ES2664734T3

ES2664734T3 - Tower foundation

Info

Publication number: ES2664734T3
Application number: ES13873398.5T
Authority: ES
Inventors: Tony Jolly
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2018-04-23
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: EP2951354A4; EP2951354A1; EP2951354B1; WO2014120327A1; ZA201506191B

Abstract

Una estructura de cimentación para una torre que comprende: una pluralidad de elementos estructurales, donde cada uno de los elementos estructurales comprende un material, estando el material seleccionado de entre el grupo que consiste en: hormigón, hormigón prefabricado, hormigón moldeado in situ, hormigón armado, hormigón preesforzado, hormigón pretensado y hormigón postensado, donde cada uno de los elementos estructurales comprende un elemento de base, y donde el elemento de base de cada elemento estructural está acoplado con el elemento de base de un elemento estructural adyacente para formar una base para la estructura de cimentación; y un fuste central, donde un primer extremo de cada uno de los elementos estructurales está acoplado con el fuste central, y donde el fuste central tiene un diámetro que se corresponde con una torre para su montaje sobre la estructura de cimentación, y donde la estructura de cimentación está colocada en el interior de un pozo, y donde la estructura de cimentación está cubierta con un volumen suficiente de un relleno en particular de manera que una torre acoplada con el fuste central se mantiene en su posición por el relleno, caracterizada porque cada uno de los elementos estructurales comprende una superficie superior, y donde al menos una parte de la superficie superior incluye un canal para recibir el relleno, y donde al menos una parte del canal se extiende por toda la longitud del elemento estructural.A foundation structure for a tower comprising: a plurality of structural elements, where each of the structural elements comprises a material, the material being selected from the group consisting of: concrete, precast concrete, molded concrete in situ, concrete reinforced, prestressed concrete, prestressed concrete and post-stressed concrete, where each of the structural elements comprises a base element, and where the base element of each structural element is coupled with the base element of an adjacent structural element to form a base for the foundation structure; and a central shaft, where a first end of each of the structural elements is coupled with the central shaft, and where the central shaft has a diameter that corresponds to a tower for mounting on the foundation structure, and where the structure of foundation is placed inside a well, and where the foundation structure is covered with a sufficient volume of a particular fill so that a tower coupled with the central shaft is held in position by the fill, characterized in that each one of the structural elements comprises an upper surface, and where at least a part of the upper surface includes a channel to receive the filling, and where at least a part of the channel extends over the entire length of the structural element.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Cimentación de torre 5 CAMPO DE LA INVENCIÓN Una cimentación para una torre.Tower Foundation 5 FIELD OF THE INVENTION A foundation for a tower.

ANTECEDENTESBACKGROUND

1010

Dominar la energía del viento se ha convertido en una opción cada vez más extendida y aceptable como un medio viable de generar energía eléctrica para usos industriales y de consumo. La captura y conversión a gran escala de la energía eólica exige la colocación de aerogeneradores en una elevación adecuada sobre el suelo para capturar el flujo del viento sin las interferencias y turbulencias causadas por la superficie del terreno. Para conseguir la 15 colocación en esta altura, se usan torres para soportar los aerogeneradores en una elevación adecuada. Las torres están sometidas a vientos intensos que crean fuerzas de tracción en el lado de barlovento de la torre y fuerzas de compresión en el lado de sotavento. Estas fuerzas pueden ser transferidas a la cimentación. Debido a la pequeña capacidad de generación eléctrica de cada aerogenerador individual, normalmente se requieren numerosas torres. Dichas torres son conocidas en general a partir del documento US-2008/0072511-A.Mastering wind energy has become an increasingly widespread and acceptable option as a viable means of generating electricity for industrial and consumer uses. The large-scale capture and conversion of wind energy requires the placement of wind turbines at a suitable elevation above the ground to capture wind flow without interference and turbulence caused by the ground surface. To achieve placement at this height, towers are used to support the wind turbines at a suitable elevation. The towers are subject to intense winds that create tensile forces on the windward side of the tower and compression forces on the leeward side. These forces can be transferred to the foundation. Due to the small power generation capacity of each individual wind turbine, numerous towers are usually required. Said towers are generally known from document US-2008/0072511-A.

20twenty

RESUMENSUMMARY

La presente descripción implica el desacoplamiento de la masa necesaria para la cimentación a partir de los componentes estructurales necesarios para resistir las fuerzas de compresión y tracción. La presente descripción 25 incluye una estructura de cimentación hecha de componentes estructurales que comprenden hormigón prefabricado, hormigón moldeado in situ, hormigón armado, hormigón preesforzado, hormigón pretensado y hormigón postensado, u otros materiales para resistir las fuerzas esperadas transferidas desde la torre. En condiciones apropiadas del terreno, esta estructura de cimentación puede cubrirse con materiales no de cimentación o relleno de cualquier tipo con el fin de proporcionar la masa requerida para estabilizar la cimentación y la torre. Evitando el uso de hormigón, 30 como material de relleno, para proporcionar la masa se reduce el coste y la huella de carbono de la torre. El relleno puede ser suelo o agregado local del lugar de la torre, lo que aumenta la eficiencia operativa. Una realización de la presente descripción puede incluir una estructura de cimentación, que es prefabricada o que se ensambla fácilmente a partir de un kit.The present description implies the decoupling of the necessary mass for the foundation from the structural components necessary to resist the compressive and tensile forces. The present description 25 includes a foundation structure made of structural components comprising precast concrete, molded concrete in situ, reinforced concrete, prestressed concrete, prestressed concrete and post-tensioned concrete, or other materials to resist the expected forces transferred from the tower. Under appropriate ground conditions, this foundation structure can be covered with non-foundation or filler materials of any kind in order to provide the mass required to stabilize the foundation and the tower. Avoiding the use of concrete, 30 as a filler, to provide the mass reduces the cost and carbon footprint of the tower. The landfill can be soil or local aggregate from the tower site, which increases operational efficiency. An embodiment of the present description may include a foundation structure, which is prefabricated or easily assembled from a kit.

