EP3208385A1

EP3208385A1 - Supporting structure

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Publication number: EP3208385A1
Application number: EP17154407.5A
Authority: EP
Original assignee: Europoles GmbH and Co KG
Current assignee: Europoles GmbH and Co KG
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2017-08-23
Also published as: DE102016102831A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tragwerk (1) mit an Knoten (3, 8, 9, 16, 21, 25) miteinander verbundenen Stahlrohren (2), die als Längsstäbe (4) und als zur Aussteifung dienende Diagonalstäbe (5) ausgebildet sind, wobei zwischen zwei Längsstäben (4) jeweils lediglich ein die Längsstäbe (4) verbindender kreuzungsfreier Diagonal-stab (5) angeordnet ist.The invention relates to a supporting structure (1) with steel tubes (2) which are connected to nodes (3, 8, 9, 16, 21, 25) and which are designed as longitudinal bars (4) and as diagonal bars (5) serving as bracing, wherein between two longitudinal bars (4) in each case only one of the longitudinal bars (4) connecting crossing diagonal bar (5) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tragwerk mit an Knoten miteinander verbundenen Stahlrohren, die als Längsstäbe und als zur Aussteifung dienende Diagonalstäbe ausgebildet sind.The invention relates to a structure with interconnected at nodes steel pipes, which are designed as longitudinal bars and serving as a stiffening diagonal bars.

Der Begriff "Tragwerk" wird in dieser Anmeldung allgemein für ein räumliches Fachwerk benutzt. Tragwerke dieser Art werden beispielsweise als Fundament und Gründungsstruktur für Offshore-Windkraftanlagen eingesetzt und als sogenannte Jackets bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine fachwerkartige Konstruktion mit in den Meeresboden gerammten oder darauf befestigten Fundament-pfählen. Derzeit verfügbare Offshore-Windkraftanlagen weisen Nennleistungen von mehr als 5 MW sowie einen Rotordurchmesser in der Größenordnung von 150 m auf. Dementsprechend nimmt auch die Größe der als Fundament oder Gründung benötigten Tragwerke zu. Herkömmliche Tragwerke für Windenergieanlagen sind ähnlich wie Gittermasten aufgebaut und umfassen daher eine große Anzahl von Knoten, an denen die einzelnen Stäbe miteinander verbunden sind. Die Knotenstrukturen sind dabei komplex aufgebaut und weisen eine Vielzahl von Verschneidungen auf. Die Schweißverbindungen eines Knotens können nur schichtweise hergestellt werden, der sich daraus ergebende Stromverbrauch ist beträchtlich. Daneben muss jede einzelne Lage einer Schweißnaht aufwändig kontrolliert werden, beispielsweise durch ein Röntgenverfahren. Die Herstellung eines herkömmlichen Tragwerks für eine Windkraftanlage ist daher sowohl aufwändig als auch mit hohen Kosten verbunden.The term "structure" is generally used in this application for a spatial truss. Structures of this type are used for example as a foundation and foundation structure for offshore wind turbines and referred to as so-called jackets. This is a truss-like construction with foundation piles rammed into or fixed to the seabed. Currently available offshore wind turbines have rated outputs of more than 5 MW and a rotor diameter of the order of 150 m. Accordingly, the size of the supporting structures required as foundation or foundation also increases. Conventional structures for wind turbines are constructed similar to lattice masts and therefore comprise a large number of nodes at which the individual bars are connected to each other. The node structures are complex and have a variety of intersections. The welds of a knot can only be made in layers, the resulting power consumption is considerable. In addition, each individual layer of a weld must be laboriously controlled, for example by an X-ray method. The production of a conventional structure for a wind turbine is therefore both complex and associated with high costs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Tragwerk anzugeben, das kostengünstiger herstellbar ist.The invention is therefore an object of the invention to provide a structure that is less expensive to produce.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Tragwerk der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen zwei Längsstäben jeweils lediglich ein die Längsstäbe verbindender kreuzungsfreier Diagonalstab angeordnet ist.To solve this problem is inventively provided in a supporting structure of the type mentioned that between two longitudinal bars only one connecting the longitudinal bars crossing-free diagonal bar is arranged.

