Stahlbau. Der Zusammenbau eines runden bzw. polygonförmigen Turms aus mehreren dieser ebenen Platten wäre hiermit sehr aufwändig. Der Einsatz gebogener Platten in dieser Bauweise ist zwar grundsätzlich denkbar, jedoch unter Fertigungsgesichtspunkten problematisch. Für eine Anwendung bei Türmen sind konstruktive Maßnahmen erforderlich.The patent US005588268A describes a rigid plate consisting of two cover plates with intervening, welded, I-shaped connecting webs. Since these are flat plates, the application is limited to simple 3D applications in steel construction. The assembly of a round or polygonal tower of several of these flat plates would be very complex. The use of bent plates in this design is conceivable in principle, but problematic from a manufacturing point of view. For an application in towers constructive measures are required.
Die Patentschriften DE10305542A1 und DE10322752B4 offenbaren spaltgebogene, verzweigte Strukturen und Profile als Trag-, Versteifungs- und Deformationselemente. Die verfahrensbedingte Kaltverfestigung stellt bei dynamisch beanspruchten Bauteilen und großen Blechdicken von Windenergieanlagen eine umformtechnische Herausforderung dar. Für die erfindungsgemäße Stahlrohrturmkonstruktion wird darüber hinaus eine spezielle Rippenform mit konischem Verlauf benötigt. Es besteht daher die Aufgabe das Spaltbiegen weiterzuentwickeln bzw. verfahrenstechnische Alternativen vorzuschlagen.The patents DE10305542A1 and DE10322752B4 reveal cleft-bent, branched structures and profiles as load-bearing, stiffening and deformation elements. The process-related work hardening represents a deformation challenge in dynamically stressed components and large sheet thicknesses of wind turbines. For the tubular steel tower construction according to the invention, moreover, a special ribbed form with a conical profile is required. It is therefore the object to further develop the gap bending or to propose procedural alternatives.
In der DE60204580T2 wird ein Verbindungselement für Strukturteile aus Verbundplatten veröffentlicht. Die Verbindung erfolgt durch Schweißen. Um auf der Baustelle Turmsektionen über 4,30 m Durchmesser fertigen zu können, werden Alternativen zum Schweißen benötigt.In the DE60204580T2 a joint element for composite structural panels is published. The connection is made by welding. In order to be able to produce tower sections over 4.30 m in diameter on the construction site, alternatives to welding are needed.
In der Patentschrift DE19604702C2 wird eine kraft- und formschlüssige Verbindungsanordnung für rotationssymmetrische Bauteile vorgestellt. Das beschriebene Verbindungselement ist für den Zusammenbau der Ringflansche konventioneller Stahlrohrtürme vorgesehen und zeichnet sich durch einen verbesserten Kraftfluss aus. Um mehrschalige geschlossene Profile an den Längsseiten zu Sektionen verbinden zu können, ist eine neue konstruktive Ausführung erforderlich.In the patent DE19604702C2 is presented a positive and positive connection arrangement for rotationally symmetric components. The connecting element described is intended for the assembly of the annular flanges conventional tubular steel towers and is characterized by an improved power flow. In order to connect multi-layered closed profiles on the long sides to sections, a new structural design is required.
Vorgespannte Turmkonstruktionen sind vor allem bei Betontürmen bzw. bei Hybridtürmen mit Betonsockel aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel ist in der DE60309668T2 dargestellt. Die Abspannung ist bei Betontürmen notwendig, da Beton nur geringe Zugspannungen erträgt. Im Stahlbereich werden vorgespannte Konstruktionen vorwiegend bei kleinen Windenergieanlagen eingesetzt (vergleiche Turmkonzept GROWIAN 1988). Die Spannseile sind dabei außen am Turm angeordnet. Dies ermöglicht eine größere Stabilität und Eigenfrequenz mit kleineren Turmquerschnitten.Prestressed tower constructions are known, in particular, for concrete towers or hybrid towers with a concrete base from the prior art. An example is in the DE60309668T2 shown. The bracing is necessary for concrete towers, since concrete can withstand only low tensile stresses. In the steel sector prestressed constructions are mainly used in small wind turbines (compare tower concept GROWIAN 1988). The tension cables are arranged outside the tower. This allows greater stability and natural frequency with smaller tower cross sections.
Nachteilig ist der große Platzbedarf für die Abspannung und die Gefährdung der Seile durch Korrosion.A disadvantage is the large space requirement for the bracing and the risk of corrosion to the ropes.
In der Gebrauchsmusterschrift DE202009015675U1 wird ein Turmsegment wie auch ein Blechzuschnitt für ein Turmsegment beschrieben. Der Blechzuschnitt hat im Bereich der Öffnung, die den Zutritt in das Innere des Turms ermöglicht, eine erhöhte Materialdicke. Die erhöhte Materialdicke kompensiert die Schwächung der Turmwand im Bereich der Öffnung. Der Bereich erhöhter Materialdicke erstreckt sich zwischen den beiden langen Kanten des Blechzuschnitts, d. h. er liegt quer zur Walzrichtung. Diese Anordnung erschwert die Herstellung.In the utility model DE202009015675U1 a tower segment as well as a sheet metal blank for a tower segment is described. The sheet metal cutting has in the area of Opening, which allows access to the inside of the tower, increased material thickness. The increased material thickness compensates for the weakening of the tower wall in the region of the opening. The region of increased material thickness extends between the two long edges of the sheet metal blank, ie it is transverse to the rolling direction. This arrangement makes the production difficult.
In der WO2009/048955A1 „Tower Structure and Methode of Assembling” wird eine modulare Turmstruktur mit längs angeordneten Blechen beschrieben. Die Verbindung der Bleche erfolgt reibschlüssig über Bleche, die im Bereich des Spalts angeordnet und miteinander verbolzt sind. Diese Verbindung wird sowohl bei den horizontalen als auch bei den vertikalen Stößen eingesetzt. Nachteilig ist die Verwendung von Schraublöchern, die in Folge ihrer Kerbklasseneinstufung zu einer Festigkeitsabminderung führen.In the WO2009 / 048955A1 "Tower Structure and Method of Assembling" describes a modular tower structure with longitudinally arranged sheets. The connection of the sheets is frictionally via sheets, which are arranged in the region of the gap and bolted together. This connection is used for both horizontal and vertical impacts. A disadvantage is the use of screw holes, which lead to a reduction in strength as a result of their score classification.
Die DE19823650A1 offenbart eine Doppelschalung aus einem metallischen Werkstoff mit einem Betonkern. Der Stahl übernimmt beim Betonieren die Funktion einer Schalung.The DE19823650A1 discloses a double formwork of a metallic material with a concrete core. The steel assumes the function of formwork during concreting.
Die vorliegende Erfindung schlägt nach Anspruch 1 einen vorgespannten, konischen oder zylindrischen Rohrturm aus höchstfestem Stahl und teleskopartig ineinander gesteckten längs unterteilten Sektionen aus steifen Blechen mit integrierten Rippen, Profilen bzw. Profilverbundbauweisen vor, die an den Längsseiten über Klemmverbindungen verbunden sind. Der höchstfeste Stahl hat hierbei eine Streckgrenze von 460 MPa bis 1100 MPa. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 12. Außerdem werden Verfahren zur Herstellung und Montage der Turmbauteile nach den Ansprüchen 13 und 14 vorgeschlagen. Die nachfolgenden Ausführungen, sowie die erfindungsgemäßen Merkmale und Ansprüche beziehen sich auf On- und Offshore Türme mit polygonförmigem Querschnitt sollen aber nicht ausschließlich auf diese spezielle Turmform beschränkt sein, sondern sinngemäß auch für andere Turmformen zum Beispiel runde oder ovale Türme gelten. Die beschriebene Bauweise soll beliebige Nabenhöhen, insbesondere Nabenhöhen bis 160 m abdecken. Dies entspricht der heutigen Höhenbegrenzung von Mobilkränen. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass steife, ermüdungsfeste Rohrtürme erstmals aus höchstfestem Stahl mit Streckgrenzen > 460 MPa, insbesondere aus Stählen > 690 MPa hergestellt werden können. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Stahlverbrauchs und des Gewichts. Die Gewichtseinsparung ermöglicht wiederum kostengünstige Fundamente, insbesondere bei festen und schwimmenden Offshore Anlagen. Das Biegen und die Versteifung der Turmbauteile mit integrierten Rippen erfolgen mit besonders effizienten Verfahren. Die reduzierte Blechdicke und die Umformung vor dem Vergüten ermöglichen geringere Umformkräfte beim Biegen. Die nahtlose Ausführung der Rippen ermöglicht eine besonders günstige Kerbklasseneinstufung. Dies gilt auch für die vorgesehenen Klemmverbindungen. Es sind keine kerbtechnisch ungünstigen Schraublöcher erforderlich. Schweißnähte und Schrauben sind auf ein Minimum reduziert bzw. können vollständig entfallen. Die stattdessen vorgesehenen Klemm- und Steckverbindungen ermöglichen eine besonders einfache und schnelle Sektions- und Turmmontage auf der Baustelle. Die erfindungsgemäßen Merkmale ermöglichen Einsparungen bei den Werkstoff-, Fertigungs-, Logistik- und Montagekosten. Dies ermöglicht den wirtschaftlichen Bau von Stahlrohrtürmen für Windenergieanlagen mit Nabenhöhen > 100 m und Nennleistungen ≥ 10 MW.The present invention proposes according to claim 1, a prestressed, conical or cylindrical tubular tower made of high-strength steel and telescopically nested longitudinally divided sections of rigid sheets with integrated ribs, profiles or profile composite before, which are connected at the longitudinal sides via clamping connections. The highest strength steel has a yield strength of 460 MPa to 1100 MPa. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims 2 to 12. In addition, methods for the manufacture and assembly of the tower components according to claims 13 and 14 are proposed. The following statements, as well as the features and claims according to the invention relate to onshore and offshore towers with polygonal cross-section but are not limited exclusively to this particular tower shape, but mutatis mutandis apply to other tower forms, for example, round or oval towers. The construction described should cover any hub heights, in particular hub heights up to 160 m. This corresponds to today's height limit of mobile cranes. The advantages achieved by the invention are, in particular, that rigid, fatigue-resistant tubular towers can be produced for the first time from high-strength steel with yield strengths> 460 MPa, in particular from steels> 690 MPa. This allows a reduction in steel consumption and weight. The weight reduction, in turn, enables cost-effective foundations, especially for fixed and floating offshore installations. The bending and stiffening of the tower components with integrated ribs are carried out with particularly efficient procedures. The reduced sheet thickness and the forming before tempering enable lower forming forces during bending. The seamless design of the ribs allows a particularly favorable notch class rating. This also applies to the intended clamp connections. There are no kerbtechnisch unfavorable screw holes required. Welds and screws are reduced to a minimum or can be completely eliminated. The instead provided clamping and connectors allow a particularly simple and fast section and tower assembly on the site. The features of the invention allow savings in material, manufacturing, logistics and assembly costs. This enables the economic construction of tubular steel towers for wind turbines with hub heights> 100 m and rated power ≥ 10 MW.
Die nachfolgend beschriebenen Konstruktionsmerkmale und Verfahren sind nicht nur für den Bau von Türmen von Windenergieanlagen geeignet. Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich in zahlreichen weiteren Bereichen des Stahlbaus. Zum Beispiel im Schiffbau, Behälterbau, beim Bau von Ölbohrplattformen etc. Durch die breiten Anwendungsmöglichkeiten und die hohe Produktivität der vorgeschlagenen Fertigungsverfahren können sehr geringe Stückkosten und eine optimale Auslastung der Produktionskapazitäten erreicht werden.The design features and methods described below are not only suitable for the construction of towers of wind turbines. Further application possibilities arise in numerous other areas of steel construction. For example, in shipbuilding, container construction, the construction of oil rigs, etc. Due to the wide range of applications and the high productivity of the proposed manufacturing processes very low unit costs and optimal utilization of production capacity can be achieved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Jedoch soll die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die Einzelheiten dieser Zeichnungen beschränkt sein.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. However, the present invention should not be limited solely to the details of these drawings.
Dabei zeigtIt shows
1 den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 einer Windenergieanlage in einer Seitenansicht. 1 the schematic structure of the tubular steel tower according to the invention 1 a wind turbine in a side view.
1.1 schematisch den Schnitt A-A in Höhe des Türausschnitts 3 durch die unterste Sektion 2.n des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 mit nahtlos integrierten radial nach innen gerichteten Längsrippen Rn.1 bis Rn.m. 1.1 schematically the section AA at the level of the door opening 3 through the bottom section 2.n of the tubular steel tower according to the invention 1 with seamlessly integrated radially inwardly directed longitudinal ribs Rn.1 to Rn.m.
1.2 schematisch den Längsschnitt B-B durch die Sektion 2.n mit konisch verlaufenden Rippen Rn.1 bis Rn.m. 1.2 schematically the longitudinal section BB through the section 2.n with conically extending ribs Rn.1 to Rn.m.
1.3 schematisch die Einzelheit Z1 einer nahtlos integrierten Längsrippe Rn.m im Schnitt. 1.3 schematically the detail Z1 of a seamlessly integrated longitudinal rib Rn.m in section.
1.4 schematisch die erfindungsgemäß bevorzugte Form einer Längsrippe Rn.m im Schnitt. 1.4 schematically the inventively preferred form of a longitudinal rib Rn.m in section.
1.5 schematisch die alternative Ausführung einer Längsrippe Rn.m mit Schweißnähten. 1.5 schematically the alternative embodiment of a longitudinal rib Rn.m with welds.
2 schematisch den Schnitt A-A in Höhe des Türausschnitts 3 durch die unterste Sektion 2.n des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 aus doppel- oder mehrschaligen Stahlprofilen. 2 schematically the section AA at the level of the door opening 3 through the bottom section 2.n of the tubular steel tower according to the invention 1 made of double or multi-layered steel profiles.
2.1 schematisch die vergrößerte Darstellung eines Turmbauteils 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Kunststoff als Kernmaterial. 2.1 schematically the enlarged view of a tower component 2.nm in profile composite construction with plastic as core material.
2.2 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit modifizierter Geometrie der Verbindungsschnittstelle VS mit Kunststoff als Kernmaterial. 2.2 schematically a tower component 2.nm in profile composite construction with modified geometry of the connection interface VS with plastic as core material.
2.3 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit integrierten nahtlos gewalzten Längsrippen Rn.m mit Kunststoff als Kernmaterial. 2.3 schematically a tower component 2.nm in profile composite construction with integrated seamlessly rolled longitudinal ribs Rn.m with plastic as core material.
2.4 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Verbindungsschnittstellen VS aus angeschweißten Profilverbindungselementen PV mit Kunststoff als Kernmaterial. 2.4 schematically a tower component 2.nm in profile composite construction with connection interfaces VS made of welded profile connection elements PV with plastic as core material.
2.5 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Beton als Kernmaterial. 2.5 schematically a tower component 2.nm in profile composite construction with concrete as core material.
2.6 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Beton als Kernmaterial mit integrierten nahtlos gewalzten Längsrippen Rn.m. 2.6 schematically a tower component 2.nm in composite construction with concrete as core material with integrated seamlessly rolled longitudinal ribs Rn.m.
2.7 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Befestigungsrippen BRn.m für die Turmeinbauten. 2.7 schematically a tower component 2.nm in profile composite construction with fixing ribs BRn.m for the tower installations.
2.8 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise bestehend aus drei Blechschalen. 2.8 schematically a tower component 2.nm in profile composite construction consisting of three sheet metal shells.
3 schematisch den Schnitt durch die Türausschnittsverstärkung 3.1 einschaliger Turmbauteile in vergrößerter Darstellung. 3 schematically the section through the door opening reinforcement 3.1 single-shell tower components in an enlarged view.
3.1 schematisch die Innenansicht Y auf die Türausschnittsverstärkung 3.1 einschaliger Turmbauteile. 3.1 schematically the interior Y on the door opening reinforcement 3.1 single-shell tower components.
3.2 schematisch den vergrößerten Schnitt der Türausschnittsverstärkung 3.1 zweischaliger Turmbauteile. 3.2 schematically the enlarged section of the door opening reinforcement 3.1 two-shell tower components.
4 schematisch die Vorspannung der einzelnen Abschnitte des Stahlrohrturms mit Spannseilen 6.n.m. 4 schematically the bias of each section of the steel tube tower with tension cables 6.nm ,
4.1 schematisch eine modifizierte Vorspannung der Abschnitte des Stahlrohrturms 1. 4.1 schematically a modified bias of the sections of the steel tube tower 1 ,
4.2 schematisch die Führung der Spannseile 6.1.1 bis 6.n.m entlang der Turmwand. 4.2 schematically the leadership of the tension cables 6.1.1 to 6.nm along the tower wall.
4.3 schematisch die Führung der Spannseile 6.1.1 bis 6.n.m bei einer Turmwand in Profilver bundbauweise. 4.3 schematically the leadership of the tension cables 6.1.1 to 6.nm in a tower wall in profile composite construction.
5 schematisch das Ausführungsbeispiel einer Steckverbindungsschnittstelle für eine Turmwand aus einschaligen Turmbauteilen 2.n.m mit integrierten Rippen. 5 schematically the embodiment of a connector interface for a tower wall of single-shell tower components 2.nm with integrated ribs.
5.1 schematisch die Rippenzentrierung im Bereich der Steckverbindungsschnittstellen 4.1 bis 4.n in einer vergrößerten Ansicht X. 5.1 schematically the rib centering in the area of the connector interfaces 4.1 to 4-n in an enlarged view X.
6 schematisch die Einleitung der Seilvorspannkräfte Fs in die Turmwand bei einschaligen Turmbauteilen 2.n.m. 6 schematically the introduction of the rope pretensioning forces Fs in the tower wall in single-shell tower components 2.nm ,
6.1 schematisch die Einleitung der Seilvorspannkräfte Fs in die Turmwand bei Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. 6.1 schematically the introduction of the rope pretensioning forces Fs in the tower wall in tower components 2.nm in profile or profile composite construction.
7 schematisch den segmentierten Montageflansch MF zum Fundament 5 für einen Stahlrohrturm 1 aus einschaligen Turmbauteilen in der Draufsicht. 7 schematically the segmented mounting flange MF to the foundation 5 for a steel tube tower 1 from single-shell tower components in the plan view.
7.1 schematisch den segmentierten Montageflansch MF zum Fundament 5 für einen Stahlrohrturm 1 aus einschaligen Turmbauteilen im Schnitt. 7.1 schematically the segmented mounting flange MF to the foundation 5 for a steel tube tower 1 from single-shell tower components in the section.
7.2 schematisch den segmentierten Montageflansch MF zum Fundament 5 für einen Stahlrohrturm 1 aus Turmbauteilen in Profil- bzw. Profilverbundbauweise im Schnitt. 7.2 schematically the segmented mounting flange MF to the foundation 5 for a steel tube tower 1 from tower components in profile or profile composite construction in section.
8 schematisch die Befestigung der Turmeinbauten am Beispiel einer Arbeitsplattform APx über die Steckverbindung 4.2 im Schnitt. 8th schematically the attachment of the tower installations using the example of a working platform APx via the plug connection 4.2 on average.
8.1 schematisch eine alternative Befestigung der Arbeitsplattformen APx an den Längsrippen R1.m. 8.1 schematically an alternative attachment of the working platforms APx to the longitudinal ribs R1.m.
9 schematisch die Anbindung des Gondelbefestigungsflansches GF an die Turmkopfsektion 2.1. 9 schematically the connection of the gondola mounting flange GF to the tower head section 2.1 ,
9.1 schematisch die Anbindung der Muffenelemente Me1.m an die Turmkopfsektion. 9.1 schematically the connection of the sleeve elements Me1.m to the tower head section.
10 schematisch die Klemmverbindungen 7.n.m im nicht geschweißten unteren Teil des Stahlrohrturms 1 für die Verbindung einschaliger Turmbauteile 2.n.m im Schnitt. 10 schematically the clamp connections 7.nm in the non-welded lower part of the steel tube tower 1 for the connection of single-shell tower components 2.nm on average.
10.1 schematisch eine alternative Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m für die Verbindung einschaliger Turmbauteile 2.n.m. 10.1 schematically an alternative embodiment of the clamp connections 7.nm for the connection of single-shell tower components 2.nm ,
10.2 schematisch eine alternative Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m für die Verbindung von Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. 10.2 schematically an alternative embodiment of the clamp connections 7.nm for the connection of tower components 2.nm in profile or profile composite construction.
10.3 schematisch eine Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m ohne Schrauben SRx. 10.3 schematically an embodiment of the clamp connections 7.nm without screws SRx.
10.4 schematisch eine weitere Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m für die Verbindung von Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. 10.4 schematically a further embodiment of the clamp connections 7.nm for the connection of tower components 2.nm in profile or profile composite construction.
11 schematisch das Verfahren zur Montage des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 aus einschaligen Turmbauteilen 2.n.m. 11 schematically the method for mounting the tubular steel tower according to the invention 1 from single-shell tower components 2.nm ,
11.1 schematisch das Verfahren zur Montage des Stahlrohrturms 1 aus Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. 11.1 schematically the method of mounting the steel tube tower 1 from tower components 2.nm in profile or profile composite construction.
11.2 schematisch die Verschiebbarkeit der Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m im mittleren Abschnitt des Stahlrohrturms 1 in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. 11.2 schematically the displaceability of the tension cables 6.1.1 to 6.1.m in the middle section of the steel tube tower 1 in profile or profile composite construction.
12 schematisch ein Turmbauteil 2.n.m zur Erläuterung des Herstellverfahrens. 12 schematically a tower component 2.nm to explain the manufacturing process.
