EP2395155A1 - Ertüchtigtes Fundament - Google Patents

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EP2395155A1
EP2395155A1 EP11169352A EP11169352A EP2395155A1 EP 2395155 A1 EP2395155 A1 EP 2395155A1 EP 11169352 A EP11169352 A EP 11169352A EP 11169352 A EP11169352 A EP 11169352A EP 2395155 A1 EP2395155 A1 EP 2395155A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anchor
armature
foundation
bore
layer
Prior art date
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Granted
Application number
EP11169352A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2395155B1 (de
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Fuchs
Thomas Dipl.-Ing. Hartwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hce Ingenieursgesellschaft Mbh
HCE INGENIEURSGMBH
Hochtief Solutions AG
Original Assignee
Hce Ingenieursgesellschaft Mbh
HCE INGENIEURSGMBH
Hochtief Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hce Ingenieursgesellschaft Mbh, HCE INGENIEURSGMBH, Hochtief Solutions AG filed Critical Hce Ingenieursgesellschaft Mbh
Publication of EP2395155A1 publication Critical patent/EP2395155A1/de
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Publication of EP2395155B1 publication Critical patent/EP2395155B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D37/00—Repair of damaged foundations or foundation structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/64—Repairing piles

Definitions

  • the invention relates to an improved foundation, in particular for wind turbines.
  • a foundation is usually made of concrete or reinforced concrete.
  • an improved foundation means an already existing foundation which has subsequently been upgraded or rehabilitated.
  • a wind turbine associated with the foundation has a tower or a steel tower, which is anchored in particular in the foundation via a built-in part.
  • the foundation can be both a flat foundation and a deep foundation.
  • the invention teaches an upgraded foundation, in particular for wind turbines, wherein a concrete foundation is provided, wherein on the surface of the foundation an upgrading layer of concrete is applied, wherein at least one extending through the training layer and introduced into the foundation bore is provided, wherein in the bore a the training layer by cross and projecting into the foundation anchor is provided, wherein the remaining hole in the bore hole is filled by a hardened potting material or is substantially filled and wherein the anchor by means of at least one provided on the anchor head biasing element is biased.
  • the arrangement of the anchor can be carried out both vertically or substantially vertically and obliquely, for example perpendicular to the shear cracking.
  • the existing foundation is in particular a reinforced concrete foundation. It is within the scope of the invention that this foundation for the tower or mast of a wind turbine is set up.
  • the existing in the training layer and in the foundation hole is expediently a cylindrical bore. This hole runs through the upgrade layer and protrudes into the foundation.
  • the term remaining bore clearance is meant in particular the spaces between the armature and the walls of the bore.
  • anchor head means the upper portion of the anchor and in particular the protruding from the training layer Part of the anchor.
  • the existing foundation with a plurality of holes and corresponding to a plurality of prestressed anchors is upgraded. As potting cement-bonded mortar is suitably used.
  • the anchor head is connected via an anchor shaft with an anchor foot and that the anchor foot has a larger diameter or a larger radial diameter than the anchor shaft.
  • the anchor foot is provided at the end opposite the anchor head of the armature shaft.
  • the diameter of the armature shaft is 15 to 35 mm and preferably 20 to 30 mm, for example 26.5 mm.
  • the anchor or the anchor shaft made of a high-strength steel, preferably a prestressing steel and in particular a smooth prestressing steel.
  • a high-strength stainless steel is also preferred.
  • the anchor head of the armature has an external thread onto which external thread a prestressing element designed as a preloading nut is screwed. After the anchor has been pretensioned by pulling the presses with a corresponding tool, it is fixed by means of the preload nut. It is also within the scope of the invention that the biasing nut is supported when tightening on the surface of the training layer, either directly or through below further explained intermediate elements. It is recommended that both the anchor head and the preload nut be made of stainless metal or stainless steel.
  • At least one spring element preferably at least one plate spring
  • the pretensioning element and the surface of the scavenging layer in particular between the pretensioning nut and the surface of the scavenging layer.
  • a plurality of disc springs between the biasing member and the surface of the training layer are interposed.
  • at least one anchor plate is interposed between the at least one spring element and the surface of the upgrading layer.
  • the armature base is supported on the hardened sealing material arranged above the armature base due to the larger diameter relative to the armature shaft. In this way, the anchor can be effectively and accurately biased over the entire anchor length.
  • the anchor is biased by pulling and then fixing the anchor head with a clamping connection.
  • the armature is thus pulled a piece out of the hole and then expediently fixed with wedges as a clamping connection in the bore.
  • the anchor has an upset anchor head whose diameter is larger than the bore and that the anchor is biased by pulling and then supporting the anchor head with at least one shim on the surface of the training layer.
  • the armature shaft has an external thread at the bottom end of the bore and that at least one lock nut is screwed onto this external thread as an anchor foot or as part of the anchor foot.
  • a sleeve is screwed onto the external thread on the bore-side end of the armature shaft and the nut, which is also screwed onto the external thread, bears against the sleeve on the base side.
  • sleeve and locknut form the anchor foot of the anchor. It is understood that both sleeve and lock nut have a larger diameter or a larger radial diameter than the armature shaft.
  • the anchor foot is upset at the bottom end of the anchor shaft.
  • a further embodiment variant is characterized in that the anchor foot is fixed via a clamping connection on the bore base end of the anchor shaft.
  • the anchor foot in these embodiments has a larger diameter than the armature shaft.
  • the surface of the anchor foot or the surface of the sleeve surrounds the armature shaft or the bore-side external thread of the armature shaft annular and preferably the surface of the anchor foot or the sleeve is inclined in a cone shape to the bore wall. The corresponding cone therefore expands towards the bottom of the hole.
  • the inclination angle is ⁇ between the surface of the anchor foot or the surface of the sleeve and the longitudinal axis of the armature shaft 95 ° to 140 °, preferably 100 ° to 120 °. 90 ° would correspond here to a flat or horizontal surface.
  • the anchor foot or that the sleeve has axial passageways for the potting material.
  • the axial passage channels extend expediently parallel to the longitudinal axis of the armature shaft.
  • the largest diameter d f of the anchor foot is 1.5 times to 3.5 times, in particular 2 times to 2.8 times the diameter d s of the armature shaft.
  • the diameter d f of the anchor foot 85% to 98%, preferably 92% to 98% of the diameter of the associated bore portion in which the anchor foot is arranged.
  • the diameter d f is 1 to 15 mm, preferably 1 to 10 mm less than the diameter of the associated bore portion.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the armature and in particular the armature shaft is at least partially provided with a coating which prevents or at least minimizes the adhesion of the potting material to the armature or the armature shaft.
