FI125153B - Menetelmä ja sovitelma tornimaisen rakenteen kiinnittämiseksi perustukseen - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA SOVITELMA TORNIMAISEN RAKENTEEN KIINNITTÄMISEKSI PERUSTUKSEEN

Keksinnön kohteena on menetelmä tomimaisen rakenteen kiinnittämiseksi perustukseen, jossa menetelmässä perustuksen muodostamaan betoniin ankkuroidaan kehämäinen elementti. Keksinnön kohteena on myös sovitelma tornimaisen rakenteen kiinnittämiseksi perustukseen.

Torimaisia rakenteita käytetään nykyään hyvin monenlaisten rakennelmien yhteydessä. Esimerkkeinä rakenteista, joiden yhteydessä käytetään tomimaisia rakenteita, voidaan mainita tuulivoimalat, antennimastot, erilaiset radio- ja puhelintekniikassa käytettävät mastorakenteet, erilaiset pylväät esimerkiksi silta- ja sähkönsiirron rakennelmien yhteydessä jne. Tällaiset tomimaiset rakenteet on useimmiten valmistettu metallista, esimerkiksi teräksestä ja ne liitetään raudoitetusta betonista valmistettuun perustukseen.

Tyypillinen tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu on muodostaa laippa tomimaisen rakenteen alapäällään. Laipassa on normaalisti läpimenevät reiät joihin sovitetaan ankkurointipultit. Ankkurointipulttien päihin sovitetaan mutterit, joiden avulla laippa ja sen mukana tornimainen rakenne kiinnitetään ankkurointipultteihin. Ankkurointipultit on yleensä kiinnitetty rengasmaiseen ankkurointielementtiin, joka on sovitettu betonin sisään. Perustuksen betonipinta on usein karkea, joten ko. pinnalle on normaalisti sovitettu juotospinta, jonka päälle laippa sovitetaan.

Edellä kuvatun järjestelyn epäkohtana on kuitenkin se, että tornimaisen rakenteen alaosa on sovitettava juotoskerroksen varaan ennen juotosten lopullista kovettumista. Tornimaisen rakenteen alaosan asennuksen jälkeen joudutaan odottamaan tietty aika, joka on riippuvainen juotoksen kovettumisesta, ennen kuin tornimaisen rakenteen seuraavat elementit voidaan asentaa. Juotoksen kovettuminen kestää tyypillisesti noin vuorokauden. On kuitenkin huomattava, että joissain olosuhteissa juotoksen kovettuminen voi vaatia jopa huomattavasti pidemmän ajan. Juotoksen kovettumisen aikana tornimaisen rakenteen asennustyötä ei voida jatkaa.

Tornimaisen rakenteen alaosa, ts. se osa, joka on perustusta vasten, on usein suhteellisen suuri ja painava. Esimerkiksi tuulivoimalan tornin alaosa voi olla noin 10 - 20 m pitkä. Näin ollen ko. osaa kuljetetaan vaaka-asennossa ja osan nostamiseen pystyasentoon ja sen sovittamiseen juotoksen varaan tarvitaan tyypillisesti kaksi nosturia. Asennuksessa käytettävät nosturit ovat tyypillisesti liikkuvia nostureita, jotka ovat sinänsä hyvin kalliita ja niiden käyttökustannukset ovat myös korkeat. Nostureilla ei kuitenkaan ole käyttöä juotoksen kovettumisen aikana ja koska nostureiden käyttö on kallista, niitä ei haluta seisottaa toimettomana. Tilanne on kokonaisuuden kannalta vaikea, sillä tomimaisten rakenteiden asennuspaikat, esimerkiksi tuulivoimaloiden asennuspaikat, ovat hyvin usein kaukana muusta asutuksesta. Näin ollen nostureiden siirtäminen välillä muihin töihin on myös kallista. Näin ollen käytännössä varsin usein nosturit seisovat toimettomina sen ajan kun juotos kovettuu, vaikka odotusajan kustannukset ovat varsin korkeat.

Edellä lyhyesti kuvattuun perusperiaatteeseen liittyen alalla on kehitetty erilaisia lisäratkaisuja.

