DE102018103894A1

DE102018103894A1 - Floating foundation for an off-shore facility and off-shore facility with a floating foundation

Info

Publication number: DE102018103894A1
Application number: DE102018103894.1A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Betz
Original assignee: Max Boegl Wind AG
Current assignee: Max Boegl Wind AG
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-08-22
Also published as: WO2019162102A1

Abstract

Ein Schwimmendes Fundament (2) für eine schwimmende Off-Shore-Anlage (1), insbesondere eine Off-Shore-Windkraftanlage, weist einen einen Hohlraum (3) umschließenden Fundamentkörper (4) auf, welcher zumindest teilweise aus Beton besteht. Der Fundamentkörper (4) umfasst eine Vielzahl von Betonfertigteilen (5), welche zur Bildung des Fundamentkörpers (4) mittels Spanngliedern (6) miteinander verspannt sind, wobei zwischen jeweils zwei aneinander grenzenden Betonfertigteilen (5) eine Fuge (7) ausgebildet ist. Die Betonfertigteile (5) sind ohne Anordnung eines Verbundmittels in der Fuge (7) miteinander verspannt. Eine Off-Shore-Anlage (1), insbesondere eine Windkraftanlage, weist ein derartiges schwimmendes Fundament (2) auf.A floating foundation (2) for a floating offshore installation (1), in particular an offshore wind turbine, has a foundation body (4) enclosing a cavity (3) and consisting at least partly of concrete. The foundation body (4) comprises a plurality of precast concrete parts (5), which are clamped together to form the foundation body (4) by means of tendons (6), wherein between each two adjoining precast concrete parts (5) has a joint (7) is formed. The precast concrete parts (5) are clamped together without arrangement of a composite in the joint (7). An offshore installation (1), in particular a wind power plant, has such a floating foundation (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schwimmendes Fundament für eine schwimmende Off-Shore-Anlage, insbesondere eine Off-Shore-Windkraftanlage, mit einem einen Hohlraum umschließenden Fundamentkörper, welcher zumindest teilweise aus Beton besteht. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Windkraftanlage mit einem derartigen Fundament.The present invention relates to a floating foundation for a floating off-shore facility, in particular an off-shore wind turbine, with a cavity enclosing a foundation body, which consists at least partially of concrete. Furthermore, the invention relates to a wind turbine with such a foundation.

Schwimmende Fundamente sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen bekannt geworden. Die DE 102 06 585 A1 sieht beispielsweise ein Schwerkraftfundament vor, welches aus mehreren rohrförmigen Stahlbetonsegmenten besteht, die wiederum in wasserdichte Kammern unterteilt sind. Die Segmente sind untereinander baugleich und enthalten sowohl Kanäle für Spannglieder, mittels welcher die Segmente zu dem Fundament zusammen verspannt werden, sowie Kanäle zum Fluten der einzelnen Segmente. Weiterhin sind ein Fundamentfuß und ein Fundament Kopf vorgesehen, an denen die Spannglieder festgelegt werden. Das Fundament ist schwimmfähig, um es nach seiner Herstellung bis zu seinem Einbauort zu verbringen. Am Einbauort wird es durch Fluten der Kammern abgesenkt und anschließend wird die Windkraftanlage auf dem abgesenkten Fundament aufgebaut.Floating foundations have become known in the art in various designs. The DE 102 06 585 A1 provides, for example, a gravity foundation consisting of several tubular reinforced concrete segments, which in turn are divided into watertight chambers. The segments are identical to each other and contain both channels for tendons, by means of which the segments are braced together to form the foundation, as well as channels for flooding the individual segments. Furthermore, a foundation foot and a foundation head are provided on which the tendons are set. The foundation is buoyant to spend after its manufacture to its place of installation. At the installation site, it is lowered by flooding the chambers and then the wind turbine is built on the lowered foundation.

Neben solchen Schwergewichtsgründungen sind weiterhin auch schwimmende Fundamente bekannt, die auch bei der fertig gestellten Windkraftanlage im Wasser schwimmen bzw. sich in einen Schwebezustand unterhalb der Wasseroberfläche befinden. Derartige Schwimmfundamente umfassen Auftriebskörper, um das Gewicht des Fundaments sowie der darauf gegründeten Windkraftanlage aufnehmen zu können. Ein solches Fundament ist beispielsweise in der EP 1 288 122 B1 gezeigt. Das dort gezeigte Fundament wird in Ortbeton in einem Stück hergestellt.In addition to such heavyweight foundations, floating foundations are also known, which float even in the finished wind turbine in the water or are in a limbo below the water surface. Such floating foundations comprise buoyant bodies in order to be able to absorb the weight of the foundation and the wind power plant based thereon. Such a foundation is for example in the EP 1 288 122 B1 shown. The foundation shown there is manufactured in in-situ concrete in one piece.

Aus der DE 10 2014 109 212 A1 ist ebenfalls ein schwimmendes Fundament für eine schwimmende Windkraftanlage bekannt, welches aus Beton hergestellt ist. Das Fundament ist als Hohlkörper aus mehreren miteinander verspannten Betonteilen zusammengesetzt, welche in Spannkanälen in der Wandung der Betonteile geführt werden. Durch ein Pumpen oder Ablassen von Wasser in das Innere des Fundaments kann die Eintauchtiefe des Fundaments sowohl während des Transports als auch nach der Installation der Windkraftanlage eingestellt werden.From the DE 10 2014 109 212 A1 is also known a floating foundation for a floating wind turbine, which is made of concrete. The foundation is composed as a hollow body of several mutually braced concrete parts, which are guided in clamping channels in the wall of the concrete parts. By pumping or draining water into the interior of the foundation, the immersion depth of the foundation can be adjusted both during transport and after installation of the wind turbine.