12.1 schematisch die Lage des Drehpunktes DPn der Turmbauteile aus der Sektion 2.n. 12.1 schematically the position of the pivot point DPn of the tower components from the section 2.n ,
12.2 schematisch die Walzenanordnung für das Walzen der keilförmig verdickten Blechkanten BKn.1 bzw. BKn.m an den Längsseiten des Turmbauteils 2.n.m. 12.2 schematically the roller assembly for rolling the wedge-shaped thickened sheet edges BKn.1 and BKn.m on the long sides of the tower component 2.nm ,
12.3 schematisch die Walzenanordnung für das Walzen der Längsrippen Rn.m am Beispiel des Turmbauteils 2.n.m. 12.3 schematically the roller assembly for rolling the longitudinal ribs Rn.m the example of the tower component 2.nm ,
12.4 schematisch den Verfahrensablauf und eine beispielhafte Anordnung der Vorrichtungen I bis VIII zur Herstellung eines Turmbauteils 2.n.m. 12.4 schematically the process flow and an exemplary arrangement of the devices I to VIII for the production of a tower component 2.nm ,
1 zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 einer Windenergieanlage in einer Seitenansicht. Stahlrohrtürme haben üblicherweise einen konischen Verlauf, es sind aber auch, vor allem im Offshore Bereich, zylindrische Türme bekannt. Der Querschnitt ist in der Regel rund. Polygonformen sind ebenfalls im Einsatz. Gegenstand der Erfindung ist ein konischer oder zylindrischer polygonförmiger Stahlrohrturm. Die erfindungsgemäßen Merkmale sollen aber nicht ausschließlich auf polygonförmige Querschnitte beschränkt sein, sondern sinngemäß auch für andere Querschnittsformen, zum Beispiel runde oder ovale Türme, gelten. Die Anzahl der Ecken des Polygons ergibt sich aus der Breite der Türöffnung 3 einschließlich der Türausschnittsverstärkung 3.1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jeweils links und rechts der Türausschnittsverstärkung 3.1 eine Ecke des Polygons liegt. Der Bereich der Türöffnung liegt somit im Bereich eines geraden Schenkels des Polygons und hat eine Breite von ca. 900 bis 1000 mm. Da der Turmdurchmesser im Bereich der Türöffnung bei verschiedenen Windenergieanlagen variieren kann, variiert auch die Anzahl der Ecken des Polygons. Die Polygonform wird daher durch den Öffnungswinkel des Türausschnitts 3 einschließlich der Türausschnittsverstärkung 3.1 definiert. Nähere Erläuterungen ergeben sich aus der Beschreibung zu 1.1. Stahlrohrtürme werden normalerweise abschnittsweise aus vorgefertigten Sektionen gefertigt, die im Herstellerwerk aus einzelnen Rohrschüssen zusammengeschweißt und über Ringflansche an den Sektionsenden auf der Baustelle verschraubt werden. Die Längs- bzw. Walzrichtung der Bleche liegt in Umfangsrichtung der Sektionen. Der erfindungsgemäße Stahlrohrturm 1 wird ebenfalls abschnittsweise aus Sektionen 2.1 bis 2.n hergestellt. Die Längs- bzw. die Walzrichtung der Bleche ist in Richtung der Turmachse gedreht. Der Grund für diese gedrehte Anordnung der Bleche bzw. der Turmbauteile 2.1.1 bis 2.n.m wird im Zuge der weiteren Ausführungen erläutert. Die Sektionslänge entspricht bei dieser Längsanordnung der Blechlänge. Im Quartobereich sind Blechlängen bis 25 m möglich, bei Warmbandblechen können noch größere Blechlängen am Stück hergestellt werden. Im Hinblick auf die Sektionsfertigung von Windenergieanlagen ist eine Sektions- bzw. Blechlänge von maximal 40 ft. = ca. 12 m von Vorteil, da in diesem Fall die Bleche bzw. die einzelnen Bauteile für die unteren Sektionen in Standardcontainern transportiert werden können. Bei der Turmkopfsektion ist dagegen eine Fertigung aus maximal 30 m langen durchgehenden Blechen am Stück vorgesehen. Dies entspricht der Transportgrenze bei Sondertransporten und trägt zur Vermeidung ermüdungskritischer Rundnähte bei. Die Längsanordnung der Bleche in Richtung der Turmachse hat zur Folge, dass sich eine Sektion in Umfangsrichtung aus mehreren Einzelblechen bzw. Turmwandbauteilen zusammensetzt. Außerdem erfordert diese Längsunterteilung der Sektionen spezielle Biegeverfahren, da das Biegen der langen Schalensegmente mit konventionellen Rundbiegemaschinen wegen der begrenzten Maschinengröße nicht möglich ist. Entsprechende Biege- bzw. Umformverfahren werden im Laufe der weiteren Ausführungen in den 12.3 und 12.4 dargestellt. Die Sektionen 2.1 bis 2.n bestehen erfindungsgemäß aus höchstfestem Stahl mit einer Streckgrenze von 460 MPa bis 1100 MPa. Türme von Windenergieanlagen sind schwingfreudige Bauwerke. Während der geplanten Betriebsdauer von ca. 25 Jahren können Lastspielzahlen über n = 108 auftreten. Die Sicherstellung der Ermüdungsfestigkeit ist daher ein wichtiges Nachweiskriterium und spielt insbesondere beim Einsatz höchstfester Stähle eine besondere Rolle. Der Vorteil der erhöhten Streckgrenze kann bei höchstfesten Stählen vor allem bei statischer Beanspruchung optimal genutzt werden. Bei dynamischer Beanspruchung reduziert sich der Festigkeitsunterschied und beträgt bei hohen Lastspielzahlen von n = 108 nur noch ca. 33% gegenüber normalfesten Stählen und wird durch die aktuell gültigen Kerbklassen weiter eingeschränkt. Um den Festigkeitsvorteil höchstfester Stähle bei schwingend beanspruchten Türmen von Windenergieanlagen zu nutzen, sind ungünstige Kerbklassen durch konstruktive Maßnahmen zu vermeiden. Daher enthält der erfindungsgemäße Stahlrohrturm 1 keine ermüdungsgefährdeten Rundnähte, Ringflanschverbindungen oder Schweißbolzen. Auf Schraublöcher wird verzichtet oder der Bereich um das jeweilige Schraubloch nahtlos verstärkt (siehe auch 10.4). Die Verbindung der Turmbauteile 2.1.1 bis 2.n.m zu Sektionen erfolgt über kerbtechnisch günstige Klemmverbindungen nach den 10 bis 10.4. In Abhängigkeit von Lastfall, Transportweg und Wirtschaftlichkeit, können die Bauteile der Turmkopfsektion 2.1 statt über Klemmverbindungen mit Schweißnähten verbunden sein. Diese Längsnähte sind kerbtechnisch günstiger zu bewerten als Rundnähte, so dass eine geschweißte Turmkopfsektion durch die Möglichkeit einer Vorfertigung im Werk im Einzelfall sinnvoll sein kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Turmkopfsektion nicht vorgespannt ist. Um die bestmögliche Kerbklasse in hochbelasteten Turmbereichen zu erreichen sind alle anderen Sektionen aufgrund ihrer höheren Belastung nicht geschweißt. Die Sektionen sind untereinander bzw. zum Fundament über kerbtechnisch günstige Steckverbindungen 4.1 bis 4.n nach 5 verbunden. Die Sektionen werden über, in 5 dargestellte, Muffenelemente Me1.m bis Men.m am unteren Sektionsende teleskopartig ineinander gesteckt und im Turminneren bzw. im Inneren der Turmbauteile mit den gestrichelt angedeuteten Spannseilen 6.1.1 bis 6.n.m in axialer Richtung vorgespannt. Hierdurch können Schweiß- oder Schraubverbindungen zwischen den Sektionen entfallen. Positive Nebeneffekte der Vorspannung sind die Anhebung der Turmeigenfrequenz und die Verzögerung der Werkstoffermüdung durch Druckspannungen. Die Rissinitiierungsphase wird infolge der Druckbelastung verlängert und die Rissfortschrittsphase durch Rissschließungseffekte verzögert, so dass sich die Ermüdungsfestigkeit erhöht und damit der Einsatz höchstfester Stähle begünstigt wird. Die Höhe der Vorspannkraft der Spannseile richtet sich nach dem maximalen Biegemoment. Das Biegemoment ist am Turmfuß im Bereich der Steckschnittstelle 4.n am größten. Damit diese Steckverbindung bei Extrembeanspruchung nicht auseinanderklafft, muss die Vorspannkraft der Spannseile so groß sein, dass auf der Zugseite immer eine geringe Restdruckspannung in der Steckverbindung übrig bleibt. Die Druckspannung auf der Druckseite erhöht sich entsprechend. Damit nicht alle Sektionen mit dieser hohen Vorspannkraft vorgespannt werden müssen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Turm abschnittsweise in verschiedenen Höhen mit unterschiedlichen Vorspannkräften abzuspannen. Nähere Einzelheiten sind in den 4 und 4.1 erläutert. Die zusätzliche Werkstoffbelastung durch die Turmvorspannung erfordert höhere Werkstofffestigkeiten oder größere Blechdicken gegenüber nicht vorgespannten Türmen. Der Einsatz höchstfester Stähle ist folglich bei vorgespannten Türmen von besonderem Vorteil, da die Blechdicke nicht vergrößert werden muss. Die geringere Blechdicke ist wiederum beim Biegen der Turmbauteile aus umformtechnischen Gründen vorteilhaft. Allerdings erhöht sich durch die geringere Blechdicke in Verbindung mit der höheren Axialdruckbelastung durch die Turmvorspannung auch die Beulgefahr in der Turmwand. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die Turmbauteile 2.1.1 bis 2.n.m zu versteifen. Die Versteifung erfolgt vorzugsweise durch integrierte, nahtlos gewalzte, radial nach innen gerichtete Längsrippen Rn.1 bis Rn.m, durch doppel- oder mehrschalige Stahlprofile und/oder durch entsprechende Profilverbundbauweisen Stahl-Kunststoff bzw. Stahl-Beton. Die Auswahl der Versteifung ist lastfallabhängig. Bei Nabenhöhen bis ca. 160 m und Turbinengrößen bis 5 MW wird aus Kostengründen eine Versteifung mit integrierten nahtlos gewalzten Längsrippen bevorzugt. Bei den zukünftigen Leistungsklassen über 10 MW sind die Profil- bzw. Profilverbundbauweisen wegen ihrer größeren Steifigkeit besser geeignet. In den weiteren Ausführungen wird zunächst auf die Versteifung der Turmbauteile mit Längsrippen eingegangen. Die Profil- bzw. Profilverbundbauweisen sind in den 2 bis 2.8 beschrieben. Die Längsanordnung der Rippen ergibt sich aus den Hauptbelastungen des Turms. Bei konischen Türmen ergibt sich insbesondere eine konische Anordnung der Rippen in Längsrichtung der Bleche, wie in 1.2 dargestellt. Da nahtlos gewalzte parallel bzw. konisch verlaufende integrierte Rippen nur in Längsrichtung der Bleche gewalzt werden können und da die Rippen aus Belastungsgründen in Längsrichtung des Turms verlaufen müssen, ergibt sich die oben bereits beschriebene Längsanordnung der Bleche in Richtung der Turmachse. In den 12 bis 12.4 wird beschrieben, wie diese speziellen Bleche mit integrierten Rippen besonders vorteilhaft hergestellt und gebogen werden. 1 shows the schematic structure of the tubular steel tower according to the invention 1 a wind turbine in a side view. Tubular steel towers usually have a conical shape, but there are also known, especially in the offshore, cylindrical towers. The cross section is usually round. Polygon shapes are also in use. The invention relates to a conical or cylindrical polygonal tubular steel tower. However, the features according to the invention should not be limited exclusively to polygonal cross-sections, but mutatis mutandis apply to other cross-sectional shapes, for example round or oval towers. The number of corners of the polygon results from the width of the door opening 3 including the door opening reinforcement 3.1 , According to the invention, it is provided that the door cutout reinforcement is left and right respectively 3.1 a corner of the polygon lies. The area of the door opening is thus in the region of a straight leg of the polygon and has a width of about 900 to 1000 mm. Since the tower diameter in the area of the door opening can vary in different wind turbines, the number of corners of the polygon also varies. The polygon shape is therefore determined by the opening angle of the door opening 3 including the door opening reinforcement 3.1 Are defined. Further explanations emerge from the description 1.1 , Steel tube towers are usually made in sections from prefabricated sections, which are welded together in the factory of individual pipe sections and bolted via ring flanges to the section ends on the site. The longitudinal or rolling direction of the sheets is in the circumferential direction of the sections. The tubular steel tower according to the invention 1 is also sections of sections 2.1 to 2.n produced. The longitudinal or the rolling direction of the sheets is rotated in the direction of the tower axis. The reason for this rotated arrangement of the sheets or the tower components 2.1.1 to 2.nm will be explained in the course of further comments. The section length corresponds in this longitudinal arrangement of the sheet length. In the quaternary range, sheet lengths of up to 25 m are possible. For hot strip sheets, even larger sheet lengths can be produced in one piece. With regard to the section production of wind turbines, a section or sheet length of up to 40 ft. = Approx. 12 m is advantageous, since in this case the sheets or the individual components for the lower sections can be transported in standard containers. In the tower head section, however, a production of a maximum of 30 m long continuous sheets is provided on the piece. This corresponds to the transport limit for special transports and helps to avoid fatigue-critical round seams. The longitudinal arrangement of the sheets in the direction of the tower axis has the consequence that a section in the circumferential direction of several individual sheets or tower wall components composed. In addition, this longitudinal division of the sections requires special bending methods, since the bending of the long shell segments with conventional round bending machines is not possible because of the limited machine size. Corresponding bending or forming processes are in the course of the further embodiments in the 12.3 and 12.4 shown. The sections 2.1 to 2.n According to the invention consist of high-strength steel with a yield strength of 460 MPa to 1100 MPa. Towers of wind turbines are swinging buildings. During the planned Operating life of approx. 25 years, load cycle numbers over n = 10 8 can occur. Ensuring the fatigue strength is therefore an important criterion for detection and plays a special role in particular in the use of high-strength steels. The advantage of the increased yield strength can be optimally used for ultra-high strength steels, especially under static load. With dynamic load, the difference in strength is reduced and at high load cycles of n = 10 8 is only about 33% compared to normal-strength steels and is further limited by the currently valid notch classes. In order to use the strength advantage of high-strength steels in swinging claimed towers of wind turbines, unfavorable notch classes are to be avoided by design measures. Therefore, the tubular steel tower according to the invention contains 1 no fatigue-prone round seams, ring flange connections or welding studs. Screw holes are omitted or the area around the respective screw hole seamlessly reinforced (see also 10.4 ). The connection of the tower components 2.1.1 to 2.nm to sections via kerbtechnisch cheap clamp connections after the 10 to 10.4 , Depending on load case, transport route and economy, the components of the tower head section 2.1 instead of being connected via clamp connections with welds. These longitudinal seams are more favorable to score than round seams, so that a welded tower head section through the possibility of prefabrication in the factory in individual cases may be useful. This is especially true when the tower head section is not biased. In order to achieve the best possible score class in highly loaded tower areas, all other sections are not welded due to their higher load. The sections are mutually or to the foundation on kerbtechnisch cheap connectors 4.1 to 4-n to 5 connected. The sections will be over, in 5 shown, sleeve elements Me1.m to Men.m at the bottom of the section telescopically inserted into each other and inside the tower or in the interior of the tower components with the dashed lines indicated tension cables 6.1.1 to 6.nm biased in the axial direction. As a result, welding or screw connections between the sections can be omitted. Positive side effects of the prestressing are the increase of the tower natural frequency and the delay of the material fatigue due to compressive stresses. The crack initiation phase is prolonged as a result of the compressive load and the crack propagation phase is delayed by crack-closure effects, so that the fatigue strength increases and thus the use of high-strength steels is favored. The amount of prestressing force of the tensioning cables depends on the maximum bending moment. The bending moment is at the base of the tower in the area of the plug-in interface 4-n the biggest. So that this plug connection does not break apart under extreme stress, the prestressing force of the tensioning cables must be so great that a low residual compressive stress in the plug connection always remains on the tension side. The compressive stress on the pressure side increases accordingly. Thus, not all sections must be biased with this high biasing force, the invention proposes to seize the tower sections in different heights with different biasing forces. More details are in the 4 and 4.1 explained. The additional material load caused by the turret prestressing requires higher material strengths or greater sheet thicknesses than unbiased towers. The use of high-strength steels is therefore of particular advantage for prestressed towers, since the sheet thickness does not have to be increased. The smaller sheet thickness is in turn advantageous when bending the tower components for technical reasons. However, due to the lower sheet thickness in conjunction with the higher thrust load due to the prestressing of the tower, the danger of buckling in the tower wall also increases. According to the invention is therefore provided, the tower components 2.1.1 to 2.nm to stiffen. The stiffening is preferably carried out by integrated, seamlessly rolled, radially inwardly directed longitudinal ribs Rn.1 to Rn.m, by double or multi-layered steel profiles and / or by corresponding profile composite structures steel-plastic or steel-concrete. The selection of the stiffening depends on the load. For hub heights of up to 160 m and turbine sizes of up to 5 MW, stiffening with integrated seamlessly rolled longitudinal ribs is preferred for cost reasons. For the future performance classes above 10 MW, the profile or profile composite designs are better suited due to their greater rigidity. In the other embodiments, the stiffening of the tower components with longitudinal ribs will first be discussed. The profile or profile composite designs are in the 2 to 2.8 described. The longitudinal arrangement of the ribs results from the main loads of the tower. In conical towers, in particular results in a conical arrangement of the ribs in the longitudinal direction of the sheets, as in 1.2 shown. Since seamlessly rolled parallel or conically extending integrated ribs can be rolled only in the longitudinal direction of the sheets and since the ribs have to run in the longitudinal direction of the tower for loading reasons, the above-described longitudinal arrangement of the sheets results in the direction of the tower axis. In the 12 to 12.4 describes how these special panels with integrated ribs are made and bent particularly advantageous.
1.1 zeigt schematisch den Schnitt A-A in Höhe des Türausschnitts 3 durch die unterste Sektion 2.n des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 mit nahtlos integrierten radial nach innen gerichteten Längsrippen Rn.1 bis Rn.m. Die Längsrippen sind in die entsprechenden Turmbauteile 2.n.1 bis 2.n.m durch Walzen während der Blechherstellung eingeformt. Nähere Einzelheiten und Erläuterungen gehen aus den 12 bis 12.4 hervor. Eine alternative geschweißte Rippenausführung zum Beispiel für Prototypen ist in 1.5 beschrieben. Die Turmbauteile 2.n.1 bis 2.n.m sind an ihren Längsseiten, wie angedeutet, über Klemmverbindungen 7.n.1 bis 7.n.m verbunden. Der genaue Aufbau dieser Klemmverbindungen geht aus den 10 bis 10.2 hervor. Wie man der Darstellung entnimmt, befindet sich jeweils links und rechts der Türöffnung 3 mit der Türausschnittsverstärkung 3.1 eine Ecke E1 bzw. Em des Polygons. Aufgrund der erforderlichen Türöffnungsbreite ergibt sich ein Eckenabstand von mindestens 600 mm. Die Ecken E1 und Em bilden mit dem Mittelpunkt M der Sektion 2.n den Öffnungswinkel α. Zwischen den Ecken E1 und Em liegt ein gerader Schenkel des Polygons mit der Türöffnung 3 und der Türausschnittsverstärkung 3.1. Bei den üblicherweise konischen Türmen von Windenergieanlagen ist die Schenkellänge des Polygons nicht konstant, sondern nimmt entsprechend dem Turmdurchmesser vom Turmfuß zum Turmkopf ab. Die Schenkellänge im Bereich der Türöffnung ist somit kein sinnvolles Maß zur Definition der Polygonform. Der Öffnungswinkel α ändert sich dagegen nicht und ist zur Beschreibung der Polygonform besser geeignet, da er die Lage und Anzahl der Ecken des Polygons genau beschreibt. Wie man der schematischen Darstellung ebenfalls entnehmen kann, befindet sich in jeder Ecke des Polygons eine radial nach innen gerichtete Längsrippe bzw. die Türausschnittsverstärkung 3.1. Die Rippen liegen also in der Winkelhalbierenden zwischen zwei angrenzenden Polygonschenkeln. Diese Anordnung kann mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren besonders vorteilhaft hergestellt werden. Spiegelsymmetrisch unmittelbar angrenzend zu den einzelnen Rippen sind die einzelnen Spannseile 6.1.1 bis 6.n.m angeordnet. Dies ermöglicht eine optimale Abstützung der Seilvorspannkräfte und ein lokales Beulen der Turmwand wird vermieden. Links und rechts jeder Rippe verläuft je ein Spannseil. Links und rechts jeder Rippe können auch zwei oder mehr Spannseile angeordnet sein, wenn der Turm, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, in mehreren Abschnitten vorgespannt ist (siehe Erläuterung zu 4). Die Anzahl der Seile links und rechts der Rippen ist jeweils gleich. Durch diese symmetrische Anordnung kompensieren sich die Biegemomente auf die Rippen. Die Rippen in den Ecken E1 und Em sind durch eine Türausschnittsverstärkung 3.1 ersetzt. Es ist aber auch eine Ausführungsvariante möglich, bei der die Türausschnittsverstärkung 3.1 durch seitlich angrenzende Längsrippen Rn.m flankiert sind, wie in 3 vergrößert dargestellt. Die Blechdicke tv ist gegenüber der Blechdicke tn der Sektion erhöht. Der Türausschnitt wird also nicht wie sonst üblich durch geschweißte Verstärkungen ausgesteift, sondern durch eine lokale Blechdickenerhöhung, die sich zwischen den kurzen Enden des Turmbauteils 2.n.m in Walzrichtung erstreckt. Hierauf wird im Rahmen der Erläuterung zu den 3 und 3.1 genauer eingegangen. Die entsprechenden Spannseile werden somit von der Türausschnittsverstärkung 3.1 abgestützt. Der Bereich der Türöffnung 3 ist frei von Spannseilen, so dass ein ungehinderter Zugang in das Turminnere gewährleistet ist. Dies wird durch die spezielle zuvor beschriebene Polygonform erreicht, bei der die Rippen mit den symmetrisch angeordneten Spannseilen jeweils genau in den Ecken des Polygons liegen. Unsymmetrische Spannseilanordungen bzw. komplizierte Befestigungslösungen der Spannseile im Bereich der Türöffnung werden auf diese Weise vermieden. 1.1 schematically shows the section AA at the level of the door cut 3 through the bottom section 2.n of the tubular steel tower according to the invention 1 with seamlessly integrated radially inwardly directed longitudinal ribs Rn.1 to Rn.m. The longitudinal ribs are in the corresponding tower components 2.n.1 to 2.nm molded by rolling during sheet metal production. Further details and explanations go from the 12 to 12.4 out. An alternative welded rib design for example for prototypes is in 1.5 described. The tower components 2.n.1 to 2.nm are on their long sides, as indicated, via clamp connections 7.n.1 to 7.nm connected. The exact structure of these clamp connections goes from the 10 to 10.2 out. As you can see from the illustration, there is a left and right door opening 3 with the door opening reinforcement 3.1 a corner E1 or Em of the polygon. Due to the required door opening width results in a corner distance of at least 600 mm. The corners E1 and Em form the center M of the section 2.n the opening angle α. Between the corners E1 and Em lies a straight leg of the polygon with the door opening 3 and the door opening reinforcement 3.1 , In the usually conical towers of wind turbines, the leg length of the polygon is not constant, but decreases according to the tower diameter from the tower base to the tower head. The leg length in the area of the door opening is therefore not a meaningful measure for defining the polygon shape. On the other hand, the opening angle α does not change and is better suited to the description of the polygon shape since it describes the position and number of corners of the polygon exactly. As can also be seen from the schematic illustration, there is a radially inwardly directed longitudinal rib or the door opening reinforcement in each corner of the polygon 3.1 , The ribs are thus in the bisector between two adjacent polygon legs. This arrangement can be produced particularly advantageously with the methods proposed according to the invention. Mirror symmetric immediately adjacent to the individual ribs are the individual tension cables 6.1.1 to 6.nm arranged. This allows optimal support of the cable prestressing forces and a local buckling of the tower wall is avoided. Each left and right of each rib runs a tensioning rope. Two or more tensioning cables can also be arranged on the left and on the right of each rib, if the tower, as proposed by the invention, is prestressed in several sections (see explanation of FIG 4 ). The number of ropes left and right of the ribs is the same. This symmetrical arrangement compensates the bending moments on the ribs. The ribs in the corners E1 and Em are through a door cutout reinforcement 3.1 replaced. But it is also a variant possible, in which the door opening reinforcement 3.1 flanked by laterally adjacent longitudinal ribs Rn.m, as in 3 shown enlarged. The sheet thickness tv is increased compared to the sheet thickness tn of the section. The door opening is therefore not stiffened as usual by welded reinforcements, but by a local increase in sheet thickness, extending between the short ends of the tower component 2.nm extends in the rolling direction. This will be explained in the explanation of the 3 and 3.1 discussed in more detail. The corresponding tension cables are thus of the door opening reinforcement 3.1 supported. The area of the door opening 3 is free of tensioning cables, so that unhindered access to the inside of the tower is guaranteed. This is achieved by the special polygonal shape described above, in which the ribs with the symmetrically arranged tensioning ropes each lie exactly in the corners of the polygon. Unbalanced Spannseilanordungen or complicated fastening solutions of the tension cables in the door opening are avoided in this way.
1.2 zeigt schematisch den Längsschnitt B-B durch die Sektion 2.n mit konisch verlaufenden Rippen Rn.1 bis Rn.m. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur zwei Längsrippen dargestellt. Die Spannseile und die Klemmverbindungen sind nicht dargestellt. Die üblicherweise konische Form von Stahlrohrtürmen von Windenergieanlagen hat eine entsprechend konische Anordnung der Längsrippen zur Folge. Der Rippenabstand a bei der erfindungsgemäßen Polygonform nimmt entsprechend der Gleichung a = 0,5·Du·αab. Der Rippenabstand ao im oberen Teil der Sektion 2.n ist kleiner als der Rippenabstand au im unteren Teil der Sektion. Um solche konischen Rippenverläufe herstellen zu können, sind spezielle verfahrenstechnische Maßnahmen erforderlich. Diese werden in den 12 bis 12.4 erläutert. In dieser Erfindung werden Rippenverläufe bevorzugt, bei denen sich die Längsrippen über die gesamte Turmhöhe erstrecken. Die Rippen der einzelnen Sektionen 2.1 bis 2.n stehen an den Schnittstellen mit ihren Enden jeweils genau aufeinander. Dies wird durch konstruktive Maßnahmen entsprechend 5.1 erreicht und erlaubt einen optimalen Kraftfluss. Zur Vermeidung durchgehender Längsnähte sind die übereinander liegenden Sektionen, wie in 1 dargestellt, mauersteinartig gegeneinander um das Maß V versetzt. Damit der ungehinderte Kraftfluss zwischen den Rippen nicht gestört wird ist vorgesehen, dass der Versatz immer genau dem Eckenabstand bzw. dem ganzzahligen Vielfachen des Eckenabstandes entspricht. Auf diese Weise wird erreicht, dass, trotz Versatz, die Ecken immer genau übereinander stehen. 1.2 schematically shows the longitudinal section BB through the section 2.n with conically extending ribs Rn.1 to Rn.m. For clarity, only two longitudinal ribs are shown. The tension cables and the clamp connections are not shown. The usually conical shape of tubular steel towers of wind turbines has a corresponding conical arrangement of the longitudinal ribs result. The fin pitch a in the polygon shape according to the invention decreases according to the equation a = 0.5 · Du · αab. The rib distance ao in the upper part of the section 2.n is smaller than the rib distance au in the lower part of the section. In order to produce such conical rib courses, special procedural measures are required. These are in the 12 to 12.4 explained. In this invention, rib courses are preferred in which the longitudinal ribs extend over the entire tower height. The ribs of the individual sections 2.1 to 2.n stand exactly at the interfaces with their ends. This is done by constructive measures accordingly 5.1 achieves and allows an optimal power flow. To avoid continuous longitudinal seams are the superimposed sections, as in 1 shown, brick-like offset against each other by the dimension V. So that the unimpeded power flow between the ribs is not disturbed, it is provided that the offset always corresponds exactly to the corner distance or the integer multiple of the corner distance. In this way it is achieved that, despite offset, the corners are always exactly on top of each other.
1.3 zeigt schematisch die Einzelheit Z1 einer nahtlos integrierten Längsrippe Rn.m im Schnitt. Die Rippe Rn.m ist eine nahtlose Verzweigung des Turmbauteils 2.n.m, welche genau in der Ecke Em des Polygons liegt und radial nach innen zur Turmmitte zeigt. Die Rippe liegt also genau in der Winkelhalbierenden β/2 zwischen den angrenzenden Blechschenkeln S1 und S2 des Polygons. Am Übergang zu den Schenkeln S1 bzw. S2 ist jeweils ein kerbtechnisch günstiger Radius r vorgesehen. Die Anordnung der Rippe in Längsrichtung des Turms und die Übereinstimmung mit der Walzrichtung der Bleche ermöglichen eine walztechnische Herstellung in Anlehnung an das Spaltbiegen. Das entsprechende Verfahren wird in den 12 bis 12.4 beschrieben. Verfahrenstechnisches Merkmal dieser speziellen Rippen ist die Anordnung genau in den Ecken bzw. in der Winkelhalbierenden β/2 zwischen den angrenzenden Blechschenkeln. Auf diese Weise kann die Verfahrenskombination aus Biegen und Spalten zugleich für die Herstellung der Polygonform der Turmbauteile genutzt werden. Aus verfahrenstechnischen Gründen ist die Dicke der Rippen t kleiner oder höchstens gleich der Blechdicke tn der Turmbauteile 2.n.m und liegt im Bereich 0,5·tn bis 1·tn. Da die Blechdicke vom Turmfuß zum Turmkopf entsprechend der Turmbelastung allmählich abnimmt, wird auch die Rippendicke entsprechend angepasst. Die Anpassung kann stufenweise von Sektion zu Sektion oder kontinuierlich erfolgen. Dies gilt analog für die Rippenhöhe, die ebenfalls zum Turmkopf hin reduziert wird. Aus verfahrenstechnischen Gründen werden Rippenhöhen zwischen 50 und 100 mm bevorzugt. In diesem Bereich kann eine ausreichende Sicherheit gegen Schalenbeulen gewährleistet werden. Die Dimensionierung der Blechdicke ist Stand der Technik und wird von Fachleuten beherrscht. Wie man der Darstellung entnimmt, sind die Spannseile 6.1.1 bzw. 6.n.m innerhalb der Rippenhöhe nahe der Turmwand untergebracht. Außerdem sind die Spannseile spiegelsymmetrisch mit geringstmöglichem Abstand s zur jeweiligen Rippe Rn.m angeordnet. Beide Maßnahmen bewirken jeweils geringstmögliche Biegemomente auf die Rippen bzw. auf die Turmwand und eine optimale Vorspannung der Schnittstellen 4.1 bis 4.n. Nähere Erläuterungen zur Führung der Seile sind der 4.2 zu entnehmen. 1.3 schematically shows the detail Z1 of a seamlessly integrated longitudinal rib Rn.m in section. The rib Rn.m is a seamless branch of the tower component 2.nm , which lies exactly in the corner Em of the polygon and points radially inward towards the center of the tower. The rib lies exactly in the bisecting line β / 2 between the adjacent sheet metal legs S1 and S2 of the polygon. At the transition to the legs S1 and S2 respectively a kerbtechnisch favorable radius r intended. The arrangement of the rib in the longitudinal direction of the tower and the correspondence with the rolling direction of the sheets allow a rolling technical production based on the gap bending. The corresponding procedure is in the 12 to 12.4 described. The technical feature of these special ribs is the arrangement exactly in the corners or in the bisector β / 2 between the adjacent sheet metal legs. In this way, the method combination of bending and columns can be used at the same time for the production of the polygon shape of the tower components. For procedural reasons, the thickness of the ribs t is smaller or at most equal to the sheet thickness tn of the tower components 2.nm and is in the range of 0.5 · tn to 1 · tn. Since the sheet thickness gradually decreases from the tower base to the tower head according to the tower load, the rib thickness is also adjusted accordingly. The adaptation can be done step by step from section to section or continuously. This applies analogously to the rib height, which is also reduced towards the tower head. For procedural reasons, rib heights between 50 and 100 mm are preferred. In this area, a sufficient security against Schalenbeulen can be ensured. The dimensioning of the sheet thickness is state of the art and is dominated by experts. How to take the representation, are the tensioning cables 6.1.1 respectively. 6.nm housed within the rib height near the tower wall. In addition, the tension cables are arranged mirror-symmetrically with the shortest possible distance s to the respective rib Rn.m. Both measures each cause the lowest possible bending moments on the ribs or on the tower wall and an optimal bias of the interfaces 4.1 to 4-n , Further explanations for the guidance of the ropes are the 4.2 refer to.
