ES2673105A1 - Método de construcción de la cimentación de una torre - Google Patents

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Abstract

Método de construcción de la cimentación de una torre. La invención proporciona un método de construcción con hormigonado in-situ de cimentaciones (10) de torres, en particular de torres de aerogeneradores, configuradas por una losa de base (11) de forma circular o forma poligonal, un pedestal (13) con una forma cilíndrica o prismática y una pluralidad de paredes radiales (15) de forma prismático-triangular o prismático-trapezoidal que se extienden desde el pedestal (13) hacia el borde exterior de la losa de base (11). El método de construcción comprende una etapa de curado en la que se suministra agua a la cimentación en un modo controlado de forma automática desde una pluralidad de emisores de agua (59) dispuestos en tuberías de distribución de agua (55, 57) situadas sobre lugares predeterminados de la cimentación (10).

Description

METODO DE CONSTRUCCiÓN DE LA CIMENTACION DE UNA TORRE
CAMPO DE LA INVENCiÓN
La presente invención se refiere a cimentaciones de torres y particularmente a cimentaciones de torres de aerogeneradores.
ANTECEDENTES
Una configuración conocida de cimentaciones de torres de
aerogeneradores comprende una losa de base, un pedestal cilíndrico (en el que se apoya la torre) y unas paredes radiales que se extienden desde el pedestal cilíndrico hasta el borde de la losa de base.
Dada la situación alejada de los centros urbanos de las torres de los aerogeneradores y las dimensiones de la cimentación, su construcción mediante hormigonado in-situ plantea diversos problemas que han conducido a que se hayan formulado diversas propuestas para su construcción utilizando elementos
prefabricados como las descritas en US 2007/181767 A 1, WO 2008/036934 A 1 Y W02015/124815A1 .
También se conocen propuestas para reducir la dimensión de las cimentaciones como la descrita en WO 2010/138978 A 1 en la que se utiliza una red tridimensional de elementos de pos-tensado para conseguir una combinación deseable de alta rigidez y mayor resistencia a la fatiga. El diseño de la cimentación reduce el peso y el volumen de los materiales usados, reduce el coste y mejora las condiciones de disipación de calor durante la construcción al tener un menor ratio de masa de hormigón por área de superficie eliminando así el riesgo de agrietamiento térmico debido al calor de hidratación.
Ahora bien, la construcción de cimentaciones de torres de aerogeneradores (y de torres de otro tipo) mediante hormigonado in-situ tiene la gran ventaja de que se consigue una estructura monolítica por lo que existe una demanda de procedimientos de construcción de cimentaciones que resuelvan los problemas
planteados por los procedimientos de construcción conocidos y en particular el del alto coste de la etapa de curado.
SUMARIO DE LA INVENCION
La invención proporciona un método de construcción con hormigonado insitu de cimentaciones de torres (particularmente cimentaciones de torres de aerogeneradores) configuradas por una losa de base, un pedestal y una pluralidad de paredes radiales que se extienden desde el pedestal hacia el borde exterior de la losa de base.
Son pasos relevantes del método de construcción la colocación en posición de la jaula de anclaje del pedestal usando unas patas de nivelación y el curado de la cimentación suministrándole agua de un modo controlado automáticamente desde una pluralidad de emisores de agua dispuestos en tuberías de distribución de agua colocadas sobre ubicaciones predeterminadas de la cimentación.
Una cimentación de torre construida con el método de la invención puede estar configurada con una losa de base de forma circular o poligonal y teniendo un espesor uniforme o decreciente entre el pedestal y su borde exterior, con un pedestal de una forma cilíndrica o prismática, y con paredes radiales de una forma prismático-triangular con un espesor uniforme o decreciente lo largo de su longitud o con paredes radiales de forma prismático-trapezoidal dejando un espacio vacío entre ellas y el pedestal y la losa de base.
Dichas configuraciones proporcionan opciones adecuadas para la elección de la configuración de la cimentación con la mejor relación acero/ hormigón teniendo en cuenta sus precio de mercado.
Otras características deseables y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención y de las reivindicaciones adjuntas, en relación con los dibujos que se acompañan.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de la cimentación de una torre que puede ser construida con el método de la invención.