35 En una realización, la estructura de cimentación para una torre incluye una pluralidad de elementos estructurales. Cada uno de los elementos estructurales comprende hormigón prefabricado, hormigón moldeado in situ, hormigón armado, hormigón preesforzado, hormigón pretensado y hormigón postensado, u otros materiales donde cada uno de los elementos estructurales comprende un elemento de base. El elemento de base de cada elemento estructural está acoplado con el elemento de base de un elemento estructural adyacente para formar una base para la 40 estructura de cimentación. La estructura de cimentación incluye además un fuste central. Un primer extremo de cada uno de los elementos estructurales está acoplado con el fuste central. El fuste central tiene un diámetro que se corresponde con una torre para su montaje sobre la estructura de cimentación. La estructura de cimentación está colocada en el interior de un pozo y cubierta con un volumen suficiente de un relleno en particular de manera que una torre acoplada con el fuste central se mantiene en su posición por el relleno.In one embodiment, the foundation structure for a tower includes a plurality of structural elements. Each of the structural elements comprises precast concrete, molded concrete in situ, reinforced concrete, prestressed concrete, prestressed concrete and post-tensioned concrete, or other materials where each of the structural elements comprises a base element. The base element of each structural element is coupled with the base element of an adjacent structural element to form a base for the foundation structure. The foundation structure also includes a central shaft. A first end of each of the structural elements is coupled with the central shaft. The central shaft has a diameter that corresponds to a tower for mounting on the foundation structure. The foundation structure is placed inside a well and covered with a sufficient volume of a particular fill so that a tower coupled with the central shaft is held in position by the fill.

45Four. Five

Cada uno de los elementos estructurales comprende una superficie superior. Al menos una parte de la superficie superior comprende un canal para recibir el relleno. Al menos una parte del canal se extiende por toda la longitud del elemento estructural. Se define un vacío entre cada elemento estructural adyacente. El vacío está configurado para recibir el relleno.Each of the structural elements comprises an upper surface. At least a part of the upper surface comprises a channel for receiving the filling. At least a part of the channel extends over the entire length of the structural element. A gap is defined between each adjacent structural element. The vacuum is set to receive the fill.

50fifty

La base puede acoplarse con una solera. La solera comprende un material de resistencia y espesor suficientes para soportar al menos el peso del volumen umbral del relleno. La solera comprende una solera de acero y/u hormigón.The base can be coupled with a hearth. The solera comprises a material of sufficient strength and thickness to support at least the weight of the filling threshold volume. The hearth comprises a steel and / or concrete hearth.

La estructura de cimentación comprende además un elemento de fijación situado en la parte superior del fuste 55 central. El elemento de fijación conecta la estructura de cimentación a la base de la torre.The foundation structure further comprises a fixing element located at the top of the central shaft 55. The fixing element connects the foundation structure to the base of the tower.

Los elementos estructurales están acoplados al fuste central por al menos uno de entre el grupo que consiste en pernos, postes, soldaduras, lechadas y/o elementos de recepción fileteados. Los elementos estructurales comprenden además una pluralidad de soleras de acero y/u hormigón.The structural elements are coupled to the central shaft by at least one of the group consisting of bolts, posts, welds, grouts and / or filleted receiving elements. The structural elements further comprise a plurality of steel and / or concrete screeds.

La estructura de cimentación comprende además uno o más sensores. El uno o más sensores comprenden además sensores de tensión mecánica, sensores de fatiga y/o sensores de corrosión.The foundation structure further comprises one or more sensors. The one or more sensors further comprise mechanical tension sensors, fatigue sensors and / or corrosion sensors.

En otra realización, la cimentación de torre comprende: la estructura de cimentación expuesta anteriormente, 5 colocada en el interior de un pozo excavado; y un volumen de relleno de manera que el peso del volumen de relleno es suficiente para contrarrestar una carga de tracción esperada transferida a la estructura de cimentación desde la torre. La profundidad del pozo excavado es suficiente para contener la estructura de cimentación con una parte superior de la estructura de cimentación situada en el interior de más o menos 3 pies de la superficie del suelo.In another embodiment, the tower foundation comprises: the foundation structure set forth above, placed inside an excavated pit; and a filling volume so that the weight of the filling volume is sufficient to offset an expected tensile load transferred to the foundation structure from the tower. The depth of the excavated well is sufficient to contain the foundation structure with an upper part of the foundation structure located within about 3 feet of the soil surface.

10 En otra realización, un procedimiento de formación de una cimentación para una torre comprende: la colocación de la estructura de cimentación en un pozo excavado, y la cubierta de la estructura de cimentación con material de relleno no de cimentación. La estructura de cimentación es prefabricada. El procedimiento comprende además la construcción de la estructura de cimentación en el pozo excavado.In another embodiment, a method of forming a foundation for a tower comprises: placing the foundation structure in an excavated pit, and covering the foundation structure with non-foundation filling material. The foundation structure is prefabricated. The process also includes the construction of the foundation structure in the excavated pit.