1.4 zeigt schematisch die erfindungsgemäß bevorzugte Form einer Längsrippe Rn.m im Schnitt. Unterschied zu 1.3 ist die verdickte Vorderkante der Rippe, d. h. an der Rippenspitze ist eine T-förmige Verzweigung mit der Dicke t/2 und der Breite der Rippenvorderkante b angebracht. Die Breite der Rippenvorderkante b beträgt mindestens das doppelte der Rippendicke t. In bevorzugten Ausführungen ist b größer oder gleich 3·t. Diese T-förmige Verdickung der Rippenvorderkante b ermöglicht kerbtechnisch günstige Befestigungen der Turmeinbauten, wie in 8.1 dargestellt. Die Turmeinbauten werden hierzu auf die Verdickung form- bzw. reibschlüssig aufgeklemmt. 1.4 schematically shows the inventively preferred form of a longitudinal rib Rn.m in section. difference to 1.3 is the thickened leading edge of the rib, ie at the rib tip is a T-shaped branch with the thickness t / 2 and the width of the rib front edge b attached. The width of the rib front edge b is at least twice the rib thickness t. In preferred embodiments, b is greater than or equal to 3 * t. This T-shaped thickening of the rib front edge b allows kerbtechnisch favorable fortifications of the tower installations, as in 8.1 shown. The tower internals are clamped on the thickening form- or frictionally engaged.
1.5 zeigt schematisch die alternative Ausführung einer Längsrippe Rn.m mit Schweißnähten. In Sonderfällen, zum Beispiel bei der Fertigung von Prototypen kann es, zur Vermeidung von Investitionen sinnvoll sein, geschweißte Rippen unter Verwendung von T- oder doppel-T-förmigen Profilbauteilen Pn.m einzusetzen. Dieses Konzept ermöglicht die Verwendung handelsüblicher gewalzter Halbzeuge und vorhandener Betriebsmittel, ist allerdings mit größerem Fertigungsaufwand verbunden. Die Profilbauteile Pn.m sind zwischen den angrenzenden abgewinkelten Blechsegmenten B1 bis Bm mit den Nähten SN1 und SN2 stumpf eingeschweißt. Dies ermöglicht bessere Kerbklassen als andere konstruktive Lösungen mit Doppelkehlnähten. Da es sich um gewalzte Profile handelt, haben die Rippen die gleiche vorteilhafte Kerbklasse wie die Rippen in den 1.3 bzw. 1.4. Lediglich im Bereich der seitlichen Schweißnähte SN1 und SN2 ist die Festigkeit durch die Kerbklasse abgemindert. Sofern der Schweißnahtbereich mit hochfrequenten Hämmerverfahren nachbehandelt wird oder wenn der Schweißnahtbereich nach 10.4 verdickt ist, können Turmbauteile mit ähnlichen Ermüdungsfestigkeiten wie bei der schweißnahtlosen Ausführung erreicht werden. Bei der Verwendung von Doppel-T-Profilen können Rippen mit verdickter Vorderkante analog zu 1.4 dargestellt werden. Unterschiede gibt es bezüglich der Rippenanordnung. Die Rippen Rn.m befinden sich bei der geschweißten Ausführung nicht in den abgewinkelten Ecken E1 bis Em des Polygons, sondern mittig genau senkrecht auf dem geraden Schenkel zwischen den Ecken E1 und Em. 1.5 schematically shows the alternative embodiment of a longitudinal rib Rn.m with welds. In special cases, for example in the production of prototypes, welded ribs using T or double T-shaped profile components Pn.m may be advisable to avoid investment. This concept allows the use of commercially available rolled semi-finished products and existing resources, but is associated with greater manufacturing costs. The profile components Pn.m are butt-welded between the adjacent angled sheet metal segments B1 to Bm with the seams SN1 and SN2. This enables better notch classes than other constructive solutions with double fillet welds. Since these are rolled profiles, the ribs have the same advantageous score as the ribs in the 1.3 respectively. 1.4 , Only in the area of lateral weld seams SN1 and SN2 is the strength reduced by the notch class. If the weld seam area is aftertreated with high-frequency hammering methods or if the weld seam area is after 10.4 Thickened, tower components with similar fatigue strength as in the weld-free execution can be achieved. When using double-T profiles, ribs with thickened leading edge can be analogous to 1.4 being represented. There are differences regarding the rib arrangement. The ribs Rn.m are in the welded version not in the angled corners E1 to Em of the polygon, but centrally exactly perpendicular to the straight leg between the corners E1 and Em.
2 zeigt schematisch den Schnitt A-A in Höhe des Türausschnitts 3 durch die unterste Sektion 2.n des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 aus doppel- oder mehrschaligen Stahlprofilen. Die Sektion 2.n setzt sich analog zu 1.1 aus mehreren polygonförmigen Turmbauteilen 2.n.m zusammen, die an den Längsseiten, wie zeichnerisch angedeutet, über Klemmverbindungen 7.n.m verbunden sind. Die Turmbauteile 2.n.m bestehen aus mindestens einem Außenblech ABn.m und einem Innenblech IBn.m mit der Blechdicke tn. Abhängig vom Lastfall können auch drei oder mehr Blechlagen verwendet werden, wie in 2.8 dargestellt. Durch die Aufteilung des Stahls auf mehrere Schalen wird die Blechdicke reduziert und das Biegen des polygonförmigen Querschnitts erleichtert. Die Außen- und Innenbleche der Turmbauteile bilden in sich geschlossene konzentrisch angeordnete polygonförmige Rohrschalenelemente. Der Abstand qv zwischen Innen- und Außenblech IBn.m und ABn.m kann in Richtung der Turmachse konstant sein oder sich konisch verjüngen. Dies ermöglicht eine Querschnittsanpassung der Stahlprofile innerhalb einer Sektion. Darüber hinaus kann der Querschnitt der Stahlprofile von Sektion zu Sektion stufenweise, entsprechend den Belastungsanforderungen, über die Blechdicke angepasst werden. Die Verbindung zwischen Innen- und Außenblech IBn.m und ABn.m wird über Verbundmaterialien VB aus Kunststoff oder Beton und/oder Schottblechen SBn.m erreicht. Prinzipiell wäre es möglich, bei entsprechender Anzahl Schottblechen, auf das Verbundmaterial zu verzichten. Aufgrund der besseren mechanischen und akustischen Eigenschaften, sowie zur Reduzierung des Schweißaufwandes, sind Profilverbundbauweisen Stahl-Beton bzw. Stahl-Kunststoff von Vorteil und werden daher in den nachfolgenden Figuren detailliert beschrieben. Das Verbundmaterial VB beteiligt sich am Lastabtrag und ermöglicht eine Reduzierung der Schottbleche. Bei Verbundmaterialien mit entsprechender Haftfestigkeit kann auf die geschweißten Schottbleche im Idealfall ganz verzichtet und damit eine optimale Kerbklasseneinstufung erreicht werden. Der Aufbau der Turmbauteile in Profilverbundbauweise ist nicht an ein spezielles Kunststoff- oder Betonmaterial gebunden und generell auf andere gut haftende Verbundmaterialien übertragbar. Die vorliegende Erfindung soll diese Materialalternativen vom Grundsatz her abdecken. Die Spannseile 6.1.1 bis 6.n.m befinden sich vorzugsweise in Hüllrohren im Inneren der Stahlprofile und sind dadurch vor Korrosion geschützt. Im Bereich der Türausschnittsverstärkung 3.1 um die Türöffnung 3 haben das entsprechende Außenblech, sowie das Innenblech lokal eine größere Blechdicke tv. Einzelheiten zur Türausschnittsverstärkung sind in 3.2 beschrieben. 2 schematically shows the section AA at the level of the door cut 3 through the bottom section 2.n of the tubular steel tower according to the invention 1 made of double or multi-layered steel profiles. The section 2.n is analogous to 1.1 from several polygonal tower components 2.nm together, on the long sides, as indicated in the drawing, via clamp connections 7.nm are connected. The tower components 2.nm consist of at least one outer panel ABn.m and an inner panel IBn.m with the sheet thickness tn. Depending on the load case, three or more sheet metal layers can be used, as in 2.8 shown. By dividing the steel into several shells, the sheet thickness is reduced and the bending of the polygonal cross-section is facilitated. The outer and inner plates of the tower components form self-contained concentrically arranged polygonal tube shell elements. The distance qv between the inner and outer panels IBn.m and ABn.m can be constant in the direction of the tower axis or taper conically. This allows a cross-sectional adaptation of the steel profiles within a section. In addition, the section of the steel sections can be adjusted from section to section step by step, according to the load requirements, via the sheet thickness. The connection between the inner and outer panels IBn.m and ABn.m is achieved using composite materials VB made of plastic or concrete and / or bulkhead sheets SBn.m. In principle, it would be possible to dispense with a corresponding number of bulkhead plates on the composite material. Due to the better mechanical and acoustic properties, as well as to reduce the welding effort, composite profiles steel-concrete or steel-plastic are advantageous and are therefore described in detail in the following figures. The composite material VB participates in the load transfer and enables a reduction of the bulkhead plates. In the case of composite materials with appropriate adhesive strength, the welded bulkhead plates can ideally be completely dispensed with and thus an optimum notch class classification can be achieved. The structure of the tower components in profile composite construction is not bound to a specific plastic or concrete material and generally transferable to other well-bonded composite materials. The present invention is intended to cover these material alternatives in principle. The tension cables 6.1.1 to 6.nm are preferably in cladding inside the steel profiles and are thus protected from corrosion. In the area of the door opening reinforcement 3.1 around the door opening 3 have the corresponding outer panel, and the inner panel locally a larger sheet thickness tv. Details of the door opening reinforcement are in 3.2 described.
2.1 zeigt schematisch die vergrößerte Darstellung eines Turmbauteils 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Kunststoff als Kernmaterial. Kunststoffe haben ein geringes spezifisches Gewicht und sind daher besonders für feste und schwimmende Offshore Anlagen interessant. Der Gewichtsvorteil ermöglicht kostengünstige Offshore Gründungsstrukturen. Auch bei Onshore Anlagen ist das geringe Gewicht von Vorteil und reduziert überdies die Transportkosten. Geeignete Kunststoffe für diese Verbundbauweise basieren auf Polyurethan oder Epoxidharzen und ermöglichen gute Haft- und Scherzugfestigkeiten, als Voraussetzung für eine hohe Resistenz gegen Ermüdung. Der Haftverbund kommt ohne zusätzliche Verankerungen der Bleche im Kunststoffkern aus. Um die erforderliche Adhäsion des Verbundmaterials VB auf dem Innenblech IBn.m bzw. auf dem Außenblech ABn.m zu gewährleisten, sind während des Herstellprozesses reproduzierbare Umgebungsbedingungen erforderlich. Dies kann auf einer Baustelle nicht gewährleistet werden und erfordert daher eine Vorfertigung im Werk. Um die polygonförmigen Turmbauteile 2.n.m auf der Baustelle zu Sektionen montieren zu können, sind spezielle Verbindungsschnittstellen VS an den Profilenden vorgesehen. Die Verbindungsschnittstellen VS liegen senkrecht genau mittig in einem geraden Schenkelabschnitt des Polygons und dienen zur Herstellung der Klemmverbindungen nach 2.1. Die entsprechenden Blechenden an den Längsseiten des Außenblechs ABn.m sind nach innen zum Turmmittelpunkt M abgekröpft und keilförmig verdickt. Am Innenblech IBn.m sind die Blechenden an den Längsseiten dagegen nach außen vom Mittelpunkt weg abgekröpft und keilförmig verdickt. Die Blechdicke nimmt jeweils keilförmig zum Ende zu. Die Keilflächen sind dem Inneren der Turmbauteile zugewandt. Der Bereich der Verbindungsschnittstellen VS bleibt frei von Verbundmaterial, da dieser Bauraum von den Klemmverbindungen beansprucht wird. Die Spannseile 6.n.m befinden sich in Fett gefüllten Hüllrohren Hü1 bis Hüx, die in das Verbundmaterial VB eingebettet sind. Die Biegemomente auf das Innen- bzw. Außenblech sind durch die symmetrische Anordnung gering. Die Spannseile können im Turminneren frei zugänglich, außerhalb der Turmbauteile 2.n.m verlegt sein. Auch eine Kombination aus außen – und innenverlegten Spannseilen, wie in 2.7 dargestellt, ist möglich. Dies vereinfacht Wartung und Montage, erhöht jedoch die Biegemomentbelastung der Turmwand. Das Turmbauteil 2.n.m enthält keine Schweißnähte. Dies wirkt sich günstig auf die Kerbklasse aus. 2.1 schematically shows the enlarged view of a tower component 2.nm in profile composite construction with plastic as core material. Plastics have a low specific weight and are therefore of particular interest for fixed and floating offshore installations. The weight advantage enables cost-effective offshore foundation structures. Even onshore systems, the low weight is beneficial and also reduces transport costs. Suitable plastics for this composite construction based on polyurethane or epoxy resins and allow good adhesion and Scherzugfestigkeiten, as a prerequisite for a high resistance to fatigue. The adhesive bond comes without additional anchoring of the sheets in the plastic core. In order to ensure the required adhesion of the composite material VB on the inner panel IBn.m or on the outer panel ABn.m, reproducible environmental conditions are required during the production process. This can not be guaranteed on a construction site and therefore requires prefabrication in the factory. To the polygonal tower components 2.nm At the construction site to be able to assemble sections, special connection interfaces VS are provided at the profile ends. The connection interfaces VS lie vertically exactly in the middle in a straight leg section of the polygon and serve for the production of the clamping connections 2.1 , The corresponding plate ends on the longitudinal sides of the outer panel ABn.m are bent inwardly to the tower center M and wedge-shaped thickened. On the inner panel IBn.m, on the other hand, the sheet ends on the longitudinal sides are bent away from the center and wedge-shaped. The sheet thickness increases in each case wedge-shaped to the end. The wedge surfaces face the interior of the tower components. The area of the connection interfaces VS remains free of composite material, since this space is claimed by the clamp connections. The tension cables 6.nm are in fat-filled cladding Hü1 to Hüx, which are embedded in the composite material VB. The bending moments on the inner and outer panels are low due to the symmetrical arrangement. The tensioning cables can be freely accessible inside the tower, outside the tower components 2.nm be misplaced. Also a combination of externally and internally laid tensioning cables, as in 2.7 shown is possible. This simplifies maintenance and assembly, but increases the bending moment load of the tower wall. The tower component 2.nm contains no welds. This has a favorable effect on the notch class.
2.2 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit modifizierter Geometrie der Verbindungsschnittstelle VS mit Kunststoff als Kernmaterial. Die Abkröpfung der Blechenden ist entgegengesetzt zu 2.1 gerichtet. Diese modifizierte Anordnung ermöglicht den Einsatz alternativer Klemmverbindungen nach 10.3 sowie den Verzicht auf Schraublöcher im Innenblech IBn.m bzw. Außenblech ABn.m. Dies und der Verzicht auf Schweißnähte ermöglicht die Einstufung in die bestmögliche Kerbklasse. 2.2 schematically shows a tower component 2.nm in profile composite construction with modified geometry of the connection interface VS with plastic as core material. The bend of the sheet ends is opposite to 2.1 directed. This modified arrangement allows the use of alternative clamping connections 10.3 and the omission of screw holes in the inner panel IBn.m or outer panel ABn.m. This and the absence of welds allows the classification in the best possible notch class.
2.3 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit integrierten nahtlos gewalzten Längsrippen Rn.m mit Kunststoff als Kernmaterial. Durch die Integration von nahtlos gewalzten Längsrippen Rn.m in das jeweilige Innenblech IBn.m bzw. Außenblech ABn.m wird das Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise zusätzlich versteift und der Haftverbund zwischen dem Kunststoffkern und den Stahlblechen verbessert. Die Gefahr des lokalen Schalenbeulens in Folge der Turmvorspannung reduziert sich. Der Verbrauch an Verbundmaterial VB ist in Folge der höheren Steifigkeit geringer. Entsprechend der Darstellung in 2.3 werden Längsrippen mit verdickter Vorderkante bevorzugt, da diese eine noch bessere Verankerung des Innen- bzw. Außenblechs im Verbundmaterial VB bewirkt. Alternativ können Längsrippen ohne verdickte Vorderkante eingesetzt werden. Die Längsrippen befinden sich im Inneren des Turmbauteils sowohl in den Ecken, als auch in den geraden Schenkelabschnitten des Polygons und sind gegeneinander versetzt. Ansonsten entspricht der konstruktive Aufbau der 2.1. Es versteht sich von selbst, dass die Verbindungsschnittstellen VS alternativ nach 2.2 ausgeführt sein können. 2.3 schematically shows a tower component 2.nm in profile composite construction with integrated seamlessly rolled longitudinal ribs Rn.m with plastic as core material. By integrating seamlessly rolled longitudinal ribs Rn.m into the respective inner panel IBn.m or outer panel ABn.m, the tower component becomes 2.nm reinforced in profile composite construction and improved the bond between the plastic core and the steel sheets. The risk of local bowl buckling as a result of the tower bias is reduced. The consumption of composite material VB is lower due to the higher stiffness. As shown in 2.3 Longitudinal ribs with a thickened front edge are preferred because this causes an even better anchoring of the inner or outer sheet in the composite material VB. Alternatively, longitudinal ribs without thickened leading edge can be used. The longitudinal ribs are located in the interior of the tower component both in the corners, as well as in the straight leg portions of the polygon and are offset from each other. Otherwise corresponds to the structural design of the 2.1 , It goes without saying that the connection interfaces VS alternatively after 2.2 can be executed.
2.4 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Verbindungsschnittstellen VS aus angeschweißten Profilverbindungselementen PV mit Kunststoff als Kernmaterial. Der konstruktive Aufbau entspricht weitgehend der 2.1. Im Wesentlichen unterscheidet sich der Aufbau in den geänderten Verbindungsschnittstellen VS. Die abgekröpften keilförmigen Verdickungen sind in dieser Ausführung der Turmbauteile nicht in das Innenblech IBn.m bzw. das Außenblech ABn.m integriert, sondern sind Bestandteil separater Profilverbindungselemente PV. Hierdurch wird die Herstellung der Verbindungsschnittstelle vereinfacht und die Genauigkeit erhöht. Diese Profilverbindungselemente PV werden im Stahlbau als gebolzte Montageschienen zum Beispiel zur Befestigung von Kranbahnen eingesetzt. Das dargestellte Profilverbindungselement unterscheidet sich von diesen Montageschienen durch die zwei Anschweißstutzen AS1 und AS2. Mit diesen Anschweißstutzen wird das Profilverbindungselement mit dem Innenblech Ibn.m sowie mit dem Außenblech ABn.m stumpf verschweißt. Die jeweilige Schweißnaht SNx ist über die Anschweißstutzen AS1 und AS2 vom U-förmigen Teil des Profilverbindungselements PV beabstandet. Eine Verschweißung direkt mit diesem U-förmigen Teil des Profilverbindungselements wäre kerbtechnisch ungünstig. Die Anschweißstutzen AS1 und AS2, die sich über die volle Länge des Profilverbindungselements PV erstrecken, sind nahtlos gewalzte integrierte Verzweigungen im Blechwerkstoff entsprechen dem grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Längsrippen. Die Dicke der Anschweißstutzen AS1 und AS2 stimmt mit der angrenzenden Blechdicke tn des Innen- und Außenblechs überein. Die Blechdicke tv des Profilverbindungselements PV kann gleich oder größer sein als die Blechdicke tn. Je größer die Blechdicke tv ist, desto steifer ist das entsprechende Profilverbindungselement PV. Die Steifigkeit des Profilverbindungselements kann auf diese Weise an die Steifigkeitsanforderungen der Verbindungsschnittstelle VS angepasst werden. Eine zusätzliche Versteifung gegenüber der Verbindungsschnittstelle VS nach 2.1 ergibt sich durch die Verbindung von Innen- und Außenblech IBn.m und ABn.m über den zwischen den Anschweißstutzen AS1 und AS2 liegenden Schenkel des geschweißten Profilverbindungselements PV. Aus dem Stand der Technik sind Montageschienen mit innen liegender Verzahnung bekannt. Hierdurch können T-Nutensteine sicher befestigt werden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diese Verzahnung VZ außenseitig im Bereich der Abkröpfung am Profilverbindungselement anzubringen. Relativbewegungen der Längsseiten zweier aneinander grenzender Turmbauteile 2.n.m werden durch diese außen liegende Verzahnung VZ der Verbindungsschnittstelle VS unterdrückt. Nähere Ausführungen hierzu sind 10.4 zu entnehmen. 2.4 schematically shows a tower component 2.nm in profile composite construction with connection interfaces VS made of welded profile connection elements PV with plastic as core material. The structural design largely corresponds to the 2.1 , Essentially, the structure differs in the changed connection interfaces VS. The bent wedge-shaped thickenings are not integrated in this embodiment of the tower components in the inner panel IBn.m and the outer panel ABn.m, but are part of separate profile connection elements PV. This simplifies the manufacture of the connection interface and increases the accuracy. These profile connection elements PV are used in steel construction as bolted mounting rails, for example for fastening crane runways. The illustrated profile connection element differs from these mounting rails by the two weld-on pieces AS1 and AS2. The profile connection element is butt-welded to the inner plate Ibn.m as well as to the outer plate ABn.m with these weld-on sockets. The respective weld SNx is spaced apart from the U-shaped part of the profile connection element PV via the weld-on connection pieces AS1 and AS2. A weld directly with this U-shaped part of the profile connecting element would be unfavorable kerbtechnisch. The weld-on sockets AS1 and AS2, which extend over the full length of the profile connecting element PV, are seamlessly rolled integrated branches in the sheet metal material correspond to the basic structure of the longitudinal ribs according to the invention. The thickness of the welding studs AS1 and AS2 coincides with the adjacent sheet thickness tn of the inner and outer sheets. The sheet thickness tv of the profile connection element PV can be equal to or greater than the sheet thickness tn. The larger the sheet thickness tv, the stiffer the corresponding profile connecting element PV. The stiffness of the profile connection element can be adapted in this way to the rigidity requirements of the connection interface VS. An additional stiffening against the connection interface VS after 2.1 results from the connection of inner and outer panels IBn.m and ABn.m on the lying between the weldment AS1 and AS2 legs of the welded profile connection element PV. From the prior art mounting rails with internal teeth are known. As a result, T-nuts can be securely fastened. According to the invention, it is proposed to attach these teeth VZ on the outside in the region of the bend on the profile connecting element. Relative movements of the long sides of two adjacent tower components 2.nm are suppressed by these external teeth VZ of the connection interface VS. More details on this are 10.4 refer to.
2.5 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Beton als Kernmaterial. Beton hat eine deutlich geringere Haftung auf Stahlblech als Polyurethan oder Epoxidharz. Der Verbundaufbau des Turmbauteils 2.n.m wird daher zusätzlich mit Schottblechen SBn.m verstärkt. Die Schottbleche bestehen im dargestellten Fall aus Doppel-T-Profilen. Die Doppel-T-Profile sind senkrecht genau mittig in den Schenkelabschnitten des Polygons angeordnet und jeweils stumpf zwischen den angrenzenden Innenblechen IBn.m bzw. Außenblechen ABn.m eingeschweißt. An den Längsseiten des Turmbauteils 2.n.m sind jeweils Profilverbindungselemente PV angeschweißt. Diese dienen nicht nur zur Verbindung der Turmbauteile untereinander, sondern übernehmen gleichzeitig die Verstärkung des Turmbauteils an den Verbindungsschnittstellen VS. Die Schottbleche SBn.m bzw. die Doppel-T-Profile sind symmetrisch zu den Profilverbindungselementen PV angeordnet. Die Anzahl der Schottbleche richtet sich nach den Steifigkeitsanforderungen und dem Schweißaufwand. Um die Anzahl der Schottbleche so gering wie möglich zu halten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Haftvermittler H einzusetzen. Der Haftvermittler H verbessert die Adhäsion zwischen dem Stahlblech und dem Verbundmaterial Beton und erhöht den Beitrag des Betons am Lastabtrag. Haftvermittler für Beton auf Basis von 2-komponentigen Gieß- und Klebeharzen werden üblicherweise mit Glatt-, Mauerkelle oder Pinsel aufgetragen. Dies ist aufgrund der Unzugänglichkeit der Hohlräume zwischen den Blechen nicht möglich. Erfindungsgemäß sind die Stahlprofile im Inneren mit spritzbaren Haftvermittlern beschichtet. Die Applikation erfolgt zum Beispiel mit Lanzen bevor der Beton eingefüllt wird. In den Beton sind Hüllrohre Hü1 bis Hüx mit integrierten Spannseilen eingegossen. Die Spannseile können alternativ frei zugängig auf der Innenseite des Turms angebracht sein. 2.5 schematically shows a tower component 2.nm in profile composite construction with concrete as core material. Concrete has a significantly lower adhesion to steel sheet than polyurethane or epoxy resin. The composite structure of the tower component 2.nm is therefore additionally reinforced with bulkhead plates SBn.m. The bulkhead plates in the case shown consist of double-T profiles. The double-T profiles are arranged vertically exactly in the center of the leg sections of the polygon and each butt welded between the adjacent inner plates IBn.m and outer plates ABn.m. On the long sides of the tower component 2.nm each profile connecting elements PV are welded. These serve not only to connect the tower components with each other, but at the same time take over the reinforcement of the tower component at the connection interfaces VS. The partition plates SBn.m and the double-T profiles are arranged symmetrically to the profile connection elements PV. The number of bulkhead plates depends on the rigidity requirements and the welding effort. In order to keep the number of bulkhead plates as small as possible, the invention proposes to use a bonding agent H. The bonding agent H improves the adhesion between the steel sheet and the composite material concrete and increases the contribution of the concrete to the load transfer. Adhesion promoters for concrete based on 2-component casting and adhesive resins are usually applied with a smooth, wall cell or brush. This is not possible due to the inaccessibility of the cavities between the sheets. According to the invention, the steel profiles are coated internally with sprayable adhesion promoters. The application is done with lances, for example, before the concrete is filled. Cladding pipes Hü1 to Hüx are cast in the concrete with integrated tensioning cables. The tensioning cables can alternatively be freely accessible on the inside of the tower.
2.6 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Beton als Kernmaterial mit integrierten nahtlos gewalzten Längsrippen Rn.m. Durch Kombination der konstruktiven Konzepte nach den 2.3 und 2.5 ergibt sich eine neue Ausführungsvariante für die Turmbauteile 2.n.m. Der Aufbau besteht aus Innenblechen IBn.m und Außenblechen ABn.m mit integrierten nahtlos gewalzten Längsrippen Rn.m, vorzugsweise mit verdickter Vorderkante, die über eingeschweißte Schottbleche SBn.m bzw. Doppel-T-Profile mittels Schweißnähte SNx verbunden sind. Verbundmaterial VB ist Beton. Die Längsrippen Rn.m versteifen die Innen- bzw. Außenbleche und verbessern den Haftverbund zwischen Stahl und Beton. Der Einsatz eines Haftvermittlers erübrigt sich. 2.6 schematically shows a tower component 2.nm in composite construction with concrete as core material with integrated seamlessly rolled longitudinal ribs Rn.m. By combining the constructive concepts after the 2.3 and 2.5 This results in a new variant for the tower components 2.nm , The structure consists of inner plates IBn.m and outer plates ABn.m with integrated seamlessly rolled longitudinal ribs Rn.m, preferably with thickened front edge, which are connected via welded bulkhead plates SBn.m or double-T profiles by means of welds SNx. Composite VB is concrete. The longitudinal ribs Rn.m stiffen the inner and outer sheets and improve the bond between steel and concrete. The use of a bonding agent is unnecessary.
