DE202009013844U1

DE202009013844U1 - Betonfundament für einen Stahlturm

Info

Publication number: DE202009013844U1
Application number: DE202009013844U
Authority: DE
Original assignee: HEIJMANS OEVERMANN GmbH
Current assignee: HEIJMANS OEVERMANN GmbH
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2019-10-13

Abstract

Betonfundament (10; 10') für einen Stahlturm (20; 20'), insbesondere für eine Windenergieanlage, mit einer zentralen Ausnehmung als Spannkeller (14), um den herum in einer kreisförmigen Anordnung eine Vielzahl von Befestigungsstellen zur Verbindung des Betonfundaments mit einem Flansch (21; 21') des Stahlturms (20; 20') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungsstellen jeweils wenigstens ein Hüllrohr (15) in das Betonfundament (10; 10') eingegossen ist, in das jeweils wenigstens ein Ankerbolzen (22) einsetzbar ist, und dass der Spannkeller (14) im Betonfundament (10; 10') eine außen liegende Nische (12) aufweist, die sich bis unterhalb der Hüllrohre (15) erstreckt, wodurch unterhalb einer Auflagerzone (16) für den Flansch des Stahlturms (21; 21') ein im Querschnitt überkragender Bereich (11; 11') des Betonfundaments (10; 10') als ein Widerlager (17) für die Ankerbolzen (22) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betonfundament für einen Stahlturm, insbesondere für eine Windenergieanlage, mit einer zentralen Ausnehmung als Spannkeller, um den herum in einer kreisförmigen Anordnung eine Vielzahl von Befestigungsstellen zur Verbindung des Betonfundaments mit einem Flansch des Stahlturms angeordnet ist
Windenergieanlagen kleiner und mittlerer Größe werden auf Stahltürmen aufgesetzt, auf welchen dann die eigentliche Windenergieanlage mit der so genannten Gondel und dem Rotor ruht. Die Türme weisen zur Befestigung mit dem Betonfundament einen Kragrand als Flansch auf, der aus Korrosionsschutzgründen meist nach innen weist. Daneben sind auch T-förmige Ausbildungen des Flansches möglich. In das Betonfundament wird ein Korb eingegossen, der eine Vielzahl von Gewindestangen in einer kreisförmigen Anordnung positioniert. Nach dem Aushärten des Betons ragen die eingegossenen Gewindestangen mit einem Teil ihrer Länge aus dem Fundament heraus und werden durch die Bohrungen im Flansch des Stahlturmes geführt und abschließend mit einer Gewindemutter gesichert. Bei den eingegossenen Gewindestangen treten zwei wesentliche Nachteile auf: Zum einen ist bei einer Beschädigung gleich welcher Art kein Austausch mehr möglich. Zum anderen ist die Verbindung zwischen den Gewindestangen und dem gegossenen Betonkörper nicht überprüfbar, so dass die rechnerisch bestimmte Belastbarkeit möglicherweise gar nicht gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Betonfundament anzugeben, welches Ankerstäbe aufweist, die stets die bei der rechnerischen Auslegung bestimmte Belastbarkeit besitzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, statt der üblicherweise in einer kreisförmigen Anordnung positionierten und mit Ortbeton vergossenen Ankerstäbe jeweils wenigstens ein Hüllrohr an jeder Verbindungsposition einzugießen, welche das nachträgliche Hindurchschieben eines Ankerbolzens erlaubt. Um die Austauschbarkeit der Ankerbolzen zu sichern, besitzt das Betonfundament zumindest an jeder Stelle, an der ein Hüllrohr positioniert ist, eine radiale Erweiterung des als Spannkeller bezeichneten inneren Hohlraums.
Mehrere einzelne radiale Erweiterungen des Spannkellers, also einzelne Nischen, von mehreren Befestigungspositionen können sich zu einer bogenförmigen Rille am Fuß des Spannkellers ergänzen. Insbesondere ist eine ringförmige Nut bzw. eine umlaufende Rille im sogenannten Spannkeller des Fundaments eingearbeitet, welche es ermöglicht, eine Gewindemutter von unten auf die Gewindestange aufzusetzen oder auch wieder zu lösen, so dass die Gewindestange nach oben hin herausgezogen werden kann.
Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile liegen darin, dass nur ein geringer Mehraufwand bei der Einschalung des Betonfundaments erforderlich ist, um die Nischen oder die ringförmige Nut auszubilden. Für die Positionierung der Hüllrohre kann auf die bekannten korbförmigen Anordnungen zurückgegriffen werden. Nach der Fertigstellung des Fundaments ist das Aufsetzen des Stahlturms wesentlich erleichtert, da dieser zunächst nur an einzelnen Befestigungspunkten mit Gewindestangen gesichert zu werden braucht. Die übrigen Befestigungselemente können nachträglich Stück für Stück eingebracht werden, wohingegen nach dem Stand der Technik sämtliche aus dem Betonfundament ragenden Gewindeankerabschnitte gleichzeitig in die Bohrungen am Flansch des Stahlturms eingefädelt werden müssen.
Weiterhin können im Falle einer Beschädigung bei der Montage oder durch Korrosion nach längerem Gebrauch die Gewindeanker einzeln entnommen und ausgetauscht werden. Selbst im Falle starker Korrosion kann der Ankerbolzen gelöst werden, indem die möglicherweise durch Korrosion festsitzende Mutter mit einem Trennschneider, der in die Nische hineingreift, abgetrennt wird. Durch die Entkoppelung des Ankerbolzens vom Betonkörper ist zugleich sichergestellt, dass jeder einzelne der eingesetzten Ankerbolzen die rechnerische Belastbarkeit besitzt. Bei entsprechend dimensionierten Hüllrohren ist es sogar möglich, nachträglich stärker dimensionierte Ankerbolzen einzusetzen, wenn beispielsweise unvorhersehbare Schwingungen zu erhöhten Beanspruchungen am Übergang vom Turmflansch in das Betonfundament auftreten.