Die Erfindung beruht auf der Idee, ein herkömmliches Tragwerk, das als Gründungsstruktur für eine Offshore-Windkraftanlage eingesetzt worden ist, durch ein modifiziertes Tragwerk zu ersetzen, das im Hinblick auf die Fertigung optimiert ist. Üblicherweise kommen bei Fachwerken vergleichsweise schlanke Streben zum Einsatz, wodurch sich eine Vielzahl von Knoten und Kreuzungspunkten ergibt, an denen mehrere Stäbe oder Streben miteinander verbunden sind. In Abkehr von dieser konventionellen Bauweise sieht die Erfindung hingegen ein Tragwerk mit einer verringerten Anzahl von Knoten und Streben vor, wodurch die Problematik der bislang erforderlichen aufwändigen dreidimensionalen Schweißarbeiten entfällt oder zumindest beträchtlich reduziert wird. Das Vorsehen einer verringerten Anzahl von Knoten bewirkt zwar eine Erhöhung der Masse, die allerdings durch Vorteile bei der Herstellung kompensiert wird.The invention is based on the idea of replacing a conventional supporting structure, which has been used as a foundation structure for an offshore wind turbine, by a modified supporting structure, which is optimized with regard to production. Usually in trusses comparatively slender struts are used, resulting in a variety of nodes and intersection points at which a plurality of bars or struts are interconnected. In contrast to this conventional design, however, the invention provides a structure with a reduced number of nodes and struts, whereby the problem of the hitherto required complex three-dimensional welding is eliminated or at least considerably reduced. Although the provision of a reduced number of nodes causes an increase in mass, which is compensated by manufacturing advantages.

Ein weiterer Unterschied zu herkömmlichen Tragwerken ist darin zu sehen, dass üblicherweise die Stäbe oder Streben lediglich auf Zug oder Druck belastet werden. Das erfindungsgemäße Tragwerk ist jedoch so konzipiert, dass zumindest einige Stäbe auch auf Biegung beansprucht werden, wodurch sich ein Tragwerk mit einem neuartigen Aufbau und einer andersartigen Funktionalität ergibt.Another difference to conventional structures is the fact that usually the rods or struts are charged only to train or pressure. However, the structure of the invention is designed so that at least some rods are also subjected to bending, resulting in a structure with a novel structure and a different functionality.

Bei dem erfindungsgemäßen Tragwerk kann es vorgesehen sein, dass die Knoten als durch ein Schweißverfahren oder ein Gießverfahren vorgefertigte Komponenten ausgebildet sind. Demnach können die Knoten separat von den Stahlrohren hergestellt werden, so dass die vorgefertigten Komponenten an einem Montageort in Küstennähe miteinander verbunden werden, wodurch sich das erfindungsgemäße Tragwerk ergibt. Die Knoten können dabei unter anderem durch Schweißen hergestellt sein, allerdings zeichnen sich die für das erfindungsgemäße Tragwerk vorgesehenen Knoten durch einen einfachen Aufbau aus, bei dem dreidimensionale Verschneidungen vorzugsweise entfallen.In the supporting structure according to the invention it can be provided that the nodes are designed as components prefabricated by a welding process or a casting process. Accordingly, the nodes can be manufactured separately from the steel tubes, so that the prefabricated components are connected to one another at a location near the coast, resulting in the structure according to the invention. The knots can be produced, inter alia, by welding, however, the nodes provided for the supporting structure according to the invention are characterized by a simple construction in which three-dimensional intersections are preferably dispensed with.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung weisen die Knoten Flansche zum Verschrauben mit den Stahlrohren auf. Die vorzugsweise kreisförmigen Flansche sind in bekannter Weise mit Durchgangsöffnungen versehen, so dass die Flansche mit dazu passenden Flanschen der Stahlrohre verschraubt werden können. Die Flansche der Knoten und die Flansche der Stahlrohre bestehen vorzugsweise aus Stahl. Die Knoten können aus Stahlplatten oder Stahlblechen hergestellt sein, gegebenenfalls mit sich senkrecht zur Plattenebene erstreckenden Verstärkungen. Die Knoten können die Flansche zum Anschließen der Stahlrohre aufweisen. Eine derartige Bauweise der Knoten ist besonders einfach und hinsichtlich der Kosten und des Herstellungsaufwands optimal.According to a first embodiment, the knots have flanges for screwing to the steel pipes. The preferably circular flanges are known in the art Way provided with through holes, so that the flanges can be bolted to matching flanges of steel pipes. The flanges of the knots and the flanges of the steel pipes are preferably made of steel. The nodes may be made of steel plates or steel sheets, optionally with reinforcements extending perpendicular to the plane of the plate. The nodes may have the flanges for connecting the steel pipes. Such a construction of the nodes is particularly simple and optimal in terms of cost and manufacturing cost.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Tragwerks können die Knoten Laschen zum Verschrauben mit den Stahlrohren aufweisen. Die Stahlrohre können dazu passende Laschen aufweisen, so dass entsprechende Laschenverbindungen gebildet werden können. Auf diese Weise können einschnittige, zweischnittige oder mehrschnittige durchbolzte Laschenverbindungen zur Kopplung der Stahlrohre und der Knoten vorgesehen sein. Die an den Knoten und die an den Stahlrohren vorgesehenen Laschen sind vorzugsweise aus Stahl hergestellt.According to a second embodiment of the structure according to the invention, the nodes can have tabs for screwing with the steel tubes. The steel tubes may have matching tabs, so that corresponding tab connections can be formed. In this way, one-off, two-section or multi-section bolt-through tab connections can be provided for coupling the steel tubes and the nodes. The tabs provided at the nodes and at the steel tubes are preferably made of steel.