2.7 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise mit Befestigungsrippen BRn.m für die Turmeinbauten. Die Schottbleche SBn.m enthalten auf der Turminnenseite einen T-förmigen Fortsatz in Form einer Befestigungsrippe BRn.m, d. h. das Doppel-T-Profil ist um ein zusätzliches T-Profil erweitert. Diesem zusätzlichen T-Profil können aneinandergereiht weitere T-Profile folgen, wie in 2.8 dargestellt. Diese spezielle Profilform wird im Folgenden Multi-T-Profil genannt. Diese Multi-T-Profile sind, analog zu den Turmbauteilen mit integrierten Rippen, nahtlos gewalzt. Diese Multi-T-Profile sind stumpf zwischen die Innenbleche IBn.m und ABn.m eingeschweißt und zeigen radial zum Turmmittelpunkt M. Die freien unverschweißten Enden auf der Turminnenseite können als Befestigungsrippen BRn.m verwendet werden. Hieran können Turmeinbauten, wie beispielsweise Arbeitsplattformen, Kabelkanäle etc. befestigt werden. Außerdem können symmetrisch zu diesen Befestigungsrippen BRn.m Spannseile 6.n.m angeordnet sein. Die Spannseile sind in diesem Fall zu Wartungs- und Kontrollzwecken frei zugänglich und leicht zu montieren. Auch eine Spannseilverlegung sowohl im Inneren als auch außerhalb der Profile, wie in 2.7 dargestellt, ist möglich. Es versteht sich von selbst, dass die Innenbleche IBn.m zusätzliche Längsrippen auf der Turminnenseite haben. Auf eine Darstellung wurde hier verzichtet. An den Profilverbindungselementen PV können auf der Turminnenseite ebenfalls Befestigungsrippen BRn.m integriert sein. Als Verbundmaterial VB eignen sich Beton, Kunststoff, Vergußmörtel oder andere Materialien. 2.7 schematically shows a tower component 2.nm in profile composite construction with fixing ribs BRn.m for the tower installations. The bulkhead plates SBn.m contain on the inside of the tower a T-shaped extension in the form of a fixing rib BRn.m, ie the double-T-profile is extended by an additional T-profile. This additional T-profile can be strung together more T-profiles follow, as in 2.8 shown. This special profile shape is referred to below as the Multi-T profile. These multi-T profiles are seamlessly rolled analogous to the tower components with integrated ribs. These multi-T profiles are butt-welded between the inner plates IBn.m and ABn.m and point radially to the center of the tower M. The free unwelded ends on the inner side of the tower can be used as fastening ribs BRn.m. This can tower attachments, such as work platforms, cable ducts, etc. are attached. In addition, symmetrical to these fastening ribs BRn.m tensioning cables 6.nm be arranged. The tensioning cables are in this case freely accessible for maintenance and control purposes and easy to assemble. Also a tensioning cable installation both inside and outside of the profiles, as in 2.7 shown is possible. It goes without saying that the inner plates IBn.m have additional longitudinal ribs on the inner side of the tower. On a presentation was omitted here. Fastening ribs BRn.m can also be integrated on the profile connecting elements PV on the inside of the tower. As composite material VB are concrete, plastic, grout or other materials.
2.8 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m in Profilverbundbauweise bestehend aus drei Blechschalen. Aus den 2.5 (Ausführung mit Haftvermittler, keine Rippen) und 2.7 (Ausführung ohne Haftvermittler, mit Rippen), ergeben sich durch Hinzufügen einer dritten Blechschale weitere Ausführungsvarianten der Turmbauteile in Profilbauweise. Es entsteht ein dreischaliger Aufbau bestehend aus Außenblechen ABn.m, Innenblechen IBn.m und zusätzlichen mittleren Blechen MBn.m. Hier dargestellt ist ein Ausführungsbeispiel ohne Längsrippen ohne Haftvermittler. Die Aufteilung der Turmwand auf drei Blechschalen reduziert die Blechdicke pro Blechschale und erleichtert das Biegen der Turmbauteile. Die verbindenden Schottbleche SBn.m bestehen aus Multi-T-Profilen, die zwischen die Bleche IBn.m, ABn.m und MBn.m stumpf eingeschweißt sind und, wie in den anderen Figuren, radial zum Mittelpunkt M des Turms gerichtet sind. Auf der Turminnenseite können die Schottbleche eine freie Befestigungsrippe BRn.m zur Befestigung der Turmeinbauten enthalten. Die Spannseile 6.n.m können, wie in 2.7 beschrieben, innerhalb der Profile, außerhalb der Profile oder sowohl innerhalb als auch außerhalb der Profile verlegt sein. Als Verbundmaterial VB eignen sich Beton, Kunststoff, Vergußmörtel oder andere Materialien. Es ist naheliegend, dass nach diesem Grundprinzip, Aufbauten mit mehr als drei Blechschalen möglich sind. Es ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten, vor allem bei sehr hohen Turmbauweisen, wie beispielweise Hochhäuser, Fernsehtürme etc. Auf weitere Ausführungen wird an dieser Steile verzichtet. 2.8 schematically shows a tower component 2.nm in profile composite construction consisting of three sheet metal shells. From the 2.5 (With adhesion promoter, no ribs) and 2.7 (Version without bonding agent, with ribs), resulting in addition of a third sheet metal shell further variants of the tower components in profile construction. The result is a three-shell construction consisting of outer sheets ABn.m, inner sheets IBn.m and additional middle sheets MBn.m. Shown here is an embodiment without longitudinal ribs without adhesion promoter. The division of the tower wall on three sheet metal shells reduces the sheet thickness per sheet metal shell and facilitates the bending of the tower components. The connecting bulkheads SBn.m consist of multi-T profiles, which are butt-welded between the sheets IBn.m, ABn.m and MBn.m and, as in the other figures, directed radially to the center M of the tower. On the tower side, the bulkhead plates can contain a free fixing rib BRn.m for fixing the tower internals. The tension cables 6.nm can, as in 2.7 described within the profiles, outside the profiles, or both inside and outside the profiles. As composite material VB are concrete, plastic, grout or other materials. It is obvious that according to this basic principle, structures with more than three sheet metal shells are possible. There are applications, especially for very high tower construction, such as skyscrapers, television towers, etc. On further versions will be omitted at this point.
3 zeigt schematisch den Schnitt durch die Türausschnittsverstärkung 3.1 einschaliger Turmbauteile in vergrößerter Darstellung. Die Türöffnung 3 mit der Türausschnittsverstärkung 3.1 liegt dabei vorzugsweise symmetrisch zu den Längsseiten des Turmbauteils 2.n.m. Wie bereits in 1.1 beschrieben, befindet sich links und rechts der Türöffnung 3 eine Ecke E1 bzw. Em des Polygons. Die Türöffnung 3 ist in der Breite etwas kleiner als der Eckenabstand zwischen E1 und Em. Dieser Rand um die Türöffnung ist als Türöffnungsverstärkung 3.1 ausgebildet. Die Randbreite richtet sich nach den Versteifungsanforderungen aus der Turmberechnung und ist Lastfallabhängig. Der Randbereich um die Türöffnung 3 hat eine Blechdicke tv, die größer ist als die Blechdicke tn der Sektion 2.n. Die erhöhte Blechdicke, die ebenfalls lastfallabhängig ist, bewirkt eine Versteifung der Türöffnung 3 und ist vorzugsweise zur Turminnenseite hin gerichtet. Der Bereich der erhöhten Blechdicke tv erstreckt sich seitlich der Türöffnung zwischen den Ecken E1 und Em, sowie oberhalb und unterhalb der Türöffnung in Richtung der kurzen Enden des Turmbauteils 2.n.m. Die Verstärkung oberhalb und unterhalb der Türöffnung kann sich über die volle Höhe der Sektion 2.n erstrecken oder sich auf die Umgebung der Türöffnung beschränken. Da die Verstärkung für den Türausschnitt bei dieser Anordnung in Walzrichtung der Bleche liegt, ist eine besonders einfache Herstellung möglich. Am einfachsten wäre die Herstellung, wenn der zu verstärkende Bereich beim Auswalzen der Stahlbrammen weniger stark ausgewalzt wird als die seitlich angrenzenden Bereiche und wenn die Zustellung der Walzen während des Walzprozesses nicht verändert wird. Die Verstärkung hat in diesem Fall eine konstante Blechdicke tv. Durch Veränderung der Zustellung beim Walzen, kann die Blechdicke variiert werden. Es kann ein Blechdickenprofil gewalzt werden, bei dem die erhöhte Blechdicke tv oberhalb und unterhalb der Türöffnung 3 allmählich in die geringere Blechdicke tn der Sektion übergeht. Um einen einheitlichen Aufbau aller Turmbauteile 2.n.m zu erreichen, bei dem in jeder Ecke, auch links und rechts der Türöffnung 3, Längsrippen Rn.m angeordnet sind, wird vorgeschlagen, die lokale Verdickung des Schenkels zwischen den Ecken E1 und Em während der Herstellung der Längsrippen Rn.m, entkoppelt vom Walzprozess der Brammen, zu erzeugen. Beim Spaltbiegen bzw. Spaltbiegereversierwalzen nach Anspruch 14 wäre dies beispielsweise möglich durch Änderung der Zustellung der Hilfswalzen. Oberhalb und unterhalb der Türöffnungsverstärkung 3.1 wird die Zustellung der Hilfswalzen erhöht und der Schenkel entsprechend stärker ausgewalzt. Die Geometrie der Längsrippen Rn.m geht dabei allmählich in die Rippengeometrie der benachbarten Längsrippen über. In 3.1 ist das Turmbauteil mit der Türöffnung 3 am Beispiel einer lokalen Schenkelverdickung mit angrenzenden Längsrippen Rn.m in der Innenansicht Y dargestellt. Die spezielle Geometrie der Türausschnittsverstärkung mit angrenzenden Längsrippen ist in dieser Darstellung besser ersichtlich. 3 schematically shows the section through the door opening reinforcement 3.1 single-shell tower components in an enlarged view. The door opening 3 with the door opening reinforcement 3.1 is preferably symmetrical to the longitudinal sides of the tower component 2.nm , As already in 1.1 described, located to the left and right of the door opening 3 a corner E1 or Em of the polygon. The door opening 3 is slightly smaller in width than the corner distance between E1 and Em. This edge around the door opening is as a door opening reinforcement 3.1 educated. The border width depends on the stiffening requirements of the tower calculation and is load-dependent. The edge area around the door opening 3 has a plate thickness tv that is larger than the plate thickness tn of the section 2.n , The increased sheet thickness, which is also load-dependent, causes a stiffening of the door opening 3 and is preferably directed to the tower interior side. The area of the increased sheet thickness tv extends laterally of the door opening between the corners E1 and Em, as well as above and below the door opening in the direction of the short ends of the tower component 2.nm , The reinforcement above and below the door opening can be over the full height of the section 2.n extend or restrict itself to the surroundings of the door opening. Since the reinforcement for the door cutout in this arrangement is in the rolling direction of the sheets, a particularly simple production is possible. The simplest way would be the production, when the area to be reinforced is rolled out during the rolling of the steel slab less than the laterally adjacent areas and when the delivery of the rolls is not changed during the rolling process. The gain in this case has a constant sheet thickness tv. By varying the feed during rolling, the sheet thickness can be varied. It can be rolled a sheet metal thickness profile, in which the increased sheet thickness tv above and below the door opening 3 gradually merges into the smaller sheet thickness tn of the section. To a uniform structure of all tower components 2.nm to reach, in which in every corner, also left and right of the door opening 3 , Longitudinal ribs Rn.m are arranged, it is proposed to produce the local thickening of the leg between the corners E1 and Em during the production of the longitudinal ribs Rn.m, decoupled from the rolling process of the slabs. When gap bending or Spaltbiegereversierwalzen according to claim 14, this would for example be possible by changing the delivery of the auxiliary rollers. Above and below the door opening reinforcement 3.1 the delivery of the auxiliary rollers is increased and the leg correspondingly stronger rolled. The geometry of the longitudinal ribs Rn.m gradually merges with the rib geometry of the adjacent longitudinal ribs. In 3.1 is the tower component with the door opening 3 the example of a local thigh thickening with adjacent longitudinal ribs Rn.m in the interior view Y shown. The special geometry of the door opening reinforcement with adjacent longitudinal ribs is better seen in this illustration.
3.1 zeigt schematisch die Innenansicht Y auf die Türausschnittsverstärkung 3.1 einschaliger Turmbauteile. Wie man erkennt, liegt der Bereich der Türausschnittsverstärkung 3.1 zwischen den Ecken E1 und Em mit den Längsrippen Rn.m. Die Türausschnittsverstärkung 3.1 erstreckt sich nicht über die volle Länge Is des Turmbauteils 2.n.m. Die Länge Iv der Türausschnittsverstärkung 3.1 ist größer als die Türöffnung 3, so dass rund um die Türöffnung ein verstärkter Randbereich entsteht. Die Länge Iv ergibt sich aus der Turmberechnung und ist lastfallabhängig. Oberhalb und unterhalb der Türausschnittsverstärkung 3.1 schließt sich jeweils ein Übergangsbereich mit der Länge lü an, in dem die Blechdicke tv kontinuierlich in die geringere Blechdicke tn übergeht. Die Länge lü des Übergangsbereichs kann sich bis zu den Blechenden erstrecken oder entsprechend kürzer sein. Es versteht sich von selbst, dass die Schenkelverstärkung nicht lokal auf den Türausschnitt begrenzt sein muss, sondern sich alternativ über die volle Länge ls des Turmbauteils 2.n.m erstrecken kann. In diesem Fall könnte man ggf. auf die unmittelbar angrenzenden Längsrippen Rn.m verzichten. Der Übergangsbereich zur Turmwand mit reduzierter Blechdicke ist dann entsprechend abzurunden. Außerdem wäre es denkbar, anstelle der lokalen Schenkelverdickung zusätzliche Längsrippen zwischen den Ecken E1 und Em einzusetzen, sofern die Berechnungsergebnisse dies zulassen. Im Idealfall ist je eine Längsrippe in den Ecken E1 und Em zur Verstärkung des Türausschnittes ausreichend. 3.1 schematically shows the interior view of Y on the door opening reinforcement 3.1 single-shell tower components. As can be seen, the area of the door opening reinforcement lies 3.1 between the corners E1 and Em with the longitudinal ribs Rn.m. The door opening reinforcement 3.1 does not extend over the full length Is of the tower component 2.nm , The length Iv of the door opening reinforcement 3.1 is bigger than the door opening 3 , so that around the door opening creates a reinforced edge area. The length Iv results from the tower calculation and is load-dependent. Above and below the door opening reinforcement 3.1 closes in each case a transition region with the length lü, in which the sheet thickness tv continuously merges into the smaller sheet thickness tn. The length lü of the transition region may extend to the plate ends or be correspondingly shorter. It goes without saying that the thigh reinforcement does not have to be limited locally to the door cut-out, but alternatively over the full length ls of the tower component 2.nm can extend. In this case one could possibly do without the immediately adjacent longitudinal ribs Rn.m. The transition area to the tower wall with reduced sheet thickness is then rounded off accordingly. In addition, it would be conceivable to use additional longitudinal ribs between the corners E1 and Em instead of the local leg thickening, if the calculation results permit this. Ideally, one longitudinal rib in each of the corners E1 and Em is sufficient to reinforce the door cutout.
3.2 zeigt schematisch den vergrößerten Schnitt der Türausschnittsverstärkung 3.1 zweischaliger Turmbauteile. Das zuvor beschriebene Prinzip der Türausschnittsverstärkung 3.1 durch lokale Erhöhung der Blechdicke ist auch bei den Turmbauteilen aus Stahlprofilen bzw. in Profilverbundbauweise einsetzbar, in dem die oben beschriebenen Merkmale an jeder einzelnen Blechschale angebracht werden. Der Bereich der erhöhten Blechdicken tv ist dabei vorzugsweise dem Inneren der Profile zugewandt, wie in 3.2 dargestellt. Für drei- oder mehrschalige Stahlprofile bzw. Profilverbundbauweisen gilt entsprechendes. An den innen liegenden Blechen kann die erhöhte Blechdicke tv symmetrisch zur Blechebene angeordnet sein. 3.2 shows schematically the enlarged section of the door opening reinforcement 3.1 two-shell tower components. The previously described principle of the door opening reinforcement 3.1 By locally increasing the sheet thickness can also be used in the tower components made of steel profiles or in profile composite construction, in which the features described above are attached to each individual sheet metal shell. The area of the increased sheet thicknesses tv is preferably facing the interior of the profiles, as in 3.2 shown. For three- or multi-shell steel profiles or profile composite construction applies accordingly. On the inner sheets, the increased sheet thickness tv can be arranged symmetrically to the sheet plane.
4 zeigt schematisch die Vorspannung der einzelnen Abschnitte des Stahlrohrturms 1 mit Spannseilen 6.n.m. Der Stahlrohrturm 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel in zwei unterschiedlichen Höhen abschnittsweise abgespannt. Der unterste Abschnitt erfasst das untere Turmdrittel. Die entsprechenden Spannseile 6.2.1 bis 6.n.m sind am Fundament 5 und am oberen Ende der Sektion 2.4 befestigt. Der mittlere Turmabschnitt, der ebenfalls in etwa ein Drittel der gesamten Turmhöhe beträgt, ist mit den Spannseilen 6.1.1 bis 6.1.m abgespannt, die am Fundament 5 und am unteren Ende der Sektion 2.1 befestigt sind. Das obere Turmdrittel, bestehend aus der Turmkopfsektion 2.1, ist nicht abgespannt. Die Turmkopfsektion 2.1 wird von den Spannseilen 6.1.1 bis 6.1.m des darunter liegenden Abschnitts fixiert, so dass diese Sektion 2.1 keine eigenen Spannseile benötigt. Die Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m sind am unteren Ende der Turmkopfsektion 2.1 befestigt. Um einen sicheren Zusammenhalt der Steckverbindungen 4.1 bis 4.n unter Biegebelastung zu gewährleisten, sind sehr hohe Seilvorspannkräfte notwendig. Die Zugspannung in den Spannseilen muss mindestens so groß sein, dass in den Steckverbindungen 4.1 bis 4.n auf der Biegezugseite des Turms, selbst bei extremer Turmbiegung immer eine geringe Restdruckspannung übrig bleibt. Die Berechnung dieser Vorspannkraft ist Stand der Technik und wird von Tragwerksplanern beherrscht. Da das Biegemoment am Turmfuß im Bereich der Steckschnittstelle 4.n am größten ist, richtet sich die erforderliche Gesamtvorspannkraft Fsges des Turms nach dem maximalen Biegemoment am Turmfuß. Fsges teilt sich auf die Spannseile 6.2.1 bis 6.n.m des unteren Turmabschnitts und auf die Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m des mittleren Turmabschnitts auf. Die Seilvorspannkraft Fsm im mittleren Turmabschnitt ist dadurch geringer als die Seilvorspannkraft Fsu im unteren Turmabschnitt. Die Sektionen im mittleren Turmdrittel, in diesem Beispiel die Sektionen 2.2 und 2.3, werden durch die getrennte Abspannung nur mit der geringeren Seilvorspannkraft Fsu belastet. Bei Verzicht auf die separaten Spannseile 6.2.1 bis 6.n.m müsste mit den verbleibenden Spannseilen 6.1.1 bis 6.1.m die erforderliche Gesamtvorspannkraft Fsges erzeugt werden, damit die Steckschnittstelle 4.n am Turmfuß nicht auseinander klafft. Die Sektionen 2.2 und 2.3 im mittleren Turmabschnitt würden bei einer solchen Abspannung höher belastet als dies aufgrund des Biegemomentes notwendig wäre. Das maximale Biegemoment im mittleren Turmabschnitt ist nämlich deutlich geringer als am Turmfuß, so dass die entsprechend kleinere Vorspannkraft Fsm ausreicht. Die Entlastung der Sektionen im mittleren Turmabschnitt ist von Vorteil, da der Querschnitt in Folge des geringeren Durchmessers und der geringeren Blechdicke weniger belastbar ist. Auf gesonderte Verstärkungsmaßnahmen des mittleren Turmabschnitts kann auf diese Weise verzichtet werden. Das obere Turmdrittel mit der Turmkopfsektion 2.1 ist nicht abgespannt. Diese Sektion mit einer Länge von maximal 30 m ist am Stück aus durchgehenden Blechen gefertigt, d. h. es sind keine weiteren Steckschnittstellen in diesem Abschnitt vorhanden. Die Abspannung des oberen Drittels bringt hier keinen eindeutigen Vorteil. Die Abspannung des erfindungsgemäßen vorgespannten Stahlrohrturms unterscheidet sich somit von abgespannten Betontürmen, die über die volle Höhe abgespannt sein müssen. Abhängig von der Nabenhöhe der Windenergieanlage und dem jeweiligen Lastfall kann eine Abspannung in zusätzlichen Abschnitten, ausgenommen der Turmkopfsektion, sinnvoll sein und ist im Einzelfall zu prüfen. 4 schematically shows the bias of the individual sections of the steel tube tower 1 with tension cables 6.nm , The steel tube tower 1 is partially braced in this embodiment in two different heights. The lowest section covers the lower third of the tower. The corresponding tension cables 6.2.1 to 6.nm are at the foundation 5 and at the top of the section 2.4 attached. The middle tower section, which is also about one third of the total tower height, is with the tension cables 6.1.1 to 6.1.m tired, at the footing 5 and at the bottom of the section 2.1 are attached. The upper third of the tower, consisting of the tower head section 2.1 , is not exhausted. The tower head section 2.1 is from the tension cables 6.1.1 to 6.1.m of the underlying section fixed so that this section 2.1 no own tension cables needed. The tension cables 6.1.1 to 6.1.m are at the bottom of the tower head section 2.1 attached. For a secure cohesion of the connectors 4.1 to 4-n To ensure under bending stress, very high rope prestressing forces are necessary. The tension in the tensioning cables must be at least as large that in the connectors 4.1 to 4-n on the Biegezugseite the tower, even with extreme tower bend always a small residual compressive stress remains. The calculation of this prestressing force is state of the art and is mastered by structural engineers. Since the bending moment at the tower base in the area of the plug-in interface 4-n is greatest, the required total biasing force Fs tot of the tower depends on the maximum bending moment at the base of the tower. Fs ges splits on the tensioning cables 6.2.1 to 6.nm the lower tower section and the tensioning cables 6.1.1 to 6.1.m of the middle tower section. The rope pretensioning force Fsm in the middle tower section is thereby lower than the rope pretensioning force Fsu in the lower tower section. The sections in the middle third of the tower, in this example the sections 2.2 and 2.3 , are burdened by the separate bracing only with the lower rope pretensioning force Fsu. When dispensing with the separate tensioning cables 6.2.1 to 6.nm would have to with the remaining tension cables 6.1.1 to 6.1.m the required total biasing force Fs ges be generated so that the plug-in interface 4-n not apart at the base of the tower. The sections 2.2 and 2.3 in the middle tower section would be charged higher in such a bracing than would be necessary due to the bending moment. The maximum bending moment in the middle tower section is namely significantly lower than at the tower base, so that the correspondingly smaller preload force Fsm is sufficient. The relief of the sections in the middle tower section is advantageous because the cross-section is less resilient due to the smaller diameter and the smaller sheet thickness. On separate reinforcing measures of the middle tower section can be dispensed with in this way. The upper third of the tower with the tower head section 2.1 is not exhausted. This section with a maximum length of 30 m is made of continuous sheet metal, ie there are no other plug-in interfaces in this section. The relaxation of the upper third brings no clear advantage here. The bracing of the prestressed steel tubular tower according to the invention thus differs from guyed concrete towers, which must be guyed over the full height. Dependent From the hub height of the wind turbine and the respective load case, a bracing in additional sections, with the exception of the tower head section, be useful and must be checked in each case.
4.1 zeigt schematisch eine modifizierte Vorspannung der Abschnitte des Stahlrohrturms 1. Der Turm ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in drei Abschnitte mit unterschiedlicher Vorspannung unterteilt. Eine Unterteilung in mehr als drei Abschnitte ist fallweise möglich. Der oberste Abschnitt mit der Turmkopfsektion 2.1 ist, analog zu 4, nicht abgespannt und wird von den Spannseilen des darunter liegenden Abschnitts gehalten. Unterschied zu 4 ist der Verzicht auf die zusätzlichen Spannseile. Die unterschiedliche Vorspannkraft Fsu bzw. Fsm im unteren und mittleren Turmabschnitt, wird durch eine Zwischenbefestigung der Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m am oberen Ende der Sektion 2.4 erreicht. Auf diese Weise können die Spannseile innerhalb des unteren Turmabschnitts stärker vorgespannt werden als im mittleren Turmabschnitt. Durch diese Reihenschaltung der Spannseilabschnitte sind weniger Spannseile, allerdings mit größerem Querschnitt, erforderlich. Die Parallelschaltung aus 4 ermöglicht Spannseile mit geringerem Querschnitt, wodurch die Montagearbeiten erleichtert werden. Die zusätzlichen Spannseile benötigen allerdings zusätzlichen Bauraum. Die Spannseile in 4.1 sind jeweils am Fundament 5 am oberen Ende Sektion 2.4 und am unteren Ende der Sektion 2.1 befestigt. Nähere Einzelheiten zur Seilbefestigung ergeben sich aus den 6, 6.1, 7.1 und 7.2. 4.1 schematically shows a modified bias of the sections of the steel tube tower 1 , The tower is also divided in this embodiment into three sections with different bias. A subdivision into more than three sections is possible on a case by case basis. The top section with the tower head section 2.1 is, analogous to 4 , unclamped and held by the tensioning cables of the underlying section. difference to 4 is the abandonment of the additional tensioning cables. The different biasing force Fsu or Fsm in the lower and middle tower section, by an intermediate fastening of the tension cables 6.1.1 to 6.1.m at the top of the section 2.4 reached. In this way, the tension cables can be biased stronger within the lower tower section than in the middle tower section. By this series connection of the tensioning cable sections less tension cables, but with a larger cross-section, are required. The parallel connection off 4 allows tensioning cables with a smaller cross section, which facilitates the assembly work. However, the additional tensioning cables require additional space. The tension cables in 4.1 are each at the foundation 5 at the top end section 2.4 and at the bottom of the section 2.1 attached. Further details on the rope attachment result from the 6 . 6.1 . 7.1 and 7.2 ,
4.2 zeigt schematisch die Führung der Spannseile 6.1.1 bis 6.n.m entlang der Turmwand. Erfindungsgemäß sind die Spannseile im Inneren des Turms, im freien Bauraum zwischen den Arbeitsplattformen und der Turmwand, verlegt. Da die Arbeitsplattformen AP1 bis APx unmittelbar an die Rippen angrenzen, ist dieser Bauraum von den Abmessungen der Längsrippen Rn.m abhängig. Die Spannseile befinden sich somit nahe an der Turmwand. Eine Verlegung der Spannseile dicht entlang der Turmwand hat den Vorteil einer besonders wirksamen Vorspannung der Steckverbindungen. Das Biegemoment auf die Turmwand bestehend aus den Turmbauteilen 2.n.m ist umso geringer, je näher sich die Spannseile an der Turmwand befinden. Da sich der Turm infolge der wechselnden Biegebelastung hin und her bewegt, besteht die Gefahr, dass die Spannseile die Turmwand berühren und Reibung bzw. Verschleiß verursachen. Es wird daher vorgeschlagen, die Spannseile mit speziellen Führungsbuchsen, nachfolgend Gleitbuchsen G1 bis Gx genannt, von der Turmwand zu beabstanden. Die Gleitbuchsen G1 bis Gx sind, wie dargestellt, jeweils an den Arbeitsplattformen AP1 bis APx befestigt. Die Gleitbuchsen können aber auch integrierte Bestandteile der Arbeitsplattformen sein. Erforderlichenfalls können zwischen den Arbeitsplattformen weitere Gleitbuchsen verwendet werden, um den Seilkontakt mit der Turmwand zu verhindern. Die Befestigung zwischen den Arbeitsplattformen kann zum Beispiel über die verdickten Vorderkanten der integrierten Längsrippen Rn.m erfolgen. Auf die Befestigung der Arbeitsplattformen wird in 8.1 näher eingegangen. Die Gleitbuchsen G1 bis Gx sind darstellungsgemäß so ausgeführt, dass die Spannseile beim Biegen des Turms nicht geknickt werden. Die Bohrung in der Gleitbuchse ist an den Enden entsprechend aufgeweitet. Durch geeignete Buchsenmaterialien und Schmierstoffe wird Reibung und Verschleiß an den Spannseilen vermieden. 4.2 schematically shows the leadership of the tension cables 6.1.1 to 6.nm along the tower wall. According to the tension cables in the interior of the tower, in the free space between the work platforms and the tower wall, laid. Since the working platforms AP1 to APx directly adjoin the ribs, this space is dependent on the dimensions of the longitudinal ribs Rn.m. The tension cables are thus close to the tower wall. Laying the tensioning cables close to the tower wall has the advantage of a particularly effective pre-stressing of the connections. The bending moment on the tower wall consisting of the tower components 2.nm The closer the tension cables are to the tower wall, the lower it is. Since the tower moves back and forth due to the changing bending load, there is a risk that the tensioning cables touch the tower wall and cause friction or wear. It is therefore proposed to space the tensioning cables with special guide bushings, hereinafter sliding bushings G1 to Gx, from the tower wall. The sliding bushes G1 to Gx are, as shown, respectively attached to the working platforms AP1 to APx. The sliding bushes can also be integrated components of the work platforms. If necessary, additional sliding bushes can be used between the working platforms to prevent rope contact with the tower wall. The attachment between the working platforms can be done, for example, over the thickened leading edges of the integrated longitudinal ribs Rn.m. On the attachment of the work platforms is in 8.1 discussed in more detail. The sliding bushes G1 to Gx are shown in the embodiment designed so that the tension cables are not kinked when bending the tower. The hole in the slide bush is widened accordingly at the ends. Suitable bushing materials and lubricants avoid friction and wear on the tensioning cables.