Las Figura 2 es una vista en perspectiva de la jaula de anclaje de la cimentación de la torre situada sobre unas patas de nivelación dispuestas sobre el solado de la cimentación.
La Figura 3 es una vista parcial en perspectiva de la armadura de la cimentación de la torre.
La Figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de la instalación de suministro de agua utilizada en el paso de curado del método de construcción de la invención.
La Figuras 5 y 7 son vistas en perspectiva de cimentaciones de una torre que pueden ser construidas con el método de la invención.
La Figura 6 es una vista en planta de una cimentación de una torre que puede ser construida con el método de la invención.
La Figura 8 es una vista en sección de una cimentación de una torre que puede ser construida con el método de la invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCiÓN
Método de construcción
El método de construcción de la invención es aplicable a una cimentación 10 de una torre configurada por una losa de base circular 11 , un pedestal cilíndrico 13 y una pluralidad de paredes radiales prismático-triangulares 15 que se extienden desde el pedestal cilíndrico 13 hacia el borde de la losa de base 11 (ver Figura 1) Y también a una cimentación con una losa de base 11 , un pedestal 13 Y paredes radiales 15 de formas diferentes como se mencionará más adelante.
El método de construcción de la invención comprende los siguientes pasos principales (ver Figuras 2-4): a) Preparación del emplazamiento
El emplazamiento de la obra deberá estar libre de árboles, arbustos y cualquier material indeseable que pueda interferir la construcción.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La excavación de la cimentación puede ser llevada a cabo por una máquina excavadora con la longitud, anchura, profundidad y perfil requeridos. Todo el fondo de la excavación será regado ligeramente y bien
apisonado.
A continuación se extiende hormigón en masa para formar un pavimento 25 se necesitan al menos 12 horas para su fraguado. Durante este período no se puede trabajar sobre el pavimento 25.
b) Colocación de la jaula de anclaje y la armadura
La jaula de anclaje 21 , que comprende una brida inferior 33, una pluralidad de pernos 35 y tuercas cooperantes para sujetarlos a las brida 33 se ensambla y se coloca en posición con la ayuda de unas patas de nivelación 37 con placas base 39 (ver Figura 2) como sigue:
En primer lugar, se marca en el pavimento 25 la posición de las placas base 39. En segundo lugar, se fijan al pavimento 25 las patas de nivelación 37 con las placas base 39.
En tercer lugar, la brida inferior 33 se introduce en las patas de nivelación 37, se posiciona y fija a la brida inferior un primer conjunto de pernos guía 35. A continuación, los restantes pernos 35 se colocan en la brida inferior 33. A las tuercas situadas debajo de la brida inferior 33 se les aplica un mínimo de precarga de torsión con una herramienta.
La armadura 41 de la losa de base 11 , la armadura 43 del pedestal 13 y la armadura 45 de las paredes radiales 15 se colocan en su posición firmemente atadas (véase la Figura 3).
Las armaduras 41 , 43, 45 deben tener la cobertura exigida y donde no se especifica el espesor de la cubierta deberán tener un mínimo de 50mm. c) Encofrado
Los paneles de encofrado deben estar adecuadamente apuntalados, reforzados y apoyados para evitar su deflexión bajo el peso muerto del hormigón y de las cargas vivas superpuestas de los trabajadores y el material y para resistir vibraciones y vientos.
d) El hormigonado
Se utilizará preferentemente una bomba para suministrar hormigón con
consistencia y la plasticidad requerida sin segregación o pérdida de
trabajabilidad .
El vertido de hormigón comenzará en forma circular desde los bordes de
5
cimentación y en capas con un espesor de 30cm aproximadamente.
El hormigón se compactará para lograr la máxima densidad usando
vibradores mecánicos. El diámetro mínimo de la aguja vibradora para hormigón
"balsa" es de 60mm. Sin embargo se pueden usar agujas vibradoras más
pequeñas para zonas de refuerzo congestionadas alrededor de empotramientos.
l O
e) Desencofrado
Los paneles de encofrado deberán ser retirados después de un período
predeterminado contado a partir de la hora de finalización del vertido de
hormigón.
f) Curado
15
Después del desencofrado, las superficies expuestas de hormigón deben
ser curadas adecuadamente manteniéndolas constantemente mojadas durante
al menos 10 días, un período que puede extenderse para el mantenimiento del
hormigón en estado húmedo durante un periodo adicional dependiendo de los
resultados de la prueba de cubo en el 7° día. La caras verticales de las
20
superficies de hormigón deben estar cubiertas por sacos de yute húmedos
atados con cuerdas a su alrededor.