Esimerkkinä tällaisista perustekniikan lisäsovcllutuksista voidaan mainita EP-julkaisussa 1 849 920 A2 kuvattu ratkaisu. Edellä mainitussa tunnetussa ratkaisussa kuvataan eräänlainen väliosa eli adapteri, joka sovitetaan perustuksen ja tornimaisen rakenteen alaosan väliin. Edellä mainittu adapteri on suhteellisen pieni osa, joten se voidaan kuljettaa pystyasennossa asennuspaikalle ja nostaa perustukseen muodostetun juotoksen päälle käyttämällä yhtä pientä nosturia. EP-julkaisun 1 849 920 A2 mukaisen ratkaisun etuna on se, että asennusvaiheen hoituu käyttämällä yhtä aiempaa pienempää nosturia, jolloin nosturin aiheuttamat käyttö- ja seisonta-ajan aiheuttamat kustannukset saadaan alhaisemmiksi kuin kahden isomman nosturin synnyttämät vastaavat kustannukset. EP-julkaisun 1 849 920 A2 mukaisen ratkaisun ongelmana on kuitenkin se, että kuvattu adapteri on varsin kallis ratkaisu. Rakenne on yhtenäinen taottu tai hitsattu rakenne, jolloin valmistuskustannukset ovat huomattavan korkeat. Lisäksi on huomattava, että esimerkiksi uuman hitsaaminen T-laipan pintaan on suuri riskitekijä etenkin dynaamisesti kuormitetuissa liitoksissa. Laipan ongelmana on edelleen se, että se levittää rakennetta, joka puolestaan vaikeuttaa kuljetusta. Tässä yhteydessä on huomattava, että kuljetettavat rakenteet ovat jo muutenkin ylileveitä, jolloin pienetkin lisäykset rakenteen leveydessä saattavat aiheuttaa vakavia käytännön ongelmia, jotka voivat johtaa esimerkiksi pitkien kiertoteiden käyttöön kuljetuksissa. Vaikka adapteri voi periaatteessa olla pienempi kuin tornimaisen rakenteen alaosa niin tosiasia kuitenkin on, että adapterikin on varsin painava elementti. Adapterin paino nousee helposti luokkaan 10 - 20 tonnia, joten adapterin liikuttelu vaatii joka tapauksessa eritysjärjestelyjä, josta aiheutuu kustannuksia. Edellä esitetty seikka johtuu siitä, että adapteri asennetaan työmaalla perustusvalujen yhteydessä, jolloin työmaalla ei normaalisti ole riittävän raskasta nostokalustoa. Näin ollen adapterin käsittelyä varten joudutaan joka tapauksessa tuomaan työmaalle riittävän järeä nosturi, joka lisää työmaan kokonaiskustannuksia. Ongelmana on, että kuvattua adapteria asennettaessa tarvitaan aina erillinen asennus-kehikko.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan ratkaisu, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat saadaan eliminoitua. Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän ja sovitelman avulla. Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että kehämäinen elementti sovitetaan perustuksen pinnalle niin, että kehämäinen elementti jää osittain betonin sisään ja että tornimaisen rakenteen alin osa kiinnitetään ruuviliitoksella kehämäiseen elementtiin. Keksinnön mukainen sovitelma on puolestaan tunnettu siitä, että kehämäinen elementti on sovitettu sijoitettavaksi osittain perustuksen betonin sisään ja että kehämäinen elementti on varustettu välineillä kierreliitok-scn aikaansaamiseksi tornimaisen rakenteen alimman osan ja kehämäisen elementin välille.

Keksinnön etuna on se, että hitsausliitoksia ei käytetä lainkaan, jolloin hitsausliitoksista syntyvät tunnetun tekniikan epäkohdat eliminoituvat. Keksinnön etuna on edelleen se, että ratkaisu voidaan toteuttaa erillisistä osista, jolloin osat voidaan toimittaa normaalina kuljetuksena. Nostettavien osien paino muodostuu tällöin suhteellisesti ottaen pieneksi, painot ovat osille luokkaa 1-4 tonnia ja kokonaisuudelle 4-12 tonnia. Etuna on myös se, että keksinnön mukaiseen ratkaisuun liitytään tavanomaisella p-laipan muodostamalla liitoksella. Keksinnön etuna on lisäksi se, että asennuksen yhteydessä ei tarvita mitään asennuskehikkoa, sillä rakennetta voidaan käyttää myös asennuskehikkona.

Keksintöä selvitetään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa kuvatun sovellutusesimerkin avulla, jolloin kuvio 1 esittää keksinnön mukaista sovitelmaa ylhäältä nähtynä leikkaus- kuvantona, kuvio 2 esittää keksinnön mukaista sovitelmaa perspektiivikuvantona, kuvio 3 esittää keksinnön mukaista sovitelmaa periaatteellisena sivulta nähtynä leikkauskuvantona asennettuna perustukseen ja kuvio 4 esittää kuvion 3 yksityiskohtaa suuremmassa mittakaavassa nähtynä kuvantona.

Kuvioissa 1 - 4 on esitetty periaatteellisesti keksinnön mukaisen sovitelman eräs sovellutusesimerkki.