4.3 zeigt schematisch die Führung der Spannseile 6.1.1 bis 6.n.m bei einer Turmwand in Profilverbundbauweise. Wie unter den 2 bis 2.8 bereits angeführt, befinden sich die Spannseile 6.1.1 bis 6.n.m bei Turmbauteilen in Profilverbundbauweise in Hüllrohren Hü1 bis Hüx im Inneren der Stahlprofile. Die Hüllrohre sind in das Verbundmaterial VB eingebettet. Durch die Einbettung in das Verbundmaterial haben die Hüllrohre mit den Spannseilen einen nahezu konstanten Abstand zu den Innenblechen IBn.m bzw. den Außenblechen ABn.m. Die Führung der Spannseile ergibt sich dadurch in situ. Wie unter 2.7 dargestellt, können die Spannseile bei Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise auch ganz oder teilweise außerhalb der Profile verlegt sein. Die Führung erfolgt in diesem Fall, analog zu 4.2, zwischen den Arbeitsplattformen und den Längsrippen bzw. den Befestigungsrippen. 4.3 schematically shows the leadership of the tension cables 6.1.1 to 6.nm in a tower wall in profile composite construction. As under the 2 to 2.8 already stated, are the tension cables 6.1.1 to 6.nm in tower components in profile composite construction in ducts Hü1 to Hüx inside the steel profiles. The cladding tubes are embedded in the composite material VB. By embedding in the composite material, the cladding tubes with the tension cables have a nearly constant distance to the inner plates IBn.m and the outer plates ABn.m. The leadership of the tensioning cables results in situ. As under 2.7 The tensioning cables can be used in tower components 2.nm be installed in profile or profile composite construction also wholly or partially outside of the profiles. The leadership takes place in this case, analogous to 4.2 , between the working platforms and the longitudinal ribs or the fastening ribs.
5 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel einer Steckverbindungsschnittstelle für eine Turmwand aus einschaligen Turmbauteilen 2.n.m mit integrierten Rippen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die einzelnen Sektionen 2.1 bis 2.n teleskopartig über Steckverbindungen 4.1 bis 4.n ineinander zu stecken. Die einzelnen Sektionen haben hierzu jeweils am unteren Ende ein- oder mehrteilige konische Muffenelemente Me1.m bis Men.m. Mehrteilig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Muffenelemente in Umfangsrichtung aus mehreren Segmenten bestehen, um den Transport bei großen Sektionsdurchmessern zu ermöglichen. Die konische Form entspricht dabei dem konischen Verlauf des Turms. Beim Ineinanderstecken der Turmsektionen zentriert sich das Muffenelement quasi von selbst. Dies ist notwendig, um eine optimale Kraftübertragung von Turmwand zu Turmwand der übereinander liegenden Sektionen zu gewährleisten. Dies ist allerdings allein nicht ausreichend. Die übereinander liegenden Turmbauteile, in diesem Beispiel die Turmbauteile 2.3.1 und 2.4.1, erfordern einen zusätzlichen Anschlag auf der Turminnenseite. Das Muffenelement Me3.1 ist daher auf der Turminnenseite mit einem T-förmigen Abschnitt nutenförmig ausgebildet. Der T-förmige Abschnitt ist in das jeweilige Muffenelement wie dargestellt integriert oder bildet ein separates Bauteil, wie in 6.1 beschrieben. An der unteren Nut ist eine Fase F angebracht, die den Zentriervorgang unterstützt. Die Turmbauteile 2.3.1 bzw. 2.4.1 werden über die Nuten zueinander zentriert und fixiert. Die Nutbreite n3 bzw. n4 entspricht den Blechdicken t3 bzw. t4 der ineinander gesteckten Sektionen, in diesem Fall der Sektionen 2.3 und 2.4. Da die Blechdicken t3 bzw. t4 unterschiedlich sein können, gibt es mehrere Möglichkeiten der Zentrierung: Turmbauteile 2.3.1 und 2.4.1 außenbündig, innenbündig oder mittenzentriert zueinander. Alle drei Möglichkeiten sind Bestandteil dieser Erfindung. Die Nutlängen entsprechen dem Eckenabstand bzw. der Schenkellänge des Turmwandpolygons am unteren Sektionsende. Die T-förmigen Abschnitte sind in den Ecken des Polygons, wie in 5.1 dargestellt, unterbrochen um die Längsrippen R3.1 und R4.1 der übereinander liegenden Sektionen zueinander zu zentrieren. Der T-förmige Abschnitt des Muffenelements Me3.1 wird beim Ineinanderstecken der Sektionen über die Seilvorspannkraft Fs der Spannseile 6.n.m festgeklemmt. Die Sektionen sind untereinander durch die Nuten gegen mögliche horizontale Verschiebungen arretiert. An die Befestigung der Muffenelemente Men.m bestehen hinsichtlich der Befestigung am unteren Ende der Sektion, mit Ausnahme der Turmkopfsektion 2.1, nur geringe Anforderungen, da keine Betriebslasten über die Verbindung übertragen werden. Die Betriebslasten werden direkt über die Nuten von Sektion zu Sektion übertragen. Die Befestigung der Muffenelemente am unteren Ende der Sektionen 2.1 bis 2.n dient lediglich zur Sicherung während des Handlings und der Montage. Da die Muffenelemente gegen eindringendes Wasser und Spaltkorrosion geschützt sein müssen, wird eine Klebstoffabdichtung K zwischen Muffenelement und Turmwand vorgeschlagen, welche die Muffenelemente zugleich fixiert. Die Muffenelemente können auch aufgeklemmt, aufgepresst oder in einer anderen kerbtechnisch günstigen Weise befestigt sein. Für die Befestigung der Muffenelemente Me1.m an der Turmkopfsektion wird auf 9.1 verwiesen, da diese Befestigung Betriebslasten des Turms aufnehmen muss. 5 schematically shows the embodiment of a connector interface for a tower wall of single-shell tower components 2.nm with integrated ribs. According to the invention, the individual sections 2.1 to 2.n telescopic over connectors 4.1 to 4-n to stick together. For this purpose, the individual sections each have at the lower end one-piece or multi-part conical sleeve elements Me1.m to Men.m. Multi-part means in this context that the sleeve elements in the circumferential direction consist of several segments to allow the transport of large section diameters. The conical shape corresponds to the conical shape of the tower. When nesting the tower sections, the sleeve element centered almost by itself. This is necessary to ensure optimum power transmission from tower wall to tower wall of the superimposed sections. However, this alone is not enough. The superimposed tower components, in this example the tower components 2.3.1 and 2.4.1 , require an additional stop on the tower side. The sleeve element Me3.1 is therefore groove-shaped on the inside of the tower with a T-shaped section educated. The T-shaped section is integrated into the respective sleeve member as shown or forms a separate component, as in FIG 6.1 described. At the lower groove a chamfer F is attached, which supports the centering process. The tower components 2.3.1 respectively. 2.4.1 are centered over the grooves and fixed to each other. The groove width n3 or n4 corresponds to the sheet thicknesses t3 and t4 of the nested sections, in this case the sections 2.3 and 2.4 , Since the sheet thicknesses t3 and t4 can be different, there are several ways of centering: tower components 2.3.1 and 2.4.1 flush, flush or center-centered. All three possibilities are part of this invention. The groove lengths correspond to the corner distance or the leg length of the tower wall polygon at the lower end of the section. The T-shaped sections are in the corners of the polygon, as in 5.1 shown interrupted to center the longitudinal ribs R3.1 and R4.1 of the superimposed sections to each other. The T-shaped section of the sleeve element Me3.1 becomes in the nesting of the sections on the rope pretensioning force Fs of the tensioning cables 6.nm clamped. The sections are locked together by the grooves against possible horizontal displacements. At the attachment of the sleeve members Men.m exist with regard to the attachment at the lower end of the section, with the exception of the tower head section 2.1 , only low requirements, since no operating loads are transmitted over the connection. The operating loads are transferred directly via the slots from section to section. The attachment of the socket elements at the bottom of the sections 2.1 to 2.n is only for security during handling and assembly. Since the sleeve elements must be protected against penetrating water and crevice corrosion, an adhesive seal K between sleeve element and tower wall is proposed, which fixes the sleeve elements at the same time. The sleeve elements can also be clamped, pressed or secured in another kerbtechnisch favorable manner. For the attachment of the sleeve elements Me1.m at the tower head section will open 9.1 referred to as this attachment must accommodate operating loads of the tower.
5.1 zeigt schematisch die Rippenzentrierung im Bereich der Steckverbindungsschnittstellen 4.1 bis 4.n in einer vergrößerten Ansicht X. Das Prinzip der Rippenzentrierung wird nachfolgend am Beispiel der Längsrippen R3.1 und R4.1 aus 5 erläutert. Wie man bereits 5 entnimmt, sind die Längsrippen R3.1 bzw. R4.1 geringfügig länger als die Turmbauteile 2.3.1 und 2.4.1. Der Rippenüberstand rü entspricht der halben Dicke des T-förmigen Abschnitts des Muffenelements Me3.1 bzw. dem Abstand der Enden der Turmbauteile 2.3.1 und 2.4.1. Dieser Rippenüberstand rü greift jeweils zur Hälfte in den Schlitz Sl3.m zwischen den benachbarten T-förmigen Abschnitten der dargestellten Muffenelemente Me3.1 und Me3.2. Durch mechanische Bearbeitung kann der Rippenüberstand rü passgenau gefertigt werden, so dass die Rippenenden genau aufeinander stehen. Die Zentrierung erfolgt über den Schlitz Sl3.m. Durch Ausgestaltung der Schlitze Sln.m mit hier nicht dargestellten Einlaufschrägen wird der Zentriervorgang der Rippen erleichtert. Die Zentrierung der Rippenenden zueinander und die passgenaue Fertigung der Rippenenden ermöglicht einen ungestörten Kraftfluss. Außerdem wird eine Verdrehsicherung der Sektionen unter Torsionsbeanspruchung erreicht. 5.1 schematically shows the rib centering in the area of the connector interfaces 4.1 to 4-n in an enlarged view X. The principle of rib centering is described below using the example of the longitudinal ribs R3.1 and R4.1 5 explained. How to already 5 takes the longitudinal ribs R3.1 and R4.1 slightly longer than the tower components 2.3.1 and 2.4.1 , The rib protrusion rü corresponds to half the thickness of the T-shaped portion of the sleeve member Me3.1 or the distance of the ends of the tower components 2.3.1 and 2.4.1 , This rib protrusion rü engages half in the slot Sl3.m between the adjacent T-shaped sections of the illustrated sleeve elements Me3.1 and Me3.2. By mechanical processing of the rib supernatant rü can be made accurately fit, so that the rib ends are exactly on top of each other. The centering takes place via slot Sl3.m. By designing the slots Sln.m with inlet slopes, not shown here, the centering of the ribs is facilitated. The centering of the rib ends to each other and the tailor-made production of the rib ends allows an undisturbed power flow. In addition, a rotation of the sections under torsional stress is achieved.
6 zeigt schematisch die Einleitung der Seilvorspannkräfte in die Turmwand bei einschaligen Turmbauteilen 2.n.m. Wie unter den 4 und 4.1 erläutert, wird der erfindungsgemäße Stahlrohrturm 1 abschnittsweise in verschiedenen Höhen über dem Fundament abgespannt. Bei der vorgeschlagenen Einteilung des Turms in drei Abschnitte, bei dem nur der untere und mittlere Turmabschnitt mit den Seilvorspannkräfte Fsu bzw. Fsm vorgespannt sind, werden Seilbefestigungsebenen jeweils am oberen Ende der Sektionen 2.2 und 2.4 benötigt. Die Herausforderung ist hierbei die Seilvorspannkräfte Fsu bzw. Fsm möglichst gleichmäßig und biegemomentarm in die einzelnen Turmbauteile 2.n.m der Turmwand einzuleiten. Eine Befestigung der Spannseile 6.n.m mit Konsolen ist problematisch, da dies zu Spannungskonzentrationen an den Befestigungspunkten und zu entsprechenden Biegemomenten führt. Durch geschweißte Konsolen würde sich die Kerbklasse verschlechtern. Eine solche Lösung scheidet daher bei höchstfesten Stählen aus. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Seilvorspannkräfte Fsu bzw. Fsm über die Muffenelemente Me1.m bzw. Me3.m der Steckverbindungen 4.1 und 4.3 in die Turmwand einzuleiten. Die Muffenelemente Me1.m bzw. Me3.m liegen mit den jeweiligen Nuten Nu1.m bzw. Nu3.m an der Unterseite auf den oberen Enden der Turmbauteile 2.2.m bzw. 2.4.m der Turmwand auf. Um die Seilvorspannkräfte Fsu und Fsm über die Nuten Nu3.m und Nu1.m auf die Turmwand zu übertragen, wird der T-förmige Abschnitt TA der entsprechenden Muffenelemente Me1.m bzw. Me3.m zur Befestigung der nächstgelegenen Arbeitsplattformen APx genutzt. Der T-förmige Abschnitt TA der Muffenelemente wird gegenüber der 5 modifiziert und der Querschnitt wird vergrößert. Es wird eine steife Verbindung zu den entsprechenden Arbeitsplattformen APx geschaffen. Die Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m bzw. 6.2.1 bis 6.n.m werden an diesen Verbindungsabschnitten VA zwischen Turmwand und Arbeitsplattform mit speziellen Seilbefestigungselementen BFn.m gelenkig befestigt. Eine gelenkige Befestigung ist notwendig, da sich der Turm entsprechend den Belastungen hin und her bewegt. Es müssen horizontale Bewegungen in X und Y Richtung aufgenommen und mögliche Fluchtungsfehler der Spannseile kompensiert werden. Dies gilt auch für die Spannseilbefestigungen am Fundament. Im Mastenbau kommen hierfür so genannte Toggles bzw. Gabelschlösser, Ösenfittinge etc. zum Einsatz. Befestigungselemente mit Nachspannmöglichkeit sind unter Wartungsgesichtspunkten von Vorteil. Die Auswahl entsprechender Elemente richtet sich nach den Festigkeits- und Verformungsberechnungen und ist Stand der Technik. Muffenelemente, Verbindungsabschnitte und Arbeitsplattform bilden an den Steckschnittstellen 4.1 und 4.3 biegesteife, plattenförmige Einheiten. Die entsprechende Arbeitsplattform ist aufgrund der Krafteinleitung durch Spannseile gegenüber den anderen Arbeitsplattformen zusätzlich versteift. Die biegesteife Einheit drückt in Folge der Seilvorspannkräfte über die Nuten Nu1.m und Nu3.m genau senkrecht und gleichmäßig auf die Turmwand der darunter liegenden Sektion. Die Seilvorspannkräfte Fsu bzw. Fsm werden optimal auf die Turmwand übertragen. Die Verbindungsabschnitte VA können über entsprechende Anlageflächen zusätzlich die Turmwand zusätzlich abstützen. Bei großen Sektionsdurchmessern werden die Arbeitsplattformen bzw. die entsprechenden Einheiten mit Steckverbindungsschnittstelle und Spannseilbefestigungen auf der Baustelle aus einzelnen Segmenten vormontiert. 6 schematically shows the introduction of the rope prestressing forces in the tower wall in single-shell tower components 2.nm , As under the 4 and 4.1 explains, the tubular steel tower according to the invention 1 partially unclamped at different heights above the foundation. In the proposed division of the tower into three sections, in which only the lower and middle tower sections are prestressed with the rope pretensioning forces Fsu or Fsm, rope attachment planes become respectively at the upper end of the sections 2.2 and 2.4 needed. The challenge here is the rope pretensioning forces Fsu or Fsm as uniformly as possible and with little bending momentum in the individual tower components 2.nm to initiate the tower wall. An attachment of the tensioning cables 6.nm with brackets is problematic, as this leads to stress concentrations at the attachment points and to corresponding bending moments. Welded consoles would degrade the notch class. Such a solution is therefore eliminated in ultra-high-strength steels. According to the invention, the cable pretensioning forces Fsu or Fsm are applied via the sleeve elements Me1.m or Me3.m of the plug connections 4.1 and 4.3 to enter the tower wall. The sleeve elements Me1.m or Me3.m lie on the upper ends of the tower components with the respective grooves Nu1.m and Nu3.m at the bottom 2.2.m respectively. 2.4.m the tower wall. In order to transfer the rope pretensioning forces Fsu and Fsm to the tower wall via the grooves Nu3.m and Nu1.m, the T-shaped section TA of the corresponding sleeve elements Me1.m or Me3.m is used for fastening the proximate working platforms APx. The T-shaped portion TA of the sleeve members is compared with 5 modified and the cross section is increased. It creates a rigid connection to the corresponding work platforms APx. The tension cables 6.1.1 to 6.1.m respectively. 6.2.1 to 6.nm be hinged at these connecting portions VA between the tower wall and working platform with special cable attachment elements BFn.m. An articulated attachment is necessary because the tower moves back and forth according to the loads. It must be horizontal movements in the X and Y direction and recorded possible misalignment of the tension cables are compensated. This also applies to the Spannseilbefestigungen the foundation. In mast construction so-called Toggles or fork locks, Ösenfittinge etc. are used. Fastening elements with Nachspannmöglichkeit are from a service point of advantage. The selection of appropriate elements depends on the strength and deformation calculations and is state of the art. Sleeve elements, connecting sections and working platform form at the plug interfaces 4.1 and 4.3 rigid, plate-shaped units. The corresponding work platform is additionally stiffened due to the introduction of force by tensioning cables compared to the other working platforms. As a result of the cable pretensioning forces, the rigid unit pushes, through the grooves Nu1.m and Nu3.m, exactly perpendicularly and evenly onto the tower wall of the section below. The rope pretensioning forces Fsu or Fsm are optimally transmitted to the tower wall. The connecting sections VA can additionally support the tower wall via corresponding contact surfaces. In the case of large section diameters, the work platforms or the corresponding units with plug connection interface and tensioning cable fixings are pre-assembled on the construction site from individual segments.
6.1 zeigt schematisch die Einleitung der Seilvorspannkräfte Fs in die Turmwand bei Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. Wie bereits erläutert, befinden sich die Spannseile 6.n.m bei Turmbauteilen in Profil- bzw. Profilverbundbauweise im Inneren der Profile. Eine Kombinationsmöglichkeit der innen liegenden Spannseile mit Spannseilen, die außerhalb der Profile auf der Turminnenseite verlaufen, wurde ebenfalls bereits erläutert. Eine Beschreibung dieser kombinierten Möglichkeit erübrigt sich, da sich diese unmittelbar aus einer Kombination mit den Merkmalen aus 6 ergibt. Es wird daher im Folgenden nur auf Profile mit innen liegenden Spannseilen eingegangen. Die Ausführungen gelten grundsätzlich sowohl für zwei- und mehrschalige Profile, als auch für verschiedene Verbundmaterialien. Die Muffenelemente Me1.m bzw. Me3.m der Steckverbindungen 4.1 bzw. 4.3 sind bei Turmbauteilen in Profil- bzw. Profilverbundbauweise mit breiteren Nuten Nu1.m und Nu3.m bzw. No1.m und No3.m ausgerüstet. Die entsprechenden Nutbreiten nn richten sich nach der Dicke der jeweiligen Profile. Der T-förmige Abschnitt TA liegt mit den entsprechenden Nuten Nu1.m und Nu3.m auf den Innenblechen IB2.m bzw. IB4.m und Außenblechen AB2.m bzw. AB4.m sowie auf dem Verbundmaterial VB. Die innen liegenden Spannseile 6.n.m sind über Bohrungen durch den T-förmigen Abschnitt TA der Muffenelemente hindurchgeführt und auf der Oberseite in den Nuten No1.m und No3.m befestigt. Die Befestigungselemente BFn.m unterliegen bezüglich ihrer Gelenkigkeit geringeren Anforderungen und sind Stand der Technik. Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung von Verankerungskeilen, die im Spannbetonbereich eingesetzt werden. Der T-förmige Abschnitt TA der Muffenelemente Men.m übernimmt hierbei die Funktion der Verankerungsscheiben und enthält konische Bohrungen, in denen sich die Verankerungskeile auf den Spannlitzen bekneifen. In 6.1 ist eine Alternative mit Spannmuttern dargestellt. Die Enden der Spannseile enthalten Gewindeelemente. Aus Montierbarkeitsgründen muss der T-förmige Abschnitt TA von den Muffenelementen Men.m getrennt sein. Zuerst wird der T-förmige Abschnitt TA auf die Profilenden der Turmbauteile 2.2.m und 2.4.m aufgesteckt und mit den Spannseilenden der Sektionen 2.2 bzw. 2.4 befestigt. Die entsprechenden Spannseile werden hierbei auf Vorspannung gebracht. Für diese Arbeiten ist es von Vorteil, wenn die zugehörige Arbeitsplattform APx mit den T-förmigen Abschnitten TA montiert wird. Die T-förmigen Abschnitte TA bilden daher mit der Arbeitsplattform APx eine Montageeinheit, die auf die darunter liegende Sektion vor der Montage der nächsthöheren Sektion aufgesteckt und mit den Seilbefestigungselementen BFn.m befestigt und vorgespannt wird. Auf diese Weise wird eine gute Zugänglichkeit der Seilbefestigungselemente gewährleistet. Das Vorspannen der montierten Sektionen wird erleichtert. Die Steifigkeitsanforderungen an diese plattenförmige Montageeinheit und damit an die Arbeitsplattformen sind geringer als in 6, da sich die Seilvorspannkraft Fs der innen liegenden Spannseile biegemomentarm auf den Innen- und Außenblechen der Profile abstützt. Der äußere Teil der Muffenelemente Men.m ist Bestandteil der darüber liegenden Sektionen 2.1 und 2.3 und erleichtert deren Montage. Die Sektionen werden einfach auf die darunterliegenden Sektionen aufgestülpt. Die Schnittstelle zwischen dem T-förmigen Abschnitt TA und dem äußeren Teil der Muffenelemente MeA ist in 6.1 mit MeS bezeichnet. Diese Schnittstelle MeS wird nur bei Turmbauteilen in Profil- oder Profilverbundbauweise benötigt, um die Montierbarkeit zu gewährleisten. Der T-förmige Abschnitt TA der Muffenelemente Men.m kann ggf. Wartungsöffnungen zu den Spannmuttern enthalten. Auf eine Darstellung wurde hier verzichtet. 6.1 schematically shows the introduction of the rope prestressing forces Fs in the tower wall in tower components 2.nm in profile or profile composite construction. As already explained, the tensioning cables are located 6.nm in tower components in profile or profile composite construction inside the profiles. A combination possibility of the inner tensioning cables with tensioning cables, which run outside of the profiles on the tower side, has also already been explained. A description of this combined possibility is unnecessary, since these directly from a combination with the characteristics of 6 results. It will therefore be discussed below only on profiles with internal tension cables. The designs basically apply to two- and multi-layered profiles as well as to different composite materials. The sleeve elements Me1.m or Me3.m of the connectors 4.1 respectively. 4.3 For tower components in profile or profile composite construction, they are equipped with wider grooves Nu1.m and Nu3.m or No1.m and No3.m. The corresponding groove widths nn depend on the thickness of the respective profiles. The T-shaped section TA lies with the corresponding grooves Nu1.m and Nu3.m on the inner plates IB2.m or IB4.m and outer plates AB2.m or AB4.m as well as on the composite material VB. The inner tensioning cables 6.nm are passed through holes through the T-shaped portion TA of the sleeve members and fixed on the top in the grooves No1.m and No3.m. The fastening elements BFn.m are subject to lower requirements with respect to their articulation and are state of the art. One possibility is the use of anchoring wedges, which are used in the prestressed concrete area. The T-shaped section TA of the sleeve elements Men.m assumes the function of the anchoring discs and contains conical holes in which the anchoring wedges on the tensioning struts. In 6.1 an alternative is shown with clamping nuts. The ends of the tensioning cables contain threaded elements. For reasons of mountability, the T-shaped section TA must be separated from the sleeve elements Men.m. First, the T-shaped portion TA becomes the tread ends of the tower components 2.2.m and 2.4.m attached and with the tensioning cable ends of the sections 2.2 respectively. 2.4 attached. The corresponding tension cables are thereby brought to pretension. For this work, it is advantageous if the associated work platform APx is mounted with the T-shaped sections TA. The T-shaped sections TA therefore form, with the working platform APx, a mounting unit which is attached to the underlying section prior to assembly of the next higher section and fastened and prestressed with the cable fastening elements BFn.m. In this way, a good accessibility of the cable fasteners is ensured. Biasing the mounted sections is facilitated. The stiffness requirements of this plate-shaped mounting unit and thus to the work platforms are lower than in 6 , As the rope pretensioning force Fs of the inner tensioning cables is supported bending bending moment on the inner and outer plates of the profiles. The outer part of the sleeve elements Men.m is part of the sections above 2.1 and 2.3 and facilitates their assembly. The sections are simply put on the sections below. The interface between the T-shaped section TA and the outer part of the sleeve elements MeA is in 6.1 denoted by MeS. This interface MeS is only required for tower components in profile or profile composite construction to ensure mountability. The T-shaped section TA of the sleeve elements Men.m may possibly contain maintenance openings to the clamping nuts. On a presentation was omitted here.
