JP5748744B2 - 風力タービン用のタワー - Google Patents

Description

本発明は、風力発電の風車用又はその他の用途用のプレストレストコンクリート（ＰＳコンクリート）製垂直支持構造物又はタワーに関する。プレストレストコンクリートの円錐台形又は円筒状カラムシャフトには環状セクターによる可変高構築物が配設され、各環状セクターは互いに縦方向に結合された半円形又は多角形セクション若しくは半円形又は多角形セクターを有する幾つかの壁ピース(wall piece)からなる。或る高さのものが幾つか重畳される場合、タワーの構造的連続性を可能にするシステムで縦方向に結合された半円形又は多角形セクション若しくは半円形又は多角形セクターを有する幾つかの壁ピースからなる。風車は直接支持構造物又はタワーの上端部に配置されるか、又は風車が最終的に固定される別の金属カラムシャフトが支持構造物又はタワーの上端部に配置される

本発明はまた風力発電用風車の支持構造物の建設、特に、これら支持構造物の構築及び設置に関する。

更に、本発明は、前記壁ピースの連続的組込みに基づく支持構造物又はタワーの架設方法に関する。

本明細書の全体を通して、「壁ピース」とは、支持構造物又はタワーの壁を形成するピースのことである。この壁は５〜３０ｃｍ程度の薄さであり、中央にプレストレス部と断面の外辺部に非プレストレスト補強を有するプレストレストコンクリート若しくはファイバー補強コンクリートから形成されており、ファイバー補強コンクリートは１個以上のピースに接する支持構造物又はタワーの環状セクターを形成するのに適する。

従来技術に関連して、再生可能エネルギーの発展の範囲内で広範に拡大し続ける風力発電分野は、大いなる費用・効果の研究が徐々に進行しており、所望の発電量をカバーするために、３ＭＷ又は５ＭＷにも増大する一層強力な風車の設計が行われている。

これらの新たな設計は、現在の風車に加わる応力よりも一層大きな応力に耐えなければならない風車を支え、かつ、長さが５０ｍ超の羽根を有する機械類を収容できるために１２０ｍまでの新たな高さに達する支持構造物又はタワーの再考を余儀なくさせる。

フランジにより横向きに結合された、曲線状の電気溶接プレートにより構築された現在のタワー（高さは７０ｍ以下）の延長では、特に、スチール製のこのタイプの構造物の桁外れの可撓性及びこれら新規なタワーの動体力学計算から演繹される要件を有するこれらの特徴の無比性により、前記要素類にとって必要な新規な特徴を費用・効果の観点から対処することは不可能である。

従って、他の材料を使用する必要があり、その中でも、コンクリートは前記問題点に対処するのに必要な特徴を有する。

この意味で、既に着手された幾つかの先駆的行為が存在する。これらのうちの幾つかは、補強コンクリートでこれらタワーを建造するか、又はスリップフォーム工法又はクライミングフォーム工法の結果としてこれら要素類のポストテンション工法を“現場(in situ)”（すなわちウィンドファーム（風力基地）及びその最終設置箇所）で実施してこれらタワーの建造問題を解決する。“現場(in situ)”ポストテンション工法の場合、ケーブルが通され、そして、タワーの内部又は外部の何れかにこの目的のために残されたジャケットチューブ内の薄いコンクリート壁内部がポストテンションされる。これらの解決法は、費用が掛かるばかりか、これらを実施するために長期間が必要であるという欠点を有する。これらの欠点はプロジェクトの費用・効果に対して直接悪く作用する。

その他のケースでは、円形迫石（せきいし）又は小型プレート（プレートは互いに接合されタワーを形成する）のようなプレハブ（工場生産）式コンクリート製の小型ピースを用いることによりこれらの問題を解決しようと試みた。タワーがサービス負荷を受け、その結果、亀裂部分が生じてもタワーの適当な動的操作を保証するために、これらの一般的に補強されたピースは、かなりの厚さが必要である。このため、これらの設計は、亀裂を防ぐためにタワーに沿って全ての断面を圧縮する内部又は外部ポストテンション工法を現場で実施することにより必要に応じて補強される。

この解決法では、現場ポストテンション工法のピース間の大量のアタッチメント等の存在が非常に面倒であり、その結果、これらタワーの組立費用が非常に高価になり、また、組立の実際の操作も危うくなる。

補強コンクリートを用いる様々なタワー建設方法を記載した従来技術の公知文献は多数存在する。例えば、特許文献１〜特許文献１３を挙げることができる。

前記特許文献類に記載された技術的解決法は下記のグループに分類することができる。
a. 現場構築タワー、
b. 重畳環状セクターと現場ポストテンション工法による補強コンクリート製タワー、
c. 現場ポストテンション工法を必要とする２個以上の組立コンポーネントと一体化された環状構造セクターの重畳により形成されたコンクリート製タワー、
d. コンクリート又は鋼板製格子状タワー、
e. 薄鋼板間に注入されたコンクリートにより形成されたタワー、
f. 建造の助けになるか又は構造的効果を改善するかの何れかに好適な異なる形状を有するピースが配設されているタワー、
g. 特定の補強要素がその内部に組込まれているピースを含むタワー。