Es können an jeder Befestigungsposition jeweils zwei Hüllrohre und Ankerbolzen mit radialem Abstand zueinander vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist in der Auflagerzone und/oder im Bereich des Widerlagers ein Beton höherer Güte verbaut als in den übrigen Bereichen des Betonfundaments, um insbesondere die Druckfestigkeit lokal zu erhöhen.
Wird auf das Betonfundament ein Stahlturm aufgesetzt, der an seinem Fuß einen Flansch mit Bohrungen aufweist, wird ein Turmbauwerk erhalten, das z. B. dazu dient, eine Windenergieanlage aufzunehmen.
Der Flansch kann im Querschnitt L-förmig sein, und an jeder Befestigungsposition sollten an einer Seite der Turmwandung jeweils wenigstens eine Bohrung und ein Ankerbolzen angeordnet sein. Da die Verschraubungen dann vorzugsweise nur innen liegen, ist ein besserer Korrosionsschutz möglich.
Alternativ ist der Flansch im Querschnitt T-förmig und an jeder Befestigungsposition sind an beiden Seiten der Turmwandung jeweils wenigstens eine Bohrung und ein Ankerbolzen angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils im Schnitt:
1 zeigt ein Betonfundament eines Turmbauwerks in einer ersten Ausführungsform;
2 ein Detail des Turmbauwerks gemäß 1;
3 ein Betonfundament für ein Turmbauwerk gemäß einer zweiten Ausführungsform und
4 ein Detail des Turmbauwerks gemäß 3.
1 zeigt den Fußbereich eines Turmbauwerks, zum Beispiel für eine Windenergieanlage, das insbesondere aus einem Betonfundament 10 und einem darauf aufgesetzten Stahlturm 20 besteht.
Das Betonfundament 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schwerkraftfundament ausgebildet. Es kann aber auch als Pfahlkopfplatte einer darunterliegenden Pfahlgründung ausgebildet werden.
Das Betonfundament 10 ist aus Ortbeton hergestellt, der auf eine Sauberkeitsschicht 13 gegossen ist. Nach Entfernen der umfänglichen Schalung ist das Erdreich 1 wieder aufgefüllt und verdichtet worden. Ein abdeckender Teil 2 des Erdreichs bedeckt einen Großteil der nach oben weisenden Oberfläche des Betonfundaments 10.
Im Zentrum ist das Betonfundament 10 hohl ausgebildet, so dass sich ein sogenannter Spannkeller 14 bildet, in dessen Fußbereich eine radiale Erweiterung als eine umlaufende Rille vorgesehen ist. Der Bereich des Betonkörpers oberhalb der Rille 12 nimmt an jeder Befestigungsposition für die Verbindung des Fundaments 10 mit dem Stahlturm 20 wenigstens ein Hüllrohr 15 auf, in das später ein Ankerbolzen 22 (vgl. 2) eingesteckt werden kann. Dieser wird dann von unten mit einer Mutter 23 und einer Ankerplatte 24 gesichert.
Ein überkragender Teil 11 des Betonkörpers dient somit als Widerlager 17. In dem besonders belasteten Bereich des Widerlagers 17 ist ein Beton höherer Güte verbaut. Auch kann dort die Armierung gegenüber den übrigen Bereichen des Betonfundaments 10 verstärkt sein.
An der Oberseite des Betonfundaments 10 ist im Zentrum ein ebener Auflagerbereich 16 gebildet. Hierauf kann ein Flansch 21 des Stahlturms 20 aufgesetzt werden. Auch im Auflagerbereich 16 ist vorgesehen, einen Beton mit höherer Druckfestigkeit bzw. eine verstärkte Bewehrung einzubauen.
Das Betonfundament 10 gemäß 1 ist im Bereich der Befestigung mit dem Flansch des Stahlturms noch einmal in 2 im Detail dargestellt. Hierin sichtbar ist insbesondere ein Ankerbolzen 22, der aus dem Hüllrohr 15 oben und unten herausragt und durch entsprechende Befestigungsbohrungen im Flansch 22 läuft. Im Bereich des Widerlagers ist zur besseren Druckverteilung eine Scheibe 24 vorgesehen, die mittels einer Mutter 23 an den überkragenden Bereich 11 des Betonfundaments 10 oberhalb der Rille 12 angepresst wird.
Bei der Herstellung des Betonfundaments 10 sind die Hüllrohre an den vorgesehenen Befestigungspositionen eingesetzt worden. Die Hüllrohre 15 können etwas über die Oberfläche des Betonkörpers 11 im Auflagerbereich 16 hervorstehen. Hierdurch wird das Eindringen eines frischen Fugenvergussmörtels 25 unterhalb einer möglichen Lastverteilerplatte 26 von Wasser in die Hüllrohre 15 verhindert. Nach dem Aufstellen des Stahlturms 20 werden die Ankerbolzen 22 durch die Hüllrohre und die Befestigungsbohrungen im Flansch 21 gesteckt und mit Muttern 23 gesichert.
Treten Beschädigungen der Ankerbolzen 22 bei der Montage oder während des Betriebes auf, so können die Ankerbolzen 22 einfach ausgetauscht werden. Auch bei späteren Korro sionsschäden ist es möglich, die Ankerbolzen 22 nachträglich zu erneuern, da sie vom Inneren des Fundaments 10, aus dem Spannkeller 14 heraus, jederzeit zugänglich sind.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Betonfundaments 10'. Die Bauweise entspricht grundsätzlich der aus 1. Unterschiedlich ist, dass an jeder vorgesehenen Befestigungsposition jeweils ein Paar von Hüllrohren 15 eingegossen ist. Dadurch können jeweils zwei Gewindestangen 22 pro Befestigungsposition eingesetzt werden. Die paarweise Verschraubung ist besonders bei einem T-förmigen Querschnitt des Flansches 21' des Stahlturms 20' vorteilhaft.
4 zeigt wiederum eine einzelne Verbindungsstelle im Detail, wobei dort insbesondere der T-förmige Flansch 21 mit je einer Befestigungsposition innerhalb und außerhalb der Turmwandung erkennbar ist.