7 zeigt schematisch den segmentierten Montageflansch MF zum Fundament 5 für einen Stahlrohrturm 1 aus einschaligen Turmbauteilen in der Draufsicht. Da mit der beschriebenen Bauweise Türme mit Nabenhöhen > 100 m und Turmfußdurchmessern > 4,30 m realisiert werden sollen, ergibt sich auch beim Montageflansch MF eine entsprechende Größe, die nicht mehr am Stück zur Baustelle transportiert werden kann. Erfindungsgemäß wird die Zerlegung des Montageflansches in einzelne gut transportierbare Segmente MFx vorgeschlagen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Montageflansch MF aus vier Segmenten. Zur Erleichterung der Montage sind die Segmentenden abwechselnd mit Nuten NMx und Federn FMx versehen, über die die Segmente des Montageflansches MFx schwalbenschwanzartig ineinander gesteckt sind. Hierdurch können die einzelnen Segmente MFx passgenau zueinander montiert werden. Dies ist wichtig, da die Segmente MFx die Steckverbindungsschnittstelle 4.n zur Sektion 2.n bilden, wie in 7.1 dargestellt. Die Steckverbindungsschnittstelle 4.n muss form- und maßgenau sein, damit die Sektion 2.n problemlos montiert werden kann. 7 schematically shows the segmented mounting flange MF to the foundation 5 for a steel tube tower 1 from single-shell tower components in the plan view. Since with the described construction towers with hub heights> 100 m and Turmfußdurchmessern> 4.30 m to be realized, also results in the mounting flange MF an appropriate size that can not be transported piece by piece to the site. According to the invention, the dismantling of the mounting flange is proposed in individual easily transportable segments MFx. In the illustrated embodiment, the mounting flange MF consists of four segments. To facilitate assembly, the segment ends are alternating provided with grooves NMx and springs FMx over which the segments of the mounting flange MFx are dovetailed into each other. As a result, the individual segments MFx can be mounted precisely to one another. This is important because the MFx segments are the connector interface 4-n to the section 2.n form as in 7.1 shown. The connector interface 4-n must be dimensionally accurate, so that the section 2.n can be easily mounted.
7.1 zeigt schematisch den segmentierten Montageflansch MF zum Fundament 5 für einen Stahlrohrturm 1 aus einschaligen Turmbauteilen im Schnitt. Wie man der Darstellung entnimmt, sind die Segmente des Montageflansches MFx mit dem Fundament 5 verbolzt. Die Bolzen Bz sind im Fundament 5 verankert. Entsprechende Verankerungen sind Stand der Technik, so dass an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen wird. Die Sektion 2.n ist mit den Muffenelementen Men.m auf die Steckschnittstelle 4.n am Montageflansch MF aufgesteckt. Durch eingefräste Schlitze Sln.m, die in 7.1 gestrichelt dargestellt sind, wird eine Zentrierung und Verdrehsicherung der Längsrippen Rn.m erreicht. Die Spannseile 6.n.m sind mit gelenkigen Seilbefestigungselementen BFn.m entweder direkt am Fundament 5 oder am Montageflansch MF befestigt. 7.1 schematically shows the segmented mounting flange MF to the foundation 5 for a steel tube tower 1 from single-shell tower components in the section. As you can see, the segments of the mounting flange MFx are with the foundation 5 bolted. The bolts Bz are in the foundation 5 anchored. Corresponding anchors are state of the art, so that will not be discussed in detail at this point. The section 2.n is with the sleeve elements Men.m on the plug interface 4-n attached to the mounting flange MF. Through milled slots Sln.m, which in 7.1 dashed lines, a centering and anti-rotation of the longitudinal ribs Rn.m is achieved. The tension cables 6.nm are with articulated rope fasteners BFn.m either directly on the foundation 5 or attached to the mounting flange MF.
7.2 zeigt schematisch den segmentierten Montageflansch MF zum Fundament 5 für einen Stahlrohrturm 1 aus Turmbauteilen in Profil- bzw. Profilverbundbauweise im Schnitt. Die Sektion 2.n ist über die Steckverbindung 4.n auf die Segmente des Montageflansches MF, wie dargestellt, aufgesteckt. Da die Spannseile 6.n.m im Inneren der Profile liegen, müssen an den Segmenten des Montageflansches MFx entsprechende Durchgangsbohrungen angebracht sein, damit die Spannseile durch den Montageflansch MF hindurchgeführt und an der Unterseite befestigt werden können. Die Seilvorspannkräfte Fso bzw. Fsu werden über die Bolzen Bz am Montageflansch MF in das Fundament 5 abgetragen. Zu den Seilbefestigungselementen BFn.m gelten die Hinweise in 6.1. Da die Seilbefestigungselemente BFn.m auf der Unterseite des Montageflansches MF liegen und somit nach der Befestigung des Montageflansches MF am Fundament 5 nicht mehr zugänglich sind, ist ein Montageablauf nach 11.1 vorgesehen. Alternativ werden Spannseile eingesetzt, die außerhalb der Profile nach 7.1 direkt am Fundament 5 befestigt sind. 7.2 schematically shows the segmented mounting flange MF to the foundation 5 for a steel tube tower 1 from tower components in profile or profile composite construction in section. The section 2.n is over the plug connection 4-n on the segments of the mounting flange MF, as shown plugged. Because the tension cables 6.nm lie inside the profiles, corresponding through holes must be attached to the segments of the mounting flange MFx so that the tension cables can be passed through the mounting flange MF and secured to the bottom. The rope pretensioning forces Fso or Fsu are transmitted via the bolts Bz to the mounting flange MF in the foundation 5 ablated. For the cable fixing elements BFn.m the instructions in 6.1 , Since the cable attachment elements BFn.m lie on the underside of the mounting flange MF and thus after the attachment of the mounting flange MF on the foundation 5 are no longer accessible, is an assembly process to 11.1 intended. Alternatively, tensioning cables are used, which are outside the profiles 7.1 directly on the foundation 5 are attached.
8 zeigt schematisch die Befestigung der Turmeinbauten am Beispiel einer Arbeitsplattform APx über die Steckverbindung 4.2 im Schnitt. Eine Möglichkeit ergibt sich analog zu 6 durch Integration der T-förmigen Abschnitte der Muffenelemente Men.m in die Arbeitsplattformen APx. Die in 6 beschriebene steife Ausführung ist nur an den Steckschnittstellen 4.1 und 4.3 sinnvoll, da hier die Spannseile 6.n.m befestigt sind. An den dazwischen liegenden Steckschnittstellen 4.2 bzw. 4.4 sind keine Spannseile befestigt, so dass eine weniger steife Ausführung ausreicht. Die jeweilige Arbeitsplattform APx ist über die Nuten Nu2.m bzw. Nu4.m sowie No2.m bzw. No4.m der Muffenelemente Me2.m bzw. Me4.m zwischen den aneinander grenzenden Sektionen 2.2 und 2.3 bzw. 2.4 und 2.n fest eingespannt. Die Einheit aus Arbeitsplattform APx und den Muffenelementen kalibriert die zu verbindenden Sektionsenden bei der Montage. Die Einheit aus Arbeitsplattform APx und den Muffenelementen ist in radialer Richtung sehr steif, so dass sich die Polygonform dieser Einheit auf die zu verbindenden Sektionsenden überträgt. Die Sektionen selbst haben eine zu geringe Formstabilität, so dass eine Kalibrierung notwendig ist. 8th shows schematically the attachment of the tower internals using the example of a working platform APx via the connector 4.2 on average. One possibility arises analogously to 6 by integration of the T-shaped sections of the sleeve elements Men.m in the work platforms APx. In the 6 described stiff design is only at the plug interfaces 4.1 and 4.3 useful, because here are the tension cables 6.nm are attached. At the intermediate plug interfaces 4.2 respectively. 4.4 No tension cables are attached, so that a less rigid design is sufficient. The respective working platform APx is connected via the grooves Nu2.m or Nu4.m as well as No2.m or No4.m of the sleeve elements Me2.m or Me4.m between the adjoining sections 2.2 and 2.3 respectively. 2.4 and 2.n firmly clamped. The unit consisting of working platform APx and the socket elements calibrates the section ends to be connected during assembly. The unit of work platform APx and the sleeve elements is very stiff in the radial direction, so that transmits the polygonal shape of this unit to the section ends to be connected. The sections themselves have too little dimensional stability, so calibration is necessary.
8.1 zeigt schematisch eine alternative Befestigung der Arbeitsplattformen APx an den Längsrippen Rl.m. Wie in 1 bereits angeführt ist die Turmkopfsektion 2.1 aus durchgehenden Blechen von maximal 30 m Länge am Stück gefertigt. Eine Befestigungsmöglichkeit der Arbeitsplattformen APx nach 8 ist somit nicht gegeben, da die entsprechenden Schnittstellen fehlen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Arbeitsplattformen der Turmkopfsektion 2.1, sowie eventuelle Zwischenplattformen in den darunter liegenden Sektionen 2.2. bis 2.n an den integrierten Längsrippen R1.m bzw. an den Befestigungsrippen BR1.m der Turmbauteile 2.1.m zu befestigen. Hierfür eignen sich insbesondere Rippen mit verdickter Vorderkante, an denen die Arbeitsplattformen mit Klemmelementen KE, wie dargestellt im Turminneren form- und reibschlüssig festgeklemmt werden. In ähnlicher Weise können die übrigen Turmeinbauten, wie zum Beispiel Leitern, Aufzüge und Kabelschächte befestigt werden. Die Gleitbuchsen Gx können, wie dargestellt, an den Arbeitsplattformen oder an den Rippen befestigt sein. 8.1 shows schematically an alternative attachment of the working platforms APx to the longitudinal ribs Rl.m. As in 1 already mentioned is the tower head section 2.1 made of continuous metal sheets of up to 30 m in length. An attachment of the work platforms APx to 8th is therefore not given because the corresponding interfaces are missing. According to the invention, the working platforms of the tower head section are proposed 2.1 , as well as any intermediate platforms in the sections below 2.2 , to 2.n on the integrated longitudinal ribs R1.m or on the fastening ribs BR1.m of the tower components 2.1.m to fix. For this purpose, in particular ribs with thickened front edge, where the work platforms with clamping elements KE, as shown in the tower interior are positively and frictionally clamped. Similarly, the remaining tower structures, such as ladders, elevators and cable shafts, can be attached. The sliding bushings Gx can be attached to the working platforms or to the ribs as shown.
9 zeigt schematisch die Anbindung des Gondelbefestigungsflansches GF an die Turmkopfsektion 2.1. Die Turmkopfsektion 2.1 mit einem maximalen Durchmesser von 4,30 m ist als Schweißkonstruktion aus durchgehenden über die volle Sektionslänge von maximal 30 m reichenden Turmbauteilen 2.1.m mit integrierten Längsrippen R1.m konzipiert, die untereinander an den Längsseiten verschweißt sind. Dies ermöglicht eine automatisierte und damit kostengünstige Vorfertigung im Herstellerwerk. Es ist natürlich auch möglich, die Längsseiten mit Klemmverbindungen nach den 10 oder 10.1 zu verbinden. Erfindungsgemäß wird jedoch vorgeschlagen, die Längsnähte 7.1.1 bis 7.1.m aus Kostengründen zu schweißen. Ein Beitrag zur Reduzierung ungünstiger Schweißnähte ist die Verwendung von Turmbauteilen 2.1.m aus durchgehenden Blechen in der vollen Länge der Turmkopfsektion 2.1. Da zum Turmkopf hin geringere Blechdicken ausreichen und da sich die Turmbauteile 2.1.m über die volle Sektionslänge erstrecken, wird vorgeschlagen, die Bleche keilförmig mit kontinuierlich abnehmender Blechdicke t1 zu walzen. Hierdurch wird der Stahlverbrauch reduziert. Zusätzlich wird der Stahlverbrauch durch die höhere Werkstofffestigkeit reduziert, da höchstfeste Stähle geringere Blechdicken ermöglichen. Dies führt jedoch zu einem Steifigkeitsverlust, der insbesondere im Bereich des Gondelflansches GF kompensiert werden muss. Die Turmkopfexzentrizität führt hier zu hohen Biegemomentbelastungen im Bereich der Verbindungsschnittstelle mit der Schweißnaht SGF. Erfindungsgemäß ist eine Abstützung des Gondelbefestigungsflansches GF über die Längsrippen R1.m vorgesehen. Der Gondelbefestigungsflansch GF ist aus schweißtechnischen Gründen mit Anschweißstutzen ASR.m für die Rippen ausgerüstet. Der Gondelbefestigungsflansch ist mit der Turmwand und den Längsrippen über die Schweißnaht SGF am Umfang verschweißt und kann optional mit hochfrequenten Hammerverfahren nachbehandelt sein. Alternativ kann die Blechdicke t1 der Turmbauteile 2.1.m nahe der Schweißnaht SGF verdickt sein. Die Blechdicke t1 wird vom unteren zum oberen Ende der Sektion 2.1 in Längsrichtung zunächst kontinuierlich reduziert und nahe der Schweißnaht SGF zur Befestigung des Gondelbefestigungsflansches GF wieder erhöht. Durch diese belastungsgerechte Profilierung der Bleche in Längsrichtung wird eine optimale Festigkeitsausnutzung bei geringstmöglichem Stahlverbrauch erreicht. Die Biegemomente auf den Turm nehmen zum Gondelbefestigungsflansch GF ab und der Bereich der besonders beanspruchten Schweißnaht SGF wird durch die erhöhte Blechdicke verstärkt. 9 schematically shows the connection of the nacelle mounting flange GF to the tower head section 2.1 , The tower head section 2.1 with a maximum diameter of 4.30 m is as a welded construction of continuous over the full section length of a maximum of 30 m reaching tower components 2.1.m designed with integrated longitudinal ribs R1.m, which are welded together on the long sides. This allows automated and therefore cost-effective prefabrication in the factory. Of course it is also possible, the longitudinal sides with clamp connections after the 10 or 10.1 connect to. According to the invention, however, the longitudinal seams are proposed 7.1.1 to 7.1.m to weld for cost reasons. A contribution to the reduction of unfavorable welds is the use of tower components 2.1.m from continuous sheets in the full length of the tower head section 2.1 , There to Tower head towards lower sheet thicknesses are sufficient and there the tower components 2.1.m extend over the full section length, it is proposed to roll the plates wedge-shaped with continuously decreasing plate thickness t1. This reduces steel consumption. In addition, the steel consumption is reduced by the higher material strength, since ultra-high-strength steels allow lower sheet thicknesses. However, this leads to a loss of stiffness, which must be compensated especially in the area of the gondola flange GF. The Turmkopfexzentrizität here leads to high bending moment loads in the region of the connection interface with the weld SGF. According to the invention a support of the nacelle attachment flange GF is provided over the longitudinal ribs R1.m. The gondola mounting flange GF is equipped with welding spigots ASR.m for the ribs for welding reasons. The gondola mounting flange is welded to the tower wall and the longitudinal ribs via the weld SGF on the circumference and may optionally be post-treated with high-frequency hammer process. Alternatively, the sheet thickness t1 of the tower components 2.1.m be thickened near the weld SGF. The sheet thickness t1 is from the lower to the upper end of the section 2.1 initially continuously reduced in the longitudinal direction and increased again near the weld SGF for fastening the nacelle attachment flange GF. This load-oriented profiling of the sheets in the longitudinal direction an optimal strength utilization is achieved with the lowest possible steel consumption. The bending moments on the tower decrease to the nacelle mounting flange GF and the area of the particularly stressed SGF weld is reinforced by the increased sheet thickness.
9.1 zeigt schematisch die Anbindung der Muffenelemente Me1.m an die Turmkopfsektion. Da eine Vorspannung der Turmkopfsektion mit eigenen Spannseilen nicht vorgesehen ist und weil die Turmkopfsektion 2.1 von den Spannseilen des darunter liegenden Turmabschnitts 6.1.1 bis 6.1.m gehalten wird, müssen die Muffenelemente Me1.m mit der Turmkopfsektion tragend verbunden sein. Nutenelemente nach 5 sind nur für die vorgespannten Turmabschnitte mit den Sektionen 2.2 bis 2.n geeignet, nicht aber für die Turmkopfsektion 2.1. Während die unteren Muffenelemente Me2.m bis Men.m reinen Druck- bzw. Druckwechselbeanspruchung ausgesetzt sind, müssen die Muffenelemente Me1.m auch Zugspannungen in Folge der fehlenden Seilvorspannung aufnehmen. Um eine tragenden Verbindung der Turmbauteile 2.1.m zu den Muffenelementen Me1.m zu schaffen, sind entweder Schweißnähte SMe1.m erforderlich oder die Funktion der Muffenelemente Me1.m wird durch nahtloses Walzen und nachträgliche mechanische Bearbeitung in die Turmbauteile 2.1.m integriert. In 9.1 ist die geschweißte Ausführung dargestellt. Bei der nahtlos gewalzten Variante können die Schweißnähte SMe1.m entfallen. Bei beiden Varianten ist die Blechdicke im Bereich der Muffenelemente Me1.m verdickt. Die Blechdicke t1 wird zum Turmkopf hin, entsprechend dem abnehmenden Biegemoment, reduziert. 9.1 schematically shows the connection of the sleeve elements Me1.m to the tower head section. Since a bias of the tower head section with its own tension cables is not provided and because the tower head section 2.1 from the tensioning cables of the underlying tower section 6.1.1 to 6.1.m is held, the sleeve elements Me1.m must be connected to the tower head section supporting. Groove elements after 5 are only for the prestressed tower sections with the sections 2.2 to 2.n suitable, but not for the tower head section 2.1 , While the lower sleeve elements Me2.m to Men.m are subjected to pure pressure or pressure cycling, the sleeve elements Me1.m must also absorb tensile stresses as a result of the lack of rope prestressing. To make a bearing connection of the tower components 2.1.m To create the sleeve elements Me1.m, either welds SMe1.m are required or the function of the sleeve elements Me1.m is through seamless rolling and subsequent mechanical machining in the tower components 2.1.m integrated. In 9.1 the welded version is shown. In the seamless rolled variant, the weld seams SMe1.m can be omitted. In both variants, the sheet thickness is thickened in the area of the sleeve elements Me1.m. The sheet thickness t1 is reduced towards the tower head, corresponding to the decreasing bending moment.
10 zeigt schematisch die Klemmverbindungen 7.n.m im nicht geschweißten unteren Teil des Stahlrohrturms 1 für die Verbindung einschaliger Turmbauteile 2.n.m im Schnitt. Die Erläuterung der Klemmverbindungen wird nachfolgend am Beispiel der zu verbindenden Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m in der Sektion 2.n beschrieben. Die Klemmverbindung 7.n.m besteht aus einem T-förmigen äußeren Formelement FEAn.m und einem gleich langen T-förmigen inneren Formelement FEIn.m. Die Länge der Formelemente kann sich über die volle Länge der Sektion 2.n erstrecken, es können aber auch mehrere kürzere Formelemente verwendet werden, die in Summe der Länge der zu verbindenden Turmbauteile entsprechen. Kürzere Formelemente können leichter gehandhabt werden. Die Länge richtet sich nach den jeweiligen Montageanforderungen auf der Baustelle. Äußeres Formelement FEAn.m und inneres Formelement FEIn.m sind mit Schrauben SRx verschraubt. Die Schrauben SRx liegen in Durchgangsbohrungen in den Formelementen zwischen den Blechenden der Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m. Die Turmbauteile werden daher nicht durch Schraublöcher geschwächt. Die Bohrung im äußeren Formelement FEAn.m enthält wie dargestellt ein Gewinde. Die Anzahl der Schrauben SRx richtet sich nach der erforderlichen Klemmkraft aus der Turmberechnung. Im äußeren Formelement FEAn.m sind spiegelsymmetrisch zur Schraube SRx keilförmige Vertiefungen mit dem Öffnungswinkel Delta δ der Breite bv und der Tiefe cv eingebracht. Im inneren Formelement FEIn.m sind in diesem Ausführungsbeispiel keine keilförmigen Vertiefungen KV vorgesehen. Eine alternative Ausführung, bei der sowohl das äußere als auch das innere Formelement keilförmige Vertiefungen enthalten, ist in 10.1 beschrieben. Die Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m haben an den Längsseiten keilförmig verdickte abgekröpfte Blechkanten BKn.1 und BKn.m. Die Geometrie dieser Blechkanten korrespondiert mit der Geometrie der keilförmigen Vertiefung KV in der äußeren Hälfte des Formelements FEAn.m, d. h. die Positivform der Blechkanten BKn.1 und BKn.m liegt mit der Keilfläche KF und der keilförmigen Vertiefung KV formschlüssig an. Zwischen dem äußeren Formelement FEAn.m und dem inneren Formelement FEIn.m befindet sich ein Spalt SB, d. h. die T-förmigen Schenkel sind in Summe kürzer als die Blechdicke tn und Vertiefung cv zusammen. Dies ermöglicht eine Vorspannung der Klemmverbindung 7.n.m über die Schrauben SRx. Durch Vorspannung der Schrauben SRx baut sich an diesen Keilflächen KF eine Klemmkraft FK auf, welche die Blechkanten zur Schraube hin gegen den T-förmigen Verbindungsbereich zwischen dem äußeren Formelement FEAn.m und dem inneren Formelement FEIn.m pressen. Dieser T-förmige Verbindungsbereich kann optional mit einer Verzahnung VZ versehen sein. Relativbewegungen in Längsrichtung der Sektionen werden durch diese Verzahnung verhindert. Die Verzahnung VZ ist sowohl an den Blechkanten als auch an den Anlageflächen der Formelemente vorgesehen, so dass sich eine form- und kraftschlüssige Verbindung ergibt. Die Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m sind durch das äußere Formelement FEAn.m spangenartig verklammert. Die Anlagefläche des äußeren Formelementes FEAn.m ist zu den Turmbauteilen mit einer Abdichtung AD gegen eindringende Feuchtigkeit und Korrosion geschützt. 10 shows schematically the clamp connections 7.nm in the non-welded lower part of the steel tube tower 1 for the connection of single-shell tower components 2.nm on average. The explanation of the clamp connections will be given below using the example of the tower components to be connected 2.n.1 and 2.nm in the section 2.n described. The clamp connection 7.nm consists of a T-shaped outer mold element FEAn.m and an equal length T-shaped inner mold element FEIn.m. The length of the form elements can be over the full length of the section 2.n extend, but it can also be used several shorter form elements, which correspond in total to the length of the tower components to be connected. Shorter form elements can be handled more easily. The length depends on the respective assembly requirements on the construction site. Outer form element FEAn.m and inner form element FEIn.m are screwed together with screws SRx. The screws SRx are in through holes in the mold elements between the plate ends of the tower components 2.n.1 and 2.nm , The tower components are therefore not weakened by screw holes. The hole in the external element FEAn.m contains a thread as shown. The number of screws SRx depends on the required clamping force from the tower calculation. In the outer form element FEAn.m mirror-symmetrical to the screw SRx wedge-shaped depressions with the opening angle Delta δ of width bv and the depth cv are introduced. In the inner form element FEIn.m no wedge-shaped depressions KV are provided in this embodiment. An alternative embodiment in which both the outer and inner mold elements include wedge-shaped recesses is shown in FIG 10.1 described. The tower components 2.n.1 and 2.nm have on the long sides wedge-shaped thickened bent sheet edges BKn.1 and BKn.m. The geometry of these sheet edges corresponds to the geometry of the wedge-shaped depression KV in the outer half of the formula element FEAn.m, ie the positive shape of the sheet edges BKn.1 and BKn.m is with the wedge surface KF and the wedge-shaped depression KV in a form-fitting manner. Between the outer mold element FEAn.m and the inner mold element FEIn.m there is a gap SB, ie the T-shaped legs are shorter in total than the sheet thickness tn and recess cv together. This allows a bias of the clamp connection 7.nm over the screws SRx. By biasing the screws SRx builds on these wedge surfaces KF a clamping force FK, which the sheet edges towards the screw against the T-shaped connection region between the outer mold element FEAn.m and the inner mold element FEIn.m press. This T-shaped connection region can optionally be provided with a toothing VZ. Relative movements in the longitudinal direction of the sections are prevented by this toothing. The toothing VZ is provided both on the sheet edges and on the contact surfaces of the mold elements, so that there is a positive and non-positive connection. The tower components 2.n.1 and 2.nm are clamp-like clamped by the outer mold element FEAn.m. The contact surface of the outer mold element FEAn.m is protected to the tower components with a seal AD against penetrating moisture and corrosion.
10.1 zeigt schematisch eine alternative Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m für die Verbindung einschaliger Turmbauteile 2.n.m. Unterschied zur 10 ist der spiegelsymmetrische Aufbau der äußeren und inneren Formelemente, d. h. die Geometrie der Formelemente FEAn.m und FEIn.m ist, abgesehen vom Gewinde, dass nur im äußeren Formelement FEAn.m vorhanden ist, identisch. Die Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m sind sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenseite spangenartig über die Formelemente FEAn.m und FEIn.m verklammert. Die Gleichteilverwendung trägt zur Kostenreduzierung bei. Die Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m haben sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenseite keilförmig verdickte abgekröpfte Blechkanten BKn.1 und BKn.m. Die symmetrische Verzweigung der Blechkanten ist zum Beispiel durch Spaltwalzen herstellbar. 10.1 shows schematically an alternative embodiment of the clamping connections 7.nm for the connection of single-shell tower components 2.nm , Difference to 10 is the mirror-symmetrical structure of the outer and inner mold elements, ie the geometry of the mold elements FEAn.m and FEIn.m is, apart from the thread that is present only in the outer mold element FEAn.m, identical. The tower components 2.n.1 and 2.nm are clasped on both the outside and on the inside like a clasp over the form elements FEAn.m and FEIn.m. The same-part usage contributes to the cost reduction. The tower components 2.n.1 and 2.nm have both on the outside and on the inside wedge-shaped thickened bent sheet edges BKn.1 and BKn.m. The symmetrical branching of the sheet edges can be produced for example by nip rolls.
10.2 zeigt schematisch eine Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m ohne Schrauben SRx. Das äußere und das innere Formelement FEAn.m und FEIn.m bilden eine Formelementeinheit FEEn.m. Die notwendige Vorspannung der Klemmverbindung 7.n.m zur Erzeugung der Klemmkraft FK wird hier ohne Schrauben SRx erzeugt. Die Breite bv der keilförmigen Vertiefung KV und die Breite bk der keilförmigen Blechkanten BKn.1 und BKn.m variieren in Längsrichtung der Klemmverbindung 7.n.m. d. h. die Breiten bk bzw. bv sind am oberen Sektionsende größer als am unteren Sektionsende. Die Breite vergrößert sich dabei kontinuierlich. Die größeren Breiten am unteren Sektionsende sind in dieser Figur gestrichelt dargestellt. Die Montagerichtung der Formelementeinheit FEEn.m ist senkrecht zur Zeichenebene angeordnet, so dass die Keilflächen KF zur Auflage kommen. Der Formschluss entsteht dabei in situ. Die Vorspannung dieser Klemmverbindung erfolgt über die Spannseile. Bei Vorspannung des Turms in Längsrichtung werden somit auch die Klemmverbindungen 7.n.m vorgespannt. Eine derartige selbstvorspannende Klemmverbindung erfordert ein spezielles Toleranzkonzept um funktionsfähig zu sein. Auf die Formelementeinheit FEEn.m muss stetig ein Drucküberschuss wirken, damit die Vorspannung der Klemmverbindung erhalten bleibt. Dies kann durch einen geringfügigen Überstand der Formelementeinheit FEEn.m über die angrenzenden Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m senkrecht zur Zeichenebene oder zum Beispiel über nicht dargestellte Distanzplättchen erreicht werden. 10.2 shows schematically an embodiment of the clamping connections 7.nm without screws SRx. The outer and inner mold elements FEAn.m and FEIn.m form a feature unit FEEn.m. The necessary preload of the clamp connection 7.nm to generate the clamping force FK is generated here without screws SRx. The width bv of the wedge-shaped depression KV and the width bk of the wedge-shaped sheet edges BKn.1 and BKn.m vary in the longitudinal direction of the clamping connection 7.nm , ie the widths bk and bv are greater at the upper end of the section than at the lower end of the section. The width increases continuously. The larger widths at the lower end of the section are shown in dashed lines in this figure. The mounting direction of the form element unit FEEn.m is arranged perpendicular to the plane of the drawing, so that the wedge surfaces KF come to rest. The positive connection is created in situ. The bias of this clamp connection via the tension cables. With bias of the tower in the longitudinal direction thus also the clamp connections 7.nm biased. Such a self-prestressing clamping connection requires a special tolerance concept in order to be functional. On the form element unit FEEn.m must constantly act a surplus pressure, so that the bias of the clamp connection is maintained. This may be due to a slight protrusion of the molding element unit FEEn.m over the adjacent tower components 2.n.1 and 2.nm can be achieved perpendicular to the drawing plane or, for example, via spacer plates, not shown.