15 BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS15 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para comprender en detalle las características indicadas anteriormente de la presente invención, puede ofrecerse una descripción más en particular de la invención, resumida brevemente con anterioridad, con referencia a realizaciones, algunas de las cuales se ilustran en los dibujos adjuntos. Sin embargo, debe observarse que los 20 dibujos adjuntos ilustran sólo realizaciones típicas de la presente invención y por tanto no se consideran limitativos de su alcance, ya que la invención puede admitir otras realizaciones igualmente eficaces.To understand in detail the features indicated above of the present invention, a more particular description of the invention can be given, briefly summarized above, with reference to embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. However, it should be noted that the accompanying drawings illustrate only typical embodiments of the present invention and therefore are not considered as limiting their scope, since the invention may admit other equally effective embodiments.

La FIG. 1 es una vista en planta de una estructura de cimentación de acuerdo con una realización de la invención.FIG. 1 is a plan view of a foundation structure according to an embodiment of the invention.

25 La FIG. 2 es una vista en sección transversal de un elemento estructural de acuerdo con una realización de la invención.25 FIG. 2 is a cross-sectional view of a structural element according to an embodiment of the invention.

DESCRIPCIÓN DETALLADADETAILED DESCRIPTION

30 El procedimiento típico de construcción de cimentaciones para las torres de aerogeneradores implica la colada de una base de hormigón para soportar cada una de las torres. El hormigón se vierte en una pluralidad de formas que contienen toneladas de barras de refuerzo. Para ello se requiere realizar la cimentación en el lugar de construcción donde está sujeta a las condiciones meteorológicas, la disponibilidad del personal y otros factores que pueden producir retrasos. Dado que la construcción de las cimentaciones está situada a menudo en el camino crítico del 35 proyecto, cualquier retraso puede incidir en la terminación del proyecto y tener consecuencias financieras negativas considerables.30 The typical foundation construction procedure for wind turbine towers involves casting a concrete base to support each of the towers. The concrete is poured into a plurality of shapes that contain tons of rebar. For this, it is necessary to carry out the foundation at the construction site where it is subject to weather conditions, staff availability and other factors that may cause delays. Since the construction of the foundations is often located in the critical path of the project, any delay can affect the completion of the project and have considerable negative financial consequences.

Los costes y la logística del transporte del hormigón son elevados, y los aerogeneradores se instalan a menudo en zonas remotas donde tal vez no se disponga de fuentes locales de hormigón. La construcción de las cimentaciones 40 de las torres suele realizarse estableciendo una planta de fabricación de cemento en el lugar de construcción. Este procedimiento de cimentación de construcción de torres requiere todavía el transporte de grandes cantidades de agua, cemento seco y barras de refuerzo al lugar, lo que incrementa los costes de construcción.The costs and logistics of concrete transport are high, and wind turbines are often installed in remote areas where local concrete sources may not be available. The construction of the foundations 40 of the towers is usually done by establishing a cement manufacturing plant at the construction site. This tower building foundation procedure still requires the transport of large quantities of water, dry cement and reinforcing bars to the site, which increases construction costs.

Una vez construida, es muy difícil inspeccionar el interior de la cimentación y determinar si se está produciendo 45 algún daño por fatiga o corrosión. Al término del proyecto, resulta difícil y costoso retirar las cimentaciones de hormigón. Si se deja la cimentación en el lugar, se le asocian requisitos legales de exposiciones permanentes y de vigilancia del lugar. En las cimentaciones típicas se requiere una masa sustancial de hormigón (armado con barras de refuerzo) para estabilizar la torre frente a las fuerzas de levantamiento que proceden de las cargas transferidas desde la torre a la cimentación. El hormigón tiene una huella de carbono importante, que además puede ser 50 perjudicial para el medio ambiente.Once built, it is very difficult to inspect the inside of the foundation and determine if fatigue or corrosion damage is occurring. At the end of the project, it is difficult and expensive to remove the concrete foundations. If the foundation is left in place, legal requirements for permanent exposures and site surveillance are associated. In typical foundations a substantial mass of concrete (reinforced with reinforcing bars) is required to stabilize the tower against the lifting forces that come from the loads transferred from the tower to the foundation. The concrete has an important carbon footprint, which can also be harmful to the environment.

La cimentación para la torre es una forma de agrupar la masa y/o la fuerza en la base de la torre y de usar elementos estructurales para transferir fuerzas entre la masa y la torre. En las realizaciones de la presente descripción, la masa no está restringida por un contenedor, tal como un depósito de almacenamiento, que forme 55 parte de la cimentación. En su lugar, en condiciones apropiadas del terreno, puede enterrarse una estructura de cimentación en el suelo y el propio suelo/relleno restringe la masa en la base de la cimentación e impide que se desplace. Tal como se usa en la presente memoria, el término suelo incluye cualquier material de relleno, y preferentemente, material de relleno no de cimentación que puede proporcionar lastre de masa para la cimentación. El relleno puede obtenerse localmente en el lugar de construcción o a partir del propio lugar de construcción. En 60 algunos casos, el relleno puede obtenerse como un subproducto de la construcción en sí.The foundation for the tower is a way of grouping the mass and / or force at the base of the tower and using structural elements to transfer forces between the mass and the tower. In the embodiments of the present description, the mass is not restricted by a container, such as a storage tank, that forms part of the foundation. Instead, under appropriate ground conditions, a foundation structure can be buried in the ground and the ground / padding itself restricts the mass at the base of the foundation and prevents it from moving. As used herein, the term "soil" includes any filler material, and preferably, non-foundation filler material that can provide mass ballast for the foundation. The filling can be obtained locally at the construction site or from the construction site itself. In some cases, the landfill can be obtained as a byproduct of the construction itself.