特許文献１４はプレハブ要素により足場を設けることなくタワー又はスタックを建造する方法を開示している。特許文献１４には、前記プレハブ要素はプレストレストコンクリート製であることができると記載されているにも拘わらず、その図８〜図１０には、垂直取付がプレストレスト結束具を含むことが図示されている。

特許文献１５には、マスト、タワー又は橋などのような構造物を形成できる２個のプレストレストコンクリート要素を結合する装置及び方法が記載されている。特許文献１５には、数本のプレストレストストランドで結合された壁ピースの形状をしたプレストレストコンクリート要素が記載されている。プレストレストストランドは壁ピースから長く延ばされており、重畳隣接壁ピース内に形成されたダクト内に挿入されている。このダクトは、前記延長ストランドのその後のテンショニング（腰入れ）によりピースに連結し、ユニーバーサルジョンイトを得るために、全ての隣接壁ピース内を垂直に走っている。この建設解決策は、マストなどのような低い高さの壁ピースの展開に限定されるという欠点がある。なぜなら、全壁ピースのポストテンショニングのためにピース内に挿入されたストランドを有しなければならず、また、重畳壁ピース間の取付を有しなければならないような壁ピースの現場組立は極めて難しく、しかも複雑な操作を包含するからである。

本発明は、幾つかの重畳環状構造区画からなるタイプの垂直支持構造物又はタワーを提案する。これら各区画は、その縦方向端部で結合された２個以上の壁ピースを一体化する。また、タワー又は風力基地の据付現場でケーブルのポストテンション工法に概ね基づく従来技術の提案と異なり、工場でプレストレス処理することによる壁ピースの建造の特殊性により、強度を有するタワーとアタッチメントジョイント（取付継手）を提供する。前記強度は、ピースがタワー又は構造体内で占めるそれぞれの位置に応じて計算される。従って、プレストレス工法で一体化することによりタワーを形成するピースは、それ自身が構造的に抵抗力があるので、タワーを形成するために隣接及び重畳壁ピース間での取付を実施するだけでよい。更に、工場におけるプレストレス処理は産業的大規模処理であり、また、現場でポストテンション処理されたケーブルを配置する必要が無いので、本発明の提案によりタワー建造コストは低減される。他方、輸送用の補助要素の必要性を除去するために適用される技術は、ピースにおける圧縮状態を確実にし、新規な設計及びタワー建造を簡単化する組立代案を可能にする。

本発明の基礎となる提案の別の異なる側面は、プレハブ要素とプレテンション処理された補強材との間の接続システムである。この接続システムは特に、カラムシャフトの環状セクターの取付に適用可能であり、これにより、結合棒又はその他のポストテンションシステムなどのような追加要素の使用、及び前記のプレテンション処理された壁ピースのプレストレス処理された補強材を構成するそれ自体のプレストレス用ケーブルを用いる取付における各ピースの拡散端部区域の圧縮を（全て又は一部）必要とすること無しにプレストレス作用の継続が可能になる。しかし、特許文献１５に記載された解決方法と異なり、重畳ピースの取付区域における各ピースの短端部セクターに影響を及ぼすことがある。

特許文献１６〜２０も関連従来技術を開示している。

特開平９−２３５９１２号公報 ドイツ特許公開第２９８０９５４１号公報 ドイツ特許公開第１９８３２９２１号公報 ヨーロッパ特許公開第９６０９８６号公報 米国特許公開第２００６／０２５４１６８号公報 国際公開パンフレット第０２／０１０２５号 米国特許第７１１４２９５号明細書 日本特許第３０７４１４４号公報 ヨーロッパ特許公開第１４７４５７９号公報 ヨーロッパ特許公開第１６４５７６１号公報 ヨーロッパ特許公開第１８７６３１６号公報 国際公開パンフレット第２００７／０３３９９１号 国際公開パンフレット第２００８／０３１９１２８号 フランス特許第１１４５７８９号公報 米国特許第５８０９７１１号明細書 ドイツ特許出願第２０２００５０２０３９８号明細書 ヨーロッパ特許第１８７６３１６号明細書 ヨーロッパ特許第７５８０３４号明細書 ドイツ特許第１０２２３４２９号公報 特開２００４−０１１２１０号公報

本発明の目的は、従来技術の解決法に伴う欠点が解消された風車用支持構造物及び支持構造物の架設方法を提供することである。

前記の従来技術の解決法に較べて、本発明は、（スチール腱又はケーブルによりコンクリートに制御された応力が加えられる）製造床でプレストレス処理されたコンクリート製の大きな壁ピースによるタワーのプレファブリケーション（組み立て式工法）を解決する。壁ピースは輸送条件により厳しく制限された長さ（一般的に、２０〜４０ｍの長さ）を有し、また、半円形セクション又は円形セクター或いは多角形セクション又は多角形セクターを有する。各ピースは、あたかも所定の構造強度を有する大きなＵ字形状ビームであるかのように、それ自体及び輸送から派生する応力下で作動可能なように設計されている。更に、工場における各ピースのプレストレス処理は、前記壁ピースが支持構造物又はタワー内で占める即ち、タワーの各セクションにおいて求められる構造負荷い適当に応じられる各位置に応じて各ピース毎に計算されている。従って、これらの壁ピースは、ピース全体に悪影響を及ぼす追加的な最終ポストテンション処理を施行する必要性無しに、支持構造物又はタワーを形成することができる。下記の説明で明らかになるように、ポストテンション処理は極く限られた場合にのみ実施される。この、極く限られた場合というのは、その末端部分で各壁ピースの短い展開（一般的に、１〜１．５ｍ程度の長さ）に排他的に作用し、壁ピースの対面及び重畳取付拡散末端区域を圧縮する。