Kuvioissa on viitenumeron 1 avulla merkitty perustus. Perustus on muodostettu teräsvahvistuksilla varustetusta betonista. Viitenumeron 2 avulla on merkitty kehämäinen elementti, joka ankkuroidaan perustukseen 1. Ankkurointi voi tapahtua esimerkiksi ankkurointipulttien 4 ja kehämäisen ankkurointielementin 3 avulla. Kehämäinen ankkurointielementti 3 sijoitetaan perustukseen niin, että se jää betonin sisään.

Edellä esitetyt seikat ovat itsestään selviä asioita alan ammattihenkilölle, joten ko. seikkoja ei esitetä tarkemmin tässä yhteydessä.

Keksinnön olennaisen ajatuksen mukaisesti kehämäinen elementti 2 sovitetaan perustuksen 1 pinnalle niin, että kehämäinen elementti 2 jää osittain betonin sisään. Kehämäinen elementti 2 voidaan muodostaa yhdestä tai useammasta osasta.

Tornimaisen rakenteen alin osa 7 kiinnitetään ruuviliitoksella 5 kehämäiseen elementtiin. Kuvioiden esimerkissä kehämäinen elementti 2 on valmistettu levymäisestä materiaalista. Kehämäinen elementti 2 voidaan luonnollisesti valmistaa toisenlaisestakin materiaalista, esimerkiksi ncliöprofiilin muotoisesta materiaalista. Olennaista on, että betonin yläpinnan yläpuolelle muodostuu tasainen pinta tornimaisen rakenteen alimman osan kiinnitystä varten, kuten kuvioissa on esitetty. Edellä mainitut seikat näkyvät selvästi kuviossa 3.

Kuvioiden esimerkissä tornimaisen rakenteen alin osa 7 kiinnitetään kehämäiseen elementtiin 2 sisäpuolisella laippaliitoksella (p-laippa). Sisäpuolinen laippa-liitos on esitetty viitenumerolla 6.

Kuvioiden esimerkissä tornimaisen rakenteen alin osa 7 on edullisesti ym-pyräsylinterin muotoinen osa. Keksintöä ei kuitenkaan ole mitenkään rajoitettu ympy-räsylinterin muotoon, vaan tornimaisen rakenteen alimman osan 7 muoto voi vaihdella kulloisenkin tarpeen mukaan, ts. rakennettavan tornimaisen rakenteen torniosan poikkileikkaus voi olla muukin kuin pyöreä. Perustus 1 on luonnollisesti sovitettu tukeutumaan maaperään.

Kuvioissa on esitetty ainoastaan tornimaisen rakenteen alin osa. Torniolainen rakenne muodostetaan normaalilla tavalla asentamalla tornimaisen rakenteen osat päällekkäin ja kiinnittämällä ne peräkkäin päistään toisiinsa.

Kuten edellä on todettu, kehämäinen elementti sovitetaan perustuksen 1 pinnalle niin, että kehämäinen elementti jää osittain perustuksen 1 betonin sisään, jolloin kehämäisen elementin 2 yläpinta jää hieman betonin yläpinnan yläpuolelle. Edellä mainittu seikka näkyy selvästi kuviossa 3.

Keksinnön mukainen sovitelma asennetaan siis paikalleen perustuksen raudoitusvaiheessa, jolloin betonin valun jälkeen kehämäinen elementti 2 on perustuksen betonin pinnalla osittain betonin sisällä, kuten kuviossa 3 on esitetty.

Ruuviliitoksen ansiosta sovitelman osat voidaan kuljettaa asennuspaikalle erillisinä osina, jolloin kuljetus on huomattavasti helpompaa kuin aiemmin tunnettua tekniikkaa käytettäessä. Keksinnön mukainen ratkaisu on myös kustannustehokas ja teknisesti edullinen, sillä aiemmin tunnetussa tekniikassa käytettyjä kalliita takomalla valmistettuja rakenteita ei käytetä ja myös hitsausliitosten ongelmat eliminoituvat.

Kehämäisessä elementissä 2 olevat ankkurointipulttien 4 reiät 8 ovat läpimeneviä reikiä. Reiät 8 näkyvät kuviossa 4. Ankkurointipulttien kiristys tapahtuu kiertämällä mutterit ankkurointitankojen päihin. Mutterit 9 näkyvät kuviossa 4. Kehämäisessä elementissä 2 olevat ruuviliitoksen 5 reiät 10 ovat puolestaan kierrereikiä.

Keksinnön mukaista sovitelmaa, tarkemmin sanoen kehämäistä elementtiä 2 voidaan käyttää myös asennuskehikkona. Ko. elementti valetaan betoniin, kuten edellä on esitetty.

Jos edellä mainittu kehämäinen elementti on valun jälkeen oikeassa asennossa ja korossa niin rakenteelle ci tarvitse tehdä mitään, vaan tomimaisen rakenteen asennustyö voi jatkua.