A diferencia de métodos de curado conocidos, la invención contempla el
uso de un sistema de curado automática por medio de un sistema de suministro
de agua que se instala en la cimentación inmediatamente después del
25
desencofrado.
En una realización , el sistema de suministro de agua comprende (véase
la Figura 4) un depósito de agua 47, una unidad de bombeo 49, una tubería de
alimentación 51 conectada con el depósito de agua 47 y con la unidad de
bombeo 49, una tubería circular 53 dispuesta en el pedestal cilíndrico 13 y
30
tuberías de distribución 55, 57 con emisores de agua 59 para el suministro de
agua a la cimentación 10 Y un sistema de control (no mostrado) que permite
controlar la frecuencia de curado (que se establece en función de las
condiciones meteorológicas) o, en otras palabras, los tiempos de suministro de
agua. Las tuberías 55 están dispuestas sobre las paredes radiales 15 y la tubería está dispuesta sobre el borde de la losa de base 11 . La unidad de bombeo 49 toma el agua del depósito de agua 47 y entrega agua con la presión adecuada a la tubería de alimentación 51 .
En una realización, las tuberías de distribución 55, 57 son tuberías de PVC de 1,5 pulgadas con emisores de agua 59 (que tienen típicamente un diámetro de 2 mm) colocadas con una separación entre ellos de 1m.
Una ventaja de este método de curado es que permite reducir los costos de mano de obra y asegura de que el curado se realice perfectamente y por lo tanto se puede obtener una cimentación de calidad porque se asegura que todos los lugares de la cimentación se curen con eficacia. Por otra parte, se evitan las pérdidas de agua.
Estas ventajas son particularmente relevantes para el curado de las caras verticales de la cimentación 10.
g) El relleno y el enlechado
Una vez completado el curado, el relleno de la cimentación con el material previamente extraído puede hacerse por capas de un espesor menor de a de 300mm. Deben hacerse las pruebas necesarias para asegurar que el relleno ha alcanzado la densidad requerida. El enlechado solo se puede hacer una vez se haya completado el hormigonado.
Configuraciones de la címentacíón
El método de construcción de la invención también es aplicable cimentaciones con diferentes configuraciones a la que se muestra en las Figuras 1-4 orientadas ya sea a una mejora de su comportamiento estructural para satisfacer necesidades particulares y/o para alcanzar una óptima relación de acero/hormigón de la cimentación teniendo en cuenta los precios de mercado de acero y hormigón.
Como ejemplos de configuraciones de cimentaciones destinadas a satisfacer necesidades particulares pueden mencionarse cimentaciones en las que el pedestal está configurado con una forma prismática en lugar de una forma cilíndrica y/o cuando la losa de base 11 está configurada con una forma poligonal en lugar de una forma circular (ver Figura 5).
Se pueden lograr cimentaciones con una diferente relación acero! hormigón a la de la realización mostrada en las Figuras 1-4 bien aumentando el volumen de las paredes radiales 15 (véase la Figura 6) o aumentando el volumen de la losa de base 11 (véase la Figura 7) sin un aumento proporcional de las armaduras de las paredes radiales 15 o la losa de base 11 .
En el primer caso, la reducción de la relación acero/hormigón de la cimentación 10 se consigue con paredes radiales 15 que tienen un espesor variable desde el pedestal 13 hasta el borde exterior de la losa de base 11.
En el segundo caso, la reducción de la relación de acero/hormigón de la cimentación 10 se consigue con una losa de base 11 que tiene un espesor variable desde el pedestal 13 a su borde exterior.
Una combinación de las configuraciones mostradas en las Figuras 6 y 7 también permitiría una reducción de la relación acero/hormigón de la cimentación.