本発明による支持構造物又はタワーは、概ね円錐台形のカラムシャフトを集積する。しかし、横方向ジョイントにより互いに結合された、２個以上の重畳環状構造セクション又はセクターにより部分的に形成された円筒形であることもできる。本発明によれば、各環状構造セクション又はセクターは、タワーの縦方向ジョイントを形成するこれらの側面で結合された、前記のように工場でプレストレス処理された２個以上のプレハブ式壁ピースを集積する。

プレストレス処理はポストテンション処理された補強材で行うことができる。この場合、コンクリートが十分な強度を獲得している場合、テンション付加及び定着（又は固定）を実施するダクト又はジャケットチューブ内に収容されているプレストレス処理された補強材のテンション付加前に、コンクリート打ちを実施できる。又は、本発明に関連するように、１０個のプレテンション処理された補強材を使用する場合、固定要素内で事前にテンション処理され、かつ、定着（アンカーリング）された後にコンクリート打ちが行われる。

この場合、コンクリートが十分な強度を獲得したとき、補強材はそれらの仮定着部から外され、そして、接着により、補強材中に予め加えられていた強圧はコンクリートに移転される。

最後に、接着条件の観点から、プレテンション処理された補強材又は、応力付加後に接着剤が補強材とコンクリートとの間に注入されるポストテンション処理された補強材によるプレストレッシング（予負荷）のような場合には、腱は接着性であることができ、若しくは、接着力を発生しない補強材を保護するシステムが使用されるポストテンション処理された補強材によるプレストレッシングのような場合には、腱は非接着性であることができる。

工場で直接的にプレストレス処理されたピースを使用することによるタワー及び取付システムの開発は下記のような利点をもたらす。
a. プレストレッシングが開始時点からピース内の抵抗性補強材として機能するので、工費節減になる。
b. 大きなピースを得ることができる。
c. プレストレッシング技術、高強度コンクリート又はファイバーコンクリートの使用は、設計変更を伴い、プレストレス処理されたダブルＴビーム又はボックス梁による橋の建造のための現行技術により生じるような、高い剛性、細長性、耐久性及び材料節約性などを付与する。
d. 亀裂発生を防止し、その結果、タワーの高い剛性、長い有効寿命及び低い維持費用などを保証する。
e. プレストレッシングケーブルは工業的方法で工場内で配置されるので、製造コストが低減される。
f. 組立時間を短縮し、これらの実行を簡単化することにより現場で実施すべき作業及びコストを低減する。組立時間の短縮により、現場における建造に固有の気候学的不確実性及び困難性も低減される。
g. 輸送用の補助要素を使用する必要性が無くなる。従って、構造物を支持する必要無しに、通常の貨物自動車上に大きなピースを配置することができる。
h. ピースの耐性能力を考慮すれば、本明細書に述べるような新規な組立代替法が可能である。この代替法では、ピースがその下方部分に分部的に接続されたら、これらのピースは孤立した形で抵抗力がある。
i. ドライジョイントによる接続システムは分解可能なタワーの建造を可能にする。タワーの完全なる分解はその何れの要素の取り壊しも必要とせず、別の可能性のある土地へのその事後組立のためのタワー建造用ピースとしての再使用を可能にする。また、これにより、タワーの有効寿命の終期に風力基地を撤去することを可能にし、又は一層高いタワーを建造するためにピースの再使用さえも可能にする。

前記の本発明の解決法によれば、垂直位置に配置され、縦方向に結合された１個又は２個以上の本発明の壁ピースは、現在使用されているものと同じ外観と機能を有するカラムシャフトのスパンを形成する。２個の半円形ピースにより形成される新たなプレストレストコンクリートスパン又は金属スパンは、必要な高さに達するまで、この最初の円錐形柱筒上に配置される。

各ピースは高強度コンクリート製であり、小さな厚さと可変半径を有する半円形又は多角形セクション又はセクターを構成する。前記高強度コンクリートは必要ならば、自己圧縮コンクリート、高強度コンクリート又はファイバコンクリートであることができる。ファイバコンクリートは集中プレストレッシング又はその自己重量若しくは他の一時的負荷の影響を補正するために僅かに偏向されており、かつ、コンクリートへのファイバの添加により為され得る補強とが施され、若しくはこのような目的のために作製された金型又は床内で水平位置で行われる断面の外辺部の非プレストレスト補強が施されている。

