DE202006009554U1

DE202006009554U1 - Hybrides Turmbauwerk

Info

Publication number: DE202006009554U1
Application number: DE202006009554U
Authority: DE
Original assignee: Oevermann & Co KG GmbH
Current assignee: HEIJMANS OEVERMANN GMBH, DE
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2016-06-17

Abstract

Hybrides Turmbauwerk, insbesondere für Windenergieanlagen, mit wenigstens einer als Betonkörper mit ringförmigem Querschnitt ausgebildeten Betonturmsäule (20) und einem damit verbundenen rohrförmigen Stahladapterelement (10, 10'), dadurch gekennzeichnet, dass das Stahladapterelement (10, 10') an seiner der Turmsäule (20) zugewandten inneren Mantelfläche (14, 14') mit Ankerelementen (11, 12, 11') versehen ist, die in den Betonkörper (22) der Turmsäule (20) eingeschlossen sind, und dass die innere Mantelfläche (14, 14') des Stahladapterelements (10, 10') eine verlorene Schalung des Betonkörpers ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein hybrides Turmbauwerk, insbesondere für eine Windenergieanlage, mit wenigstens einer als Betonkörper mit ringförmigem Querschnitt ausgebildeten Betonturmsäule und einem damit verbundenen rohrförmigen Stahladapterelement.
Außerdem betrifft die Erfindung ein hybrides Turmbauwerk mit wenigstens einem als Betonkörper ausgebildeten Fundament und einem damit verbundenen rohrförmigen Stahladapterelement.
Turmbauwerke für Windenergieanlagen werden oftmals ins hybrider Bauweise erstellt, das heißt als Kombination eines Betonturms mit einem Stahladapterelement, das entweder direkt zur Aufnahme des Lagers der Gondel geeignet ist oder das zur Aufnahme eines zusätzlichen Stahlturmaufsatzes ausgebildet ist. Das Fundament und die großen Durchmesserbereiche am Fuß des Turmbauwerks werden aus Festigkeitsgründen aus Beton erstellt und dann mit dem Stahladapterelement verbunden. Hierzu ist in der Regel ein L-Flansch an einen Stahlrohrabschnitt angeschweißt. Über den angeschweißten Flansch kann eine Verschraubung mit einem Kopf der Betonturmsäule bewirkt werden. Kräfte, die auf das Stahladapterelement wirken, können hierbei allerdings nicht direkt über die Wandung auf den Kopf des Betonkörpers abgeleitet werden, sondern werden im spitzen Winkel auf den Ringflansch umgeleitet. Um das Stahladapterelement aufschrauben zu können, müssen Gewindebolzen präzise ausgerichtet und in den Kopf eingegossen werden, was viel Montagezeit kostet. Die Oberfläche des Turmkopfes muss sehr eben ausgeführt sein, um eine vollflächige Abstützung des Ringflansches zu ermöglichen.
Gleiches gilt für solche Turmbauwerke, die einen nahezu vollständig aus Stahl gebildeten Turm vorsehen, welcher auf ein Kreis- oder Ringfundament aus Beton aufgesetzt wird. Auch hier muss mit entsprechendem Zeitaufwand eine sorgfältig ausgebildete Aufsatzebene mit Verschraubungsmöglichkeiten geschaffen werden.
Aus der PCT/WO2005/015013A1 ist ein Turmbauwerk, insbesondere für eine Windenergieanlage, bekannt, bei der ein Stahladapterelement an seinen Außen- wie Innenumfang angeschweißte vorstehende Ankerelemente aufweist, mittels derer das Stahladapterelement im Betonkörper des Kopfbereichs der Betonturmsäule verankert ist. Nachteilig ist, dass der Kopfbereich der Betonturmsäule so dick ausgebildet sein muss, dass innen- wie außenseitig genügende große Wandstärken gegeben sind. Zudem wird außenseitig ein Absatz geschaffen, an dem sich Nässe stauen kann und für den Korrosionsschutzmaßnahmen getroffen werden müssen
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Turmbauwerk in hybrider Bauweise so zu gestalten, dass es einfacher und kostengünstiger herstellbar und montierbar ist und dass eine einfache Ableitung von Feuchtigkeit ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird in Bezug auf eine mögliche Verbindungsstelle im Kopfbereich durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, in Bezug auf eine Verbindung im Fundamentbereich durch die Merkmale des Anspruchs 2.