Da die Fundamente Schwimmkörper bzw. Auftriebskörper bilden, ist es erforderlich, diese weitgehend wasserdicht auszubilden. Die Fundamente werden daher entweder einteilig in Ortbeton hergestellt oder aber, wenn sie aus mehreren Betonteilen zusammengesetzt sind, werden Kontaktmittel zwischen den einzigen Betonfertigteilen vorgesehen.Since the foundations form floats or buoyancy bodies, it is necessary to make them largely waterproof. The foundations are therefore either made in one piece in cast-in-place concrete or, if composed of several concrete parts, contact means are provided between the single precast concrete parts.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung sowie die Montage von schwimmenden Fundamenten aus mehreren Betonteilen zu vereinfachen.Object of the present invention is to simplify the production and installation of floating foundations of several concrete parts.

Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Ein schwimmendes Fundament für eine schwimmende Off-Shore-Anlage, insbesondere eine Off-Shore-Windkraftanlage, weist einen einen Hohlraum umschließenden Fundamentkörper auf, welcher zumindest teilweise aus Beton besteht. Dabei umfasst der Fundamentkörper eine Vielzahl von Betonfertigteilen, insbesondere Betonringen, welche zur Bildung des Fundamentkörpers mittels Spanngliedern miteinander verspannt sind. Dabei ist zwischen zwei jeweils aneinander grenzenden Betonfertigteilen jeweils eine insbesondere geschliffene Fuge ausgebildet.The object is solved with the features of the independent claims. A floating foundation for a floating off-shore installation, in particular an off-shore wind turbine, has a foundation body enclosing a cavity, which at least partially consists of concrete. In this case, the foundation body comprises a plurality of precast concrete elements, in particular concrete rings, which are clamped together to form the foundation body by means of tendons. In this case, in each case a particular ground joint is formed between two adjacent adjacent precast concrete parts.

Es wird nun vorgeschlagen, dass die Betonfertigteile ohne Anordnung eines zusätzlichen Verbundmittels in der Fuge miteinander verspannt sind. Dies bedeutet, dass die Verbindung der Betonfertigteile untereinander nur durch Reibungskräfte erfolgt und nicht wie sonst im Stand der Technik bei Schwimmfundamenten üblich durch Mörtel oder sonstige Kleber. Die Herstellung der Betonfertigteile wird hierdurch vereinfacht, da dabei sogar auf spezielle Aufnahmen wie beispielsweise Nuten für die Aufnahme des Verbundmittels verzichtet werden kann. Daneben kann auch die Herstellung des Fundaments beim Zusammensetzen der Betonfertigteile vereinfacht werden, da der Arbeitsschritt des Einbringens eines Verbundmittels in die Fuge entfallen kann. Dabei werden Wartezeiten vermieden, die während des Abbindens bzw. Aushärtens des Verbundmittels eingehalten werden müssen. Vielmehr können die Fundamente unmittelbar nach dem Verbinden bzw. Verspannen der Betonfertigteile zu dem Fundamentkörper gehandhabt, gegebenenfalls transportiert oder auch unmittelbar nach dem Verspannen am Einbauort installiert werden.It is now proposed that the precast concrete parts are clamped together without the arrangement of an additional composite in the joint. This means that the connection of the precast concrete parts with each other only by friction forces and not as usual in the art of floating foundations usual by mortar or other adhesive. The preparation of the precast concrete parts is thereby simplified because it can even be dispensed with special recordings such as grooves for receiving the composite. In addition, the production of the foundation when assembling the precast concrete parts can be simplified because the step of introducing a composite agent can be omitted in the joint. Waiting times are avoided, which must be observed during setting or curing of the composite. Rather, the foundations can be handled immediately after connecting or bracing the precast concrete to the foundation body, optionally transported or installed immediately after the bracing at the installation.

Um das übermäßige oder unkontrollierte Eindringen von Wasser zu vermeiden bzw. den Hohlkörper des schwimmenden Fundaments weitgehend wasserdicht herzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die Betonfertigteile im Bereich ihrer fugenbildenden Flächen überschliffen sind. Eventuelle Unebenheiten, welche zum einen zu Spannungsspitzen in den verspannten Betonfertigteilen führen können und zum anderen Undichtigkeiten hervorrufen können, können hierdurch beseitigt werden. Die bei derart großen Betonfertigteilen oftmals im Bereich mehrerer Millimeter liegenden Toleranzen können hierdurch ausgeglichen werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn zumindest die Ebenheitstoleranzen der überschliffen Betonfertigteile weniger als 0,2 mm betragen. Etwaige verbleibende kleinere Unebenheiten, welche zu Undichtigkeiten führen könnten, werden spätestens mit dem Verspannen der Betonfertigteile gegeneinander beseitigt oder zumindest reduziert.In order to avoid the excessive or uncontrolled ingress of water or to produce the hollow body of the floating foundation largely waterproof, it is advantageous if the precast concrete parts are ground in the area of their joint-forming surfaces. Any unevenness, which can lead to spikes in the prestressed precast concrete parts and can cause leaks to others, can be eliminated. The tolerances often lying in the range of several millimeters for such large precast concrete components can be compensated for hereby. It is particularly advantageous if at least the flatness tolerances of sanding precast concrete parts less than 0.2 mm. Any remaining minor bumps that could lead to leaks are eliminated or at least reduced at the latest with the distortion of the precast concrete parts against each other.

Ebenso ist es jedoch auch vorteilhaft, wenn die Betonfertigteile als Genauteile mit einer Ebenheitstoleranz im Bereich von vorzugsweise weniger als 0,2 mm hergestellt werden. Aufgrund der Vereinfachung bei der Handhabung der Bauteile sowie der Montage zu dem Fundamentkörper kann trotz der höheren Kosten bei der Herstellung derartiger Genauteile hierdurch noch ein wirtschaftlicher Vorteil erreicht werden.However, it is also advantageous if the precast concrete parts are manufactured as Genauteile with a flatness tolerance in the range of preferably less than 0.2 mm. Due to the simplification in the handling of the components and the assembly to the foundation body, thereby an economic advantage can be achieved despite the higher cost in the production of such Genauteteile.