La presente invención se refiere a un sistema para construir una cimentación para una torre in situ a partir de elementos estructurales prefabricados que comprenden un material, comprendiendo el material hormigón con varias implementaciones posibles, que incluyen hormigón prefabricado, moldeado in situ, armado, preesforzado, 5 pretensado y postensado. Para construir la cimentación de la torre, se excava un pozo por debajo de la superficieThe present invention relates to a system for building a foundation for an on-site tower from prefabricated structural elements comprising a material, the concrete material comprising several possible implementations, including precast concrete, molded in situ, reinforced, prestressed, 5 prestressed and post-tensioned. To build the foundation of the tower, a well is excavated below the surface

del suelo y la estructura de cimentación se ensambla dentro del pozo a partir de piezas prefabricadas o se coloca enfrom the ground and the foundation structure is assembled inside the well from prefabricated parts or placed in

el pozo preensamblada.the pre-assembled well.

En referencia a las FIG. 1 y 2, en condiciones apropiadas del terreno, la estructura de cimentación (100) puede estar 10 enterrada o colocada en un pozo excavado y cubierta con un volumen suficiente de relleno (125). El relleno (125) proporciona la resistencia estructural para estabilizar la estructura de cimentación (100) con una torre (no mostrada) montada en la misma. La estructura de cimentación (100) incluye una pluralidad de elementos estructurales (110). Cada elemento estructural (110) comprende un material, que incluye hormigón con varias implementaciones posibles, tales como prefabricado, moldeado in situ, armado, preesforzado, pretensado y postensado, de resistencia 15 y espesor suficientes para soportar al menos el peso del volumen umbral del relleno (125). Cada elementoReferring to FIG. 1 and 2, in appropriate terrain conditions, the foundation structure (100) may be buried or placed in an excavated pit and covered with a sufficient volume of padding (125). The padding (125) provides the structural strength to stabilize the foundation structure (100) with a tower (not shown) mounted therein. The foundation structure (100) includes a plurality of structural elements (110). Each structural element (110) comprises a material, which includes concrete with several possible implementations, such as prefabricated, molded in situ, reinforced, prestressed, prestressed and post-tensioned, of strength 15 and thickness sufficient to support at least the weight of the threshold volume of the filling (125). Each element

estructural (110) incluye un elemento de base (205). El elemento de base (205) de un primer elemento estructuralStructural (110) includes a base element (205). The base element (205) of a first structural element

(110) puede acoplarse con el elemento de base de un segundo elemento estructural y así sucesivamente para formar una base entrelazada (120) para la estructura de cimentación (100). Un primer extremo (112a) de cada elemento estructural (110) puede acoplarse con un fuste central (105). El relleno (125) restringe la masa en la base 20 (120) de la estructura de cimentación (100) e impide que se desplace.(110) can be coupled with the base element of a second structural element and so on to form an interlaced base (120) for the foundation structure (100). A first end (112a) of each structural element (110) can be coupled with a central shaft (105). The padding (125) restricts the mass in the base 20 (120) of the foundation structure (100) and prevents it from moving.

El fuste central (105) puede ser de un diámetro suficientemente grande para que se corresponda con la torre para su montaje sobre la estructura de cimentación (100) y suficientemente largo para extenderse a toda la profundidad de la estructura de cimentación (100). Un elemento de fijación (130) puede estar situado en la parte superior del fuste 25 central (105) para establecer la conexión entre la estructura de cimentación (100) y la base de la torre. Puede usarse cualquier procedimiento o combinación de procedimientos adecuados para fijar la torre a la cimentación, lo que incluye pero no se limita a pernos, postes, soldaduras, lechadas y/o elementos de recepción fileteados. El primer extremo, por ejemplo (112a), de cada elemento estructural (110) puede acoplarse con el fuste central (105) mediante pernos, postes, soldaduras, lechadas, elementos de recepción fileteados, y así sucesivamente. Los 30 elementos estructurales (110) pueden transferir cargas de compresión y cargas de tracción desde el fuste central (100) a la base (120).The central shaft (105) can be of a diameter large enough to correspond to the tower for mounting on the foundation structure (100) and long enough to extend to the entire depth of the foundation structure (100). A fixing element (130) may be located at the top of the central shaft 25 (105) to establish the connection between the foundation structure (100) and the base of the tower. Any suitable procedure or combination of procedures can be used to fix the tower to the foundation, which includes but is not limited to bolts, posts, welds, grouts and / or filleted receiving elements. The first end, for example (112a), of each structural element (110) can be coupled to the central shaft (105) by bolts, posts, welds, grouts, filleted receiving elements, and so on. The 30 structural elements (110) can transfer compression loads and tensile loads from the central shaft (100) to the base (120).

El elemento estructural (110) puede comprender un material, incluido hormigón con varias implementaciones posibles, que incluyen hormigón prefabricado, moldeado in situ, armado, preesforzado, pretensado y postensado. El 35 primer extremo (112a) del elemento estructural (110) puede acoplarse con el fuste central (105). Un segundo extremo (112b) del elemento estructural (110), opuesto al primer extremo (112a), puede extenderse hacia el exterior. El elemento estructural (110) puede tener una superficie superior (207) sustancialmente curva o arqueada. Al menos una parte de la superficie superior (207) puede incluir un canal (209). Al menos una parte del canal (209) puede extenderse sustancialmente en toda la longitud del elemento estructural (110). El relleno (125) puede colocarse en el 40 canal (209).The structural element (110) may comprise a material, including concrete with several possible implementations, including precast concrete, on-site molding, reinforcement, prestressing, prestressing and post-tensioning. The first end (112a) of the structural element (110) can be coupled with the central shaft (105). A second end (112b) of the structural element (110), opposite the first end (112a), can extend outwards. The structural element (110) may have a substantially curved or arcuate upper surface (207). At least a part of the upper surface (207) may include a channel (209). At least a part of the channel (209) can extend substantially over the entire length of the structural element (110). The padding (125) can be placed in the channel 40 (209).