  • the coating surrounds the armature shaft over at least 70%, preferably over at least 80% of the length of the armature shaft.
  • the coating is a hose enclosing the armature shaft, in particular a heat-shrinkable hose.
  • the coating is designed as a coating of the armature shaft. The coating according to the invention minimizes the transmittable bond stresses achieved and the coating makes it possible to set a precisely defined bias of the anchor.
  • a particularly proven embodiment of the invention is characterized in that over the anchor foot an undercut is formed in the bore wall. It is recommended that the undercut has a first undercut surface, which first undercut surface forms a cone that widens toward the bottom of the hole, and that the undercut has a second undercut surface, which second undercut surface forms a cone tapering towards the bottom of the hole. Conveniently, the second undercut surface adjoins directly to the first undercut surface, and preferably the undercut consists only of these two undercut surfaces. Empfohlenedeem the largest diameter d H of the undercut is 1.2 times to 1.8 times, preferably 1.3 times to 1.7 times the diameter d B of the undercut free bore.
  • the diameter d B of the undercut-free bore 55 to 120 mm, preferably 60 to 75 mm and 67 mm, for example.
  • the undercut is arranged at a small distance from the surface of the anchor foot or to the surface of the sleeve and although recommended at a distance of 0 to 30 mm, preferably 0 to 20 mm.
  • the mounting part is annular or cylindrical and defines an inner space.
  • the insert is made of steel.
  • the mounting part is provided with an upper mounting flange and a lower mounting flange, and it is recommended that the two mounting flanges run around the circumference of the mounting part.
  • the lower mounting flange is embedded in the foundation.
  • the upper mounting flange of the mounting part is embedded in the work-up layer or at least partially embedded in the work-up layer and preferably cast in at its upper side into the work-up layer.
  • an anchoring of the upper mounting flange of the insert takes place by means of the training layer.
  • the attacking forces are introduced both at the upper mounting flange and at the lower mounting flange in the foundation.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that on the outside of the insert at least one projecting into the training layer thrust element, preferably at least one projecting into the training layer push cam is present. This further improves the introduction of force into the upgrading layer.
  • the anchors according to the invention can also be provided within the built-in part.
  • the diameter of the mounting part or the tower / mast surrounding the training layer is 5 to 20 m, preferably 7 to 15 m and for example 10 m.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the thickness of the scavenging layer is 0.5 to 2.5 m, preferably 0.7 to 1.5 m and preferably 0.8 to 1.3 m.
  • the thickness of the working layer is very preferably about 1 m. It is recommended that the training layer are connected via thrust elements, for example thrust cams with the built-in part for the tower / mast.
  • An inventive anchor passes through the training layer and passes through a bore portion in the foundation.
  • an armature section or the associated bore section arranged in the foundation has a length which corresponds at least to the thickness of the work-up layer and is preferably greater than the thickness of the work-up layer.
  • Empfohlenelik the length of one arranged in the foundation anchor portion or the corresponding bore portion is at least 1.5 times, preferably at least 1.8 times the thickness of the training layer.
  • the invention of a foundation, in particular for towers of wind turbines is preferably carried out as described below.
  • an upper layer of the existing foundation is first removed, and thereby preferably an upper reinforcement of the foundation is at least partially exposed. This can avoid that the upper reinforcement is damaged by the subsequent introduction of the holes.
  • a plurality of holes is then introduced into the foundation, wherein the holes are preferably distributed over the circumference of a fitting for a tower of the wind turbine.
  • an undercut is made in the lower part of the holes with a suitable undercutting tool.
  • the anchors are used with attached anchor foot in the holes.
  • the anchors to be inserted into the holes are already provided in each case with a biasing element on the anchor head.
  • Lower area of a bore here means in particular the bore area with the recorded anchor foot and with the undercut as well as a bore section arranged in the foundation above the undercut.
  • a cladding tube is placed in each bore on the hardened Vergussabexcellent whose outer diameter corresponds to the diameter of the bore or approximately the diameter of the bore.
  • the upgrading layer of concrete is applied to the foundation, wherein the surface of the upgradable layer is expediently arranged in the upper region of the cladding tubes.
  • the invention is based on the finding that due to the inventive measures initially the shear strength capacity of the foundation can be effectively increased and thus a compensation for a lack of shear reinforcement can be created. With the measures according to the invention it is ensured that the lifting forces - in particular from the built-in part for the tower - can be reliably introduced into the foundation. It is achieved an optimal shear capacity in the field of the insert.
  • the biasing of the anchor according to the invention is of particular importance in the context of the invention. As a result, a particularly effective connection between the foundation and the work-up layer is achieved, and the upgrade layer can effectively relieve loads on the existing foundation. In this way, the bending reinforcement of the foundation is relieved in an advantageous manner.
  • FIG. 1 shows an inventive foundation for a not shown tower of a wind turbine.
  • an existing foundation 1 is shown in concrete.
  • This foundation 1 has an upper steel reinforcement 2 and a lower steel reinforcement 3.
  • a built-in part 4 is cast in for the tower of the wind turbine.
  • the mounting part 4 is preferably cylindrical and in the embodiment.
  • an upper mounting flange 5 and a lower mounting flange 6 is connected. Both mounting flanges 5, 6 expediently run over the circumference of the mounting part 4.
  • two push cams 29 can be seen, which are provided on the outside of the built-in part and protrude into the work-up layer 7. These push cams 29 improve the introduction of force into the working layer 7.
  • the thickness D of the work-up layer 7 may be 1 m in the exemplary embodiment.
  • a part of the upper region of the foundation 1 has been removed, in some areas up to the upper steel reinforcement 2.
  • a plurality of bores 8 extend through the work-up layer 7 and into the foundation 1.
  • the bores 8 are preferred and distributed in the exemplary embodiment over the circumference of the built-in part 4 ( Fig. 2 ).
  • the upgrading layer 7 by cross and projecting into the foundation 1 anchor 9 is provided from prestressing steel.
  • the remaining in each hole 8 bore clearance between the armature 9 and the bore walls according to the invention filled with a hardened potting material 10.
  • an armature 9 is biased and fixed by means of a provided on the anchor head 11 and formed as a preload nut 12 biasing element.
  • the biasing nut 12 is screwed onto a non-illustrated, provided on the anchor head 11 external thread of the armature 9.
  • the biasing of the armature 9 by means of hydraulic presses, the setting by tightening the preload nut 12.
  • the preload nut 12 is supported on the surface of the scavenging layer 7 by means of spring elements configured as disc springs 13 and by an anchor plate 14.
  • the anchor head 11 of the armature 9 is connected via an armature shaft 15 extending along the bore 8 to an armature foot 16.
  • the Anchor 16 has a larger radial diameter than the armature shaft 15.