Jos edellä mainittu kehämäinen elementti on puolestaan väärässä korossa, esimerkiksi vinossa tai/ja väärässä korossa, niin silloin kierreliitoksen sisäkierrereikiin 10 kierretään ruuveja tarpeellinen määrä. Ruuvit kierretään kehämäisen elementin 2 läpi niin, että ne painautuvat betonipintaa vasten. Tällöin kehämäinen elementti 2 alkaa nousta ruuvien aikaansaaman voiman vaikutuksesta ja nousee oikeaan asentoon ja/tai korkoon. Seuraavaksi betonin ja kehämäisen elementin 2 välin syntynyt rako juotetaan umpeen. Juotoksen kovettumisen jälkeen rakenne siirtää puristuksen suoraan kehämäiseltä elementiltä 2 betonille.

Tomimaisen rakenteen alin osa 7 kiristetään ruuviliitoksen 5 ruuvien avulla suoraan kehämäistä elementtiä 2 vasten. Tällöin voima siirtyy puristuksena suoraan tornimaiselta rakenteelta kehämäiselle elementille 2 ja edelleen perustuksen 1 betonille. Vetotilanteessa voima siirtyy ruuviliitoksen 5 ruuvien välityksellä P-laipalta edelleen kehämäiselle elementille 2. Kehämäinen elementti ankkuroidaan ankkurointipulttien avulla perustuksen betoniin, kuten edellä on tuotu esille.

Edellä esitettyä keksinnön sovellutusta ei ole tarkoitettu mitenkään rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Keksintöä ei esimerkiksi ole mitenkään rajoitettu kuvioiden esittämiin muotoihin ja mittoihin/mittasuhteisiin, vaan eri osien muodot ja mitat/mittasuhteet voivat vaihdella kulloisenkin tilanteen mukaan jne.

Claims (9)

1. Menetelmä tomimaisen rakenteen kiinnittämiseksi perustukseen (1), jossa menetelmässä perustuksen (1) muodostamaan betoniin ankkuroidaan kehämäinen elementti, tunnettu siitä, että kehämäinen elementti (2) sovitetaan perustuksen (1) pinnalle niin, että kehämäinen elementti (2) jää osittain betonin sisään siten, että kehämäinen elementti (2) ankkuroidaan ankkurointipulttien (4) avulla perustukseen (1), ja että tomimaisen rakenteen alin osa (7) kiinnitetään ruuviliitoksella (5) kehämäiseen elementtiin (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehämäinen elementti (2) muodostetaan yhdestä tai useammasta osasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tomimaisen rakenteen alin osa (7) kiinnitetään kehämäiseen elementtiin (2) sisäpuolisella laippaliitoksella (p-laippa) (6).

4. Patenttivaatimuksen 1, 2, tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehämäinen elementti (2) asetetaan oikeaan asentoon kiertämällä ruuviliitoksen (5) kierrereikiin (10) muveja tarpeellisiin kohtiin ja kiristetään ruuvit betonipintaa vasten kehämäisen elementin (2) nostamiseksi betonin pinnasta oikeaan asentoon ja juotetaan betonin ja kehämäisen elementin (2) välinen rako umpeen kehämäisen elementin (2) ollessa oikeassa asennossa.

5. Sovitelma tomimaisen rakenteen kiinnittämiseksi perustukseen, joka so-vitelma käsittää kehämäisen elementin, joka on sovitettu ankkuroitavaksi perustuksen (1) muodostavaan betoniin, tunnettu siitä, että kehämäinen elementti (2) on sovitettu sijoitettavaksi osittain perustuksen (1) betonin sisään siten, että kehämäinen elementti (2) on ankkuroitavissa ankkurointipulttien (4) avulla perustukseen (1), ja että kehämäinen elementti (2) on varustettu välineillä kierreliitoksen aikaansaamiseksi tomimaisen rakenteen alimman osan (7) ja kehämäisen elementin (2) välille.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kehämäinen elementti (2) on muodostettu yhdestä tai useammasta osasta.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että välineet kierreliitoksen aikaansaamiseksi on sovitettu mahdollistamaan sisäpuoleisen laipan (p-laipan) (6) avulla muodostettavan liitoksen.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että välineet kierreliitoksen aikaansaamiseksi käsittävät kierrereiät (10).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kehämäiseen elementtiin (2) ruuviliitosta varten muodostetut kierrereiät (10) on sovitettu toimimaan välineinä, joiden avulla kehämäinen elementti (2) voidaan siirtää oikeaan asentoon kiertämällä kierrereikiin (10) ruuveja tarpeellisiin kohtiin ja kiristämällä ruuvit betonipintaa vasten.