Werden besondere Anforderungen an die Dichtigkeit gestellt, können Aufnahmen für abdichtende Formteile in den Fugen berücksichtigt bzw. eingefräst werden.If special demands are made on the tightness, it is possible to take or mill in recordings for sealing moldings in the joints.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Fundamentkörper mehrere, insbesondere drei, von einen Zentralelement abstehende Arme aufweist. Vorzugsweise ist dabei jeder der Arme aus einem Teil der Vielzahl von Betonfertigteilen, insbesondere Betonringen, zusammengesetzt. Es ist aber natürlich auch möglich, ein einfaches, beispielsweise zylinderförmiges Fundament auf dieselbe Art herzustellen.Furthermore, it is advantageous if the foundation body has a plurality, in particular three, of a central element projecting arms. Preferably, each of the arms is composed of a part of the plurality of precast concrete parts, in particular concrete rings. But it is of course also possible to produce a simple, for example, cylindrical foundation in the same way.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn zumindest einer der Arme, vorzugsweise alle Arme einen Rechteckquerschnitt aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es dabei wiederum, wenn zumindest einer der Arme einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen. Durch den rechteckigen Querschnitt kann die Schwimmlage des Fundamentkörpers auf einfache Weise besonders gut und stabil eingestellt werden. Zugleich kann durch den Rechteckquerschnitt mit abgerundeten Ecken eine belastungsgünstige Formgebung und ein reduzierter Strömungswiderstand erreicht werden, welche Spannungsspitzen entgegenwirkt und Einwirkungen aus Seebewegungen deutlich vermindert.It is advantageous if at least one of the arms, preferably all arms have a rectangular cross-section. It is again particularly advantageous if at least one of the arms has a rectangular cross section with rounded corners. Due to the rectangular cross-section, the floating position of the foundation body can be easily adjusted particularly well and stably. At the same time can be achieved by the rectangular cross-section with rounded corners a low-stress design and a reduced flow resistance, which counteracts voltage spikes and significantly reduces impacts from sea movements.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Betonfertigteile als Betonringe ausgeführt sind, wobei vorzugsweise die Betonringe wiederum einen Rechteckquerschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen. Alternativ ist es aber ebenso denkbar, dass die Betonringe eine kreisringförmige, eine polygonale oder eine sonstige geschlossene Form aufweisen. Sind die Betonfertigteile als Betonringe ausgeführt, so ist die Herstellung des Fundamentkörpers wiederum vereinfacht, da lediglich die Betonringe mittels Spanngliedern miteinander verbunden werden müssen. Alternativ ist es allerdings auch möglich, die Betonringe jeweils aus mehreren Betonfertigteilen zusammenzusetzen. Die Betonfertigteile beinhalten hierzu beispielsweise Ringsegmente wie Halb- oder Viertelschalen oder Segmente eines Polygons. Ebenso können die Betonringe auch aus ebenen, tafelförmigen Betonfertigteilen und gekrümmten Betonfertigteilen, beispielsweise Halb- oder Viertelschalen, zusammengesetzt werden.Furthermore, it is advantageous if the precast concrete parts are designed as concrete rings, wherein preferably the concrete rings again have a rectangular cross-section with rounded corners. Alternatively, it is also conceivable that the concrete rings have an annular, a polygonal or another closed form. If the precast concrete parts are designed as concrete rings, then the production of the foundation body is again simplified, since only the concrete rings must be connected to each other by means of tendons. Alternatively, it is also possible to assemble the concrete rings each from several precast concrete parts. The precast concrete parts include, for example, ring segments such as half or quarter shells or segments of a polygon. Likewise, the concrete rings can also be composed of flat, prefabricated prefabricated concrete elements and curved precast concrete elements, for example half or quarter shells.

Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Spannglieder in Spannkanälen innerhalb einer Wandung der Betonringe bzw. der Betonfertigteile geführt sind. Die Spannglieder sind hierdurch zugleich vor der Einwirkung des das Fundament umgebenden Wassers geschützt. Grundsätzlich wäre es jedoch ebenso denkbar, die Spannglieder in Hüllrohren geschützt zu führen, welche außerhalb der Wandung der Betonringe bzw. der Betonfertigteile verlaufen.According to a further development of the invention, it is advantageous if the tendons are guided in clamping channels within a wall of the concrete rings or the precast concrete elements. The tendons are thereby protected at the same time from the action of the surrounding water surrounding the foundation. In principle, however, it would also be possible to guide the tendons protected in cladding, which run outside the wall of the concrete rings or the precast concrete parts.

Daneben ist es vorteilhaft, wenn das Zentralelement aus einem metallischen Material, insbesondere einem Eisen- oder Stahlmaterial, ausgebildet ist. Das Zentralelement, welches die mehreren Arme des schwimmenden Fundaments miteinander verbindet, kann hierdurch auch mit einer komplexeren Formgebung versehen werden. Zugleich ist es möglich, das Zentralelement für weitere Funktionen vorzusehen wie beispielsweise die Aufnahme eines Tanks in Inneren des Zentralelements oder die Verankerung der Spannglieder der Arme.In addition, it is advantageous if the central element is formed from a metallic material, in particular an iron or steel material. The central element, which connects the several arms of the floating foundation together, can thereby also be provided with a more complex shape. At the same time it is possible to provide the central element for other functions such as the inclusion of a tank in the interior of the central element or the anchoring of the tendons of the arms.