ジャケットチユーブ及びケーブルの配置により製造床内で実施されるこのプレストレッシング、コンクリート打ち及び金型からピースを抜出す前の後続的テンショニングは、全体的コンクリート断面の亀裂発生の無いままの維持を確保し、タワーの機械的特性及び耐久特性を保存する。この状況は重要である。なぜなら、補強コンクリートのその他の解決法では、要求条件下で変形してしまい、また、スチール（鋼）の場合、作動し始めるために、スチールは伸ばされなければならないが、これはコンクリートに亀裂を発生させる。製造処理自体からプレストレスを受けるピースでは、クラックの無発生が保証されている。これにより、タワーの有効寿命が増大し、メンテナンスの必要性も無くなる。このメンテンス費用は他の解決法では非常に高額であった。

プレストレッシング処理により製造される壁ピースの代わりに、重要なことは応力付加がその製造過程で壁ピースに編入され、使用されるシステムと無関係に前記の機械的強度が壁ピースに付与されることなので、工場において（操作の複雑性及びコストと無関係に）ポストテンショニング処理によっても壁ピースを得ることも出来る。

壁ピースが最終的に配置されるまでの、壁ピースの取り扱い及び輸送は、製造場所において行われ、おそらく、要素の細長さを考慮すれば、或る種の対角材(cross bracing)要素が必要となる。

ピース間の（円錐形柱筒の直線母線に応じた）縦方向取付は、非プレストレスト補強材の重複と通過及び引き続く高強度モルタルの充填を伴うウエットジョイントによるか又はドライジョイントにより行われる。ドライジョイントは異なる高さで基面と対角的に交差するピースの壁内でブッシュとボルトにより、若しくは、ピースの縦方向端部の内部に沿った有孔コンクリートフランジの何れかにより行われる。この場合、締付けトルクを制御しながらボルトとナットによりジョイントを結合させることができる。

コンクリート製のタワーの幾つかのスパンが重畳されている場合、カラムシャフトの異なるスパンに沿って連続ジョイントを防ぐために、基面に対して回転するか又は回転せず連続縦方向ジョイントを残すこともできる。いずれの場合も好適である。

スパン間又は第１のスパンと基礎との間の横方向取付は、ピースの母線方向に有孔ピースの端部を拡幅することにより行われる。これにより、高強度棒鋼による結合が可能になる。高強度棒鋼は、重複定着されたウエット取付、ネジ取付又は組立時に現場でポストテンション処理することによる取付によりジョイントを接合させることができる。これらは、液体又はプラスチックセメントモルタル若しくはワックスなどのような任意のその他の保護製品により保護される。

ポストテンション処理取付の場合、両ピースの結合に加えて、これらの結合棒はタワーの全てのセクションにおけるプレストレッシングの継続性を確実にする。従って、使用される定着システム（補助定着要素無しのプレストレッシング、補助サポートにより頭部で定着されたプレストレッシング又はポストテンショニング）に応じて、異なる肥厚部(thicknessing)長さ及び異なる接合長さが必要となるであろうし、またそれらを使用することができるであろう。ピースの終端部からのプレストレッシングを定着する場合又はポストテンショニングの場合、ピースの終端部におけるコンクリートのセクションの肥厚部は、前記終端部で、内部フランジの形態の厚い金属板により置き換えることができる。直接的に関連する穿孔の結果として、高強度棒鋼により要素の残部への取付が可能になる。この高強度棒鋼は締付けトルクを制御しながらネジ留されるか又はポストテンション処理される。

基礎への取付の場合、これらの鉄筋は基礎が建造される時点又はその後基面内にジャケットチューブが配置される時点で配置させることができる。この場合、鉄筋は高強度モルタルが充填される前に導入される。

横方向取付及び縦方向取付の両方とも、ピースの正確な配置を可能にするガイドシステムを配設させることができる。

前記のように、タワーの各スパンは２個の半円形又は多角形ピースにより形成することもできるし、或いは、半円形又は多角形セクターを有する更に多数のピース、すなわち、半分のセクションの４個のピース、セクションの１／３の６個のピース、セクションの１／４の８個のピースなどによっても形成できるので、タワーの基面の開始時点における前記ピースは異なる長さを有することができる。例えば、これらの半数は正常な長さを有し、間に差し込む態様で、他の半数は前記長さの半分の長さを有することができる。これにより、続きのスパンの連続的重複部において、横方向取付は異なる水平面で行われ、タワーの頂部における半数のピースは長さが半分であり、その結果、これらのピースは全て水平になる。

この組立システムは補助タワーの使用を必要としないので、組立期間とコストが低減される。

ピースのコンクリートの外部及び内部仕上げは、平滑化、ペイント塗布、表面模様付け、洗浄などのような別のタイプのピースを出現させるような任意の方法で行うことができる。

ピースは人間及び装置がタワーの内部にアクセスできるために必要な空隙を有することもできる。

補助装置の実装に必要とされるような多くの挿入物、定着板なども、建造時点で、ピースの内部及び外部の両方に配置させることができる。この意味で、組立システムは、建造作業が完了したら撤去できる。又は、タワー内部に残置させておくことができる補助タワーの事前組立を必要とすることもある。