En algunas realizaciones, la base (120) puede acoplarse con una solera de refuerzo (no mostrada). La solera puede estar hecha de cualquier material adecuado, tal como acero u hormigón, que pueda soportar el peso de una torre. Cada elemento estructural (110) puede extenderse radialmente a lo largo del diámetro de la solera. Tal como se 45 describe anteriormente, estos elementos estructurales (110) pueden estar hechos de hormigón con varias implementaciones posibles, que incluyen hormigón prefabricado, moldeado in situ, armado, preesforzado, pretensado y postensado, soleras de acero, barras, vigas en doble T u otro material adecuado y pueden colocarse en diversas cantidades, agrupaciones y separación dependiendo del tamaño requerido de la cimentación. En algunas implementaciones, el fuste central (105) no está conectado directamente con la solera. En algunas 50 realizaciones, la solera varía en tres dimensiones (por ejemplo, una forma de cuenca).In some embodiments, the base (120) can be coupled with a reinforcing hearth (not shown). The floor can be made of any suitable material, such as steel or concrete, that can support the weight of a tower. Each structural element (110) can extend radially along the diameter of the hearth. As described above, these structural elements (110) can be made of concrete with several possible implementations, including precast concrete, on-site molding, reinforced, prestressed, prestressed and post-tensioned, steel screeds, bars, double T beams or other suitable material and can be placed in various quantities, groupings and separation depending on the required size of the foundation. In some implementations, the central shaft (105) is not directly connected to the hearth. In some 50 embodiments, the hearth varies in three dimensions (for example, a basin shape).

Los vacíos (114) pueden definirse entre elementos estructurales adyacentes. Por ejemplo, se forma un vacío (114) entre elementos estructurales adyacentes (110a) y (110b). Los vacíos (114) se configuran de manera que reciban relleno (125).The voids (114) can be defined between adjacent structural elements. For example, a vacuum (114) is formed between adjacent structural elements (110a) and (110b). The voids (114) are configured so that they receive padding (125).

5555

El material usado para preparar la estructura de cimentación (100) puede estar determinado por el uso y las condiciones que rodean a la torre. En algunos aspectos, los componentes de la estructura de cimentación (100) comprenden acero, tal como acero al carbono o acero inoxidable. Por ejemplo, los elementos estructurales (110) pueden comprender soleras de acero, barras, vigas, hormigón con varias implementaciones posibles, que incluyen 60 hormigón prefabricado, moldeado in situ, armado, preesforzado, pretensado y postensado. Pueden aplicarseThe material used to prepare the foundation structure (100) may be determined by the use and conditions surrounding the tower. In some aspects, the components of the foundation structure (100) comprise steel, such as carbon steel or stainless steel. For example, the structural elements (110) may comprise steel screeds, bars, beams, concrete with several possible implementations, including 60 precast concrete, on-site molding, reinforcement, prestressing, prestressing and post-tensioning. Can be applied

recubrimientos protectores para prevenir la corrosión. Pueden usarse otros materiales en conjunción con el acero. Por ejemplo, en un lugar con gran cantidad de humedad en el suelo para complementar el acero puede elegirse un material que no se oxide y que sea resistente a los daños por el agua, tal como hormigón o fibra de vidrio. El material usado para construir la estructura de cimentación (100) puede ser cualquier combinación de materiales que 5 incluyen, pero no se limitan a, un metal, hormigón, un material compuesto (por ejemplo, estructuras de carbono), una cerámica o un plástico. El relleno (125) puede ser cualquier material de partículas, tal como, por ejemplo, suelo o agregado que sirve como lastre.protective coatings to prevent corrosion. Other materials may be used in conjunction with steel. For example, in a place with a large amount of moisture in the soil to complement the steel, a material that does not rust and is resistant to water damage, such as concrete or fiberglass, can be chosen. The material used to construct the foundation structure (100) can be any combination of materials that include, but are not limited to, a metal, concrete, a composite (for example, carbon structures), a ceramic or a plastic . The filler (125) can be any particulate material, such as, for example, soil or aggregate that serves as ballast.

La estructura de cimentación (100) puede incluir cualquier número de sensores (140) adaptados para detectar 10 condiciones de y en el interior de la cimentación. Los sensores (140) pueden colocarse dentro de la estructura de cimentación (100). Por ejemplo, uno o más sensores (140) pueden colocarse en el interior de la estructura de cimentación (100) con el fin de detectar el estado del relleno (125) y/o el material usado para construir la estructura de cimentación (100). Además, uno o más sensores (142) pueden colocarse en el exterior de la estructura de cimentación (100) con el fin de detectar el estado del relleno/suelo (125) que rodea a la estructura de cimentación 15 (100) y/o el material usado para construir la estructura de cimentación (100). Los sensores (140) pueden colocarse en contacto con partes de elementos estructurales (110) proclives a altas tensiones. Los sensores (140) y (142) pueden incluir, pero no se limitan a, un sensor de tensión mecánica, un sensor de fatiga, un sensor de humedad y un sensor de corrosión (por ejemplo, sensores de potencial eléctrico catódico, etc.). La estructura de cimentación (100) puede incluir también un sistema de protección catódica (no mostrado) acoplado a la estructura de cimentación 20 (100).The foundation structure (100) can include any number of sensors (140) adapted to detect conditions of and inside the foundation. The sensors (140) can be placed inside the foundation structure (100). For example, one or more sensors (140) can be placed inside the foundation structure (100) in order to detect the state of the filling (125) and / or the material used to construct the foundation structure (100) . In addition, one or more sensors (142) can be placed outside the foundation structure (100) in order to detect the state of the filling / soil (125) surrounding the foundation structure 15 (100) and / or the material used to build the foundation structure (100). The sensors (140) can be placed in contact with parts of structural elements (110) prone to high voltages. The sensors (140) and (142) may include, but are not limited to, a mechanical tension sensor, a fatigue sensor, a humidity sensor and a corrosion sensor (for example, cathodic electrical potential sensors, etc. ). The foundation structure (100) may also include a cathodic protection system (not shown) coupled to the foundation structure 20 (100).