10.3 zeigt schematisch eine alternative Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m für die Verbindung von Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. Dieser Verbindungstyp ist für Turmbauteile entsprechend 2.2 vorgesehen. Der Aufbau der Klemmverbindungen 7.n.m entspricht weitgehend 10.1. Da die Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m nicht massiv aus Stahl bestehen, sondern aus Außenblechen ABn.1 und ABn.m sowie Innenblechen IBn.1 und IBn.m mit dazwischen liegenden Verbundmaterial VB und/oder Schottblechen muss eine zusätzliche Abstützung der Verbindung durch das dargestellte Distanzstück DS geschaffen werden. Das Distanzstück DS ist aus massivem Stahl. Ohne dieses steife Distanzstück DS würden die Blechkanten BKn.1 und BKn.m beim Anziehen der Schrauben SRx nachgeben und es könnte sich keine Vorspannkraft bzw. Klemmkraft FK aufbauen. Das Verbundmaterial VB wäre zu weich, vor allem wenn es sich um Kunststoff handelt. 10.3 shows schematically an alternative embodiment of the clamping connections 7.nm for the connection of tower components 2.nm in profile or profile composite construction. This connection type is appropriate for tower components 2.2 intended. The structure of the clamp connections 7.nm corresponds largely 10.1 , Because the tower components 2.n.1 and 2.nm not made of steel, but of outer plates ABn.1 and ABn.m and inner plates IBn.1 and IBn.m with intermediate composite material VB and / or bulkhead plates, an additional support of the connection through the illustrated spacer DS must be created. The spacer DS is made of solid steel. Without this rigid spacer DS, the sheet edges BKn.1 and BKn.m would yield when tightening the screws SRx and it could build up no biasing force or clamping force FK. The composite VB would be too soft, especially if it is plastic.
10.4 zeigt schematisch eine weitere Ausführung der Klemmverbindungen 7.n.m für die Verbindung von Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. Die Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m enthalten im hier dargestellten Beispiel an den Verbindungsschnittstellen VS angeschweißte Profilverbindungselemente PV. Die nachfolgenden Ausführungen gelten auch für andere Ausführungsbeispiele ohne angeschweißte Profilverbindungselemente nach den 2.1 und 2.3. Die Profilverbindungselemente PV der Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m sind spiegelsymmetrisch genau senkrecht zur Verbindungsschnittstelle VS angeordnet. Die Verbindungsschnittstelle VS enthält eine Abdichtung AD und ist mit einer Verzahnung VZ versehen. Die Verzahnung VZ verhindert Relativverschiebungen der Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m in Richtung der Turmlängsachse. Als Abdichtung AD kann beispielsweise eine Fugendichtmasse oder ein entsprechender Klebstoff verwendet werden. Die Verzahnungswirkung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Durch einen Klebstoff würde die Verzahnungswirkung sogar unterstützt. Die nach innen abgekröpften keilförmig verdickten Blechkanten BKn.1 und BKn.m an den Profilverbindungselementen PV sind spiegelsymmetrisch zur Verbindungsschnittstelle VS angeordnet. Die entsprechende Keilfläche KF der jeweiligen Blechkante hat einen Keilwinkel Phi φ. Die Verdickung der Blechkanten nimmt in Richtung Profilmitte zu. In den Hohlraum der Profilverbindungselemente PV sind senkrecht zur Zeichenebene Doppel-T-Nutensteine NSn.m eingefügt. Diese sind geringfügig kleiner als der Hohlraum der Profilverbindungselemente. Die Doppel-T-Nutensteine NSn.m reichen über die volle Länge der Turmbauteile oder sind aus Handhabungsgründen in entsprechende Abschnitte unterteilt. Die Länge richtet sich nach den Montageanforderungen. Die beidseitigen Vertiefungen der Doppel-T-Nutensteine NSn.m sind keilförmig mit dem Keilwinkel Phi φ zu Keilflächen KF abgeschrägt. Zwischen den Keilflächen KF der Doppel-T-Nutensteine NSn.m und der Blechkanten BKn.1 bzw. BKn.m befinden sich Spannkeile SKx. Die Spannkeile SKx haben seitlich Keilflächen KF mit dem gleichen Keilwinkel Phi φ wie die angrenzenden Blechkanten BKn.1 und BKn.m bzw. die Doppel-T-Nutensteine NSn.m. Die vier Spannkeile in der Darstellung sind paarweise über Schrauben SRx miteinander verschraubt und vorgespannt. Die Schrauben sind über Durchgangslöcher durch die Doppel-T-Nutensteine hindurchgeführt und im Gewinde der gegenüber liegenden Spannkeile eingeschraubt. Das Spaltmaß e sorgt dafür, dass die Klemmverbindung 7.n.m mit den Spannkeilen vorgespannt werden kann. Die Schraubenvorspannung erzeugt über die Spannkeile SKx und die entsprechenden Keilflächen KF Klemmkräfte FK auf die Verbindungsschnittstelle VS. Die Schrauben SRx sind auf der Turminnenseite über Zugangslöcher ZLx montierbar. Diese Zugangslöcher ZLx erzeugen eine Kerbwirkung. Die Profilverbindungselemente PV haben daher gegenüber den angrenzenden Turmbauteilen 2.n.1 und 2.n.m eine erhöhte Blechdicke tv. Da auch die Schweißnähte SNx eine Kerbwirkung verursachen und um den Gewichtsvorteil höchstfester Stähle optimal zu nutzen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die erhöhte Blechdicke tv in den Bereich der angrenzenden Blechenden der Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m fortzusetzen. Die Bereiche um die Schweißnähte SNx sind dadurch ebenfalls verdickt. Der verdickte Schweißnahtbereich der Turmbauteile 2.n.1 und 2.n.m geht, wie dargestellt, allmählich in die reduzierte Blechdicke tn über und ist walztechnisch herstellbar. Bauteile mit verdickten Bereichen um kerbkritische Merkmale, wie Schrauben, Löcher etc., können auch in anderen Bereichen der Technik vorteilhaft eingesetzt werden. Diese Anwendungsmöglichkeiten werden ebenfalls von dieser Erfindung beansprucht. Ein Beispiel sind Profile aus höchstfestem Stahl im Kranbau. 10.4 schematically shows a further embodiment of the clamping connections 7.nm for the connection of tower components 2.nm in profile or profile composite construction. The tower components 2.n.1 and 2.nm included in the example shown here at the connection interfaces VS welded profile connection elements PV. The following explanations also apply to other embodiments without welded profile connecting elements according to the 2.1 and 2.3 , The profile connection elements PV of the tower components 2.n.1 and 2.nm are arranged mirror-symmetrically exactly perpendicular to the connection interface VS. The connection interface VS contains a seal AD and is provided with a tooth VZ. The toothing VZ prevents relative displacement of the tower components 2.n.1 and 2.nm in the direction of the door longitudinal axis. As a seal AD, for example, a joint sealant or a corresponding adhesive can be used. The gearing effect is not affected. An adhesive would even support the gearing effect. The inwardly bent wedge-shaped thickened sheet edges BKn.1 and BKn.m at the profile connecting elements PV are arranged mirror-symmetrically to the connection interface VS. The corresponding wedge surface KF of the respective sheet metal edge has a wedge angle Phi φ. The thickening of the sheet edges increases in the direction of the center of the profile. In the cavity of the profile connecting elements PV double T-nuts NSn.m are inserted perpendicular to the plane of the drawing. These are slightly smaller than the cavity of the profile connecting elements. The double T-nuts NSn.m extend over the full length of the tower components or are divided into sections for handling reasons. The length depends on the mounting requirements. The bilateral depressions of the double T-nuts NSn.m are wedge-shaped with the wedge angle Phi φ beveled to wedge surfaces KF. Between the wedge surfaces KF of the double T-nuts NSn.m and the sheet edges BKn.1 and BKn.m are clamping wedges SKx. The clamping wedges SKx have laterally wedge surfaces KF with the same wedge angle Phi φ as the adjacent sheet edges BKn.1 and BKn.m or the double T-nuts NSn.m. The four clamping wedges in the illustration are bolted together in pairs using SRx screws and preloaded. The screws are passed through through holes through the double T-nuts and screwed into the thread of the opposite clamping wedges. The gap e ensures that the clamping connection 7.nm can be biased with the clamping wedges. The Schraubenvorspannung generated via the clamping wedges SKx and the corresponding wedge surfaces KF clamping forces FK on the connection interface VS. The screws SRx can be mounted on the inside of the tower via access holes ZLx. These access holes ZLx produce a notch effect. The profile connecting elements PV therefore have opposite the adjacent tower components 2.n.1 and 2.nm an increased sheet thickness tv. Since the welds SNx cause a notch effect and to optimally use the weight advantage of high-strength steels, the invention proposes the increased sheet thickness tv in the region of the adjacent sheet metal ends of the tower components 2.n.1 and 2.nm continue. The areas around the welds SNx are thus also thickened. The thickened weld area of the tower components 2.n.1 and 2.nm is, as shown, gradually in the reduced sheet thickness tn and can be produced by rolling technology. Components with thickened areas around notch critical features, such as screws, holes, etc., can also be advantageously used in other areas of technology. These applications are also claimed by this invention. An example are profiles made of ultra-high strength steel in crane construction.
11 zeigt schematisch das Verfahren zur Montage des erfindungsgemäßen Stahlrohrturms 1 aus einschaligen Turmbauteilen 2.n.m. Die Erläuterungen erfolgen am Beispiel der untersten drei Sektionen eines Stahlrohrturms mit fünf Sektionen. Zunächst werden die Segmente des Montageflansches MFx mit Bolzen Bz im Fundament 5 verankert. Zeitgleich oder im Anschluss werden die Turmbauteile 2.n.1 bis 2.n.m zur Sektion 2.n mit den Klemmverbindungen 7.n.1 bis 7.n.m nach den 10 bis 10.2 vormontiert. Die Sektion 2.n wird anschließend mit den entsprechenden Einbauten, wie Leitern, Kabelschächte etc. vervollständigt. Unterhalb der Türeinstiegsöffnung 3 wird eine Arbeitsplattform APx befestigt. Danach wird die vormontierte Sektion 2.n per Kran mit den Muffenelementen Men.1 bis Men.m auf den vormontierten Montageflansch MF aufgesteckt. Zeitgleich oder im Anschluss wird die Sektion 2.4 am Boden vormontiert. Die Vormontage erfolgt analog Sektion 2.n. Am unteren Ende befindet sich eine Arbeitsplattform APx. Diese Arbeitsplattform APx kalibriert im Zusammenwirken mit den entsprechenden Muffenelementen Me4.1 bis Me4.m die Polygonform am unteren Ende der Sektion 2.4. Die vormontierte Sektion 2.4 wird den Muffenelementen Me4.1 bis Me4.m per Kran auf die darunterliegende Sektion 2.n aufgesteckt. Die Muffenelemente Me4.1 bis Me4.m zentrieren sich aufgrund ihrer konischen Form quasi von selbst auf dem oberen Ende der Sektion 2.n. Die Sektion 2.3 und die restlichen Sektionen werden analog am Boden vormontiert und der Reihe nach aufeinander gesteckt. Nachdem die Sektion 2.3 ihre endgültige Position erreicht hat, werden die Spannseile des unteren Turmabschnitts 6.2.1 bis 6.n.m montiert und vorgespannt. Die Spannseile können bereits, wie dargestellt, an den Seilbefestigungspunkten am unteren Ende der Sektion 2.3 vormontiert sein oder nachträglich montiert werden. Die vormontierten Spannseile müssen nur noch mit dem Fundament 5 verbunden werden. Die Seilbefestigung an der Sektion 2.3 geht aus 6 hervor. Die Verlegung und Vorspannung der Spannseile zwischen Turmwand und Arbeitsplattform ist sehr einfach, da die Seile frei zugänglich sind. Nach dem Vorspannen ist der unterste Turmabschnitt für die nachfolgenden Montagearbeiten gesichert. Die Montage der restlichen Sektionen erfolgt analog, wobei die Turmkopfsektion 2.1 mit den Spannseilen des darunter liegenden Turmabschnitts 6.1.1 bis 6.1.m befestigt wird. 11 shows schematically the method for mounting the tubular steel tower according to the invention 1 from single-shell tower components 2.nm , The explanations are given using the example of the bottom three sections of a steel tubular tower with five sections. First, the segments of the mounting flange MFx with bolts Bz in the foundation 5 anchored. At the same time or following the tower components 2.n.1 to 2.nm to the section 2.n with the clamp connections 7.n.1 to 7.nm after the 10 to 10.2 preassembled. The section 2.n is then completed with the appropriate fixtures, such as ladders, cable shafts, etc. Below the door entry opening 3 a work platform APx is attached. Then the pre-assembled section 2.n by crane with the sleeve elements Men.1 to Men.m mounted on the pre-assembled mounting flange MF. At the same time or after the section is 2.4 pre-assembled on the ground. Pre-assembly is carried out analogously to the section 2.n , At the bottom there is a working platform APx. This working platform APx, in cooperation with the corresponding sleeve elements Me4.1 to Me4.m, calibrates the polygonal shape at the lower end of the section 2.4 , The pre-assembled section 2.4 is the crane elements Me4.1 to Me4.m on the underlying section 2.n attached. Due to their conical shape, the sleeve elements Me4.1 to Me4.m virtually center themselves on the upper end of the section 2.n , The section 2.3 and the remaining sections are pre-assembled analogously on the ground and put together one after the other. After the section 2.3 has reached its final position, the tension cables of the lower tower section 6.2.1 to 6.nm mounted and preloaded. The tensioning cables can already, as shown, at the rope attachment points at the bottom of the section 2.3 be pre-assembled or retrofitted. The pre-assembled tensioning cables only need to be with the foundation 5 get connected. The rope attachment to the section 2.3 comes from 6 out. The laying and prestressing of the tensioning cables between the tower wall and the work platform is very easy, as the cables are freely accessible. After prestressing, the lowest tower section is secured for subsequent assembly work. The assembly of the remaining sections is analog, with the tower head section 2.1 with the tensioning cables of the underlying tower section 6.1.1 to 6.1.m is attached.
11.1 zeigt schematisch das Verfahren zur Montage des Stahlrohrturms 1 aus Turmbauteilen 2.n.m in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. Bei Turmbauteilen in Profil- bzw. Profilverbundbauweise, bei denen die Spannseile 6.n.m im Inneren der Profile verlegt und daher nicht zugänglich sind, ergibt sich ein geänderter Montageablauf gegenüber 11. Das Einziehen der Spannseile in die Hüllrohre der Profile erfolgt am Einfachsten, wenn sich die Sektionen des jeweiligen Turmabschnitts in horizontaler Lage befinden. Hierzu werden zunächst die Sektionen 2.n und 2.4 in aufrechter Position aus den entsprechenden Turmbauteilen am Boden vormontiert, anschließend per Kran in eine Aufnahme eingelegt, zentriert und mit den Muffenelementen Me4.1 bis Me4.m ineinander geschoben. Die Hüllrohre, in welche anschließend die Spannseile eingeführt werden, sind von den Seiten her in liegender Position gut zugänglich, so dass die Arbeit mit entsprechenden Maschinen unterstützt werden kann. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den unteren Turmabschnitt in dieser liegenden Position vorzuspannen, so dass auch hier der Einsatz von Maschinen möglich ist. Die Verankerung der Spannseile erfolgt an der Unterseite der einzelnen Segmente des Montageflansches MFx, sowie auf der Oberseite des T-förmigen Abschnitts der Muffenelemente Me3.1 bis Me3.m am oberen Ende der Sektion 2.4. Da die Unterseite des Montageflansches bei der Montage des mittleren Turmabschnitts nicht mehr für die Befestigung der Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m zugänglich ist, wird der untere Teil dieser Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m in den Sektionen 2.4 und 2.n ebenfalls vormontiert. Hierauf kann verzichtet werden, wenn die Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m turminnenseitig außerhalb der Profile angeordnet sind (vergleiche 2.7) oder wenn nach 4.1 abgespannt wird. Der vormontierte und vorgespannte untere Turmabschnitt, hier bestehend aus den Sektionen 2.n, 2.4, dem Montageflansch MF und entsprechenden Turmeinbauten, wird anschließend per Kran aufgerichtet und über Bolzen Bz im Fundament 5 verankert. Der mittlere Turmabschnitt, bestehend aus den Sektionen 2.3 und 2.2 wird ebenfalls in liegender Position zusammengebaut. Da die Vorspannkraft der Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m erst nach dem Herstellen der Verbindung zum Fundament 5 auf diesen Turmabschnitt aufgebracht werden kann und da zur Herstellung der Verbindung freie Zugänglichkeit der Spannseilenden an der Verbindungsschnittstelle 4.3 gegeben sein muss, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen den mittleren Turmabschnitt zunächst mit Hilfslitzen HLx vorzumontieren. Diese Hilfslitzen HLx geben dem mittleren Turmabschnitt die nötige Handlingsfestigkeit während der Montage mit dem Kran. Die Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m wurden bereits am Boden liegend maschinell eingezogen und sind nach 11.2 verliersicher, aber verschiebbar befestigt. Während der Positionierung des mittleren Turmabschnitts zur darunterliegenden Sektion 2.4 stehen die unteren Spannseilenden im Bereich der Steckschnittstelle 4.3 über, so dass die Spannseilenden während der Befestigungsarbeiten gut zugänglich sind. Der Überstand ü der Spannseilenden richtet sich nach den Montageanforderungen und wird über konstruktive Maßnahmen nach 11.2 erreicht. Die Befestigung der Spannseilenden erfolgt an den vorgesehenen Spannseilenden des darunter liegenden unteren Turmabschnitts, so dass die Verbindung zum Fundament 5 hergestellt ist. Das untere Ende der Sektion 2.3 schwebt hierbei einige Zentimeter über der Oberkante der Sektion 2.4 und ist durch die Muffenelemente Me3.1 und Me3.m bereits zentriert, so dass die Befestigung der Spannseilenden leicht möglich ist. Beim anschließenden Absenken der Vormontageeinheit aus den mittleren Turmsektionen 2.2 und 2.3 verschieben sich die Spannseile innerhalb der Hüllrohre und treten am oberen Ende der Sektion 2.2 zum Vorschein. Die Turmkopfsektion 2.1 wird auf das obere Ende der Sektion 2.2 aufgestülpt und mit den Enden der Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m befestigt. Hierbei wird der mittlere Turmabschnitt vorgespannt. Die Turmkopfsektion erhält keine eigenen Spannseile. 11.1 schematically shows the method for mounting the steel tube tower 1 from tower components 2.nm in profile or profile composite construction. For tower components in profile or profile composite construction, in which the tension cables 6.nm laid inside the profiles and therefore are not accessible, there is a modified assembly process compared 11 , The pulling of the tension cables in the cladding tubes of the profiles is most easily done when the sections of each tower section are in a horizontal position. For this purpose, first the sections 2.n and 2.4 preassembled in an upright position from the corresponding tower components on the ground, then placed by crane in a receptacle, centered and pushed together with the sleeve elements Me4.1 to Me4.m. The ducts, into which the tensioning cables are subsequently inserted, are easily accessible from the sides in a lying position, so that the work can be assisted with appropriate machines. According to the invention it is proposed to bias the lower tower section in this lying position, so that also here the use of machines is possible. The anchoring of the tensioning cables takes place on the underside of the individual segments of the mounting flange MFx, as well as on the upper side of the T-shaped section of the sleeve elements Me3.1 to Me3.m at the upper end of the section 2.4 , Since the bottom of the mounting flange when mounting the middle tower section is no longer for the attachment of the tension cables 6.1.1 to 6.1.m accessible, becomes the lower part of these tensioning cables 6.1.1 to 6.1.m in the sections 2.4 and 2.n also pre-assembled. This can be waived if the tension cables 6.1.1 to 6.1.m turminnenseitig outside the profiles are arranged (see 2.7 ) or if after 4.1 is torn off. The pre-assembled and prestressed lower tower section, here consisting of the sections 2.n . 2.4 , the mounting flange MF and corresponding tower internals, is then erected by crane and bolt Bz in the foundation 5 anchored. The middle tower section, consisting of the sections 2.3 and 2.2 is also assembled in a lying position. Because the biasing force of the tensioning cables 6.1.1 to 6.1.m only after establishing the connection to the foundation 5 can be applied to this tower section and there for the preparation of the connection free accessibility of the tensioning cable ends at the connection interface 4.3 must be given, the invention proposes to pre-assemble the middle tower section first with auxiliary strands HLx. These auxiliary strands HLx give the middle tower section the necessary handling strength during assembly with the crane. The tension cables 6.1.1 to 6.1.m were pulled in already lying on the ground by machine and are after 11.2 captive but slidably attached. During positioning of the middle tower section to the underlying section 2.4 the lower tensioning cable ends are in the area of the plug-in interface 4.3 over, so that the Spannseilenden are easily accessible during the attachment work. The supernatant ü the tensioning cable ends depends on the mounting requirements and is about constructive measures 11.2 reached. The fastening of the tensioning cable ends takes place at the intended tensioning cable ends of the underlying lower tower section, so that the connection to the foundation 5 is made. The lower end of the section 2.3 Floats a few inches above the top of the section 2.4 and is already centered by the sleeve elements Me3.1 and Me3.m, so that the attachment of the tensioning cable ends is easily possible. During the subsequent lowering of the pre-assembly unit from the middle tower sections 2.2 and 2.3 The tensioning cables move inside the ducts and enter the upper end of the section 2.2 to the fore. The tower head section 2.1 gets to the top of the section 2.2 slipped up and with the ends of the tensioning cables 6.1.1 to 6.1.m attached. Here, the middle tower section is biased. The tower head section does not receive its own tensioning cables.
11.2 zeigt schematisch die Verschiebbarkeit der Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m im mittleren Abschnitt des Stahlrohrturms 1 in Profil- bzw. Profilverbundbauweise. Die Hüllrohre Hüx im inneren der Profile sind am oberen Ende der Sektion 2.2 und am unteren Ende der Sektion 2.3 auf einer Länge lw aufgeweitet und nehmen die verdickten Seilenden SE der Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m auf. Das verdickte Seilende SE verhindert, dass die Spannseile bei den Handlingsarbeiten mit dem Kran aus dem vormontierten Turmabschnitt herausfallen. in Abhängigkeit der Länge lw der Aufweitung sind die Spannseile 6.1.1 bis 6.1.m in den Hüllrohren verschiebbar. Am Kran hängend ergibt sich durch die Gewichtskraft der Spannseile automatisch ein Überstand ü der verdickten Spannseilenden SE am unteren Ende der Sektion 2.3. Das Spannseilende SE enthält, wie dargestellt, ein Gewinde für die Befestigung an der darunter liegenden Sektion. 11.2 schematically shows the displaceability of the tension cables 6.1.1 to 6.1.m in the middle section of the steel tube tower 1 in profile or profile composite construction. The Hüx cladding inside the profiles are at the top of the section 2.2 and at the bottom of the section 2.3 widened to a length lw and take the thickened cable ends SE of the tension cables 6.1.1 to 6.1.m on. The thickened rope end SE prevents the tensioning cables from falling out of the preassembled tower section during the handling work with the crane. depending on the length lw of the expansion are the tension cables 6.1.1 to 6.1.m displaceable in the ducts. Hanging on the crane results automatically by the weight of the tension cables a supernatant ü the thickened tension cable ends SE at the bottom of the section 2.3 , The tension cable end SE, as shown, a thread for attachment to the underlying section.
12 zeigt schematisch ein Turmbauteil 2.n.m zur Erläuterung des Herstellverfahrens. Das Verfahren zur Herstellung der Turmbauteile mit den erfindungsgemäßen Merkmalen: Polygonform mit konischem Verlauf, nahtlos integrierte Längsversteifungsrippen, keilförmig verdickter Blechkanten, integrierter Turmeinstiegsversteifung etc., wird nachfolgend am Beispiel des Turmbauteils 2.n.m erläutert. Dieses Bauteil liegt im Bereich der Türöffnung 3 und enthält daher die Türausschnittsverstärkung 3.1 mit der Blechdicke tv. Die Blechdicke der Türausschnittsverstärkung 3.1 ist jeweils zum oberen und unteren Bauteilende der Blechdicke tn der Sektion 2.n angeglichen. Die Längsseiten des Turmbauteils 2.n.m enthalten keilförmig verdickte Blechkanten BKn.1 und BKn.m für die Klemmverbindungen 7.n.1 und 7.n.m beispielsweise nach 10.1. Die verdickten Blechkanten können, in Verbindung mit einer modifizierten Geometrie nach 10.4, auch zur Verstärkung einer Schweißnahtumgebung bzw. Lochumgebung genutzt werden. Diese modifizierte Geometrie kann ebenfalls mit den beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Das Turmbauteil 2.n.m enthält darüber hinaus Längsversteifungsrippen Rn.m. 12 schematically shows a tower component 2.nm to explain the manufacturing process. The method for producing the tower components with the features according to the invention: polygonal shape with a conical shape, seamlessly integrated longitudinal stiffening ribs, wedge-shaped thickened sheet edges, integrated tower entry reinforcement, etc., is described below using the example of the tower component 2.nm explained. This component lies in the area of the door opening 3 and therefore contains the door opening reinforcement 3.1 with the sheet thickness tv. The sheet thickness of the door opening reinforcement 3.1 is in each case to the upper and lower end of the component sheet thickness tn of the section 2.n equalized. The long sides of the tower component 2.nm contain wedge-shaped thickened sheet edges BKn.1 and BKn.m for the clamp connections 7.n.1 and 7.nm for example 10.1 , The thickened sheet edges can, in conjunction with a modified geometry to 10.4 , also be used to reinforce a weld environment or hole environment. This modified geometry can also be made with the described methods. The tower component 2.nm also contains longitudinal stiffening ribs Rn.m.