Eine ganz besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Tragwerks sieht vor, dass die aus Stahl hergestellten Knoten eine Betonumhüllung aufweisen. Diese aus Beton bestehende Umhüllung schützt die aus Stahl hergestellten Komponenten vor Korrosion, so dass keine aufwändigen Korrosionsschutzmaßnahmen wie die Verwendung von Opferanoden erforderlich sind, wodurch ansonsten Metalle wie Zink oder Aluminium in die Umgebung freigesetzt werden.A very particularly preferred variant of the structure according to the invention provides that the nodes made of steel have a concrete envelope. This concrete sheath protects the components made of steel from corrosion, so that no costly corrosion protection measures such as the use of sacrificial anodes are required, otherwise metals such as zinc or aluminum are released into the environment.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Knoten des erfindungsgemäßen Tragwerks kann es vorgesehen sein, dass die Knoten aus Beton hergestellt sind und eine Bewehrung und/oder eine Spannbewehrung aufweisen. Ein Knoten kann z. B. als ein einstückiges, integrales Fertigteil hergestellt sein, alternativ kann ein Knoten auch aus mehreren Fertigteilkomponenten zusammengesetzt sein, die gemeinsam den Knoten bilden. In an sich bekannter Weise kann ein aus Beton hergestellter Knoten aus Stahlbeton oder Spannbeton hergestellt sein.According to a further alternative embodiment of the nodes of the structure according to the invention, it can be provided that the nodes are made of concrete and have a reinforcement and / or a tension reinforcement. A node may, for. Example, be made as a one-piece, integral finished part, alternatively, a node may also be composed of several precast components, which together form the node. In a manner known per se, a knot made of concrete can be made of reinforced concrete or prestressed concrete.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die aus Beton hergestellten Knoten aus Stahl hergestellte Anschlusselemente wie Flansche und/oder Laschen aufweisen.It is also within the scope of the invention that the nodes made of concrete made of steel have connection elements such as flanges and / or flaps.

Eine weitere Steigerung der Effizienz bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Tragwerks kann erzielt werden, wenn die in einer horizontalen Ebene angeordneten Knoten jeweils identisch sind. Dadurch wird die Anzahl der benötigten unterschiedlichen Komponenten beträchtlich reduziert, so dass weniger Formen und andere Vorrichtungen benötigt werden, die für die Herstellung erforderlich sind. Auf diese Weise ist es möglich, z.B. lediglich zwei unterschiedliche Arten von Knoten vorzusehen, die entweder für eine untere Ebene des Tragwerks oder für eine obere Ebene des Tragwerks vorgesehen sind, wobei sich die Diagonalstäbe von der unteren bis zur oberen Ebene erstrecken.A further increase in efficiency in the manufacture of the structure according to the invention can be achieved if the nodes arranged in a horizontal plane are identical in each case. This considerably reduces the number of different components needed, thus requiring fewer molds and other devices required for manufacture. In this way it is possible, e.g. to provide only two different types of nodes, which are provided either for a lower level of the structure or for an upper level of the structure, with the diagonal bars extending from the lower to the upper level.

Bei dem erfindungsgemäßen Tragwerk können die Knoten durch zumindest näherungsweise horizontal angeordnete Horizontalstäbe miteinander verbunden sein. Die Horizontalstäbe verbinden somit alle Knoten, die sich in einer Ebene befinden.In the supporting structure according to the invention, the nodes can be interconnected by at least approximately horizontally arranged horizontal bars. The horizontal bars thus connect all nodes that are in one plane.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Tragwerks sieht vor, dass es ein unteres, Längsstäbe und Diagonalstäbe aufweisendes Stockwerk und ein oberes, lediglich Längsstäbe aufweisendes Stockwerk aufweist. Ein derartiges Tragwerk umfasst somit zwei Stockwerke, von denen lediglich das untere die Diagonalstäbe zur Aussteifung aufweist. Die Längsstäbe sind so dimensioniert, dass sie die von der Windkraftanlage übertragenen Lasten an den Untergrund weiterleiten können. Im einfachsten Fall kann das erfindungsgemäße Tragwerk lediglich ein Stockwerk, nämlich das untere Stockwerk, aufweisen, das durch die Längsstäbe, die Diagonalstäbe und gegebenenfalls Horizontalstäbe gebildet ist.A preferred embodiment of the structure according to the invention provides that it has a lower, longitudinal bars and diagonal bars exhibiting floor and an upper, only longitudinal bars exhibiting floor. Such a structure thus comprises two floors, of which only the lower has the diagonal bars for stiffening. The longitudinal bars are dimensioned so that they can pass on the loads transmitted by the wind turbine to the ground. In the simplest case, the supporting structure according to the invention can have only one floor, namely the lower floor, which is formed by the longitudinal bars, the diagonal bars and optionally horizontal bars.