Claims

Betonfundament (10; 10') für einen Stahlturm (20; 20'), insbesondere für eine Windenergieanlage, mit einer zentralen Ausnehmung als Spannkeller (14), um den herum in einer kreisförmigen Anordnung eine Vielzahl von Befestigungsstellen zur Verbindung des Betonfundaments mit einem Flansch (21; 21') des Stahlturms (20; 20') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungsstellen jeweils wenigstens ein Hüllrohr (15) in das Betonfundament (10; 10') eingegossen ist, in das jeweils wenigstens ein Ankerbolzen (22) einsetzbar ist, und dass der Spannkeller (14) im Betonfundament (10; 10') eine außen liegende Nische (12) aufweist, die sich bis unterhalb der Hüllrohre (15) erstreckt, wodurch unterhalb einer Auflagerzone (16) für den Flansch des Stahlturms (21; 21') ein im Querschnitt überkragender Bereich (11; 11') des Betonfundaments (10; 10') als ein Widerlager (17) für die Ankerbolzen (22) gebildet ist.
Betonfundament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere Nischen (12) des Spannkellers (14) zu wenigstens einer bogenförmigen Rille ergänzen.
Betonfundament (10') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Befestigungsposition jeweils zwei Hüllrohre (15) und Ankerbolzen (22) mit radialem Abstand zueinander vorgesehen sind.
Betonfundament (10; 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auflagerzone (16) und/oder im Bereich des Widerlagers (17) ein Beton höherer Güte und/oder eine verstärkte Bewehrung eingebaut ist als in den übrigen Bereichen des Betonfundaments.
Turmbauwerk mit einem Betonfundament (10; 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem darauf aufgesetzten Stahlturm (20; 20'), der an seinem Fuß einen Flansch (21; 21') mit Bohrungen aufweist, in welche jeweils ein Ankerbolzen (22) eingesetzt ist.
Turmbauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (21) im Querschnitt L-förmig ist und an jeder Befestigungsposition an einer Seite der Turmwandung jeweils wenigstens eine Bohrung und ein Ankerbolzen (22) angeordnet sind.
Turmbauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (21') im Querschnitt T-förmig ist und an jeder Befestigungsposition an beiden Seiten der Turmwandung jeweils wenigstens eine Bohrung und ein Ankerbolzen (22) angeordnet sind.