Beiden Lösungen ist gemeinsam, dass die Wandung eines Stahladapterelements, welches entweder selbst Teil einer Turmsäule aus Stahl ist oder aber zur Verbindung mit weiteren Anbauteilen aus Stahl vorgesehen ist, mit seiner zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Mantelfläche als Schalung für einen oben liegenden Endabschnitt des Betonkörpers dient. Unmittelbar mit der Wandung des Stahladapterelements verbundene Ankerelemente werden beim Ausgießen der Schalung mit Beton eingegossen und sind dann wenigstens teilweise vom so hergestellten Betonkörper eingeschlossen, wodurch die direkte Ableitung von Zugkräften in den Betonkörper ohne Umlenkungen ermöglicht wird. Zudem umschließt die Stahlrohrwandung die Betonturmsäule bzw. den zentralen Zapfen eines Kreisfundaments vollständig, so dass eine glatte Außenhaut des hybriden Turmbauwerks geschaffen wird und ein Nässestau vermieden wird. Beim Betonieren wird durch das Stahladapterelement zugleich ein Ausdunstungsschutz geschaffen, der eine zu schnelle Austrocknung des frisch gegossenen Betons vermeidet. Damit muss lediglich noch die ringförmige Oberfläche der Betonturmsäule nach dem Betonieren des Kopfes entsprechend geschützt werden.
Ein geringfügiger Überstand des Stahladapterelements, beispielsweise ein Überstand entsprechend der Wandstärke des Stahladapterelements, bildet eine Abtropfkante und vermeidet das Eindringen von Wasser, das an dem Stahladapterelement abläuft, in den Betonkörper.
Die Ankerelemente können durch Stege mit etwa viereckigem Querschnitt gebildet sein, die sich jeweils quer zur Mittelachse entlang der Mantelfläche erstrecken und parallel zueinander verlaufen. Auch eine wendelförmige Ausbildung ist möglich. Im Querschnitt gesehen ergibt sich für den mit den Ankerelementen versehenen Bereich des Stahladapterelementes eine kammartige Profilierung.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, die Anschlussbewehrungselemente des Betonkörpers der mit den Ankerelementen versehenen Wandung des Stahladapterelements gegenüberliegend anzuordnen. Im Fall der parallelen Stege werden die Anschlussbewehrungselemente senkrecht dazu im Betonkörper angeordnet. Bei beiden Ausführungsformen wird durch die nur kurze zu überbrückende Strecke die Übertragung der Zugkräfte vom Stahladapterelement in den Betonkörper und dessen Bewehrung erleichtert.
In einer weiteren Ausführungsform werden an der Mantelfläche des Stahladapterelements mehrere Bewehrungsstahlabschnitte angebracht, insbesondere angeschweißt, welche auf der Mantelfläche im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Stahladapterelements ausgerichtet sind. Ist das Stahladapterelement kegelstumpfförmig ausgebildet, so erstrecken sich die Bewehrungsstahlabschnitte in vertikaler Richtung entlang der Mantelfläche.
Auch hier ist es vorteilhaft, die Anschlussbewehrung des Betonkörpers bis an die Wandung des Stahladapterelements mit den Ankerelementen zu führen. Im Fall der angeschweißten Bewehrungsstahlabschnitte beispielsweise verläuft die Anschlussbewehrung im Wesentlichen parallel zu den angeschweißten Stäben an der Mantelfläche des Stahladapterelements.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Anschlussbewehrungen wie auch bei den angeschweißten Bewehrungsstahlabschnitten um schräg gerippte Betonstähle nach DIN 488, die im Betonbau allgemein bekannt sind und die aufgrund ihrer rippenförmigen Profilierung eine feste Einbindung in den Betonkörper ermöglichen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils in Schnittansicht:
1 eine erste Ausführungsform eines Kopfanschlusses im Detail,
2 eine zweite Ausführungsform eines Kopfanschlusses,
3 eine erste Ausführungsform eines Fundamentanschlusses,
4 ein Detailausschnitt des Fundamentanschlusses aus 3,
5 eine zweite Ausführungsform eines Fundamentanschlusses,
6 eine dritte Ausführungsform eines Fundamentanschlusses und
7 eine vierte Ausführungsform eines Fundamentanschlusses.
1 zeigt den Bereich der Verbindung zwischen einer Betonturmsäule 20, die den unteren Teil eines Turmbauwerks bildet, und einem Stahladapterelement 10, das im dargestellten Ausführungsbeispiel in seinem oberen Bereich mit einem L-Flansch 13 versehen ist, auf welchen dann eine Stahlturmsäule 30 mit einem L-Flansch 31 aufgesetzt ist.
Die Wandung 22 der Betonturmsäule 20 ist in einem Kopfbereich 23 in der Dicke vergrößert und kragt nach Innen über, um die Einführung externer Spannglieder 40 und deren Führung in Hüllrohren 24, die im Kopfbereich 23 einbetoniert sind, zu ermöglichen. Die Spannglieder 40 sind durch Verankerungs- bzw. Verschraubungselemente 41 an der Oberseite des Kopfbereiches 23 befestigt.
Der gesamte Kopfbereich 23 ist von der Wandung des Stahladapterelements 10 umgeben. In diesem Überlappungsbereich ist eine innere Mantelfläche 14 des Stahladapterelements 10 mit aufgeschweißten Betonstahlabschnitten 11, 12 versehen.