Una vez colocada la estructura de cimentación (100) (por ejemplo, en el pozo excavado), puede colocarse una cantidad suficiente del relleno (125) sobre los elementos estructurales (110) de manera que la estructura de cimentación (100) está cubierta sustancial o completamente por el relleno (125). En una o más realizaciones, los 25 vacíos (114) puede rellenarse con el relleno (125). El relleno (125) también puede colocarse en el interior del canal (209). En una o más realizaciones, el relleno (125) puede colocarse en los vacíos (114) o en el surco (112a). La cantidad de relleno (125) es suficiente para proporcionar masa y lastre para la estructura de cimentación (100). El relleno (125) puede tener una determinada densidad media de manera que el peso del volumen de relleno (125) sea suficiente para contrarrestar las fuerzas de levantamiento esperadas basadas en la tensión, tales como las 30 resultantes de vientos intensos en la torre acoplada a la estructura de cimentación (100).Once the foundation structure (100) (for example, in the excavated pit) is placed, a sufficient amount of the filling (125) can be placed on the structural elements (110) so that the foundation structure (100) is substantially covered or completely by the filling (125). In one or more embodiments, the voids (114) can be filled with the filler (125). The padding (125) can also be placed inside the channel (209). In one or more embodiments, the padding (125) may be placed in the voids (114) or in the groove (112a). The amount of padding (125) is sufficient to provide dough and ballast for the foundation structure (100). The filling (125) can have a certain average density so that the weight of the filling volume (125) is sufficient to counteract the expected lifting forces based on the tension, such as the 30 resulting from high winds in the tower coupled to the foundation structure (100).

Estas fuerzas de levantamiento esperadas basadas en la tensión están en función de la altura de la torre que se montará y también de las características aerodinámicas de la forma particular de la torre además del tamaño y la forma del generador del aerogenerador planeado y de la barquilla para su montaje sobre la torre. Las estimaciones 35 de las fuerzas de tracción para la torre pueden calcularse de acuerdo con la altura y el diseño general. A continuación puede calcularse el peso del relleno (125) requerido para contrarrestar las estimaciones de las fuerzas de tracción. En un ejemplo, el peso del relleno (125) se establece como igual al peso de la torre.These expected lifting forces based on the tension are a function of the height of the tower to be mounted and also of the aerodynamic characteristics of the particular shape of the tower in addition to the size and shape of the planned wind turbine generator and the wafer. Its assembly on the tower. Estimates 35 of the tensile forces for the tower can be calculated according to the height and overall design. Then the weight of the filling (125) required to counteract the tensile force estimates can be calculated. In one example, the weight of the filling (125) is set equal to the weight of the tower.

El relleno (125) puede estar formado, al menos parcialmente, por materiales locales. Los materiales locales pueden 40 proceder de la excavación del pozo en la que se coloca la estructura de cimentación. El tipo de relleno (125) usado dependerá por tanto de la geología local del lugar de construcción. Si el lugar tiene un sustrato rocoso, el relleno (125) puede consistir en un agregado, que puede limpiarse y acondicionarse antes de la colocación en la cimentación. Si el lugar tiene un sustrato predominantemente de tierra, el relleno (125) consiste en tierras locales. Análogamente, los sustratos mixtos pueden producir el relleno (125) que comprende mezcla de roca y tierra. Este 45 sustrato mixto puede limpiarse y acondicionarse antes de su uso. Se observará que el relleno (125) puede elegirse entre una variedad de materiales posibles que depende del tipo de sustrato presente en el lugar de construcción.The filling (125) may be formed, at least partially, by local materials. Local materials may come from the excavation of the well in which the foundation structure is placed. The type of landfill (125) used will therefore depend on the local geology of the construction site. If the place has a rocky substrate, the filling (125) can consist of an aggregate, which can be cleaned and conditioned before laying on the foundation. If the place has a predominantly land substrate, the landfill (125) consists of local land. Similarly, mixed substrates can produce the filler (125) comprising a mixture of rock and earth. This mixed substrate can be cleaned and conditioned before use. It will be noted that the filler (125) can be chosen from a variety of possible materials that depends on the type of substrate present at the construction site.