前記のように、本発明は、それ自体のプレストレッシングケーブルに基づいて、プレハブのプレテンション処理された要素の接続システムも提案する。本発明の接続システムは、壁ピースのテンショニングケーブルの一部の後続テンショニングに基づき、追加的な要素を必要とすること無く、プレテンション処理された補強材により、プレハブ要素間を接続させることができる。

この目的のために、使用されるプレストレッシングケーブルが、壁ピースの外部に突出するスパンを通して、工場でプレストレス処理された前記壁ピース内に延ばされている。継続的プレストレッシングを確実にする横方向ジョイントを得るように、２個の重畳壁ピースが端部を突き合わして配列されているので、前記ケーブル延長スパンの後続テンショニングによりこれらに結合させるために、前記延長スパンは、隣接壁ピース内に形成されたダクトを通して挿入されている。

特に、本発明により提案されたシステムにより、（何れの場合にも、テンショニングに必要であり、しかし、従来のプレテンション処理からなる解決法では後に切断しなければならなかった）ケーブルの外方突出部分は、隣接ピース内にこの目的のために残されたダクト内に収容される。これら全てをジョイントの同じ側に配置させることもできるし、或いは何れかの側に合併させることもできる。

前記ケーブルの通過を容易にするために、本発明のシステムでは、縦溝を有する要素及び前記形状を有する共通定着板なども使用できる。

テンショニングのための新規なシステム及び方法は、プレストレッシング作用を継続的に与えることを可能にし、そのため、定着要素を収容するための５０ｃｍ〜３００ｃｍの範囲内の長さを有するピースの断面の肥厚部だけが必要である。

基本的に、一方では後続テンショニングの必要性を考慮し、他方では終端部におけるコンクリートの接着破壊を考慮すれば、本発明のシステムはジョイント部では接着性ではない。

しかし、テンショニングケーブルはグリース又はワックス或いは接着剤系を提供するための代替的セメントグラウト又は樹脂により簡単に保護することができる。

キャップなどのような定着保護要素も本発明により提案されたシステムで使用することができる。

他方、再テンション処理すべき区域の長さが短縮されているので、楔の絞込(wedge draw-in)は小さくなければならない。実施されるべきテンショニング量及び求められる定着区域の必要な寸法を決定するために、正確な計算が必要である。

０．５、０．６又は０．６２インチのプレストレッシングケーブルなどが常用のプレテンション処理された補強材として有用である。

また、本発明は基礎の取付にも適用でき、基礎要素内の定着（アンカー）長さに十分なマージンを与える。

それ自体のプレテンショニングケーブルに基づいてプレテンション処理されたプレハブ要素を接続する本発明の新規なシステムは従って、このような目的に適することが発見されるまで未知であった構造及び構成的機能を有する革新的な特徴を示す。何れにせよ、その実用的用途と組み合わせることにより、本発明は特許されるべき十分な根拠を有する。

新世代風車に関する風力分野で生じた技術的ニーズを完全に解決したことに加えて、前記説明に基づき、本発明はタワーのコスト予測数量を改善することができるばかりか、タワーの低維持費又はドライジョイントの場合のタワーの解体及び移転の可能性、高い耐久性若しくは高い破壊強度などのような追加的な利点も提供する。