Letztere sind vollständig in den Betonkörper 22 eingebettet, so dass eine Verzahnung zwischen dem Stahladapterelement 10 und der Betonturmsäule 20 bewirkt wird. Die Bewehrung 21 der Betonturmsäule 20 ist dicht an den Stegen 11, 12 vorbeigeführt, um die Strecke im Betonkörper, über die hinweg Zugkräfte zu übertragen sind, möglichst klein zu halten. Dabei muss der Abstand kleiner sein als der in DIN 1045 angegebene Abstand.
Im dargestellten Beispiel sind jeweils zwei Bewehrungsstahlabschnitte 11, 12 übereinander angeordnet, wobei sich diese Anordnung dann über die Länge des Umfangs der Mantelfläche 14 wiederholt.
2 zeigt eine ähnliche Konstruktion mit einer Betonturmsäule 20, einem Stahladapterelement 10' und einer darauf aufgesetzten Stahlturmsäule 30. Unterschiedlich zur ersten Ausführungsform ist lediglich, dass die innere Mantelfläche 14' des Stahladapterelementes 10' hier nicht, oder nicht nur, mit Bewehrungsstahlabschnitten versehen ist, sondern mit zueinander parallelen Stegen 11', sogenannten Knaggen, profiliert ist.
Auch bei dieser Ausführungsform ist die Anschlussbewehrung 21 des Betonkörpers 22 nah an den Ankerelementen, hier: den Stegen 11', vorbeigeführt, um Zugkräfte über eine möglichst kurze Strecke vom Stahladapterelement 10' in die Anschlussbewehrung 21 einzuleiten.
3 zeigt einen Detailschnitt, bei dem ein Stahladapterelement 110 an ein Kreisfundament 120 angeschlossen ist. Das Fundament 120 setzt sich in seinem Zentrum in einem über ein Bodenniveau 101 hinausragenden Zapfen 123 fort, der in ein oder in zwei Bauabschnitten mit dem unterirdischen Teil des Kreisfundaments 120 ausgebildet ist. Mit diesem ist der Zapfen 123 über eine gemeinsame Anschlussbewehrung 121 verbunden. Für die Herstellung des Zapfens 123 dient das Stahladapterelement 110 als verlorene Schalung. Angeschweißte Bewehrungsstahlabschnitte 111, 112 werden beim Ausgießen des Stahladapterelements 110 mit Beton in den Betonkörper eingegossen und dienen der Verankerung des Stahladapterelements 110 im Betonkörper des Zapfens 123.
4 zeigt im vergrößerten Detail, wie Bewehrungsstahlabschnitte 111 in den Betonkörper des Zapfens 123 eingebettet. Rippen an den Bewehrungsstahlabschnitten 111, 121 sind mit gestrichelten Linien dargestellt; allerdings sind die tatsächlich nur wenige Millimeter hohen Rippen hier zur Verdeutlichung überhöht dargestellt.
Die Anschlussbewehrung 121 ist parallel zu dem angeschweißten Bewehrungsstahlabschnitt 111 und mit geringem Abstand zu diesem geführt, wobei der Abstand kleiner ist als der Grenzwert nach DIN 1045
Eine ähnliche Ausführungsform eines Fundamentanschlusses zeigt 5, wo ebenfalls ein Kreisfundament 120 aus Stahlbeton einen oberirdischen Zapfen 123 aufweist und wiederum über eine gemeinsame Anschlussbewehrung 121 mit dem unterirdischen Teil des Fundaments 120 verbunden ist. Das Stahladapterelement 110' besitzt an seiner Innenseite mehrere horizontale Stege 111', die in den Betonkörper des Zapfenbereichs 123 eingebettet sind.
Bei der Ausführungsform eines Fundamentanschlusses, der in 6 dargestellt ist, ist ein Ringfundament 220 mit Bewehrung 221 ausgebildet, das einen Fundamentkeller 202 umschließt. Ein Stahladapterelement 210 erstreckt sich bis in den Keller 202 und ist von dem Ringfundament 220 vollständig umschlossen. An der Außenseite sind Bewehrungsstahlabschnitte 211, 212 als Ankerelemente aufgeschweißt. In engem Abstand daran vorbeigeführt ist die Bewehrung 221 im Ringfundament. Die Bewehrungsstahlabschnitte 211, 212 werden beim Ausgießen der Schalung für das Ringfundament in den Betonkörper eingebettet, wobei die Wandung des Stahladapterelements 210 als Innenschalung für das Ringfundament dient.
Im Bereich oberhalb der Geländeoberfläche 201 ist ein L-Flansch 213 auf das Stahladapterelement 210 aufgeschweißt, der die Verbindung mit einem entsprechenden L-Flansch 231 einer Stahlturmsäule 230 ermöglicht.
Auch 7 zeigt wiederum ein innen hohles Ringfundament 220, welches einen Teilbereich der Wandung eines Stahladapterelements 210' umschließt. An der Wandung sind stegförmige Vorsprünge 211', die sich entlang des Umfangs des Stahladapterelements 210' erstrecken, als in den Betonkörper des Ringfundaments 220 eingebettete Ankerelemente angeschweißt. Die Bewehrung 221 des Ringfundaments 220 ist hieran dicht vorbeigeführt. Die Wandung des Stahladapterelements 210' dient bei der Herstellung des Ringfundaments 220 wiederum als verlorene Innenschalung.
Wie bei der Ausführungsform nach 6 auch, ist im Bereich oberhalb der Geländeoberfläche 201 ein L-Flansch 213' auf das Stahladapterelement 210' aufgeschweißt, welcher die Verbindung mit einem entsprechenden L-Flansch 231 einer Stahlturmsäule 230 ermöglicht.