Entsprechend ist es auch vorteilhaft, wenn das Zentralelement mehrere Anschlussbereiche, insbesondere Anschlussflansche, für die mehreren Arme aufweist. An den Anschlussflanschen können einerseits die Arme angeschlossen werden und andererseits die Spannglieder der Arme verankert werden.Accordingly, it is also advantageous if the central element has a plurality of connection regions, in particular connecting flanges, for the plurality of arms. On the one hand, the arms can be connected to the connecting flanges and, on the other hand, the tendons of the arms can be anchored.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Arme an ihrem dem Zentralelement abgewandten Ende mit einem Abschlusselement aus einem metallischen Material, insbesondere einem Eisen- oder Stahlmaterial, versehen sind. Ebenso wie das Zentralelement können hierdurch auch die Abschlusselemente in einfacher Weise für weitere Funktionen wie die Ausbildung als Auftriebskörper oder Trimmtank oder die Aufnahme von Auftrittskörpern bzw. Tanks ausgebildet werden. Ebenso können die Abschlusselemente hierdurch der Verankerung von Spanngliedern dienen. Aufgrund der wesentlich besseren Zugfestigkeit eines metallischen Materials gegenüber dem Material der Betonringe sind die Abschlusselemente und das Zentralelement für die Verankerung der Spannglieder besonders geeignet.According to another embodiment of the invention, it is advantageous if the arms are provided at their end remote from the central element with a closure element made of a metallic material, in particular an iron or steel material. As well as the central element can thereby be formed in a simple manner for other functions such as the training as buoyancy or trimming tank or the inclusion of impact bodies or tanks, the end elements. Likewise, the end elements can serve the anchoring of tendons. Due to the significantly better tensile strength of a metallic material compared to the material of the concrete rings, the closing elements and the central element for anchoring the tendons are particularly suitable.

Nach einer vorteilhaften Ausführung des Fundaments sind daher die Spannglieder auch jeweils mit einem Ihrer Enden, vorzugsweise mit ihrem spannbaren Ende, an den Anschlussflanschen des Zentralelements festgelegt und mit ihrem anderen Ende an einem der Abschlusselemente. Diese Ausführung bietet zugleich auch den Vorteil, dass jeder Arm separat zusammengesetzt und mit dem Zentralelement verbunden bzw. von diesem auch wieder gelöst werden kann. Es kann allerdings ebenso vorteilhaft sein, die Spannglieder jeweils von einem Abschlusselement eines ersten Armes durch das Zentralelement hindurch bis zu einem Abschlusselement eines zweiten Armes zu führen. Die Spannglieder können in diesem Fall im Zentralelement umgelenkt werden.According to an advantageous embodiment of the foundation therefore the tendons are also each with one of its ends, preferably with its tensionable end, fixed to the connecting flanges of the central element and with its other end to one of the end elements. These At the same time execution also offers the advantage that each arm can be assembled separately and connected to the central element or can be released from this again. However, it can also be advantageous to guide the tendons in each case from a closing element of a first arm through the central element to a closing element of a second arm. The tendons can be deflected in this case in the central element.

Daneben ist es vorteilhaft, wenn das Zentralelement und zumindest einer der Arme einen gemeinsamen Hohlraum umschließen. Der gesamte Fundamentkörper kann hierdurch kompakt und auf vergleichsweise einfache Weise ausgeführt werden. Um das Fundament bzw. die gesamte Windkraftanlage stets in einer stabilen horizontalen Position zu halten bzw. in diese zu bringen, können, wie oben bereits beschrieben, Trimmtanks beispielsweise in dem Zentralelement und/oder in den Abschlusselementen vorgesehen werden. Ebenso ist es aber auch möglich, dass die Arme und gegebenenfalls auch das Zentralelement jeweils getrennte Hohlräume umschließen und hierdurch bereits selbst einzelne Tanks ausbilden.In addition, it is advantageous if the central element and at least one of the arms enclose a common cavity. The entire foundation body can thereby be made compact and relatively simple. In order to keep the foundation or the entire wind turbine always in a stable horizontal position or to bring into this, as already described above, trim tanks are provided for example in the central element and / or in the end elements. Likewise, it is also possible that the arms and optionally also the central element each enclose separate cavities and thereby already form individual tanks themselves.

Weist zumindest einer der Arme zwischen dem Zentralelement und dem Abschlusselement einen konstanten Querschnitt auf, so ist die Verbindung zwischen den einzelnen Betonfertigteilen besonders einfach möglich und die Herstellung ist durch die vielen Gleichteile vorteilhaft.If at least one of the arms has a constant cross section between the central element and the end element, then the connection between the individual precast concrete parts is particularly simple and the manufacture is advantageous due to the many identical parts.

Ist zumindest einer der Arme über die Fugen und/oder eine wahlweise zu verschließende oder zu öffnende Öffnung flutbar ausgebildet, so kann gezielt eine Nivellierung oder Stabilisierung der Off-Shore-Anlage bzw. des Fundaments erfolgen. Insbesondere, wenn auch eine Abpumpeinrichtung vorgesehen ist, kann ein geflutetes Fundament wieder entleert werden.If at least one of the arms is flooded over the joints and / or an opening to be optionally closed or opened, a leveling or stabilization of the off-shore installation or of the foundation can be carried out selectively. In particular, even if a discharge device is provided, a flooded foundation can be emptied again.

Ferner wird eine Off-Shore-Anlage, insbesondere eine Windkraftanlage, mit einem Turm und einem schwimmenden Fundament vorgeschlagen. Das Fundament ist gemäß der vorangegangenen und/oder der nachfolgenden Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.Furthermore, an off-shore system, in particular a wind turbine, proposed with a tower and a floating foundation. The foundation is formed according to the preceding and / or the following description, wherein said features may be present individually or in any combination.

Bei der Off-Shore-Anlage ist es vorteilhaft, wenn das Zentralelement des Fundaments zu dem Turm eine Verbindung mit einer gegenüber einer festen Einspannung des Turms reduzierten Steifigkeit aufweist. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch die Momenteneinwirkung im Zentralelement sowie die Ermüdungsbeanspruchung in den Armen des Fundaments reduziert werden kann. Durch eine Abspannung des Turms auf dem Fundament kann der Turm dennoch stabil verankert werden.In the case of the off-shore system, it is advantageous if the central element of the foundation has a connection to the tower with a reduced rigidity compared to a fixed clamping of the tower. This is advantageous because it can reduce the moment effect in the central element as well as the fatigue stress in the arms of the foundation. By bracing the tower on the foundation, the tower can still be anchored stable.