  • the Anchor 16 is based on the opposite of the anchor shaft 15 of larger diameter at the above the Anchor 16 arranged hardened potting material 10 from. It is within the scope of the invention that the diameter d s of the armature shaft 15 is dimensioned relatively small. It is preferably between 20 and 30 mm.
  • an external thread 17 is provided at the lower or bore-side end of the armature 9 and on this external thread 17 is firstly a sleeve 18 and the other a lock nut 19 is screwed (see in particular Fig. 4 ).
  • the lock nut 19 is located on the bottom side of the sleeve 18 at.
  • the sleeve 18 and the lock nut 19 form the anchor foot 16 of the armature 9.
  • Empfohlene the largest diameter d f of the anchor foot 16 and the sleeve 18 is only a few millimeters less than the diameter d B of the associated bore section.
  • the surface 28 of the sleeve 18 has the shape of a cone which widens toward the bore base 22.
  • an undercut 20 is formed in the bore wall above the anchor foot 16.
  • the undercut 20 has a first undercut surface 21 which forms a cone which widens toward the bore base 22.
  • the undercut 20 further has a second undercut surface 23, which forms a tapering towards the bore bottom 22 cone.
  • the second undercut surface 23 directly adjoins the first undercut surface 21 and only these two undercut surfaces 21, 23 form the undercut 20.
  • the second undercut surface 23 preferably extends over a significantly longer section of the longitudinal axis L of the armature 9 or in the exemplary embodiment.
  • this portion of the longitudinal axis, over which the second undercut surface 23 extends at least twice as large as the portion of the longitudinal axis L, over which the first undercut surface 21 extends.
  • Fig. 4 shows that the undercut 20 is arranged at a small distance above the anchor foot 16. This distance is preferably 0 to 20 mm.
  • the diameter d B of the undercut-free bore 8 is suitably 55 to 80 mm and preferably 60 to 75 mm.
  • the largest diameter d H of the undercut 20 is recommended to be 1.3 times to 1.7 times the diameter d B of the undercut-free bore 8.
  • the armature shaft 15 is provided with a sliding coating 24 designed as a lubricious coating, the the adhesion of the potting material to the armature 9 or to the armature shaft 15 is prevented or minimized. Due to this coating, the setting of a precisely defined bias of the armature 9 is possible in an advantageous manner.
  • first part of the foundation 1 up to the upper steel reinforcement 2 is removed in an upper region 25.
  • a bore 8 is advantageously introduced into the foundation 1.
  • an anchor 9 is recommended with inserted at its upper end preload nut 12 and provided at the lower end anchoring leg 16 in the bore 8 of the foundation 1 used.
  • a cladding tube 27 is placed on the Vergussabêt just created.
  • the outer diameter of the cladding tube 27 corresponds to the diameter d B of the bore 8 or approximately this diameter d B.
  • the length of the cladding tube 27 is matched to the subsequently applied training layer 7.
  • the upgrade layer 7 is preferably applied to the foundation 1.
  • the prestressing of the armature 9 by means of the preloading nut 12 is recommended. It is then only expedient to realize the potting with the potting material in the upper region of the bore 8 or in the cladding tube 27.
  • biasing the armature 9 is of particular importance. It is also of particular advantage that the upper fastening flange 5 of the built-in component 4 (FIG. Fig. 1 ) at its top of the Substituting layer 7 is cast in concrete. As a result, the lifting forces from the anchoring of the tower can be very effectively introduced into the foundation 1.

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Abstract

Ertüchtigtes Fundament, insbesondere für Windenergieanlagen, wobei ein Fundament aus Beton vorhanden ist und wobei auf das Fundament eine Ertüchtigungsschicht aus Beton aufgebracht ist. Es ist zumindest eine durch die Ertüchtigungsschicht verlaufende und in das Fundament eingebrachte Bohrung vorhanden, wobei in der Bohrung ein die Ertüchtigungsschicht durchgreifender und in das Fundament ragender Anker vorgesehen ist. Der in der Bohrung verbleibende Bohrungsfreiraum ist von einem erhärteten Vergussmaterial ausgefüllt bzw. im Wesentlichen ausgefüllt. Der Anker ist mittels zumindest eines am Ankerkopf vorgesehenen Vorspannelementes vorgespannt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein ertüchtigtes Fundament, insbesondere für Windenergieanlagen. Ein solches Fundament besteht in der Regel aus Beton bzw. aus Stahlbeton. Ertüchtigtes Fundament meint im Rahmen der Erfindung ein bereits bestehendes Fundament, das nachträglich ertüchtigt bzw. saniert wurde. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass eine dem Fundament zugeordnete Windenergieanlage einen Turm bzw. einen Stahlturm aufweist, der insbesondere über ein Einbauteil in dem Fundament verankert ist. Bei dem Fundament kann es sich sowohl um ein flach gegründetes als auch um ein tief gegründetes Fundament handeln.
  • Bei solchen Fundamenten bzw. Gründungskonstruktionen wurden insbesondere nach längerer Betriebszeit häufig verschiedene Schäden festgestellt. Zum einen wurden unzulässige Bewegungen des Einbauteils für den Turm und damit des gesamten Turmes innerhalb des Fundamentes registriert. Zum anderen wurden Risse und Abplatzungen des Betons an der Fundamentoberseite festgestellt, und zwar vor allem im Bereich des Einbauteils für den Turm. Fernerhin wurden Risse im Inneren des Betons festgestellt, und zwar insbesondere ausgehend von den Befestigungsflanschen des Einbauteils. An der Kontaktfläche zu den Befestigungsflanschen des Einbauteils treten häufig auch Fehlstellen im Beton zutage. Aufgrund der aufgezeigten Mängel ist die Tragfähigkeit des Fundamentes insbesondere im Bereich des Einbauteils häufig nicht mehr ausreichend. Es kann keine entsprechend den geltenden Vorschriften ausreichende Tragfähigkeit mehr sichergestellt werden, so dass eine ausreichende Standsicherheit des Turms nicht mehr gewährleistet ist. Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein ertüchtigtes Fundament anzugeben, bei dem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden können.
  • Zur Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung ein ertüchtigtes Fundament, insbesondere für Windenergieanlagen, wobei ein Fundament aus Beton vorhanden ist, wobei auf die Oberfläche des Fundamentes eine Ertüchtigungsschicht aus Beton aufgebracht ist, wobei zumindest eine durch die Ertüchtigungsschicht verlaufende und in das Fundament eingebrachte Bohrung vorhanden ist, wobei in der Bohrung ein die Ertüchtigungsschicht durchgreifender und in das Fundament ragender Anker vorgesehen ist, wobei der in der Bohrung verbleibende Bohrungsfreiraum von einem erhärteten Vergussmaterial ausgefüllt ist bzw. im Wesentlichen ausgefüllt ist und wobei der Anker mittels zumindest eines am Ankerkopf vorgesehenen Vorspannelementes vorgespannt ist. - Die Anordnung der Anker kann sowohl lotrecht bzw. im Wesentlichen lotrecht als auch schräg, beispielsweise senkrecht zur Schubrissbildung erfolgen.