Das erfindungsgemäße Tragwerk kann eine durch drei Längsstäbe gebildete dreieckige Grundform aufweisen. Die Längsstäbe erstrecken sich dabei ausgehend von drei die Ecken eines Dreiecks bildenden Punkten schräg nach oben.The supporting structure according to the invention may have a triangular basic shape formed by three longitudinal bars. The longitudinal bars extend obliquely upward from three points forming the corners of a triangle.

Vorzugsweise ist es bei dem erfindungsgemäßen Tragwerk vorgesehen, dass es an seiner Unterseite eine sternförmige, auf Pfählen aufsetzbare oder aufgesetzte Aussteifung aufweist. Diese Aussteifung bildet einen Übergang zwischen in den Untergrund, insbesondere den Meeresboden, gerammte Pfähle und der Tragwerkstruktur. Diese sternförmige Aussteifung kann aus Stahl oder alternativ aus Beton hergestellt sein, vorzugsweise ist die Aussteifung hohl ausgebildet. Die Aussteifung kann beispielsweise einen rechteckigen, das heißt einen kastenförmigen Querschnitt aufweisen. Als Alternative zu der sternförmigen Aussteifung kann auch eine dreieckförmige Aussteifung vorgesehen sein.Preferably, it is provided in the supporting structure according to the invention that it has on its underside a star-shaped, can be placed on piles or patch stiffening. This stiffening forms a transition between in the subsoil, in particular the seabed, rammed piles and the structure of the structure. This star-shaped stiffener may be made of steel or alternatively of concrete, preferably, the stiffener is hollow. The stiffener may for example have a rectangular, that is a box-shaped cross-section. As an alternative to the star-shaped stiffener can also be provided a triangular stiffener.

Alternativ oder zusätzlich kann das erfindungsgemäße Tragwerk an seiner Oberseite ein dreieckiges Übergangselement aufweisen. Das Übergangselement bildet den oberen Abschluss des Tragwerks und dient als Basis für die Windkraftanlage, insbesondere für einen Mast der Windkraftanlage. Vorzugsweise weist das Übergangselement Ausnehmungen auf. Das Übergangselement kann analog wie die erwähnte unterseitige Aussteifung hohl ausgebildet und aus Stahl oder Beton hergestellt sein. Ein aus Beton hergestelltes Übergangselement kann eine Bewehrung und/oder eine Spannbewehrung aufweisen.Alternatively or additionally, the supporting structure according to the invention may have on its upper side a triangular transition element. The transition element forms the upper end of the structure and serves as the basis for the wind turbine, in particular for a mast of the wind turbine. Preferably, the transition element has recesses. The transition element may be formed as hollow as analogous to the mentioned underside stiffener and made of steel or concrete. A made of concrete transition element may have a reinforcement and / or a clamping reinforcement.

Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Tragwerks ist als Träger für eine Windkraftanlage ausgebildet, wobei die Längsstäbe auf Biegung und die Diagonalstäbe auf Zug oder Druck und/oder Biegung belastet sind.A preferred variant of the supporting structure according to the invention is designed as a carrier for a wind turbine, wherein the longitudinal bars are subjected to bending and the diagonal bars to train or pressure and / or bending.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Tragwerks;
Fig. 2: eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Tragwerks;
Fig. 3: eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Tragwerks;
Fig. 4: eine Draufsicht einer Aussteifung;
Fig. 5: einen Schnitt entlang der Linie V - V von Fig. 4;
Fig. 6: einen Flansche aufweisenden Knoten;
Fig. 7: einen Schnitt durch den in Fig. 6 gezeigten Knoten entlang der Linie VII -VII;
Fig. 8: ein Ausführungsbeispiel eines eine Betonumhüllung aufweisenden Knotens;
Fig. 9 und Fig. 10: ein Ausführungsbeispiel eines Laschen aufweisenden Knotens;
Fig. 11: ein Ausführungsbeispiel eines aus Beton hergestellten Knotens; und
Fig. 12 und 13: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Knotens;
Fig. 14: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tragwerks; und
Fig. 15: das in Fig. 14 gezeigte Tragwerk in einer perspektivischen Ansicht.

The invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:

Fig. 1: a perspective view of a structure according to the invention;
Fig. 2: a side view of the structure according to the invention;
Fig. 3: a plan view of the structure according to the invention;
Fig. 4: a plan view of a stiffener;
Fig. 5: a section along the line V - V of Fig. 4 ;
Fig. 6: a flanged node;
Fig. 7: a section through the in Fig. 6 shown nodes along the line VII -VII;
Fig. 8: an embodiment of a concrete sheath having node;
FIGS. 9 and 10: an embodiment of a tab having nodes;
Fig. 11: an embodiment of a knot made of concrete; and
FIGS. 12 and 13: another embodiment of a node;
Fig. 14: a further embodiment of a structure according to the invention; and
Fig. 15: this in Fig. 14 shown structure in a perspective view.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Tragwerk 1, das aus Stahlrohren 2 besteht, die an Knoten 3 miteinander verbunden sind. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Tragwerks 1, Fig. 3 ist eine Ansicht des Tragwerks 1 von oben, Fig. 4 zeigt die Aussteifung 14 und Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V - V von Fig. 4. Die Stahlrohre 2 umfassen sowohl Längsstäbe 4 als auch Diagonalstäbe 5 und Horizontalstäbe 6. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Tragwerk 1 eine dreieckige Grundform auf, die durch drei identische Längsstäbe 4 gebildet wird. In Fig. 1 erkennt man, dass zwischen zwei Längsstäben jeweils lediglich ein die Längsstäbe 4 verbindender kreuzungsfreier Diagonalstab 5 angeordnet ist. Dementsprechend umfasst das Tragwerk 1 drei in einer Ebene angeordnete Längsstäbe 4 sowie drei Diagonalstäbe 5 und drei Horizontalstäbe 6. Diese Stäbe bilden ein unteres Stockwerk 7 des Tragwerks 1. Die Diagonalstäbe 5 sind so angeordnet, dass sie sich von einem unteren Knoten 8 am Fuß eines Längsstabs 4 bis zu einem oberen Knoten 9 eines benachbarten Längsstabs 4 erstrecken. Alle drei Diagonalstäbe 5 sind gleichartig angeordnet, das heißt sie erstrecken sich in der Ansicht von Fig. 1 jeweils vom unteren Knoten im Gegenuhrzeigersinn zum oberen Knoten. Diese Anordnung ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Alternativ können sich von einem unteren oder oberen Knoten auch zwei Diagonalstäbe erstrecken, wobei die Anordnung des dritten Diagonalstabs beliebig ist. Fig. 1 is a perspective view showing a supporting structure 1, which consists of steel tubes 2, which are connected to each other at node 3. Fig. 2 shows a side view of the structure 1, Fig. 3 is a view of the structure 1 from above, Fig. 4 shows the stiffener 14 and Fig. 5 shows a section along the line V - V of Fig. 4 , The steel tubes 2 comprise both longitudinal bars 4 and diagonal bars 5 and horizontal bars 6. In the illustrated embodiment, the Structure 1 a triangular basic shape, which is formed by three identical longitudinal bars 4. In Fig. 1 recognizes that between two longitudinal bars only one connecting the longitudinal bars 4 crossing-free diagonal bar 5 is arranged. Accordingly, the structure 1 comprises three arranged in a plane longitudinal bars 4 and three diagonal bars 5 and three horizontal bars 6. These bars form a lower floor 7 of the structure 1. The diagonal bars 5 are arranged so that they extend from a lower node 8 at the foot of a Longitudinal rods 4 extend to an upper node 9 of an adjacent longitudinal bar 4. All three diagonal bars 5 are arranged identically, that is, they extend in the view of Fig. 1 each from the lower node counterclockwise to the upper node. This arrangement is merely an example. Alternatively, two diagonal bars may extend from a lower or upper node, wherein the arrangement of the third diagonal bar is arbitrary.

Das Tragwerk 1 umfasst die drei dargestellten unteren Knoten 8, die jeweils identisch sind. Daneben umfasst das Tragwerk 1 die drei oberen Knoten 9. Die unteren Knoten 8 und die oberen Knoten 9 unterscheiden sich voneinander, wobei alle oberen Knoten 9 und alle unteren Knoten 8 jeweils identisch sind. Dementsprechend ist für die Herstellung des Tragwerks 1 lediglich eine minimale Anzahl von Knoten erforderlich. Über dem unteren Stockwerk 7 befindet sich ein oberes Stockwerk 10, das aus drei Längsstäben 11 gebildet ist. An deren oberen Ende befindet sich ein Übergangselement 12, das eine dreieckige Grundform aufweist. Das Übergangselement 12 ist als Betonbauteil ausgebildet und weist eine innenliegende Bewehrung (nicht sichtbar) sowie mehrere Ausnehmungen 13 auf. Im montierten Zustand nimmt das Übergangselement 12 einen Mast einer Windkraftanlage auf.The structure 1 comprises the three illustrated lower nodes 8, which are identical in each case. In addition, the structure 1 comprises the three upper nodes 9. The lower nodes 8 and the upper nodes 9 differ from each other, with all the upper nodes 9 and all lower nodes 8 being identical in each case. Accordingly, only a minimum number of nodes is required for the manufacture of the structure 1. Above the lower floor 7 is an upper floor 10, which is formed of three longitudinal bars 11. At its upper end there is a transition element 12, which has a triangular basic shape. The transition element 12 is designed as a concrete component and has an internal reinforcement (not visible) and a plurality of recesses 13. In the assembled state, the transition element 12 receives a mast of a wind turbine.