Weist das Zentralelement des Fundaments zu dem Turm eine gelenkige Verbindung auf, so kann die Neigung des Turms in Bezug auf das Fundament bei Bedarf korrigiert werden. Diese Korrektur kann beispielsweise durch eine Einstellung der Verspannung des Turms erfolgen.If the central element of the foundation has an articulated connection to the tower, the inclination of the tower with respect to the foundation can be corrected if necessary. This correction can be done for example by adjusting the tension of the tower.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

1 eine Off-Shore-Anlage mit einem schwimmenden Fundament in einer Übersichtsdarstellung,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Betonfertigteils nach einer ersten Ausführung,
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Betonfertigteils nach einer zweiten Ausführung,
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Betonfertigteils nach einer weiteren Ausführung,
5 eine Draufsicht auf ein Zentralelement eines schwimmenden Fundaments,
6 eine perspektivische Ansicht eines Zentralelements eines schwimmenden Fundaments, sowie
7 eine schematische Längsschnittdarstellung durch einen Arm eines schwimmenden Fundaments.

Further advantages of the invention will be described with reference to the embodiments illustrated below. Show it:

1 an off-shore facility with a floating foundation in an overview,
2 1 is a schematic sectional view of a precast concrete part according to a first embodiment,
3 FIG. 2 is a schematic sectional view of a precast concrete element according to a second embodiment, FIG.
4 a schematic sectional view of a precast concrete part according to a further embodiment,
5 a plan view of a central element of a floating foundation,
6 a perspective view of a central element of a floating foundation, as well
7 a schematic longitudinal section through an arm of a floating foundation.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für in den verschiedenen Figuren jeweils identische und/oder zumindest vergleichbare Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Die einzelnen Merkmale, deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise werden meist nur bei ihrer ersten Erwähnung ausführlich erläutert. Werden einzelne Merkmale nicht nochmals detailliert erläutert, so entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der bereits beschriebenen Merkmale.In the following description of the figures, the same reference numerals are used for each identical and / or at least comparable features in the various figures. The individual features, their design and / or mode of action are usually explained in detail only at their first mention. If individual features are not explained again in detail, their design and / or mode of action corresponds to the design and mode of action of the features already described.

1 zeigt eine Off-Shore-Anlage 1, vorliegend eine Windkraftanlage, in einer schematischen Übersichtsdarstellung. Die Off-Shore-Anlage 1 weist ein schwimmendes Fundament 2 auf, auf welchem ein Turm 16 der Windkraftanlage bzw. der Off-Shore-Anlage 1 gegründet ist. Der Turm 16 ist vorliegend als Stahlturm ausgebildet und ist an seinem oberen Ende mit einem Rotor 17 versehen. Um den Turm 16 mit dem Rotor 17 zu stabilisieren, ist vorliegend der obere Bereich des Turms 16 mit Spannseilen 19 an dem Fundament 2, vorliegend an den Enden der auskragenden Arme 9 des Fundaments 1, verspannt. Weiterhin ist das Fundament 2 in an sich bekannter Weise mit Auftriebskörpern 18 versehen, welche die Schwimmlage bzw. die Eintauchtiefe des Fundaments 2 einstellen und welche vorliegend jeweils an den Enden der Arme 9 des Fundaments 2 angeordnet sind. Es versteht sich, dass das vorliegend gezeigte Fundament 2 lediglich beispielhaft ausgeführt ist und auch verschiedenste andere Grundformen mit oder ohne Arme 9 aufweisen kann. 1 shows an off-shore system 1 , in the present case a wind turbine, in a schematic overview. The off-shore facility 1 has a floating foundation 2 on which a tower 16 the wind turbine or the off-shore system 1 is founded. The tower 16 is presently designed as a steel tower and is at its upper end with a rotor 17 Provided. Around the tower 16 with the rotor 17 To stabilize, in the present case is the upper area of the tower 16 with tension cables 19 on the foundation 2 , present at the ends of the cantilevered arms 9 of the foundation 1 , tense. Furthermore, the foundation is 2 in known manner with buoyancy bodies 18 provided, which the swimming position or the immersion depth of the foundation 2 set and which present in each case at the ends of the arms 9 of the foundation 2 are arranged. It is understood that the presently shown foundation 2 is merely exemplary and also various other basic forms with or without arms 9 can have.

Das vorliegende Fundament 2 weist einen Fundamentkörper 4 auf, welcher vorliegend Stern- bzw. Y-förmig ausgebildet ist und einen Hohlraum 3 (siehe 2-4 und 7) weitgehend wasserdicht umschließt. Der Fundamentkörper 4 beinhaltet dabei ein Zentralelement 8, an welchem mehrere, vorliegend drei, Arme 9 angeordnet sind. Die Arme 9 und das Zentralelement 8 umschließen dabei einen zusammenhängenden, gemeinsamen Hohlraum 3, wie der 7 entnehmbar. Dabei ist der Fundamentkörper 4 derart ausgeführt, dass die Arme 9 und das Zentralelement 8 in einer Ebene liegen. Durch diesen Stern- bzw. Y-förmigen Aufbau des Fundaments 2 ist es in besonders günstiger Weise möglich, die Schwimmlage des Fundaments 2 stabil einzustellen, wobei sich die Windkraftanlage bzw. Off-Shore-Anlage 1 mit dem Fundament 2 selbstständig in Abhängigkeit von der Windrichtung ausrichten kann.The present foundation 2 has a foundation body 4 on, which in the present case star-shaped or Y-shaped and a cavity 3 (please refer 2-4 and 7 ) encloses largely waterproof. The foundation body 4 includes a central element 8th , where several, in this case three, arms 9 are arranged. The poor 9 and the central element 8th enclose a coherent, common cavity 3 , again 7 removable. Here is the foundation body 4 designed so that the arms 9 and the central element 8th lie in one plane. Through this star or Y-shaped structure of the foundation 2 it is possible in a particularly favorable manner, the floating position of the foundation 2 stable, with the wind turbine or off-shore system 1 with the foundation 2 independently depending on the wind direction can align.