他方、その用途は風力分野に限定されず、煙突、管制塔、通信塔などの構造物に関する問題点も効果的に解決する。

以上述べたように、本発明の効果は、従来技術の解決法が有していた欠点を全て解消することである。

本発明の一実施例による、プレストレストコンクリート製で、全体的に円形断面で形成された、風力発電又はその他の用途用の風車の支持構造物の正面図であり、幾つかのスパンの結合により行われた組立が示されている。 図１におけるＡ−Ａ線に沿った、プレストレストコンクリート製で、全体的に円形断面で形成された、風力発電又はその他の用途用の風車の支持構造物の横断面図である。 本発明によるプレストレッシングケーブルに基づく、２個の重畳壁ピースを結合するためのシステムが組み込まれたプレテンション処理されたプレハブ要素の縦断面に従った断面図であり、横方向ジョイントの同じ側面に配置されたダクトによる取付例が図示されている。 本発明の取付用システムに組み込まれるプレテンション処理されたプレハブ要素の別の実施態様の縦断面に従った断面図であり、この場合、ダクトは横方向取付の何れかの側面に合併された状態で配置されている。 本発明による支持構造物の別の実施例の正面図と、当該正面図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った横断面図であり、組立体を構成するピースの配列と、幾つかのスパンの結合の場合の各スパンにおけるカラムシャフトの縦方向ジョイントの回転が示されている。 図２において符号“ｄ１”で示された部分の拡大図であり、本発明の構造物の内部形状が示されている。 図２において符号“ｄ２”で示された部分の拡大図であり、ウエットジョイントの場合の半円形又は多角形断面を有するピースの取付が示されている。 図２において符号“ｄ２”で示された部分の拡大図であり、ボルトとブッシュによる結合の場合の半円形又は多角形断面を有するピースの取付が示されている。 図２において符号“ｄ２”で示された部分の拡大図であり、コンクリートフランジによる結合の場合の半円形又は多角形断面を有するピースの取付が示されている。 本発明の構造物の一部とその基礎の縦断面図である。 図１０におけるＡ−Ａ線に沿った本発明の構造物の断面図であり、本発明の２個のスパンの間の横方向取付の平面図が示されている。 図１０において符号“ｅ１”で示された部分の拡大図であり、タワーの全ての断面における継続的プレストレッシングを確実にする高強度棒鋼により結合された壁ピースの肥厚部による横方向ジョイントの実施態様の一例が示されている。 図１０において符号“ｅ１”で示された部分の拡大図であり、ピースの末端からのプレストレッシングを定着させる場合の、締付けトルクを制御しながらネジ込みされた高強度棒鋼により結合された金属フランジによる横方向ジョイントの実施態様の一例が示されている。 図１０におけるＢ−Ｂ線に沿った本発明の構造物の断面と共に、本発明の第１のスパンの基礎への取付の平面図が示されている。 図１０において符号“ｅ２”で示された部分の拡大図であり、基礎を建造する瞬間に鉄筋として工事現場で、高強度棒鋼により基礎に結合された壁ピースの肥厚部のオプションによる基礎への取付の一実施態様が示されている。 図１０において符号“ｅ２”で示された部分の拡大図であり、ジャケットチューブを介して、基礎内の鉄筋として工事現場で高強度棒鋼により基礎に取り付けられた、壁ピースの肥厚部のオプションによる基礎への取付の一実施態様が示されている。 本発明のスパンと位置決めガイドの細部との間の取付の平面図と、この平面図におけるＡ−Ａ線に沿った本発明のスパンと位置決めガイドとの間の取付の断面図を示す。 輸送の一実施態様の側面図と、対傾構(transverse bracing)要素の断面図を示す。 異なる寸法の層間挿入された出発スパンによる本発明の構造物の別の取付システムの斜視図である。 図１９に示された不等スパンから、構造物の末端までの連続的組立中の斜視図である。 図１９に示された不等スパンから、構造物の末端までの連続的組立中の斜視図である。 本発明の支持構造物の架設のための本発明による見込みステップに関する概念的工程図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳述する。

図１及び図２に示されているように、全体的にプレハブ式プレストレストコンクリート製の風力発電用風車のための及びその他の用途のための支持構造物は、高強度コンクリート製のプレハブ式カラムシャフト１により形成されている。このカラムシャフト１は、自己充填できる製造床でプレストレス処理又はポストテンション処理されている。また、このカラムシャフト１は、必要に応じて、壁厚が５ｃｍ〜３０ｃｍの半円形又は多角形（図示されていない）断面を有する少なくとも２個のピース２及び３により形成される高さが可変式の円錐台形の形状を有する。図６において符号“ｄ１”で示されるように、ピース２及び３は、中心位置に配置されたプレストレッシング部材４と、断面の外辺部に配置された非プレストレスト補強材５を有する。ピース２及び３は、縦方向ジョイント６により互いに結合されている。

プレストレッシング部材４は、それ自体の重量又はその他の一時的荷重の作用を補正するために、その中心位置に関して僅かに変動させることができる。

更に、本発明の構造物は、製造床でプレストレス処理又はポストテンション処理されたコンクリート製の前記プレハブ式カラムシャフト１の１個以上のスパンから形成されている。これらのスパンは、適切には、添付図面の図３及び図４に詳細に示されている横方向ジョイント７又は接合システムにより互いに結合されている。

本発明によれば、前記の縦方向ジョイント６に関する好ましい実施態様として、３種類の代替的方法を実施できる。第１の好ましい実施態様として、本発明は前記の縦方向ジョイント６を提供する。この縦方向ジョイント６は、図７に示されるように、ウエットジョイント８により行われる。ウエットジョイント８はプレストレス処理されていない補強材の重複及び通過と高強度モルタルの後続充填とからなる。第２の好ましい実施態様では、前記縦方向ジョイント６は、図８に示されるように、異なる高さで基面と対角的に交差するように、ピースの壁内にブッシュとボルト９を配置することにより行われる。第３の好まし実施態様では、前記縦方向ジョイント６は、図９に示されるように、ピースの縦方向エッジの内面に沿う有孔コンクリートフランジ１０により行われる。これにより、締め付けトルクを制御しつつ、ボルトとナット１１によりジョイントを結合させることができる。

図５に示されるような構造体を形成するカラムシャフト１の異なるスパンに沿った連続的なジョイントを防止するために、前記の縦方向ジョイント６は、基面に対して回転するように設置することもできる。しかし、回転させず、連続的なジョイントを形成することもできる。

更に、図１１及び図１４に示されるようなスパン間及び基面に対する前記の横方向ジョイント７は、高強度棒鋼１２により結合される。高強度棒鋼１２は、組立時に現場でポストテンション処理され、また、十分な長さを有する。従って、タワーの全ての断面においてプレストレッシングが確保される。この高強度棒鋼１２は、液体又はプラスチックセメントモルタル或いは樹脂若しくは、ワックスのようなその他の任意の保護製品で保護される。下記で説明する図３及び図４のシステムも横方向ジョイントに使用できる。