Die unteren Knoten 8 sind auf eine sternförmig ausgebildete Aussteifung 14 gesetzt und daran befestigt. Die Aussteifung 14 ist auf drei vertikal angeordnete Pfähle 15 aufgesetzt, von denen lediglich ihr oberes Ende gezeigt ist und die auf dem Meeresboden befestigt oder in den Meeresboden gerammt sind.The lower nodes 8 are placed on a star-shaped stiffener 14 and attached thereto. The stiffener 14 is mounted on three vertically arranged piles 15, of which only their upper end is shown and which are mounted on the seabed or rammed into the seabed.

Das Tragwerk 1 ist so ausgebildet, dass zwischen zwei benachbarten Längsstäben 4, von denen drei Stück das untere Stockwerk 7 bilden, lediglich jeweils ein die Längsstäbe 4 verbindender kreuzungsfrei angeordneter Diagonalstab 5 angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich lediglich ein Diagonalstäbe 5 aufweisendes Stockwerk 7, wodurch die Anzahl der benötigten Komponenten, die Anzahl der unterschiedlichen Komponenten und die Anzahl der Knoten 3 minimiert werden kann.The structure 1 is designed so that between two adjacent longitudinal bars 4, three of which form the lower floor 7, only one of the longitudinal bars 4 connecting crossing arranged diagonal bar 5 is arranged. In this way, only a diagonal bars 5 exhibiting floor 7, whereby the number of required components, the number of different components and the number of nodes 3 can be minimized.

Die Längsstäbe 4, 11, die Diagonalstäbe 5 und die Horizontalstäbe 6 sind als Stahlrohre ausgebildet, die mit den standardisierten, vorgefertigten Knoten 3, 8, 9 verbunden werden, wobei alle unteren Knoten 8 jeweils identisch sind. Davon unterscheiden sich die oberen Knoten 9, die jedoch auch jeweils identisch sind.The longitudinal bars 4, 11, the diagonal bars 5 and the horizontal bars 6 are formed as steel tubes, which are connected to the standardized, prefabricated nodes 3, 8, 9, wherein all lower nodes 8 are identical. This differs from the upper nodes 9, which, however, are also identical in each case.

Fig. 6 zeigt einen oberen Knoten 16, der aus Stahlblech (Stahlplatten) hergestellt ist und mehrere ringförmige Flansche 17 aufweist, mittels denen der Knoten 16 mit den Längsstäben 4, 11, den Horizontalstäben 6 und einem einzigen Diagonalstab 5 verbunden sind. Die genannten Stäbe weisen jeweils einen dazu passenden Flansch 18 auf, so dass der Knoten 16 und die erwähnten Stäbe durch Bolzen mittels der Flansche 17, 18 verbunden werden können. Ergänzend zeigt Fig. 7, die eine entlang der Linie VII - VII geschnittene Ansicht des Knotens 16 darstellt, dass das den Knoten bildende Blech auf beiden Seiten als Verstärkung wirkende Längsträger 19 aufweist. Fig. 6 shows an upper node 16 which is made of sheet steel (steel plates) and a plurality of annular flanges 17, by means of which the node 16 with the longitudinal bars 4, 11, the horizontal bars 6 and a single diagonal bar 5 are connected. The said bars each have a matching flange 18 so that the node 16 and the mentioned bars can be connected by bolts by means of the flanges 17, 18. Complementary shows Fig. 7 which shows a view of the knot 16 cut along the line VII-VII, that the sheet forming the knot has longitudinal members 19 acting as reinforcement on both sides.

Fig. 8 zeigt eine optionale Weiterbildung des Knotens 16, der eine aus Beton hergestellte Umhüllung 20 aufweist, wodurch ein Korrosionsschutz gewährleistet wird. Fig. 8 shows an optional development of the node 16, which has a casing 20 made of concrete, whereby a corrosion protection is ensured.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen Knoten 21 mit einem Knotenblech 22, an dem zwei parallele Laschen 23 und senkrecht dazu zwei weitere parallele Laschen 24 angeordnet sind. Die Laschen 23 und 24 dienen zur Befestigung von Längsstäben 4, 11 sowie eines Horizontalstabs 6. Die Längsstäbe 4, 11 und der Horizontalstab 6 weisen jeweils parallele Laschen 38, 39, 40 auf, deren Form und Größe an die Laschen 23, 24 des Knotenblechs 22 angepasst ist, so dass die Längsstäbe 4, 11 und der Horizontalstab 6 mit den Laschen 23, 24 des Knotenblechs 22 verbolzt werden können. Fig. 10 zeigt eine geschnittene, gedrehte Ansicht des Knoten 21. Der Knoten 21 ist in der Fig. 9 und 10 lediglich schematisch dargestellt, um beispielhaft eine Laschenverbindung zu erläutern. An dem Knoten 21 können insgesamt fünf Stäbe angeschlossen werden, nämlich zwei Längsstäbe, ein Diagonalstab sowie zwei Horizontalstäbe, allerdings sind die Fig. 9 und 10 vereinfachte Zeichnungen, in denen nicht alle Laschen dargestellt sind. Der Knoten 21 kann optional mit Beton umhüllt werden.The FIGS. 9 and 10 show a node 21 with a gusset plate 22, to which two parallel tabs 23 and perpendicular thereto two further parallel tabs 24 are arranged. The tabs 23 and 24 are used for attachment of longitudinal bars 4, 11 and a horizontal bar 6. The longitudinal bars 4, 11 and the horizontal bar 6 each have parallel tabs 38, 39, 40, the shape and size of the Tabs 23, 24 of the gusset plate 22 is adapted so that the longitudinal bars 4, 11 and the horizontal bar 6 with the tabs 23, 24 of the gusset plate 22 can be bolted. Fig. 10 shows a cut, rotated view of the node 21. The node 21 is in the FIGS. 9 and 10 only schematically illustrated to exemplify a tab connection. At the node 21 a total of five bars can be connected, namely two longitudinal bars, a diagonal bar and two horizontal bars, however, the FIGS. 9 and 10 simplified drawings in which not all tabs are shown. The node 21 can optionally be covered with concrete.