  • Bei dem bestehenden Fundament handelt es sich insbesondere um ein Fundament aus Stahlbeton. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass dieses Fundament für den Turm bzw. Mast einer Windenergieanlage eingerichtet ist. Bei der in der Ertüchtigungsschicht und in dem Fundament vorhandenen Bohrung handelt es sich zweckmäßigerweise um eine zylinderförmige Bohrung. Diese Bohrung verläuft durch die Ertüchtigungsschicht und ragt in das Fundament hinein. Mit dem Begriff verbleibender Bohrungsfreiraum sind insbesondere die Zwischenräume zwischen dem Anker und den Wandungen der Bohrung gemeint. Der Begriff Ankerkopf meint den oberen Bereich des Ankers und insbesondere den aus der Ertüchtigungsschicht herausragenden Teil des Ankers. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das bestehende Fundament mit einer Mehrzahl von Bohrungen und entsprechend einer Mehrzahl von vorgespannten Ankern ertüchtigt wird. Als Vergussmaterial wird zweckmäßigerweise zementgebundener Mörtel eingesetzt.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Ankerkopf über einen Ankerschaft mit einem Ankerfuß verbunden ist und dass der Ankerfuß einen größeren Durchmesser bzw. einen größeren radialen Durchmesser aufweist als der Ankerschaft. Der Ankerfuß ist an dem dem Ankerkopf gegenüberliegenden Ende des Ankerschaftes vorgesehen. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Ankerschaftes 15 bis 35 mm und bevorzugt 20 bis 30 mm, beispielsweise 26,5 mm. Empfohlenermaßen besteht der Anker bzw. der Ankerschaft aus einem hochfesten Stahl, vorzugsweise einem Spannstahl und insbesondere aus einem glatten Spannstahl. Gegebenenfalls wird auch ein hochfester rostfreier Stahl bevorzugt.
  • Nach einer Ausführungsform weist der Ankerkopf des Ankers ein Außengewinde auf, auf welches Außengewinde ein als Vorspannmutter ausgebildetes Vorspannelement aufgeschraubt ist. Nachdem der Anker durch Ziehen der Pressen mit einem entsprechen Werkzeug vorgespannt wurde, wird er mittels der Vorspannmutter fixiert. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass die Vorspannmutter sich beim Anziehen auf der Oberfläche der Ertüchtigungsschicht abstützt und zwar entweder unmittelbar oder über weiter unten noch erläuterte Zwischenelemente. Empfohlenermaßen besteht sowohl der Ankerkopf als auch die Vorspannmutter aus rostfreiem Metall bzw. aus rostfreiem Stahl.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Vorspannelement und Oberfläche der Ertüchtigungsschicht, insbesondere zwischen Vorspannmutter und Oberfläche der Ertüchtigungsschicht zumindest ein Federelement, vorzugsweise zumindest eine Tellerfeder zwischengeschaltet. Zweckmäßigerweise sind mehrere Tellerfedern zwischen dem Vorspannelement und der Oberfläche der Ertüchtigungsschicht zwischengeschaltet. Mit Hilfe des zumindest einen zwischengeschalteten Federelementes wird eine Überbeanspruchung der Anker vermieden und eine gleichmäßige Verteilung der Lasten auf die Anker gewährleistet. Statt Tellerfedern können auch kalottenförmige Unterlegplatten eingesetzt werden. Gemäß einer empfohlenen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem zumindest einen Federelement und der Oberfläche der Ertüchtigungsschicht zumindest eine Ankerplatte zwischengeschaltet. - Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass sich beim Vorspannen des Ankers mit dem zumindest einen Vorspannelement am Ankerkopf der Ankerfuß aufgrund des gegenüber dem Ankerschaft größeren Durchmessers an dem über dem Ankerfuß angeordneten erhärteten Vergussmaterial abstützt. Auf diese Weise kann der Anker effektiv und exakt über die gesamte Ankerlänge vorgespannt werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Anker durch Ziehen und anschließendes Fixieren des Ankerkopfes mit einer Klemmverbindung vorgespannt. Der Anker wird also ein Stück aus der Bohrung gezogen und dann zweckmäßigerweise mit Keilen als Klemmverbindung in der Bohrung festgesetzt. - Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker einen aufgestauchten Ankerkopf aufweist, dessen Durchmesser größer ist als die Bohrung und dass der Anker durch Ziehen und anschließendes Abstützen des Ankerkopfes mit zumindest einem Unterlegelement auf der Oberfläche der Ertüchtigungsschicht vorgespannt wird. Als Unterlegelemente können dabei Unterlegplatten oder Ähnliches eingesetzt werden.
  • Es empfiehlt sich, dass der Ankerschaft am bohrungsgrundseitigen Ende ein Außengewinde aufweist und dass zumindest eine Kontermutter als Ankerfuß bzw. als Bestandteil des Ankerfußes auf dieses Außengewinde aufgeschraubt ist. Gemäß besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist auf dem Außengewinde am bohrungsgrundseitigen Ende des Ankerschaftes eine Muffe aufgeschraubt und die auf das Außengewinde ebenfalls aufgeschraubte Kontermutter liegt bohrungsgrundseitig an der Muffe an. Nach dieser empfohlenen Ausführungsform bilden Muffe und Kontermutter den Ankerfuß des Ankers. Es versteht sich, dass sowohl Muffe als auch Kontermutter einen größeren Durchmesser bzw. einen größeren radialen Durchmesser haben als der Ankerschaft.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Ankerfuß am bohrungsgrundseitigen Ende des Ankerschaftes aufgestaucht. Eine weitere Ausführungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerfuß über eine Klemmverbindung am bohrungsgrundseitigen Ende des Ankerschaftes fixiert ist. Der Ankerfuß hat bei diesen Ausführungsformen einen größeren Durchmesser als der Ankerschaft.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Oberfläche des Ankerfußes bzw. die Oberfläche der Muffe den Ankerschaft bzw. das bohrungsgrundseitige Außengewinde des Ankerschaftes ringförmig umgibt und vorzugsweise ist die Oberfläche des Ankerfußes bzw. der Muffe dabei konusförmig zur Bohrungswandung hin geneigt. Der entsprechende Konus erweitert sich also zum Bohrungsgrund hin. Zweckmäßigerweise beträgt der Neigungswinkel α zwischen der Oberfläche des Ankerfußes bzw. der Oberfläche der Muffe und der Längsachse des Ankerschaftes 95° bis 140°, bevorzugt 100° bis 120°. 90° würden hier einer ebenen bzw. horizontalen Oberfläche entsprechen. - Es empfiehlt sich, dass der Ankerfuß bzw. dass die Muffe axiale Durchlasskanäle für das Vergussmaterial aufweist. Die axialen Durchlasskanäle verlaufen zweckmäßigerweise parallel zur Längsachse des Ankerschaftes.