Der Fundamentkörper 4 und vorliegend auch jeder der Arme 9, ist dabei aus einer Vielzahl von Betonfertigteilen 5 zusammengesetzt, welche mittels Spanngliedern 6 (siehe 7), beispielsweise Spannlitzen oder Spanndrähten, miteinander verbunden bzw. miteinander verspannt sind. An ihren Enden weisen die Arme 9 weiterhin Abschlusselemente 10 auf, welche einerseits jeweils einen Abschluss der Arme 9 bilden und andererseits die bereits genannten Auftriebskörper 18 aufnehmen. Dabei wird zwischen jeweils zwei aneinander grenzenden Betonfertigteilen 5 jeweils eine Fuge 7 ausgebildet. Die Betonfertigteile 5 sind dabei, wie anhand der 7 nochmals detailliert erläutert wird, ohne Anordnung eines Verbundmittels wie Mörtel oder miteinander verspannt. Um dabei die Fugen dennoch weitgehend wasserdicht ausbilden zu können, werden die einzelnen Betonfertigteile 5, welche vorliegend als Betonringe ausgebildet sind, an ihren Stirnflächen jeweils mit einer hohen Genauigkeit überschliffen, so dass nach dem Aufbringen der Vorspannkräfte mittels der Spannglieder 6 die Fugen 7 dicht ausgeführt werden können und das Eindringen von Wasser weitgehend vermieden werden kann. Umgekehrt kann, sofern der Hohlraum 3 (siehe 2-4 sowie 7) als ballasttierbarer Tank dient, das Auslaufen von Wasser über die Fugen 7 ebenfalls vermieden werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung ist dabei einer der Arme 9 länger als die beiden anderen ausgeführt, so dass das Fundament 2 eine Y-förmige Struktur erhält, welche besonders günstige Eigenschaften bezüglich der selbsttätigen Ausrichtung der Windkraftanlage bzw. Off-Shore-Anlage 1 aufweist.The foundation body 4 and in the present case also each of the arms 9 , is from a variety of precast concrete elements 5 composed, which by means of tendons 6 (please refer 7 ), such as tension strands or tension wires, connected or braced with each other. At the ends are the arms 9 continue completion elements 10 on, on the one hand, each a conclusion of the arms 9 form and on the other hand already mentioned buoyancy bodies 18 take up. It is between each two adjacent precast concrete elements 5 one fugue each 7 educated. The precast concrete parts 5 are there, as based on the 7 will be explained again in detail, clamped without the arrangement of a composite agent such as mortar or with each other. In order to be able to form the joints nevertheless largely waterproof, the individual precast concrete elements 5 , which are presently designed as concrete rings, at their end surfaces each with a high accuracy ground, so that after the application of the biasing forces by means of the tendons 6 the joint 7 can be performed tight and the ingress of water can be largely avoided. Conversely, unless the cavity 3 (please refer 2-4 such as 7 ) serves as a ballasttierbarer tank, the leakage of water through the joints 7 also be avoided. According to a particularly advantageous embodiment is one of the arms 9 run longer than the other two, leaving the foundation 2 receives a Y-shaped structure, which has particularly favorable properties with respect to the automatic alignment of the wind turbine or off-shore system 1 having.

Die einzelnen Betonfertigteile 5 des Fundamentkörpers 4 sind dabei vorzugsweise als geschlossene Betonringe ausgeführt, wie sie in den 2 und 3 dargestellt sind. Die Betonfertigteile 5 weisen dabei einen rechteckigen Querschnitt auf, bei welchem jedoch vorzugsweise wie in den 2 und 3 dargestellt, die Ecken abgerundet sind. Der Rechteckquerschnitt weist dabei eine Breite B und eine Höhe H auf und wird dabei so angeordnet, dass die Arme 9 mit ihrer breiteren Seite (Breite B) im Wasser liegen, so dass eine gute Schwimmstabilität erreicht wird. Besonders vorteilhaft für die Aufnahme der auf das Fundament 2 wirkenden Lasten sowie die Stabilität des Fundaments 2 ist es dabei, wenn die Ecken mit einem großen Radius abgerundet sind, so dass sich, wie beispielsweise in 3 dargestellt, an den beiden Schmalseiten (Höhe H) des Rechteckquerschnitts jeweils ein Kreissegment ergibt. Denkbar ist es aber auch, wie in 2 dargestellt, die Ecken des rechteckigen Querschnitts lediglich mit einem Radius abzurunden, welcher kleiner ist als die halbe Höhe H des Rechteckquerschnitts.The individual precast concrete elements 5 of the foundation body 4 are preferably designed as a closed concrete rings, as in the 2 and 3 are shown. The precast concrete parts 5 have a rectangular cross section, in which, however, preferably as in the 2 and 3 shown, the corners are rounded. The rectangular cross section has a width B and a height H on and is arranged so that the arms 9 with its wider side (width B ) are in the water, so that a good swimming stability is achieved. Particularly beneficial for the inclusion of the on the foundation 2 acting loads and the stability of the foundation 2 It is when the corners are rounded with a large radius, so that, such as in 3 shown, on the two narrow sides (height H ) of the rectangular cross section results in each case a circle segment. It is also conceivable, as in 2 shown rounded off the corners of the rectangular cross section only with a radius which is smaller than half the height H of the rectangular cross section.