Fig. 11 ist eine geschnittene Ansicht und zeigt einen Knoten 25, der als Betonfertigteil ausgebildet ist. Der Knoten 25 ist mit einer Bewehrung versehen, die entweder als schlaffe Bewehrung oder als vorgespannte Bewehrung ausgebildet sein kann. Die Verbindung des Betonfertigteils mit den Längsstäben 4, 11, den Horizontalstäben 6 und dem einzigen Diagonalstab 5 erfolgt über lediglich schematisch dargestellte Flansche 27, wobei Schrauben als Verbindungsmittel eingesetzt werden. Alternativ können auch Schweißverbindungen vorgesehen sein. Alle Verbindungsmittel können optional durch eine Betonumhüllung geschützt sein. Fig. 11 is a sectional view and shows a node 25, which is designed as a precast concrete part. The node 25 is provided with a reinforcement, which may be formed either as a slack reinforcement or as a prestressed reinforcement. The connection of the precast concrete part with the longitudinal bars 4, 11, the horizontal bars 6 and the single diagonal bar 5 via only schematically illustrated flanges 27, wherein screws are used as connecting means. Alternatively, welded joints can be provided. All fasteners can optionally be protected by a concrete sheathing.

Durch die geringe Anzahl der Knoten und die geringe Anzahl der unterschiedlichen benötigten Bauteile kann das Tragwerk 1 vergleichsweise einfach und kostengünstig hergestellt werden. Dazu werden die Stahlrohre (Längsstäbe 4, Diagonalstäbe 5, Horizontalstäbe 6) vorgefertigt, ebenso wie die Knoten, die entweder aus Stahl oder aus Beton teilweise oder ganz vorgefertigt werden. An einem Montageort in Küstennähe wird das Tragwerk 1 vormontiert und in diesem vormontierten Zustand an die vorgesehene Position im Meer geschleppt, auf die Pfähle aufgesetzt und daran befestigt.Due to the small number of nodes and the small number of different components required, the structure 1 can be made comparatively simple and inexpensive. For this purpose, the steel tubes (longitudinal bars 4, diagonal bars 5, horizontal bars 6) prefabricated, as well as the nodes, which are either partially or entirely prefabricated either steel or concrete. At a location near the coast, the structure 1 is pre-assembled and towed in this pre-assembled state to the intended position in the sea, placed on the piles and attached to it.

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Knotens 26, der ähnlich wie der in Fig. 6 gezeigte Knoten 16 ausgebildet ist. Der Knoten 26 ist ein oberer Knoten, der zwei sich horizontal erstreckende Flansche 27, 28 sowie einen sich schräg nach unten erstreckenden Flansch 29 aufweist. Die beiden horizontalen Flansche 27, 28 dienen zum Befestigen von Horizontalstäben, der Flansch 29 dient zum Befestigen eines Diagonalstabs. Der Knoten 26 umfasst ein aus einem Plattenmaterial hergestelltes Knotenblech 30, das neben den Flanschen 27, 29 einen oberen Flansch 31 zum Befestigen eines Längsstabs eines oberen Stockwerks sowie einen unteren Flansch 32 zum Befestigen eines Längsstabs eines unteren Stockwerks aufweist. In Fig. 12 erkennt man, dass das Knotenblech 30 sowohl die Flansche 27, 29 als auch die Flansche 31, 32 aufweist. Der Flansch 28 ist hingegen über ein weiteres Knotenblech 33 mit dem Knotenblech 30 verbunden. Die beiden Knotenbleche 30, 33 schließen einen schiefen Winkel ein. Der Knoten 26 umfasst weitere Aussteifungsrippen im Bereich der Flansche sowie im Bereich der Befestigung zwischen den Knotenblechen 30, 33, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Fig. 12 und 13 nicht dargestellt sind. Der Knoten 26 ist als Schweißkonstruktion hergestellt, das heißt die beiden Knotenbleche 30, 33 untereinander sowie die Flansche 27, 28, 29, 31, 32 sind mit dem jeweiligen Knotenblech über Schweißnähte verbunden.The Fig. 12 and 13 show an embodiment of a node 26 similar to that in FIG Fig. 6 shown node 16 is formed. The knot 26 is an upper node having two horizontally extending flanges 27, 28 and an obliquely downwardly extending flange 29. The two horizontal Flanges 27, 28 are used for fixing horizontal bars, the flange 29 serves to attach a diagonal bar. The node 26 comprises a gusset plate 30 made of a plate material, which has, in addition to the flanges 27, 29, an upper flange 31 for securing a longitudinal bar of an upper floor and a lower flange 32 for fixing a longitudinal bar of a lower level. In Fig. 12 it can be seen that the gusset plate 30 has both the flanges 27, 29 and the flanges 31, 32. The flange 28, however, is connected via a further gusset plate 33 with the gusset plate 30. The two gusset plates 30, 33 include an oblique angle. The node 26 comprises further stiffening ribs in the region of the flanges and in the region of the attachment between the gusset plates 30, 33, which for reasons of clarity in the Fig. 12 and 13 are not shown. The node 26 is made as a welded construction, that is, the two gusset plates 30, 33 with each other and the flanges 27, 28, 29, 31, 32 are connected to the respective gusset plate via welds.