本発明の好ましい実施態様では、前記高強度棒鋼１２は、図１２に示されるように、各スパンの端部に形成されるコンクリート壁１３の有孔肥厚部を横断するように、横方向ジョイント内に配置される。ピースの端部からプレストレッシングを固定する事例の別の好ましい実施態様は図１３に示されている。図１３に示された高強度棒鋼１２は、カラムシャフトの内部にフランジを形成する極めて厚い有孔金属板１４を横断する。

本発明の好ましい実施態様において、基礎へのカラムシャフトの取付に関連して、前記基礎１５における前記棒鋼１２の固定は、後者のように同時に直接行うことが出来る。代替方法となることができる別の好ましい実施態様は図１６に示されている。この実施態様では、高強度モルタル１７が充填される前に棒鋼１２が導入される基礎１５内のジャケットチューブ１６の位置決めにより行われる。

縦方向ジョイント６及び横方向ジョイント７の両方を形成する、カラムシャフト１のピース２及び３並びに異なるスパンの組立時における正確な位置決めを可能にするため
、図１７に示されるような常用のガイドシステム１８を所望により配設することもできる。

最後に、ピースの最終的位置決めの前に、ピースの安定性を確保するために、図１８に示されるような対傾構(transverse bracing)システム１９を所望によりピースに配設すこともできる。

図１９〜図２１に示されるような代替的実施態様に従えば、タワーのカラムシャフト１の各スパンは、半円形又は多角形セクターを有するセクションの２個超のピース２及び３により形成できる。この実施例では、６個のピースのうち３個のセクションが図示されている。後続スパン１の連続的重畳において、縦方向ジョイント６は回転されず、また、横方向ジョイント７は異なる水平面に存在し、タワーの頂部で全てが同じ水平面になるために、タワーの頂部におけるピースの半数はまたもや半分の長さを有するように、これらのうち半数は、タワーの基礎の始めの部分で及び間挿態様で、標準長さ２を有し、残りの半数はその約半分の長さ３を有する。

図３及び図４を参照する。この実施態様におけるプレテンション処理されたプレハブ式要素間の本発明の接続システムは、前記に説明されたようなプレハブ式壁ピース２を用いて行われる。この壁ピース２は、接合されるべき隣接壁ピース２内に配設されたダクト２４内に収容され、外方へ突出するケーブル４ａの一部と共にプレテンションが掛けられた鉄筋又はケーブル４がその内部に配設されている。前記隣接壁ピース２において前記取付を行うために、その横断面に肥厚部２１が形成されており、この肥厚部２１は定着要素２２を収容するのに好適であり、定着要素２２の頂部には、キャップなどのような保護要素２３を合体させることができる。前記のダクト２４は、図３に示された実施態様に見られるように、ジョイントの同じ側に全て配置させることができる。或いは、図４の実施態様に示されるように、ダクト２４は、何れかの側に合併させることもできる。

ダクト２４内へのケーブル４の通過を容易にするために、本発明のシステムは、縦溝を有する要素と、更に、前記類型を有する共通定着板（図示されていない）を使用することができる。

一方では後続的テンショニングの必要性を考慮し、他方ではその端部におけるコンクリートの接着破壊を考慮すれば、本発明のシステムは、ダクト２４が配置される肥厚部２１の区域では接着性ではない。しかし、テンション用ケーブルはグリース又はワックスで簡単に保護することができ、又は別法として、接着剤系を提供するために、セメントグラウト又は樹脂をその後に注入することができる。

図２２は本発明による支持構造物又はタワーを架設するために実行できる方法を示す。図２２には、各壁ピース（２，３）を個別に据付るとすれば、隣接ピースに縦方向ジョイント（垂直内部ピース接触エッジの取付又は１個のピース（２，３）をその直下のピースに結合させる横方向ジョイントの形成）により結合させる方法が示されている。

壁ピースの殆どは製造床におけるこれらの製造過程で得られる構造剛性に左右されることを理解すれば、一層高い要件を有するか又は壁ピースの幾つか若しくはそれらの部分のみに作用するポストテンショニングを有するタワーの或る部分に局在する局部的ポストテンショニングの実行と互換できる。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。用語「又は」に関して、例えば「Ａ又はＢ」は、「Ａのみ」、「Ｂのみ」ならず、「ＡとＢの両方」を選択することも含む。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。

１ カラムシャフト
２ 壁ピース
３ 壁ピース
４，４ａ ケーブル
５ 非プレストレスト補強材
６ 縦方向ジョイント
７ 横方向ジョイント
８ ウェットジョイント
９ ブッシュ及びボルト
１０ 有孔コンクリートフランジ
１１ ボルト及びナット
１２ 高強度棒鋼
１３ コンクリート壁
１４ 有孔金属シート
１５ 基礎
１６ ジャケットチューブ
１７ 高強度モルタル
１８ ガイドシステム
１９ 対傾構システム
２１ 肥厚部
２２ 定着要素
２３ 保護要素
２４ ダクト

Claims (12)