Aunque las cimentaciones tradicionales existentes se dejan normalmente en el terreno después de la puesta fuera de servicio de un lugar, los aspectos de la presente invención descritos en la presente memoria permiten una fácil 50 limpieza y puesta fuera de servicio del lugar debido a que la estructura de cimentación puede retirarse de forma económicamente rentable. En algunos aspectos, la estructura de cimentación puede reutilizarse en otro lugar. La facilidad de retirada proporcionada por los aspectos de la invención permite una evaluación precisa de la energía eólica disponible al proporcionar una solución económicamente rentable para instalar una torre y un aerogenerador de tamaño completo en el lugar antes de la construcción a plena escala y la retirada económicamente rentable de la 55 torre y la cimentación y el rendimiento del aerogenerador muestra que el viento disponible no es adecuado para una producción de energía a escala completa.Although existing traditional foundations are normally left on the ground after the decommissioning of a site, the aspects of the present invention described herein allow for easy cleaning and decommissioning of the site because the structure Foundation can be removed economically profitable. In some aspects, the foundation structure can be reused elsewhere. The ease of withdrawal provided by the aspects of the invention allows an accurate evaluation of the wind power available by providing an economically cost-effective solution for installing a full-size tower and wind turbine in place before full-scale construction and economically withdrawn The profitable 55 tower and the foundation and wind turbine performance shows that the available wind is not suitable for full-scale energy production.

En otra realización, la invención comprende un procedimiento para construir una cimentación para una torre. La cimentación se construye excavando un pozo de un tamaño suficiente para contener la estructura de cimentación 60 (100). En algunas realizaciones, la profundidad del pozo excavado es suficiente para contener la estructura deIn another embodiment, the invention comprises a method for building a foundation for a tower. The foundation is constructed by digging a well of a size sufficient to contain the foundation structure 60 (100). In some embodiments, the depth of the excavated well is sufficient to contain the structure of

cimentación (100) con una parte superior de la estructura de cimentación (100) situada en el interior de más o menos 3 pies de la superficie del suelo. El terraplenado de la excavación puede reservarse. En una realización, se ensambla una estructura de cimentación (100), tal como se describe anteriormente, dentro del pozo excavado a partir de un kit que incluye piezas prefabricadas. En otra realización, la estructura de cimentación (100), tal como la 5 anterior, se coloca en el pozo al menos parcialmente preensamblada. La estructura de cimentación (100) parcialmente (o totalmente) preensamblada puede fabricarse de antemano en un lugar distante para su transporte al lugar de construcción, eliminando la fabricación de estos elementos del camino crítico del proyecto. En algunas implementaciones (en lugares de construcción con terreno rocoso o suelos de tipo caliche, por ejemplo), la estructura de cimentación (100) se coloca sobre un terreno nivelado sin realizar excavación. Al evitar la excavación 10 se reducen los costes, sobre todo en zonas en que la excavación es problemática.foundation (100) with an upper part of the foundation structure (100) located within about 3 feet of the floor surface. The excavation embankment can be reserved. In one embodiment, a foundation structure (100), as described above, is assembled into the excavated pit from a kit that includes prefabricated parts. In another embodiment, the foundation structure (100), such as the previous one, is placed in the well at least partially pre-assembled. The foundation structure (100) partially (or totally) pre-assembled can be manufactured beforehand in a distant place for transport to the construction site, eliminating the manufacture of these elements from the critical path of the project. In some implementations (in construction sites with rocky terrain or caliche-type soils, for example), the foundation structure (100) is placed on level ground without excavation. Avoiding excavation 10 reduces costs, especially in areas where excavation is problematic.

Puede usarse cualquier procedimiento o combinación de procedimientos adecuados para fijar los componentes de la cimentación, lo que incluye pero no se limita a pernos, postes, soldadura, lechadas y/o elementos de recepción fileteados. En una realización, en referencia a la FIG. 2, el elemento de base (205) de cada elemento estructural 15 (110) puede incluir un surco (210) en un primer extremo y una cresta (no mostrada) en un segundo extremo. Cuando se ponen en contacto las bases de dos elementos estructurales, el surco en un primer elemento estructural puede corresponderse de forma desprendible con la cresta del segundo elemento estructural y así sucesivamente para formar la base (120). En una realización, las piezas prefabricadas de la estructura de cimentación (100) se ajustan entre sí dentro del pozo excavado o en la parte superior del terreno nivelado en el lugar y se conectan empernando 20 las piezas entre sí con elementos de fijación fileteados del tamaño adecuado.Any suitable procedure or combination of procedures may be used to fix the foundation components, which includes but is not limited to bolts, posts, welding, grouts and / or filleted receiving elements. In one embodiment, referring to FIG. 2, the base element (205) of each structural element 15 (110) may include a groove (210) at a first end and a ridge (not shown) at a second end. When the bases of two structural elements are brought into contact, the groove in a first structural element can correspond detachably with the crest of the second structural element and so on to form the base (120). In one embodiment, the prefabricated parts of the foundation structure (100) fit together within the excavated pit or at the top of the level ground in place and are connected by bolting the pieces together with threaded fasteners of the size suitable.

La construcción de la cimentación continúa cubriendo los elementos estructurales (110) con un volumen de relleno (125) para proporcionar la masa y el lastre para estabilizar la cimentación y la estructura (tal como una torre) que se levantarán sobre la cimentación. El volumen de relleno (125) puede ser suficiente para contrarrestar las fuerzas de 25 levantamiento esperadas ejercidas por vientos u otras fuerzas. La estructura de cimentación (100) puede rellenarse con el terraplenado reservado del procedimiento de excavación.The construction of the foundation continues to cover the structural elements (110) with a fill volume (125) to provide the mass and ballast to stabilize the foundation and structure (such as a tower) that will be raised on the foundation. The filling volume (125) may be sufficient to counteract the expected lifting forces exerted by winds or other forces. The foundation structure (100) can be filled with the reserved filling of the excavation procedure.