  • Gemäß empfohlener Ausführungsform der Erfindung beträgt der größte Durchmesser df des Ankerfußes das 1,5-fache bis 3,5-fache, insbesondere das 2-fache bis 2,8-fache des Durchmessers ds des Ankerschaftes. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser df des Ankerfußes 85 % bis 98 %, bevorzugt 92 % bis 98 % des Durchmessers des zugeordneten Bohrungsabschnittes, in dem der Ankerfuß angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser df 1 bis 15 mm, bevorzugt 1 bis 10 mm geringer als der Durchmesser des zugeordneten Bohrungsabschnittes.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker und insbesondere der Ankerschaft zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung versehen ist, die das Anhaften des Vergussmaterials am Anker bzw. am Ankerschaft verhindert oder zumindest minimiert. Vorzugsweise umgibt die Beschichtung den Ankerschaft über zumindest 70 %, bevorzugt über zumindest 80 % der Länge des Ankerschaftes. Gemäß einer empfohlenen Ausführungsvariante handelt es sich bei der Beschichtung um einen den Ankerschaft umschließenden Schlauch, insbesondere um einen Schrumpfschlauch. Nach einer anderen Ausführungsform ist die Beschichtung als Anstrich des Ankerschaftes ausgeführt. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Beschichtung wird eine Minimierung der übertragbaren Verbundspannungen erreicht und die Beschichtung ermöglicht es, eine exakt definierte Vorspannung der Anker einzustellen.
  • Eine besonders bewährte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass über dem Ankerfuß ein Hinterschnitt in der Bohrungswandung ausgeformt ist. Es empfiehlt sich, dass der Hinterschnitt eine erste Hinterschnittfläche aufweist, welche erste Hinterschnittfläche einen sich zum Bohrungsgrund hin erweiternden Konus bildet und dass der Hinterschnitt eine zweite Hinterschnittfläche aufweist, welche zweite Hinterschnittfläche einen sich zum Bohrungsgrund hin verjüngenden Konus bildet. Zweckmäßigerweise schließt die zweite Hinterschnittfläche unmittelbar an die erste Hinterschnittfläche an und vorzugsweise besteht der Hinterschnitt nur aus diesen beiden Hinterschnittflächen. Empfohlenermaßen beträgt der größte Durchmesser dH des Hinterschnittes das 1,2-fache bis 1,8-fache, bevorzugt das 1,3-fache bis 1,7-fache des Durchmessers dB der hinterschnittfreien Bohrung. Zweckmäßigerweise beträgt der Durchmesser dB der hinterschnittfreien Bohrung 55 bis 120 mm, bevorzugt 60 bis 75 mm und beispielsweise 67 mm. Vorzugsweise ist der Hinterschnitt mit geringem Abstand zur Oberfläche des Ankerfußes bzw. zur Oberfläche der Muffe angeordnet und zwar empfohlenermaßen in einem Abstand von 0 bis 30 mm, bevorzugt 0 bis 20 mm.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass in das Fundament ein Einbauteil für die Aufnahme eines Turmes bzw. Mastes - insbesondere einer Windenergieanlage - einbetoniert ist und dass das Einbauteil auch in die Ertüchtigungsschicht einbetoniert ist. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass die Ertüchtigungsschicht das Einbauteil vollständig umgibt. Vorzugsweise ist das Einbauteil ringförmig bzw. zylinderförmig ausgebildet und begrenzt einen inneren Freiraum. Zweckmäßigerweise besteht das Einbauteil aus Stahl. Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Einbauteil mit einem oberen Befestigungsflansch und einem unteren Befestigungsflansch versehen und empfohlenermaßen laufen die beiden Befestigungsflansche über den Umfang des Einbauteils um. Vorzugsweise ist der untere Befestigungsflansch in das Fundament einbetoniert. Nach bewährter Ausführungsform der Erfindung ist der obere Befestigungsflansch des Einbauteils in die Ertüchtigungsschicht bzw. zumindest bereichsweise in die Ertüchtigungsschicht einbetoniert und vorzugsweise an seiner Oberseite in die Ertüchtigungsschicht einbetoniert. Bei dieser Ausführungsform erfolgt also eine Verankerung des oberen Befestigungsflansches des Einbauteils mit Hilfe der Ertüchtigungsschicht. Auf diese Weise wird erreicht, dass die angreifenden Kräfte sowohl am oberen Befestigungsflansch als auch am unteren Befestigungsflansch in das Fundament eingeleitet werden. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Einbauteils zumindest ein in die Ertüchtigungsschicht ragendes Schubelement, vorzugsweise zumindest eine in die Ertüchtigungsschicht ragende Schubnocke vorhanden ist. Dadurch wird die Krafteinleitung in die Ertüchtigungsschicht noch weiter verbessert. - Gemäß einer Ausführungsvariante können die erfindungsgemäßen Anker auch innerhalb des Einbauteils vorgesehen sein. - Empfohlenermaßen beträgt der Durchmesser der das Einbauteil bzw. den Turm/Mast umgebenden Ertüchtigungsschicht 5 bis 20 m, bevorzugt 7 bis 15 m und beispielsweise 10 m.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Ertüchtigungsschicht 0,5 bis 2,5 m, vorzugsweise 0,7 bis 1,5 m und bevorzugt 0,8 bis 1,3 m beträgt. Die Dicke der Ertüchtigungsschicht beträgt sehr bevorzugt etwa 1 m. Es empfiehlt sich, dass die Ertüchtigungsschicht über Schubelemente, beispielsweise Schubnocken mit dem Einbauteil für den Turm/Mast verbunden sind.
  • Ein erfindungsgemäßer Anker durchgreift die Ertüchtigungsschicht und verläuft durch einen Bohrungsabschnitt in dem Fundament. Vorzugsweise hat ein in dem Fundament angeordneter Ankerabschnitt bzw. der zugehörige Bohrungsabschnitt eine Länge, die mindestens der Dicke der Ertüchtigungsschicht entspricht und bevorzugt größer als die Dicke der Ertüchtigungsschicht ist. Empfohlenermaßen beträgt die Länge eines in dem Fundament angeordneten Ankerabschnittes bzw. des entsprechenden Bohrungsabschnittes zumindest das 1,5-fache, bevorzugt zumindest das 1,8-fache der Dicke der Ertüchtigungsschicht.