Un aumento d~ la relación acero/hormigón se puede lograr con la configuración mostrada en la Figura 8, en la que paredes radiales 15 no se extienden a lo largo de todo el pedestal 13 ni a lo largo de toda la losa de base
11 . Están configuradas con una forma prismático triangular y dejan un espacio vacío 48 tanto con el pedestal 13 como con la losa de base 11 . La armadura necesaria sería similar a la de las paredes radiales que se muestran en la Figura 1, pero el volumen de hormigón será menor.
Aunque la presente invención se ha descrito en relación con varias realizaciones, debe entenderse a partir de lo dicho que pueden hacerse combinaciones de elementos, variaciones o mejoras que están dentro del alcance de la invención que se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método para la construcción de ffi una cimentación (10) de una torre,
    comprendiendo los siguientes pasos: a) Preparación del emplazamiento incluyendo la construcción de un pavimento (25) de hormigón en masa; b) Colocación de una jaula de anclaje (21) Y de unas armaduras; c) Encofrado; d) Hormigonado; e) Desencofrado; f) Curado;
    caracterizado porque :
    -
    El paso b) se lleva a cabo en los siguientes sub-pasos: b1) Colocar patas de nivelación (37) con placas base (39) fijas al pavimento (25) como medios de posicionamiento para la jaula de anclaje (21); b2) Colocar la armadura (41) de una losa de base (11); b3) colocar en posición la jaula de anclaje (21) cón las patas de nivelación (37) fijadas a una brida inferior (33); b4) Colocar unas armaduras (43, 45) de un pedestal (13) y de unas paredes radiales
    (15); -Los pasos b), c), d) y e) se llevan a cabo secuencialmente para el conjunto de la cimentación (10);
    -
    El paso f) se lleva a cabo suministrando a'gua de un modo controlado automáticamente a la cimentación (10) desde una pluralidad de emisores de agua (59) dispuestos en tuberías de distribución de agua (55, 57) situadas en ubicaciones predeterminadas de la cimentación (10).
  2. 2. Método de construcción según la reivindicación 1 caracterizado porque el modo de controlado automáticamente del suministro de agua a la cimentación
    (10) comprende controlar al menos los tiempos de suministro a lo largo de un período de tiempo predeterminado.
  3. 3. Método de construcción según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas tuberías de distribución de agua (55, 57) están situadas, respectivamente, sobre las paredes radiales (15) y la losa de base (11).
  4. 4. Método de construcción según la reivindicación 1, caracterizado porque
    la losa de base (11) está configurada con una forma circular o poligonal.
    5
    5. Método de construcción según la reivindicación 4, caracterizado porque la losa de base (11) está configurado con un espesor uniforme o un espesor decreciente entre el pedestal (13) y el borde exterior.
    lO
    6. Método de construcción según la reivindicación 1, caracterizado porque el pedestal (13) está configurado con una forma cilíndrica o prismática. 7. Método de construcción según la reivindicación 1, caracterizado porque las paredes radiales (15) están configuradas con una forma prismático-triangular o prismático-trapezoidal.
    15
    8. Método de construcción según la reivindicación 7, en el que las paredes rad iales (15) están configurados con una forma prismático-triangular teniendo un espesor uniforme a lo largo de su longitud o un espesor decreciente en la dirección hacia el borde exterior.
    20
    9. Método de construcción según la reivindicación 7, caracterizado porque las paredes radiales (15) están configurados con una forma prismáticotrapezoidal dejando un espacio vacío (48) entre ellas y el pedestal (13) y la losa de base (11).
    25
    10. Método de construcción según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque la torre pertenece a un aerogenerador.
    30
    11 . Cimentación de una torre (10) caracterizada porque está configurada por una losa de base (11), un pedestal (13) y una pluralidad de paredes radiales (15) que se extienden desde el pedestal (13) hasta el borde exterior de la losa de base (11); incluyendo el pedestal (13) una jaula de anclaje (21) como medio de unión de la torre a la cimentación (10) que está formada por una brida inferior
    (33) Y un conjunto de pernos (35) con tuercas cooperantes para sujetarlas a la brida inferior (33).
    10~
    FIG.1
    FIG.2
    43
    FIG.3
    59 53
    FIG.4
    FIG.5
    10 ______
    FIG.6
    ""
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