Die Fig. 14 und 15 zeigen ein Tragwerk 34, das ähnlich wie das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Tragwerk 1 aufgebaut ist. Das Tragwerk 34 umfasst ein oberes Stockwerk 10 mit Längsstäben 11, die an einem Übergangselement 35 angebracht sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Übergangselement als massives dreieckiges Bauteil ausgebildet. Die unteren Enden der Längsstäbe 11 sind jeweils an einem Knoten 26 befestigt, an dem auch die ein Dreieck bildenden Horizontalstäbe 6 angebracht sind. Von jedem Knoten 26 erstreckt sich ein Diagonalstab 5 sowie ein Längsstab 4. Die Diagonalstäbe 5 und die Längsstäbe 4 sind an unteren Knoten 36 befestigt, die analog zu den oberen Knoten 26 aus Plattenmaterial hergestellt sind. Die unteren Knoten 26 sind an der sternförmig ausgebildeten Aussteifung 14 befestigt.The Fig. 14 and 15 show a structure 34, similar to that in the Fig. 1 and 2 shown structure 1 is constructed. The structure 34 comprises an upper floor 10 with longitudinal bars 11, which are attached to a transition element 35. In this embodiment, the transition element is formed as a solid triangular component. The lower ends of the longitudinal rods 11 are each attached to a node 26, to which also the triangular forming horizontal bars 6 are attached. From each node 26 extends a diagonal bar 5 and a longitudinal bar 4. The diagonal bars 5 and the longitudinal bars 4 are attached to lower nodes 36, which are made analogous to the upper node 26 of plate material. The lower nodes 26 are attached to the star-shaped stiffener 14.

Claims

Structure (1) with at nodes (3, 8, 9, 16, 21, 25) interconnected steel tubes (2), which are designed as longitudinal bars (4) and serving as stiffening diagonal bars (5), characterized in that between two longitudinal bars (4) each only one the longitudinal bars (4) connecting crossing diagonal bar (5) is arranged.

Support structure according to claim 1, characterized in that the nodes (3, 8, 9, 16, 21, 25) are designed as prefabricated components by a welding process or a casting process.

Supporting structure according to claim 1 or 2, characterized in that the knots (16) have flanges (17) for screwing to the steel pipes (2).

Support structure according to claim 1 or 2, characterized in that the nodes (21) have tabs (23) for screwing to the steel tubes (2).

Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the nodes (16) are made of steel and have a casing made of concrete (20).

Structure according to claim 1 or 2, characterized in that the nodes (25) are made of concrete and have a reinforcement and / or a tension reinforcement.

Support structure according to claim 6, characterized in that the knots (25) made of concrete have connection elements made of steel, such as flanges (27) and / or lugs.

Supporting structure according to one of the preceding claims, characterized in that the nodes (3, 8, 9, 16, 21, 25) arranged in a horizontal plane are identical in each case.

Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the nodes (3, 8, 9, 16, 21, 25) are interconnected by at least approximately horizontally arranged horizontal bars (6).

Structure according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a lower, longitudinal bars (4) and diagonal bars (5) exhibiting floor (7) and an upper, only longitudinal bars (11) exhibiting floor (10).

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that it has a triangular basic shape formed by three longitudinal bars (4, 11).

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that on its underside a star-shaped, on posts (15) attachable or patch stiffener (14) and / or on its upper side a triangular, recesses (13) exhibiting transition element (12).

Supporting structure according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a support for a wind turbine and the longitudinal bars (4, 11) on bending and the diagonal bars (5) are loaded to train or pressure and / or bending.