  • Die erfindungsgemäße Ertüchtigung eines Fundamentes, insbesondere für Türme von Windenergieanlagen wird vorzugsweise wie nachfolgend beschrieben durchgeführt. Zweckmäßigerweise wird zunächst eine obere Schicht des bestehenden Fundamentes abgetragen und dabei wird bevorzugt eine obere Bewehrung des Fundamentes zumindest teilweise freigelegt. Dadurch kann vermieden werden, dass die obere Bewehrung durch das anschließende Einbringen der Bohrungen beschädigt wird. Vorzugsweise wird dann eine Mehrzahl von Bohrungen in das Fundament eingebracht, wobei die Bohrungen bevorzugt über den Umfang eines Einbauteils für einen Turm der Windenergieanlage verteilt angeordnet sind. Fernerhin wird empfohlenermaßen mit einem geeigneten Hinterschneidewerkzeug ein Hinterschnitt im unteren Bereich der Bohrungen erzeugt. Daraufhin werden vorzugsweise die Anker mit angeschlossenem Ankerfuß in die Bohrungen eingesetzt. Zweckmäßigerweise sind die in die Bohrungen einzusetzenden Anker auch bereits jeweils mit einem Vorspannelement am Ankerkopf versehen. Anschließend erfolgt bevorzugt ein Verguss mit dem Vergussmaterial jeweils lediglich im unteren Bereich der Bohrungen. Unterer Bereich einer Bohrung meint hier insbesondere den Bohrungsbereich mit dem aufgenommenen Ankerfuß und mit dem Hinterschnitt sowie einem in dem Fundament angeordneten Bohrungsabschnitt über dem Hinterschnitt. Im Anschluss daran wird in jede Bohrung auf den erhärteten Vergussabschnitt ein Hüllrohr aufgesetzt, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser der Bohrung bzw. in etwa dem Durchmesser der Bohrung entspricht. Vorzugsweise wird daraufhin die Ertüchtigungsschicht aus Beton auf das Fundament aufgebracht, wobei die Oberfläche der Ertüchtigungsschicht zweckmäßigerweise im oberen Bereich der Hüllrohre angeordnet ist. Empfohlenermaßen erfolgt nach dem Erhärten der Ertüchtigungsschicht jeweils ein Vorspannen der Anker mit anschließendem Festsetzen über das als Vorspannmutter ausgebildete Vorspannelement, wobei die Vorspannmutter jeweils auf ein Außengewinde am Ankerkopfs aufgeschraubt ist. Zweckmäßigerweise stützt sich die Vorspannmutter über Tellerfedern auf der Oberfläche der Ertüchtigungsschicht ab. Nach dem Vorspannen der Anker erfolgt vorzugsweise der Verguss im oberen Bereich der Bohrung bzw. der Verguss in dem Hüllrohr.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Ertüchtigungsmaßnahmen zunächst die Querkrafttragfähigkeit des Fundamentes wirksam erhöht werden kann und damit auch ein Ausgleich für eine fehlende Schubbewehrung geschaffen werden kann. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird sichergestellt, dass die abhebenden Kräfte - insbesondere aus dem Einbauteil für den Turm - funktionssicher in das Fundament eingeleitet werden können. Es wird eine optimale Schubtragfähigkeit im Bereich des Einbauteils erzielt. Dem Vorspannen der erfindungsgemäßen Anker kommt im Rahmen der Erfindung besondere Bedeutung zu. Dadurch wird eine besonders effektive Verbindung zwischen Fundament und Ertüchtigungsschicht erreicht und die Ertüchtigungsschicht kann dem vorhandenen Fundament wirksam Lasten abnehmen. Auf diese Weise wird die Biegebewehrung des Fundamentes in vorteilhafter Weise entlastet. Durch das erfindungsgemäße Vorspannen der Anker wird fernerhin eine wünschenswerte Reduktion der Schwingbreiten der Beanspruchungen in den Ankern unter den ermüdungswirksamen Betriebslasten erreicht. Besondere Bedeutung kommt auch dem Einbetonieren des oberen Befestigungsflansches des Einbauteils zu. Dadurch können die abhebenden Kräfte aus der Verankerung des Turms sowohl am oberen Befestigungsflansch als auch am unteren Befestigungsflansch des Einbauteils effektiv in das Fundament eingeleitet werden. Auf diese Weise erfolgt eine vorteilhafte Umverteilung der abhebenden Lasten. Im Ergebnis wird eine überraschend hohe Tragfähigkeit erzielt, so dass eine optimale Standsicherheit insbesondere des Turms einer Windenergieanlage gewährleistet ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ertüchtigtes Fundament,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,
    Fig. 3
    ein vergrößerter Ausschnitt aus der Fig. 1 und
    Fig. 4
    ein vergrößerter Ausschnitt im unteren Bereich der Bohrung gemäß Fig. 3.
  • Die Figuren zeigen ein erfindungsgemäß ertüchtigtes Fundament für einen nicht dargestellten Turm einer Windenergieanlage. In den Figuren ist ein bereits vorhandenes Fundament 1 aus Beton dargestellt. Dieses Fundament 1 weist eine obere Stahlbewehrung 2 und eine untere Stahlbewehrung 3 auf. In das Fundament 1 ist ein Einbauteil 4 für den Turm der Windenergieanlage einbetoniert. Das Einbauteil 4 ist vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet. An diesem Einbauteil 4 ist ein oberer Befestigungsflansch 5 sowie ein unterer Befestigungsflansch 6 angeschlossen. Beide Befestigungsflansche 5, 6 laufen zweckmäßigerweise über den Umfang des Einbauteils 4 um. In der Fig. 1 sind im Übrigen zwei Schubnocken 29 erkennbar, die an der Außenseite des Einbauteils vorgesehen sind und in die Ertüchtigungsschicht 7 ragen. Diese Schubnocken 29 verbessern die Krafteinleitung in die Ertüchtigungsschicht 7.
  • Auf die Oberfläche des Fundamentes 1 wurde nachträglich eine Ertüchtigungsschicht 7 aus Beton aufgebracht. Die Dicke D der Ertüchtigungsschicht 7 mag im Ausführungsbeispiel 1 m betragen. In der Fig. 1 ist erkennbar, dass vor dem Aufbringen der Ertüchtigungsschicht 7 ein Teil des oberen Bereiches des Fundamentes 1 entfernt wurde und zwar bereichsweise bis zur oberen Stahlbewehrung 2. Eine Mehrzahl von Bohrungen 8 verlaufen durch die Ertüchtigungsschicht 7 und in das Fundament 1. Die Bohrungen 8 sind vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel über den Umfang des Einbauteils 4 verteilt angeordnet (Fig. 2). In jeder Bohrung 8 ist ein die Ertüchtigungsschicht 7 durchgreifender und in das Fundament 1 ragender Anker 9 aus Spannstahl vorgesehen. Der in jeder Bohrung 8 verbleibende Bohrungsfreiraum zwischen dem Anker 9 und den Bohrungswandungen ist erfindungsgemäß mit einem erhärteten Vergussmaterial 10 ausgefüllt.