4 zeigt eine andere Ausführung der Betonfertigteile 5. Dabei sind vorliegend zwei ebene, tafelförmige Betonfertigteile 5 sowie zwei gekrümmte, vorliegend kreissegmentförmige, Betonfertigteile 5 vorgesehen, welche wiederum zu einem Betonring zusammengesetzt werden, der in seinem Inneren den Hohlraum 3 einschließt. Auch hier können die Fugen 7 zwischen den einzelnen Betonfertigteilen 5 wiederum ohne Anordnung eines Verbundmittels miteinander verspannt werden, was beispielsweise durch Verschraubungen oder aber auch durch ein umlaufendes Ringspannglied erfolgen kann (hier nicht dargestellt). 4 shows another embodiment of the precast concrete parts 5 , In this case, there are two flat, prefabricated prefabricated concrete panels 5 and two curved, in this case circular segment-shaped precast concrete elements 5 provided, which in turn are assembled into a concrete ring, in its interior the cavity 3 includes. Again, the joints 7 between the individual precast concrete elements 5 again be clamped together without the arrangement of a composite means, which can be done for example by screwing or else by a rotating ring tendon (not shown here).

Die 5 und 6 zeigen jeweils eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Zentralelements 8, welches die Arme 9 des Fundamentkörpers 4 bzw. des Fundaments 2 miteinander verbindet. Dabei dient das Zentralelement 8 auch zugleich der Verbindung mit dem Turm 16 der Off-Shore-Anlage 1 (siehe 1), wofür das Zentralelement 8 eine Turmaufnahme 21 aufweist. Das Zentralelement 8 besteht vorliegend aus einem metallischen Material, beispielsweise einem Stahlmaterial, und weist mehrere Anschlussbereiche 13 für die Arme 9 auf. An der Turmaufnahme 21 kann eine gelenkige Verbindung, beispielsweise mit gestrichelten Linien angedeutete Scharniergelenke, die um 90° versetzt sind, angeordnet sein, um eine Ausrichtung des Turms16 in Bezug auf das Fundament 2 zu ermöglichen.The 5 and 6 each show a plan view and a side view of a central element 8th which the arms 9 of the foundation body 4 or the foundation 2 connects with each other. Here, the central element serves 8th also at the same time the connection with the tower 16 the off-shore facility 1 (please refer 1 ), for which the central element 8th a tower shot 21 having. The central element 8th in the present case consists of a metallic material, for example a steel material, and has a plurality of connection regions 13 for the poor 9 on. At the tower reception 21 For example, an articulated connection, for example hinged joints indicated by dashed lines, which are offset by 90 °, may be arranged to align the tower 16 with respect to the foundation 2 to enable.

Dabei ist es bei einem Zentralelement 8 aus einem metallischen Material wie vorliegend besonders vorteilhaft, dass dieses eine hohe Stabilität und gute Zugfestigkeit aufweist. Das Zentralelement 8 kann daher in besonders vorteilhafter Weise zugleich auch der Festlegung der Spannglieder (siehe 7) für die Betonfertigteile 5 dienen. Wie der 6 entnehmbar, ist hierfür der Anschlussbereich 13 bzw. sind die Anschlussbereiche 13 dabei jeweils als Anschlussflansche ausgeführt, in welchen die Spannglieder 6 verankert werden können.It is at a central element 8th of a metallic material as present particularly advantageous that this has a high stability and good tensile strength. The central element 8th Therefore, in a particularly advantageous manner at the same time the determination of the tendons (see 7 ) for the precast concrete parts 5 serve. Again 6 removable, this is the connection area 13 or are the connection areas 13 each designed as a connecting flanges, in which the tendons 6 can be anchored.

7 zeigt schließlich in einer schematischen Längsschnittdarstellung eines Armes 9 die Verbindung der einzelnen Betonfertigteile 5 mittels der Spannglieder 6. Dabei sind in der 7 vorliegend lediglich vier Betonfertigteile 5 dargestellt, welche einerseits bzw. an dem einen Ende des Arms 9 mit dem Zentralelement 8 (hier im Bild auf der rechten Seite) sowie am anderen Ende des Arms 9 mit einem Abschlusselement 10 verbunden sind. Das Abschlusselement 10 ist ebenso wie das Zentralelement 8 bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere einem Stahlmaterial ausgeführt und weist ebenso wie dieses einen Anschlussbereich 13, vorliegend ebenfalls einen Anschlussflansch, für die Arme 9 auf. 7 finally shows in a schematic longitudinal sectional view of an arm 9 the connection of the individual precast concrete elements 5 by means of the tendons 6 , There are in the 7 in the present case only four precast concrete elements 5 shown, on the one hand or at one end of the arm 9 with the central element 8th (pictured here on the right) and at the other end of the arm 9 with a finishing element 10 are connected. The final element 10 is as well as the central element 8th preferably made of a metallic material, in particular a steel material and has as well as this a connection area 13 , in this case also a connection flange, for the arms 9 on.

Wie der 7 weiterhin entnehmbar, weisen die Betonfertigteile 5 jeweils mehrere Spannkanäle 11 auf, in welchen die Spannglieder 6 geschützt geführt sind. Dabei sind die Spannglieder mit ihrem ersten Ende 14, welches vorliegend als Festanker ausgebildet ist, an dem Anschlussbereich 13 des Abschlusselements 10 festgelegt. An ihrem anderen Ende 14 sind die Spannglieder 6 vorliegend mit einem Spannanker 15 versehen, mittels welchem sie spannbar an dem Anschlussbereich 13 des Zentralelements 8 festgelegt sind. Die Montage sowie das Vorspannen der Spannglieder 6 und ebenso auch das Nachspannen der Spannglieder 6 können hierdurch in günstiger Weise erfolgen, da die Spannanker 15 in dem Zentralelement 8 gut zugänglich sind. Abweichend von der gezeigten Darstellung wäre es aber natürlich ebenso möglich, die Spannglieder 6 oder zumindest einen Teil der Spannglieder 6 nicht an dem Anschlussbereich 13 des Zentralelements 8 zu verankern, sondern sie durch diesen hindurchzuführen bis in einen benachharten Arm 9 und sie am Abschlusselement 10 des benachbarten Arms 9 zu verankern. Hierzu kann im Inneren des Zentralelements 8 eine Umlenkvorrichtung für die Spannglieder 6 vorgesehen sein.Again 7 continue to be removed, have the precast concrete parts 5 in each case several clamping channels 11 on, in which the tendons 6 are protected. Here are the tendons with their first end 14 , which in the present case is designed as a fixed anchor, at the connection area 13 of the conclusion element 10 established. At the other end 14 are the tendons 6 in the present case with a tension anchor 15 provided by means of which they can be tensioned at the connection area 13 of the central element 8th are fixed. The assembly as well as the prestressing of the tendons 6 and also the tensioning of the tendons 6 This can be done in a favorable manner, since the clamping anchor 15 in the central element 8th are easily accessible. Deviating from the illustration shown but it would of course also possible, the tendons 6 or at least part of the tendons 6 not at the connection area 13 of the central element 8th but to anchor them through this into an adjacent arm 9 and she at the conclusion element 10 of the neighboring arm 9 to anchor. This can be done inside the central element 8th a deflection device for the tendons 6 be provided.