La construcción de la cimentación de acuerdo con los aspectos de la invención puede llevar poco tiempo tal como dos días, a diferencia de los procedimientos anteriores de construcción de torres en los que la inclusión de las barras 30 de refuerzo para la cimentación de hormigón puede llevar semanas. Al reducir la ventana de la construcción, seThe construction of the foundation according to aspects of the invention may take a short time such as two days, unlike the previous tower construction procedures in which the inclusion of reinforcing bars 30 for concrete foundation can take weeks By reducing the construction window, it

reducen los retardos por causas meteorológicas. Además, se elimina el impacto del frío, la lluvia y el calor enreduce delays due to weather. In addition, the impact of cold, rain and heat is eliminated in

relación con la colada y el curado del cemento. La prefabricación de los elementos de cimentación también abarata los costes al reducir la dimensión de la fuerza laboral requerida en el lugar.relationship with casting and curing cement. The prefabrication of the foundation elements also lowers costs by reducing the size of the labor force required at the site.

35 Los aspectos de la presente invención incluyen un kit de estructura de cimentación de torre. El kit de estructura deAspects of the present invention include a tower foundation structure kit. The structure kit of

cimentación incluye componentes para construir la estructura de cimentación expuesta en la presente memoria. LosFoundation includes components to build the foundation structure set forth herein. The

componentes pueden estar empaquetados en configuraciones para ahorrar espacio o de fácil manipulación de cara a su almacenamiento y expedición. El kit incluye el fuste central (105), y una pluralidad de elementos estructurales (110) comprenden un material, que incluye hormigón con varias implementaciones posibles, que incluyen hormigón 40 prefabricado, moldeado in situ, armado, preesforzado, pretensado y postensado.Components can be packaged in configurations to save space or easy handling for storage and shipping. The kit includes the central shaft (105), and a plurality of structural elements (110) comprise a material, which includes concrete with several possible implementations, including precast concrete, molded in situ, reinforced, prestressed, prestressed and post-tensioned.

Debe entenderse que los conceptos de la invención descritos en la presente memoria pueden ser objeto de muchas modificaciones. Se contempla específicamente que el alcance de la presente invención incluye elementos estructurales distintos de los hechos de hormigón, tales como elementos estructurales hechos de materiales 45 poliméricos, materiales compuestos, laminados, hormigón con espuma y otros materiales estructurales reforzados y no reforzados.It should be understood that the concepts of the invention described herein may be subject to many modifications. It is specifically contemplated that the scope of the present invention includes structural elements other than those made of concrete, such as structural elements made of polymeric materials, composite materials, laminates, foam concrete and other reinforced and non-reinforced structural materials.

Claims

1. A foundation structure for a tower comprising:

5 a plurality of structural elements, where each of the structural elements comprises a material, the material being selected from the group consisting of:

concrete, precast concrete, molded concrete in situ, reinforced concrete, prestressed concrete, prestressed concrete and post-tensioned concrete,

10

where each of the structural elements comprises a base element, and

where the base element of each structural element is coupled with the base element of an adjacent structural element to form a base for the foundation structure; and 15

a central shaft, where a first end of each of the structural elements is coupled with the central shaft, and where the central shaft has a diameter that corresponds to a tower for mounting on the foundation structure, and

20 where the foundation structure is placed inside a well, and

where the foundation structure is covered with a sufficient volume of a particular fill so that a tower coupled with the central shaft is held in position by the fill, characterized in that

Each of the structural elements comprises an upper surface, and where at least a part of the upper surface includes a channel for receiving the padding, and

where at least a part of the channel extends over the entire length of the structural element.

The foundation structure according to claim 1, wherein a gap is defined between each

adjacent structural element, and where the padding is received in a vacuum.

3. The foundation structure according to claim 1, wherein the sufficient volume of the filling is at least one threshold volume, the threshold volume comprising a volume of a particular filling

35 of a certain average density so that the weight of the particular filling volume is sufficient to counteract expected lifting forces based on the tension in the tower.

4. The foundation structure according to claim 1, wherein the base is coupled with a

solera, where the solera comprises a material of strength and thickness sufficient to support at least the weight

40 of the filling threshold volume.

5. The foundation structure according to claim 1, further comprising a fixing element located at the top of the central shaft, such that the fixing element connects the foundation structure with the base of the tower.

Four. Five

6. The foundation structure according to claim 1, wherein the structural elements

they are coupled to the central shaft by at least one of the group consisting of bolts, posts, welds, grouts and / or filleted receiving elements.

The foundation structure according to claim 4, wherein the hearth comprises a

steel and / or concrete floor.

8. The foundation structure according to claim 1, wherein the structural elements further comprise a plurality of steel and / or concrete screeds.

55

9. The foundation structure according to claim 1, further comprising one or more sensors, wherein the one or more sensors comprise mechanical tension sensors, fatigue sensors and / or corrosion sensors.

60 10. A tower foundation comprising:

the foundation structure according to claim 1, placed inside an excavated well; Y

a filling volume so that the weight of the filling volume is sufficient to counteract an expected tensile load transferred to the foundation structure from the tower.

11. The foundation according to claim 10. wherein the depth of the excavated well is sufficient to contain the foundation structure with an upper part of the foundation structure located within about 3 feet of the soil surface.

10

12. A method of forming a foundation for a tower, comprising:

placing the foundation structure according to claim 1 in an excavated pit, and covering the foundation structure with non-foundation filling material.

fifteen

13. The method according to claim 12, wherein the foundation structure is prefabricated.

14. The method according to claim 12, further comprising the construction of the foundation structure in the excavated pit.