Claims

Hybrides Turmbauwerk, insbesondere für Windenergieanlagen, mit wenigstens einer als Betonkörper mit ringförmigem Querschnitt ausgebildeten Betonturmsäule (20) und einem damit verbundenen rohrförmigen Stahladapterelement (10, 10'), dadurch gekennzeichnet, dass das Stahladapterelement (10, 10') an seiner der Turmsäule (20) zugewandten inneren Mantelfläche (14, 14') mit Ankerelementen (11, 12, 11') versehen ist, die in den Betonkörper (22) der Turmsäule (20) eingeschlossen sind, und dass die innere Mantelfläche (14, 14') des Stahladapterelements (10, 10') eine verlorene Schalung des Betonkörpers ist.
Hybrides Turmbauwerk, insbesondere für Windenergieanlagen, mit wenigstens einem als Betonkörper ausgebildeten Fundament (120, 220) und einem damit verbundenen rohrförmigen Stahladapterelement (110, 110', 210, 210'), dadurch gekennzeichnet, dass das Stahladapterelement (110, 110', 210, 210') an seiner dem Fundament (120, 220) zugewandten Mantelfläche mit Ankerelementen (111, 112, 111', 211, 212, 211') versehen ist, die in den Betonkörper des Fundaments (120, 220) eingeschlossen sind, und dass die mit den Ankerelementen versehene Mantelfläche des Stahladapterelements (110, 210) eine verlorene Schalung des Betonkörpers ist.
Turmbauwerk nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahladapterelement (10', 110', 210') mit mehreren Stegen (11', 111', 211') mit viereckigem Querschnitt versehen ist, die sich jeweils im wesentlichen quer zur Mittelachse entlang der Mantelfläche (14') erstrecken und die parallel zueinander verlaufen.
Turmbauwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussbewehrungselemente (21, 121, 221) der Wandung des Stahladapterelements (10', 110', 210') gegenüberliegend und senkrecht zum Verlauf der Stege (11', 111', 211') im Betonkörper angeordnet sind.
Turmbauwerk nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (14) des Stahladapterelements (10, 110, 210) mit mehreren übereinander oder in der Höhe versetzt zueinander angeordneten Bewehrungsstababschnitten (11, 12, 111, 112, 211, 212) versehen ist.
Turmbauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsstababschnitte (11, 12, 111, 112, 211, 212) jeweils im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Stahladapterelements (10, 110, 210) auf der Mantelfläche (14) ausgerichtet sind.
Turmbauwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der Wandung des Stahladapterelements (10, 110, 210) gegenüberliegend und parallel zu den Bewehrungsstababschnitten des Stahladapterelements (10, 110, 210) wenigstens ein Anschlussbewehrungselement (21, 121, 221) im Betonkörper angeordnet ist.
Turmbauwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsstababschnitte (11, 12, 111, 112, 211, 212) schräg gerippte Betonstähle nach DIN 488 sind.