Am Abschlusselement 10 ist eine verschließbare Öffnung 22 skizziert. Über diese Öffnung 22 kann bei Bedarf Wasser in den Arm 9 eingelassen werden, um das Fundament 2 zu nivellieren oder zu stabilisieren. An Stelle der Öffnung 22 kann es auch ausreichend sein, wenn die Fugen 7 nicht vollständig dicht ausgeführt sind und Wasser dadurch über die Fugen 7 in den Arm 9 eindringen kann. Die Öffnung 22 kann auch an einem oder mehreren der Betonfertigteile 5 oder dem Zentralelement 8 angeordnet sein. Vorzugsweise ist eine hier nicht dargestellte Abpumpeinrichtung vorgesehen, mit der das Fundament 2 in der gewünschten Lage durch entsprechendes Abpumpen des eingedrungenen Wassers stabilisiert gehalten oder die Lage verändert werden kann. Auch können die einzelnen Arme 9 beispielsweise im Bereich des Zentralelements 8 mit einer oder mehrerer Trennwände wasserdicht voneinander abgetrennt sein, um die einzelnen Arme 9 unabhängig voneinander fluten bzw. entleeren zu können.At the conclusion element 10 is a closable opening 22 outlined. About this opening 22 can if necessary water in the arm 9 be admitted to the foundation 2 to level or stabilize. In place of the opening 22 It may also be sufficient if the joints 7 are not completely sealed and thus water over the joints 7 in the arm 9 can penetrate. The opening 22 can also be applied to one or more of the precast concrete parts 5 or the central element 8th be arranged. Preferably, a discharge pump, not shown here is provided with the foundation 2 kept stabilized in the desired position by appropriately pumping out the penetrated water or the situation can be changed. Also, the individual arms can 9 for example, in the region of the central element 8th with one or more partitions watertight separated from each other to the individual arms 9 to be able to flood or empty independently of each other.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.The present invention is not limited to the illustrated and described embodiments. Variations within the scope of the claims are also possible as a combination of features, even if they are shown and described in different embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Off-Shore-AnlageOffshore investment
22: Fundamentfoundation
33: Hohlraumcavity
44: Fundamentkörperfoundation body
55: BetonfertigteilPrecast concrete
66: Spanngliedtendon
77: FugeGap
88th: Zentralelementcentral element
99: Armpoor
1010: Abschlusselementtermination element
1111: Spannkanalchip channel
1212: Wandungwall
1313: Anschlussbereichterminal area
1414: Ende des SpanngliedesEnd of the tendon
1515: Spannankerturnbuckles
1616: Turmtower
1717: Rotorrotor
1818: Auftriebskörperbuoyancy
1919: Spannseiltether
2121: Turmaufnahmetower admission
2222: Öffnung opening
HH: Höhe des RechteckquerschnittsHeight of the rectangular cross section
BB: Breite des RechteckquerschnittsWidth of the rectangular cross-section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10206585 A1 [0002]
EP 1288122 B1 [0003]
DE 102014109212 A1 [0004]

Claims

Floating foundation (2) for a floating offshore installation (1), in particular an offshore wind turbine, with a foundation body (4) enclosing a cavity (3) and consisting at least partly of concrete, the foundation body (4 ) comprises a plurality of precast concrete parts (5) which are clamped together to form the foundation body (4) by means of tendons (6), wherein between each two adjoining precast concrete parts (5) a joint (7) is formed, characterized in that the Precast concrete parts (5) are clamped together without arrangement of a composite in the joint (7).

Floating foundation (2) according to the preceding claim, characterized in that the precast concrete elements (5) are ground at their joint-forming surfaces.

Floating foundation (2) according to the preceding claim, characterized in that the foundation body (4) has several, in particular three, of a central element (8) projecting arms (9), each composed of a part of the plurality of precast concrete parts (5) are.

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the arms (9) has a rectangular cross-section, preferably a rectangular cross-section with rounded corners.

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the precast concrete elements (5) are designed as concrete rings.

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the tendons (6) in tension channels (11) within a wall (12) of the precast concrete parts (5) are guided.

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the central element (8) made of a metallic material, in particular an iron or steel material is formed.

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the central element (8) has a plurality of connection regions (13), in particular connecting flanges, for the plurality of arms (9).

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the arms (9) facing away from the central element (8) end are provided with a closure element (10) made of a metallic material, in particular an iron or steel material.

Floating foundation (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that the clamping members (6) each with one of its ends (14), preferably with its tensionable end (14) are fixed to the connection areas (13) and with their other End (14) are fixed to one of the end elements (10).

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the arms (9) and the central element (8) enclose a common cavity (3).

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the arms (9) between the central element (8) and the end element (10) has a constant cross-section.

Floating foundation (2) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the arms (9) via the joints and / or an opening (22) is flooded.

Offshore installation (1), in particular a wind turbine, with a tower (16) and with a floating foundation (2) according to one of the preceding claims.

Off-shore system (1) according to the preceding claim, characterized in that the central element (8) of the foundation (2) to the tower (16) has a connection with respect to a fixed clamping of the tower (16) reduced rigidity.

Off-shore system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the central element (8) of the foundation (2) to the tower (16) has a hinged connection.