1. 横方向ジョイント（７）により互いに結合された複数個の多角形又は円形の横断面を有する環状部分により形成され、前記環状部分の１つは、金属製カラムシャフト（１）からなり、前記環状部分の残りの１つ又は複数のものは、隣接して配列され、縦方向ジョイント（６）により結合された複数個のコンクリート製の壁ピース（２，３）で形成された風力タービン用のタワーにおいて、
   (a)前記壁ピース（２，３）は、製造過程でプレストレッシングが与えられ、前記壁ピース（２，３）全体に渡って延びる複数本のケーブルを用いて、製造床で、プレコンプレッシングされ、所定のプレストレッシングが、前記壁ピース（２，３）に加えられ、抵抗性補強材として機能し、
   (b)前記壁ピース（２，３）は、隣接するもの同士により、又は前記金属製カラムシャフト（１）により、又は前記タワーを構成するタワー基礎部材により、又はその端部に設置された前記壁ピース（２，３）の取付部により、組み立てられ、
   (c)前記壁ピース（２，３）は、５ｃｍから３０ｃｍの間の厚さを有し、その中心部はプレストレッシングがかかった状態にあり、その周辺部は、スティール製又はファイバ製の強化部材を有し、
   (d)前記壁ピース（２，３）は、高強度コンクリート製であり、
   (e)前記壁ピース（２，３）は、その両端部又は一端部に肥厚部分（２１）を有し、前記肥厚部分（２１）にはダクト（２４）が形成されており、前記ダクト（２４）はプレストレッシングケーブル（４ａ）又は鉄筋をその中に通すことができ、前記プレストレッシングケーブル（４ａ）又は鉄筋は、別の壁部材、金属カラムシャフト又はタワー基礎部分への取付部品となり、
   (f)前記肥厚部分（２１）は、前記壁ピース（２，３）の一端から前記ダクト（２４）の出口エリアまで厚さが増大する形状からなり、５０ｃｍ〜３００ｃｍの長さの縦方向スパンの全体に延びている、
   ことを特徴とする風力タービン用のタワー。
2. 前記肥厚部分（２１）は、前記壁ピース（２，３）の環状断面の内面及び外面の両方に向かって突出しており、最も突出した区域に、前記プレストレッシングケーブル（４ａ）又は鉄筋を定着させる面を提供する、
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
3. 前記肥厚部分（２１）は前記壁ピース（２，３）の環状断面の一部又は全部を包囲する
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
4. 前記壁ピース（２，３）の一部の壁ピースにおいては、前記壁ピースのプレコンプレッションに使用される前記プレストレッシングケーブル（４ａ）は、伸張されて前記壁ピース（２，３）から突出し、
   前記ケーブルの伸張されたスパンは、隣接する前記壁ピース（２，３）内に形成されたダクト（２４）に挿入され、前記ケーブルの伸張されたスパンを継続的にテンショニングすることにより、前記壁ピース（２，３）が結合されて横方向ジョイントが得られ、これにより、２個の前記壁ピース（２，３）がそれらの端部で対向するように配列されている際に、継続的なプレストレッシングを確保する、
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
5. 前記ダクト（２４）には、ジャケットチューブが配設されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
6. 前記壁ピース（２，３）は、前記壁ピース（２，３）の横断面の中心部に配置されたプレストレッシング部材（４）と前記横断面の外辺部に配置された非プレストレスト補強材（５）とを有し、
   前記壁ピース（２，３）は、横方向ジョイント（７）と縦方向ジョイント（６）を用いて互いに結合されている
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
7. 前記壁ピース（２，３）又は金属製カラムシャフト（１）の環状部分は、円錐台形又は円筒状であり、
   前記横方向ジョイント（７）により結合される異なる環状部分の前記壁ピース（２，３）は、互いに異なる高さを有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
8. 前記壁ピース（２，３）の端部の大きな厚さを有する突出部分（１３）を貫通するように構成された棒鋼材（１２）を更に有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
9. 前記高強度コンクリートは、自己充填コンクリート(self-compacting cncrete)及びファイバー・コンクリートからなる群から選択される
   ことを特徴とする請求項１記載の風力タービン用のタワー。
10. 前記縦方向ジョイント(6)の取付は、前記壁ピース（２，３）の縦方向エッジの内面に沿った有孔コンクリートフランジ(10)を用いて行われ、締め付けトルクを制御しながら、ボルトとナット(11)を用いることにより前記縦方向ジョイント(6)を開閉できる。
    ことを特徴とする請求項１−９のいずれかに記載の風力タービン用のタワー。
11. 異なる環状部分の前記縦方向ジョイント(6)は、互いに回転方向にずらして配置されている、
    ことを特徴とする請求項１−１０のいずれかに記載の風力タービン用のタワー。
12. 互いに間挿される前記壁ピース（２，３）は異なる長さを有し、その結果、前記壁ピース（２，３）の先端は、互いに異なる水平面にあり、
    前記壁ピース（２）同士をジョイントする前記横方向ジョイント(7)の位置と前記壁ピース（３）同士をジョイントする前記横方向ジョイント(7)の位置とは、異なる高さにある
    ことを特徴とする請求項１−１１のいずれかに記載の風力タービン用のタワー。

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