  • Insbesondere in der Fig. 3 ist erkennbar, dass ein Anker 9 mittels eines am Ankerkopf 11 vorgesehenen und als Vorspannmutter 12 ausgebildeten Vorspannelementes vorgespannt und festgesetzt ist. Die Vorspannmutter 12 ist dazu auf ein nicht näher dargestelltes, am Ankerkopf 11 vorgesehenes Außengewinde des Ankers 9 aufgeschraubt. Das Vorspannen des Ankers 9 erfolgt mittels hydraulischer Pressen, das Festsetzen durch Anziehen der Vorspannmutter 12. In der Fig. 3 ist weiterhin erkennbar, dass sich die Vorspannmutter 12 über als Tellerfedern 13 ausgebildete Federelemente sowie eine Ankerplatte 14 an der Oberfläche der Ertüchtigungsschicht 7 abstützt.
  • Der Ankerkopf 11 des Ankers 9 ist über einen sich entlang der Bohrung 8 erstreckenden Ankerschaft 15 mit einem Ankerfuß 16 verbunden. Der Ankerfuß 16 weist dabei einen größeren radialen Durchmesser auf als der Ankerschaft 15. Beim Vorspannen eines Ankers 9 stützt sich der Ankerfuß 16 aufgrund des gegenüber dem Ankerschaft 15 größeren Durchmessers an dem über dem Ankerfuß 16 angeordneten erhärteten Vergussmaterial 10 ab. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Durchmesser ds des Ankerschaftes 15 relativ gering bemessen ist. Er liegt vorzugsweise zwischen 20 und 30 mm. Zweckmäßigerweise ist am unteren bzw. bohrungsgrundseitigen Ende des Ankers 9 ein Außengewinde 17 vorgesehen und auf dieses Außengewinde 17 ist zum einen eine Muffe 18 und zum anderen eine Kontermutter 19 aufgeschraubt (siehe insbesondere Fig. 4). Die Kontermutter 19 liegt dabei bohrungsgrundseitig an der Muffe 18 an. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel bilden die Muffe 18 und die Kontermutter 19 den Ankerfuß 16 des Ankers 9. Empfohlenermaßen ist der größte Durchmesser df des Ankerfußes 16 bzw. der Muffe 18 nur wenige Millimeter geringer als der Durchmesser dB des zugeordneten Bohrungsabschnittes. Zweckmäßigerweise sind deshalb in den Figuren nicht näher dargestellte axiale Durchlasskanäle für das Vergussmaterial in der Muffe 18 vorgesehen. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel hat die Oberfläche 28 der Muffe 18 die Form eines sich zum Bohrungsgrund 22 hin erweiternden Konus.
  • Vor allem in der Fig. 4 ist erkennbar, dass über dem Ankerfuß 16 ein Hinterschnitt 20 in der Bohrungswandung ausgeformt ist. Der Hinterschnitt 20 weist eine erste Hinterschnittfläche 21 auf, die einen sich zum Bohrungsgrund 22 hin erweiternden Konus bildet. Der Hinterschnitt 20 weist weiterhin eine zweite Hinterschnittfläche 23 auf, die einen sich zum Bohrungsgrund 22 hin verjüngenden Konus bildet. Die zweite Hinterschnittfläche 23 schließt im Ausführungsbeispiel unmittelbar an die erste Hinterschnittfläche 21 an und lediglich diese beiden Hinterschnittflächen 21, 23 bilden den Hinterschnitt 20. Die zweite Hinterschnittfläche 23 erstreckt sich vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel über einen deutlich längeren Abschnitt der Längsachse L des Ankers 9 bzw. der Bohrung 8. Zweckmäßigerweise ist dieser Abschnitt der Längsachse, über den sich die zweite Hinterschnittfläche 23 erstreckt mindestens zweimal so groß wie der Abschnitt der Längsachse L, über den sich die erste Hinterschnittfläche 21 erstreckt. Fig. 4 zeigt, dass der Hinterschnitt 20 mit geringem Abstand oberhalb des Ankerfußes 16 angeordnet ist. Vorzugsweise beträgt dieser Abstand 0 bis 20 mm. Der Durchmesser dB der hinterschnittfreien Bohrung 8 beträgt zweckmäßigerweise 55 bis 80 mm und bevorzugt 60 bis 75 mm. Der größte Durchmesser dH des Hinterschnittes 20 beträgt empfohlenermaßen das 1,3-fache bis 1,7-fache des Durchmessers dB der hinterschnittfreien Bohrung 8.
  • Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel ist der Ankerschaft 15 mit einer als Schrumpfschlauch 24 ausgebildeten gleitfähigen Beschichtung versehen, die das Anhaften des Vergussmaterials an dem Anker 9 bzw. an dem Ankerschaft 15 verhindert bzw. minimiert. Aufgrund dieser Beschichtung ist in vorteilhafter Weise die Einstellung einer exakt definierten Vorspannung der Anker 9 möglich.
  • Insbesondere anhand der Fig. 3 kann eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Ertüchtigungsmaßnahmen erläutert werden. Vorzugsweise wird zunächst in einem oberen Bereich 25 ein Teil des Fundamentes 1 bis zu der oberen Stahlbewehrung 2 entfernt. Anschließend wird zweckmäßigerweise eine Bohrung 8 in das Fundament 1 eingebracht. Daraufhin wird empfohlenermaßen ein Anker 9 mit an seinem oberen Ende aufgeschraubter Vorspannmutter 12 sowie mit am unteren Ende vorgesehenen Ankerfuß 16 in die Bohrung 8 des Fundamentes 1 eingesetzt. Zweckmäßigerweise erfolgt dann ein Verguss mit Vergussmaterial im unteren Bereich 26 der Bohrung 8. In diesem unteren Bereich 26 befinden sich der Ankerfuß 16 und der Hinterschnitt 20. Vorzugsweise wird daraufhin ein Hüllrohr 27 auf den soeben erzeugten Vergussabschnitt aufgestellt. Der Außendurchmesser des Hüllrohres 27 entspricht dabei dem Durchmesser dB der Bohrung 8 bzw. in etwa diesem Durchmesser dB. Die Länge des Hüllrohres 27 wird auf die anschließend aufzubringende Ertüchtigungsschicht 7 abgestimmt. Nach Einstellen des Hüllrohres 27 wird also vorzugsweise die Ertüchtigungsschicht 7 auf das Fundament 1 aufgebracht. Nach Erhärten der Ertüchtigungsschicht 7 erfolgt empfohlenermaßen ein Vorspannen des Ankers 9 mittels der Vorspannmutter 12. Erst danach wird zweckmäßigerweise der Verguss mit dem Vergussmaterial in dem oberen Bereich der Bohrung 8 bzw. in dem Hüllrohr 27 realisiert.