12.1 zeigt schematisch die Lage des Drehpunktes DPn der Turmbauteile aus der Sektion 2.n. Wie man in der Darstellung erkennt, treffen sich die gedachten Verlängerungen der Bauteilkanten BKn.1 und BKn.m, sowie der Längsrippen Rn.m in einem gemeinsamen Schnittpunkt DPn auf der Symmetrielinie SL. Dieser Schnittpunkt ergibt sich aufgrund der konischen Form der Sektionen. Die Entfernung dieses Schnittpunkts DPn vom Turmbauteil ist von Sektion zu Sektion unterschiedlich. Um die erfindungsgemäßen Merkmale, wie beispielsweise die Längsrippen und die verdickten Blechkanten walzen zu können, muss die Walzrichtung WR der schematisch dargestellten Walze W jeweils auf diesen Schnittpunkt DPn gerichtet sein. Die Blechkanten BKn.1 und BKn.m, sowie die einzelnen Längsrippen Rn.m ergeben aufgrund der konischen Form jeweils unterschiedliche Walzrichtungen WR. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die einzelnen Blechkanten und Längsrippen entsprechend der unterschiedlichen Walzrichtungen WR jeweils getrennt in aufeinander folgenden Schritten zu walzen. Hierzu wird entweder die Walze W um den Winkel ω oder das Turmbauteil 2.n.m um den Winkel Ω gedreht. Bei den nachfolgenden Verfahrenserläuterungen wird von einer Drehung der Bauteile ausgegangen. Die Drehung der Turmbauteile erfolgt dabei um den Drehpunkt DPn. Das Walzen der erfindungsgemäßen Merkmale erfolgt jeweils in mehreren Stichen. Dies kann durch mehrere hintereinander geschaltete Walzengerüste oder durch reversierendes Walzen entsprechend der beiden Pfeilrichtungen WR erfolgen. Gegenstand der weiteren Betrachtung ist das reversierende Walzen. 12.1 schematically shows the position of the pivot point DPn of the tower components from the section 2.n , As can be seen in the illustration, the imaginary extensions of the component edges BKn.1 and BKn.m, as well as the longitudinal ribs Rn.m meet in a common intersection point DPn on the symmetry line SL. This intersection is due to the conical shape of the sections. The distance of this point of intersection DPn from the tower component varies from section to section. In order to be able to roll the features according to the invention, such as, for example, the longitudinal ribs and the thickened sheet metal edges, the rolling direction WR of the roll W shown schematically must be directed in each case to this point of intersection DPn. The sheet edges BKn.1 and BKn.m, as well as the individual longitudinal ribs Rn.m result in different rolling directions WR due to the conical shape. According to the invention, the individual sheet metal edges and longitudinal ribs corresponding to the different rolling directions WR are each rolled separately in successive steps. For this purpose, either the roller W by the angle ω or the tower component 2.nm rotated by the angle Ω. In the following process explanations is assumed that a rotation of the components. The rotation of the tower components takes place around the pivot point DPn. The rolling of the features according to the invention takes place in each case in several stitches. This can be done by a plurality of rolling mills connected in series or by reversing rolling according to the two arrow directions WR. The subject of further consideration is reversing rolling.
12.2 zeigt schematisch die Walzenanordnung für das Walzen der keilförmig verdickten Blechkanten BKn.1 bzw. BKn.m an den Längsseiten des Turmbauteils 2.n.m. Die Herstellung der abgekröpften keilförmig verdickten Blechkanten für die Klemmverbindungen 7.n.m erfolgt im Spaltprofilierverfahren. Das Verfahren wurde für kaltgewalzte Profile aus dünnen Blechen bis maximal 5 mm Dicke und Zugfestigkeiten bis 700 MPa entwickelt. Das Verfahren sollte im Grobblechbereich mit entsprechenden Modifikationen für die geplante Anwendung einsetzbar sein. Die Walzenanordnung für die abgekröpfte verdickte Blechkante BKn.1 besteht aus einer Spaltwalze SW, sowie aus zwei Hilfswalzen HW, die im Bereich der Blechränder angeordnet sind. Das Walzen der hier nicht dargestellten gegenüber liegenden Blechkante BKn.m erfolgt mit einer spiegelsymmetrischen Walzenanordnung. Bei konischen Verläufen der Blechränder wird das Bauteil jeweils zuvor um den Drehpunkt DPn in Walzrichtung WR gedreht (siehe 12.1). Beim Kaltwalzen unterhalb der Rekristallisationstemperatur wird mit den dargestellten Walzen SW und HW ein hoher hydrostatischer Druck im Werkstoff erzeugt, der den Stahl zum Fließen bringt und die erwünschte Geometrie der Blechkante erzeugt. Die hieraus resultierende Kaltverfestigung ist für den vorgesehenen Einsatz bei Türmen von Windenergieanlagen nicht erwünscht. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Umformkräfte durch Wärmeunterstützung zu reduzieren. Besonders niedrig sind die Umformkräfte oberhalb der Rekristallisationstemperatur, sowie im unvergüteten Zustand. Die erforderliche Prozesswärme Q für das so genannte Warmwalzen kann zum Beispiel durch Induktion erzeugt werden. Außerdem kann die Prozesswärme aus den vorgelagerten Prozessstufen im Rahmen der Grobblechherstellung genutzt werden, sofern die Turmbauteile im Stahlwerk hergestellt werden. 12.2 schematically shows the roller assembly for rolling the wedge-shaped thickened sheet metal edges BKn.1 and BKn.m on the long sides of the tower component 2.nm , The preparation of the bent wedge-shaped thickened sheet edges for the clamp connections 7.nm takes place in Spaltprofilierverfahren. The process was developed for cold-rolled profiles of thin sheets up to a maximum thickness of 5 mm and tensile strengths of up to 700 MPa. The process should be applicable in the heavy plate area with appropriate modifications for the intended application. The roll arrangement for the bent thickened sheet metal edge BKn.1 consists of a gap roll SW, as well as two auxiliary rolls HW, which are arranged in the region of the sheet metal edges. The rolling of the opposite sheet metal edge BKn.m not shown here takes place with a mirror-symmetrical roller arrangement. In the case of conical progressions of the sheet metal edges, the component is in each case rotated about the pivot point DPn in the rolling direction WR (see FIG 12.1 ). During cold rolling below the recrystallization temperature, a high hydrostatic pressure is produced in the material with the illustrated rolls SW and HW, which causes the steel to flow and produces the desired geometry of the sheet edge. The resulting strain hardening is not desirable for the intended use in towers of wind turbines. According to the invention it is proposed to reduce the forming forces by heat support. The forming forces are especially low above the recrystallization temperature and in the unmolded state. The required process heat Q for the so-called hot rolling can be generated for example by induction. In addition, the process heat from the upstream process stages can be used within the framework of heavy plate production, as long as the tower components are manufactured in the steelworks.
12.3 zeigt schematisch die Walzenanordnung für das Walzen der Längsrippen Rn.m am Beispiel des Turmbauteils 2.n.m. Der Aufbau entspricht 12.2. Allerdings liegen die herzustellenden Geometriemerkmale nicht an den Blechrändern, sondern dazwischen. Um die Zugänglichkeit dieser Blechbereiche zu ermöglichen, muss das Blech zuvor um 90° abgekantet werden. In 12.3 ist dieser Blechbereich nach unten abgekantet. Dieses Verfahren wird nach dem Stand der Technik als Spaltbiegen bezeichnet. Wie das Spaltprofilieren wird dieses Verfahren bislang nur bei kaltgewalzten Profilen im Dünnblechbereich eingesetzt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Umformung analog zu 12.2 oberhalb der Rekristallisationstemperatur im unvergüteten Zustand durchzuführen. Nach dem Auswalzen der entsprechenden Längsrippe Rn.m muss der abgekantete Bereich des Grobblechs wieder in die Ausgangslage zurück gebogen werden. Alternativ kann das Blech auch über die horizontale Lage hinaus, entsprechend dem Eckenwinkel Beta β des Polygons, gebogen werden. Durch mehrfache Wiederholung der Vorgänge Abkanten, Spaltwalzen einer Längsrippe und Zurückbiegen entsteht schließlich ein Turmbauteil mit mehreren Rippen. Bei konischen Rippenverläufen muss das Turmbauteil schrittweise um den Drehpunkt DPn entsprechend dem Winkel Omega Ω gedreht werden (vergleiche 12.1). Dieses Bauteil kann je nach dem wie weit der abgekantete Blechschenkel zurück gebogen wird, eben oder polygonförmig sein. Es ist einfacher ebene Bauteile zu vergüten und zum Endverbraucher zu transportieren. Dies macht allerdings einen nachträglichen Biegeprozess erforderlich um die Polygonform herzustellen. 12.3 schematically shows the roller assembly for rolling the longitudinal ribs Rn.m the example of the tower component 2.nm , The structure corresponds 12.2 , However, the geometric features to be produced are not at the sheet metal edges, but in between. In order to allow the accessibility of these sheet metal areas, the sheet must first be folded by 90 °. In 12.3 This sheet metal area is folded down. This method is referred to in the art as gap bending. Like gap-profiling, this process has hitherto been used only for cold-rolled profiles in the thin sheet metal sector. According to the invention, the transformation is analogous to 12.2 above the recrystallization temperature in the unfatted state. After the corresponding longitudinal rib Rn.m has been rolled out, the folded-off area of the heavy plate must be bent back into its original position. Alternatively, the sheet can also be bent beyond the horizontal position, according to the corner angle Beta β of the polygon. By repeated repetition of the operations folding, nip rolls a longitudinal rib and bending back finally creates a tower component with multiple ribs. In the case of conical ribs, the tower component must be rotated stepwise around the pivot point DPn in accordance with the angle Omega Ω (cf. 12.1 ). This component may be flat or polygonal depending on how far the bent sheet metal leg is bent back. It is easier to compensate flat components and to transport them to the end user. However, this requires a subsequent bending process to produce the polygon shape.
12.4 zeigt schematisch den Verfahrensablauf und eine beispielhafte Anordnung der Vorrichtungen I bis VIII zur Herstellung eines Turmbauteils 2.n.m. Grundsätzlich wäre es denkbar, die Turmbauteile in einem kontinuierlichen Prozess aus aufeinander folgenden Spaltprofilier-, Spaltbiege- und Walzprofilierschritten herzustellen. Für die einzelnen Stiche wären allerdings sehr viele Walzgerüste erforderlich. Die daraus resultierende Anlagenlänge wäre sehr groß. Die Bleche müssten über die gesamte Anlagenlänge beheizt werden, d. h. der Energieverbrauch wäre entsprechend hoch. Bei konischen Türmen wären zudem drehbare NC-gesteuerte Walzenachsen notwendig, um die unterschiedliche Walzrichtung der einzelnen Rippen zu realisieren. Es wird daher nachfolgend ein Prozess vorgeschlagen, mit dem konische Bauteilkanten und Rippenverläufe mit geringstmöglichem Anlagenaufwand hergestellt werden können. Erfindungsgemäße Verfahrensmerkmale sind die Drehung der Bauteile zwischen den einzelnen Spaltwalz- bzw. Spaltbiegevorgängen, der Einsatz von Reversiergerüsten, sowie die Warmumformung oberhalb der Rekristallisationstemperatur vor dem Vergüten. Der Verfahrensablauf mit den Vorrichtungen I bis VIII ist nachfolgend beschrieben. Die Grobbleche GB werden entsprechend dem Stand der Technik mit Quartogerüsten I oder Breitbandstraßen gewalzt. Entsprechend dem Stand der Technik kann die Blechdicke durch Änderung der Walzenzustellung kontinuierlich variiert werden. Dies ermöglicht eine Turmkopfsektion 2.1 mit kontinuierlicher Blechdickenanpassung. So genanntes Profilwalzen ist nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Breitenrichtung möglich. Eine Profilierung in Breitenrichtung ist bei der Herstellung der Türausschnittverstärkung 3.1 vorgesehen. Der Bereich der Türausschnittsverstärkung und die seitlich angrenzenden Bereiche werden in Längsrichtung in unterschiedlichen Dicken zum Beispiel mit Profilwalzen gewalzt. Das Grobblech GB mit der Türausschnittverstärkung 3.1 wird in einer Zerteilanlage II entsprechend der Sektionslänge zerteilt und an den Rändern entsprechend der konischen Form besäumt III. Anschließend werden die Bleche um den Drehpunkt DPn in Walzrichtung WR der konisch verlaufenden ersten Blechkante gedreht. Hierfür kommt eine Drehvorrichtung IV zum Einsatz. Das Grobblech GB wird dem Spaltprofiliergerüst V zugeführt, beheizt und an der ersten Bauteilkante profiliert. Hierfür kommt die Walzenanordnung nach 12.2 zum Einsatz. Die Walzen werden reversierend über das Blech bewegt. Danach wird das Grobblech erneut gedreht und die zweite Blechkante gewalzt. Anschließend wird das Grobblech mit den fertig gestellten Bauteilkanten BKn.1 und BKn.m in Walzrichtung der ersten Längsrippe gedreht. Dies kann mit der gleichen oder mit einer zusätzlichen Drehvorrichtung IV erfolgen. Das gedrehte Blech wird dem Spaltbiegegerüst VI zugeführt, abgekantet und anschließend gespalten. Die Walzenanordnung entspricht 12.3. Die Walzen werden reversierend über das Blech bewegt bis die entsprechende Rippenhöhe erreicht ist. Der abgekantete Blechschenkel wird zurückgebogen und das Bauteil erneut mit der Drehvorrichtung IV gedreht, so dass die nächste Rippe gewalzt werden kann. Dieser Prozess wiederholt sich entsprechend der Anzahl der Rippen im jeweiligen Bauteil. Rippen mit T-förmig verdickten Vorderkanten können durch erneutes Spalten der Rippenvorderkante erzeugt werden. Die Herstellung der Polygonform kann in den Spaltbiegeprozess VI integriert sein oder nachträglich beim Endverbraucher mit Abkantpressen oder Walzprofilieren erfolgen. Die Grobbleche GB mit den integrierten Rippen Rn.m gelangen anschließend in die Vergütung VII und erhalten in diesem Prozess die gewünschten Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften. Der profilierte Stahl wird mit einer an das lokal unterschiedliche Abkühlverhalten der Profilform angepassten Temperaturführung vergütet, so dass sich ein möglichst homogenes Gefüge ergibt und der Verzug gering ist. In einem nachgeschalteten Richtprozess VIII wird das Bauteil kalibriert. Die Weiterbearbeitung des Bauteil 2.n.m, wie beispielsweise Strahlen, Beschichten etc., ist nicht Gegenstand dieser Erfindung. 12.4 schematically shows the procedure and an exemplary arrangement of the devices I to VIII for the production of a tower component 2.nm , In principle, it would be conceivable to produce the tower components in a continuous process from successive split profiling, split bending and roll profiling steps. For the individual stitches, however, very many rolling stands would be required. The resulting system length would be very large. The sheets would have to be heated over the entire system length, ie the energy consumption would be correspondingly high. In the case of conical towers, rotatable NC-controlled roll axes would also be necessary in order to realize the different rolling direction of the individual ribs. Therefore, a process is proposed below, with which conical component edges and rib courses can be produced with the least possible outlay on equipment. Process features of the invention are the rotation of the components between the individual Spaltwalz- or Spaltbiegevorgängen, the use of Reversiergerüsten, and the hot forming above the recrystallization before annealing. The procedure with the devices I to VIII is described below. The heavy plates GB will be according to the state of the art Technology with Quarto scaffolding I or broadband lines rolled. According to the prior art, the sheet thickness can be varied continuously by changing the roller delivery. This allows a tower head section 2.1 with continuous sheet thickness adjustment. So-called roll forming is possible not only in the longitudinal direction, but also in the width direction. A profiling in the width direction is in the production of the door opening reinforcement 3.1 intended. The area of the door opening reinforcement and the laterally adjacent areas are rolled in the longitudinal direction in different thicknesses, for example with profiled rollers. The heavy plate GB with the door opening reinforcement 3.1 is divided in a cutting plant II according to the section length and trimmed at the edges according to the conical shape III. Subsequently, the sheets are rotated about the pivot point DPn in the rolling direction WR of the conically extending first sheet edge. For this purpose, a rotating device IV is used. The heavy plate GB is the Spaltprofiliergerüst V supplied, heated and profiled on the first component edge. For this purpose, the roller assembly comes after 12.2 for use. The rollers are reversely moved over the sheet. Thereafter, the heavy plate is rotated again and the second sheet edge rolled. Subsequently, the heavy plate is rotated with the finished component edges BKn.1 and BKn.m in the rolling direction of the first longitudinal rib. This can be done with the same or with an additional rotary device IV. The turned sheet is fed to the gap bending stand VI, folded and then split. The roller arrangement corresponds 12.3 , The rollers are reversely moved over the sheet until the corresponding rib height is reached. The bent sheet metal leg is bent back and the component is rotated again with the rotating device IV, so that the next rib can be rolled. This process is repeated according to the number of ribs in each component. Ribs with T-shaped thickened leading edges can be created by re-splitting the rib leading edge. The production of the polygonal shape can be integrated into the Spaltbiegeprozess VI or carried out subsequently at the end user with press brakes or roll forming. The heavy plates GB with the integrated ribs Rn.m then enter into the coating VII and in this process obtain the desired strength and toughness properties. The profiled steel is tempered with a temperature control adapted to the locally different cooling behavior of the profile shape, so that the structure is as homogeneous as possible and the distortion is low. In a downstream straightening process VIII, the component is calibrated. The further processing of the component 2.nm , such as blasting, coating, etc., is not the subject of this invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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StahlrohrturmTubular steel tower
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2.1 bis 2.n2.1 to 2.n
-
Turmsektionentower sections
-
2.12.1
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TurmkopfsektionTower head section
-
2.n2.n
-
unterste Turmsektionlowest tower section
-
2.1.1 bis 2.n.m2.1.1 to 2.n.m
-
Turmbauteile der jeweiligen SektionenTower components of the respective sections
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33
-
Türöffnungdoorway
-
3.13.1
-
TürausschnittsverstärkungDoor opening reinforcement
-
4.1 bis 4.n4.1 to 4.n
-
Steckschnittstellen/SteckverbindungenPlug interfaces / connectors
-
55
-
Fundamentfoundation
-
6.1.1 bis 6.n.m 6.1.1 to 6.n.m
-
SpannseileWire ropes
-
7.1.1 bis 7.1.m7.1.1 to 7.1.m
-
geschweißte Längsnähtewelded longitudinal seams
-
7.2.1 bis 7n.m7.2.1 to 7n.m
-
Klemmverbindungenclamp connections
-
A-AA-A
-
Schnitt A-ASection A-A
-
aa
-
Rippenabstandrib spacing
-
AB1.1 bis ABn.mAB1.1 to ABn.m
-
Außenbleche, äußere BlechschalenOuter sheets, outer sheet metal shells
-
ADAD
-
Abdichtungseal
-
AP1 bis APxAP1 to APx
-
Arbeitsplattformenworking platforms
-
AS1, AS2AS1, AS2
-
AnschweißstutzenWeld
-
ASR.mASR.m
-
Anschweißstutzen für die LängsrippenWelded socket for the longitudinal ribs
-
aoao
-
Rippenabstand im oberen Teil der untersten Sektion 2.n Rib spacing in the upper part of the lowest section 2.n
-
auau
-
Rippenabstand im unteren Teil der untersten Sektion 2.n Rib spacing in the lower part of the lowest section 2.n
-
bb
-
Breite der RippenvorderkanteWidth of the rib front edge
-
bb
-
Breite der RippenvorderkanteWidth of the rib front edge
-
B-BB-B
-
Längsschnitt B-BLongitudinal section B-B
-
B1 bis BmB1 to Bm
-
Blechsegmentesheet metal segments
-
BFn.mBFn.m
-
SeilbefestigungselementeCable fasteners
-
bkbk
-
Breite der keilförmigen Blechkanten BKn.1 und BKn.mWidth of wedge-shaped sheet edges BKn.1 and BKn.m
-
BKn.1 bis BKn.mBKn.1 to BKn.m
-
abgekröpfte Blechkantenbent sheet edges
-
BR1.1 bis BRn.mBR1.1 to BRn.m
-
Befestigungsrippenfixing ribs
-
bvbv
-
Breite der keilförmigen Vertiefung an den Formelementen FEAn.m und FEIn.mWidth of the wedge-shaped depression on the elements FEAn.m and FEIn.m
-
BzBz
-
Bolzenbolt
-
cvcv
-
Tiefe der keilförmigen Vertiefung an den Formelementen FEAn.m und FEIn.mDepth of the wedge-shaped depression on the elements FEAn.m and FEIn.m
-
DSDS
-
Distanzstückspacer
-
DPnDPn
-
Drehpunktpivot point
-
ee
-
Spaltmaßclearance
-
E1 bis EmE1 to Em
-
Ecken des PolygonsCorners of the polygon
-
F F
-
Fasechamfer
-
FEAn.mFEAn.m
-
äußeres Formelementouter form element
-
FEIn.mFEIn.m
-
inneres Formelementinner form element
-
FEEn.mFEEn.m
-
Formelementeinheit aus FEAn.m und FEIn.mForm element unit of FEAn.m and FEIn.m
-
FKFK
-
Klemmkraftclamping force
-
FMxFMx
-
Federn an MontageflanschSprings on mounting flange
-
Fsfs
-
SeilvorspannkraftCable bias force
-
FsmFsm
-
Seilvorspannung des mittleren TurmdrittelsRope prestressing of the middle third of the tower
-
FsuFsu
-
Seilvorspannkraft des unteren TurmabschnittsRope prestressing force of the lower tower section
-
Fsges Fs ges
-
Gesamte Vorspannkraft des Turms an der Schnittstelle zum FundamentTotal prestressing force of the tower at the interface to the foundation
-
GBGB
-
GrobblechHeavy plate
-
G1 bis GxG1 to Gx
-
GleitbuchsenPlain bushes
-
GFGF
-
GondelbefestigungsflanschGondelbefestigungsflansch
-
HH
-
Haftvermittlerbonding agent
-
HLxHLX
-
HilfslitzenHilfslitzen
-
Hü1 bis HüxHü1 to Hüx
-
Hüllrohresheaths
-
HWHW
-
Hilfswalzeauxiliary roll
-
IB1.1 bis IBn.mIB1.1 to IBn.m
-
Innenbleche, innere BlechschalenInner sheets, inner sheet metal shells
-
KK
-
Klebstoffabdichtungadhesive sealing
-
lülu
-
Länge des Übergangsbereichs von tv nach tnLength of the transition range from tv to tn
-
lwlw
-
Länge der Aufweitung der HüllrohreLength of the expansion of the ducts
-
KEKE
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Klemmelementeclamping elements
-
KFKF
-
Keilflächewedge surface
-
KVKV
-
keilförmige Vertiefungwedge-shaped depression
-
Nun.mNun.m
-
Nuten an der Unterseite der MuffenelementeGrooves on the underside of the sleeve elements
-
Non.mNon.m
-
Nuten an der Oberseite der MuffenelementeGrooves on the top of the sleeve elements
-
n1 bis nnn1 to nn
-
Nutbreitegroove width
-
nl1.1 bis nln.mnl1.1 to nnn.m
-
NutlängeSlot length
-
NMxNMX
-
Nuten an MontageflanschGrooves on mounting flange
-
NSn.mNSn.m
-
Doppel-T-NutensteineDouble-T-nuts
-
MM
-
TurmmittelpunktTower center
-
MB1.1 bis MBn.mMB1.1 to MBn.m
-
mittlere Bleche, mittlere Blechschalenmedium sheets, middle sheet metal shells
-
Me1.m bis Men.mMe1.m to Men.m
-
Muffenelementesleeve elements
-
MeAMeA
-
äußerer Teil der Muffenelementeouter part of the sleeve elements
-
MeSMeS
-
Schnittstelle der Muffenelemente bei ProfilenInterface of the socket elements in profiles
-
MFMF
-
Montageflanschmounting flange
-
MFxMFx
-
Segmente des MontageflanschesSegments of the mounting flange
-
Pn.1 bis Pn.mPn.1 to Pn.m
-
Profilbauteileprofile components
-
PVPV
-
ProfilverbindungselementProfile connecting element
-
QQ
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Prozesswärmeprocess heat
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qvqv
-
Abstand zwischen Innen- und AußenblechDistance between inner and outer panel
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rürü
-
RippenüberstandRibs supernatant
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R1.1 bis Rn.mR1.1 to Rn.m
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Längsrippenlongitudinal ribs
-
SBSB
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Spalt zwischen FEAn.m und FEIn.mGap between FEAn.m and FEIn.m
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SB1.1 bis SBn.mSB1.1 to SBn.m
-
Schottblechepartition plates
-
SESE
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verdickte Seilendenthickened rope ends
-
SGFSGF
-
Schweißnaht am GondelbefestigungsflanschWeld at the nacelle mounting flange
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Sl1.1 bis Sln.mSl1.1 to Sln.m
-
Schlitzeslots
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S1, S2S1, S2
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Blechschenkelsheet metal legs
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SKxSKx
-
Spannkeileclamping wedges
-
SLSL
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Symmetrielinieline of symmetry
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SN1 bis SNxSN1 to SNx
-
seitliche Schweißnähtelateral welds
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SMe1.mSMe1.m
-
Schweißnaht an den Muffenelementen Me1.mWeld seam on the sleeve elements Me1.m
-
SRxSRx
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Schraube an den Klemmverbindungselementen 7.n.m Screw on the clamp connection elements 7.nm
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SWSW
-
Spaltwalzenip roll
-
tt
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Rippendickerib thickness
-
t/2t / 2
-
halbe Rippendickehalf rib thickness
-
TATA
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T-förmiger Abschnitt der MuffenelementeT-shaped section of the sleeve elements
-
t1 bis tnt1 to tn
-
Blechdickesheet thickness
-
tvtv
-
erhöhte Blechdickeincreased sheet thickness
-
üü
-
ÜberstandGot over
-
VV
-
mauersteinartiger Versatz der Sektionenbrick-like offset of the sections
-
VAVA
-
Verbindungsabschnitteconnecting sections
-
VBVB
-
Verbundmaterialcomposite material
-
VSVS
-
VerbindungsschnittstelleConnection interface
-
VZVZ
-
Verzahnunggearing
-
WW
-
Walzeroller
-
WRWR
-
Walzrichtungrolling direction
-
Z1Z1
-
Einzelheit Z1Detail Z1
-
ZLxZLX
-
Zugangslöcheraccess holes
-
αα
-
Öffnungswinkel AlphaOpening angle alpha
-
ββ
-
Winkel Beta zwischen den Schenkeln des PolygonsAngle beta between the thighs of the polygon
-
β/2β / 2
-
Winkelhalbierende des Winkels BetaAngle bisector of the angle beta
-
δδ
-
Öffnungswinkel DeltaOpening angle Delta
-
ωω
-
Keilwinkel Phi Drehwinkel klein Omega ωWedge angle Phi rotation angle small Omega ω
-
ΩΩ
-
Drehwinkel Omega ΩRotation angle Omega Ω
-
II
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Quartogerüstfour-high
-
IIII
-
ZerteilanlageZerteilanlage
-
IIIIII
-
Besäumungtrimming
-
IVIV
-
Drehvorrichtungrotator
-
V V
-
SpaltprofiliergerüstSpaltprofiliergerüst
-
VIVI
-
SpaltbiegegerüstGap bending frame
-
VIIVII
-
Vergütungcompensation
-
VIIIVIII
-
Richtprozessstraightening process
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 2011/032559 [0002] WO 2011/032559 [0002]
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US 005588268 A [0006] US 005588268 A [0006]
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DE 60204580 T2 [0008] DE 60204580 T2 [0008]
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DE 19604702 C2 [0009] DE 19604702 C2 [0009]
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DE 19823650 A1 [0014] DE 19823650 A1 [0014]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Christian Keindorf „Tragverhalten und Ermüdungsfestigkeit von Sandwichtürmen für Windenergieanlagen” [Shaker Verlag, 2010] [0004] Christian Keindorf "Structural Wear and Fatigue Resistance of Sandwich Towers for Wind Turbines" [Shaker Verlag, 2010] [0004]
-
„Reduktion der Wanddicken bei Tragtürmen von Windenergieanlagen durch den Einsatz höherfester Stähle” [Zeitschrift Stahlbau Jg. 76 Nr. 9, 2007] [0004] "Reduction of Wall Thicknesses in Support Towers of Wind Turbines by Using High-Strength Steels" [Zeitschrift Stahlbau, Vol. 76, No. 9, 2007] [0004]
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Elforsk Rapport 09:11, „High Strength Wind Turbin Steel Towers” [0004] Elforsk Rapport 09:11, "High Strength Wind Turbine Steel Towers" [0004]
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Ausgabe 2012-06 offenbart in ihrem Artikel „konstruktive Konzeptentwicklung für Leichtbautürme von Windenergieanlagen” [0005] Issue 2012-06 discloses in its article "Constructive Concept Development for Lightweight Towers of Wind Turbines" [0005]