  • Es wurde bereits betont, dass dem Vorspannen der Anker 9 besondere Bedeutung zukommt. Von besonderem Vorteil ist auch, dass der obere Befestigungsflansch 5 des Einbauteils 4 (Fig. 1) an seiner Oberseite von der Ertüchtigungsschicht 7 einbetoniert ist. Dadurch können die abhebenden Kräfte aus der Verankerung des Turms sehr effektiv in das Fundament 1 eingeleitet werden.

Claims (19)

  1. Ertüchtigtes Fundament, insbesondere für Windenergieanlagen, wobei ein Fundament (1) aus Beton vorhanden ist, wobei auf das Fundament (1) eine Ertüchtigungsschicht (7) aus Beton aufgebracht ist, wobei zumindest eine durch die Ertüchtigungsschicht (7) verlaufende und in das Fundament (1) eingebrachte Bohrung (8) vorhanden ist, wobei in der Bohrung (8) ein die Ertüchtigungsschicht (7) durchgreifender und in das Fundament (1) ragender Anker (9) vorgesehen ist, wobei der in der Bohrung (8) verbleibende Bohrungsfreiraum von einem erhärteten Vergussmaterial (10) ausgefüllt ist bzw. im Wesentlichen ausgefüllt ist und wobei der Anker (9) mittels zumindest eines am Ankerkopf (11) vorgesehenen Vorspannelementes vorgespannt ist.
  2. Ertüchtigtes Fundament nach Anspruch 1, wobei der Ankerkopf (11) über einen Ankerschaft (15) mit einem Ankerfuß (16) verbunden ist und wobei der Ankerfuß (16) einen größeren Durchmesser aufweist als der Ankerschaft (15).
  3. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Ankerkopf (11) ein Außengewinde aufweist, auf welches Außengewinde ein als Vorspannmutter (12) ausgebildetes Vorspannelement aufgeschraubt ist und wobei der Anker (9) durch Ziehen oder Pressen und durch anschließendes Anziehen der Vorspannmutter (12) vorgespannt ist.
  4. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen Vorspannelement und Oberfläche der Ertüchtigungsschicht (7), insbesondere zwischen Vorspannmutter (12) und Oberfläche der Ertüchtigungsschicht (7) zumindest ein Federelement, vorzugsweise zumindest eine Tellerfeder (13) zwischengeschaltet ist.
  5. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Anker (9) durch Ziehen und anschließendes Fixieren des Ankerkopfes (11) mit einer Klemmverbindung vorgespannt ist.
  6. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Anker (9) einen aufgestauchten Ankerkopf (11) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als die Bohrung (8) und wobei der Anker (9) durch Ziehen und anschließendes Abstützen des Ankerkopfes (11) mit zumindest einem Unterlegelement auf der Oberfläche der Ertüchtigungsschicht (7) vorgespannt ist.
  7. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Ankerschaft (15) am bohrungsgrundseitigen Ende ein Außengewinde (17) aufweist und wobei zumindest eine Kontermutter (19) als Ankerfuß (16) bzw. als Bestandteil des Ankerfußes (16) auf dieses Außengewinde (17) aufgeschraubt ist.
  8. Ertüchtigtes Fundament nach Anspruch 7, wobei auf dem Außengewinde (17) am bohrungsgrundseitigen Ende des Ankerschaftes (15) eine Muffe (18) aufgeschraubt ist und wobei die auf das Außengewinde (17) aufgeschraubte Kontermutter (19) bohrungsgrundseitig an der Muffe (18) anliegt.
  9. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Ankerfuß (16) am bohrungsgrundseitigen Ende des Ankerschaftes (15) aufgestaucht ist oder wobei der Ankerfuß (16) über eine Klemmverbindung am bohrungsgrundseitigen Ende des Ankerschaftes (15) fixiert ist.
  10. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Oberfläche des Ankerfußes (16) den Ankerschaft (15) ringförmig umgibt und wobei die Oberfläche dabei konusförmig zur Bohrungswandung hin geneigt ist.
  11. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der größte Durchmesser df des Ankerfußes (16) das 1,5-fache bis 3,5-fache, insbesondere das 2-fache bis 2,8-fache des Durchmessers ds des Ankerschaftes (15) beträgt.
  12. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei der Anker (9) und insbesondere der Ankerschaft (15) zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung versehen ist, die das Anhaften des Vergussmaterials (10) am Anker (9) bzw. am Ankerschaft (15) verhindert oder zumindest minimiert.
  13. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei über dem Ankerfuß (16) ein Hinterschnitt (20) in der Bohrungswandung ausgeformt ist.
  14. Ertüchtigtes Fundament nach Anspruch 13, wobei der Hinterschnitt (20) eine erste Hinterschnittfläche (21) aufweist, welche erste Hinterschnittfläche (21) einen sich zum Bohrungsgrund hin erweiternden Konus bildet und wobei der Hinterschnitt (20) eine zweite Hinterschnittfläche (23) aufweist, welche zweite Hinterschnittfläche (23) einen sich zum Bohrungsgrund (22) hin verjüngenden Konus bildet.
  15. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei in das Fundament (1) ein Einbauteil (4) für die Aufnahme eines Turms bzw. Mastes, insbesondere einer Windenergieanlage einbetoniert ist und wobei das Einbauteil (4) auch in die Ertüchtigungsschicht (7) einbetoniert ist.
  16. Ertüchtigtes Fundament nach Anspruch 15, wobei an der Außenseite des Einbauteils (4) zumindest ein in die Ertüchtigungsschicht (7) ragendes Schubelement, vorzugsweise zumindest eine in die Ertüchtigungsschicht (7) ragende Schubnocke (29) vorhanden ist.
  17. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Dicke der Ertüchtigungsschicht 0,5 bis 2,5 m, vorzugsweise 0,7 bis 1,5 m und bevorzugt 0,8 bis 1,3 m beträgt.
  18. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Anker lotrecht bzw. im Wesentlichen lotrecht angeordnet ist.
  19. Ertüchtigtes Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Anker schräg angeordnet ist.
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