KR20140097320A - 풍력 발전 설비의 앵커링 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기부 내에 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 앵커링부에 관한 것이며, 상기 앵커링부는 타워를 지지하기 위한 타워 세그먼트의 고정을 위한 지지 섹션과 기부의 콘크리트 매스 내 콘크리트 매입을 위한 기부 섹션을 포함하며, 기부 섹션은 보강 바들을 통과시키기 위한 관통공들을 구비한 하나 이상의 웨브 섹션을 포함한다.

Description

풍력 발전 설비의 앵커링 장치 및 그 방법{DEVICE AND METHOD FOR ANCHORING A WIND TURBINE}

본 발명은 기부 내에 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 앵커링부(anchoring section)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 풍력 발전 설비의 타워의 하부 구조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 풍력 발전 설비, 및 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 방법에도 관한 것이다.

오늘날의 풍력 발전 설비는 공기역학적 로터를 구비한 나셀을 포함한다. 나셀은 타워 상에서 지지되고, 타워는 기부 내에 앵커링되어 그 기부에 의해 지지된다. 도 6에는, 상기 풍력 발전 설비가 도시되어 있다. 오늘날, 풍력 발전 설비의 타워는 100m를 초과하는 높이에 이를 수 있다. 공기역학적 로터의 직경은 100m를 초과하는 높이에도 이를 수 있다. 상기 풍력 발전 설비의 타워는 통상적으로 강재 및/또는 프리스트레스 콘크리트로 제조되어 막대한 중량을 보유한다. 타워의 중량에는, 무기어식 풍력 발전 설비의 경우 10m 또는 심지어 그 이상의 직경을 보유한 제너레이터를 포함할 수 있으면서 타워의 자기 중량에 추가로 기부에 의해 지지되어야 하는 상응하는 중량을 보유하는 나셀의 중량이 부가된다. 그 밖에도, 풍력 발전 설비의 작동 중에, 종국에 타워를 경유하여 기부 내로 유도되어 그 기부에서 경사 모멘트를 초래할 수 있는 대단히 큰 풍압이 공기역학적 로터 상에서 하중을 가한다.

타워의 앵커링부는 상기 모든 하중을 흡수해야 하며, 그리고 기부를 손상시키지 않으면서, 또는 뜻밖의 손상도 최대한 적게 유지되도록 기부 내로 유도해야 한다.

강재 타워의 앵커링을 목적으로, 앵커링부 상에서 타워를 고정하기 위해 기부 내에, 다시 말해 기부의 콘크리트 내에 앵커링부로서도 표현될 수 있는 강재부(steel division)를 부분적으로 콘크리트 매입하는 점은 공지되었다. 따라서 상기 앵커링부 상에는 타워의 최하위 타워부가 고정된다.

상기 앵커링부는 기본적으로 원형으로 휘어진 T 거더(girder)로서 형성될 수 있고 이 T 거더는 알파벳 문자 T와 관련하여 두부에 걸쳐서 콘크리트 매입된다. 따라서 앵커링부는 규정에 따라 앵커링될 때 그 최하위 단부 상에 (T 거더를 명명하는) 수평 원형 플랜지 섹션을 포함하고, 이 플랜지 섹션을 경유하여, 발생하는 하중이 기부 내로 유도된다. 그 다음, 상기 앵커링부의 일부분은 기부의 표면보다, 다시 말해 콘크리트 표면보다 더 돌출된다. 표면보다 더 돌출된 상기 섹션은, 하중의 흡수를 목적으로, 추가 원형 섹션, 특히 플랜지 섹션 상에 상기 하부 타워부를 고정하기 위해, 상기 추가 원형 섹션, 특히 플랜지 섹션을 포함할 수 있다.

앵커링의 상기 실시예의 경우 문제는, 특히 하부의 수평 원형 플랜지를 경유한 하중 유입은 기부의 손상을 야기할 수 있다는 점이다. 형용하면, 앵커링부가 하부 플랜지의 하부에 위치하는 콘크리트 기부의 영역을 가장 바람직하지 못한 경우 깔때기 형태로 밀어 젖히거나, 또는 기부 내에 적어도 상응하는 파괴점들, 파괴 영역들 또는 균열 영역들이 발생한다는 위험이 존재한다. 이 경우, 특히 문제는, 상기 손상들이 기부의 하부 영역에서 발생하며 그로 인해 어렵게만 식별될 수 있다는 점이다. 또한, 이미 균열 형성의 경우, 수분이 균열 내로, 그에 따라 기부 내로 침투하여 기부의 손상을 강화시킬 수 있다는 문제도 존재한다.

동일한 방식으로, 경사 하중을 통해 발생하는 인장 하중은 기부의 상부 영역에서 유사한 국소 하중을 야기할 수 있는데, 그 이유는 이 경우에도 하부의 수평 플랜지가 집중된 하중 유입을 야기할 수 있기 때문이다. 또한, 문제는, 보강 바가 기부 상면 상의 콘크리트 내에서 폭열 현상을 야기할 수 있는 정도로 운동이 보강 바 상으로 전달될 수 있다는 점이다.

독일 특허 상표청은 우선 출원에서 하기 종래 기술을 조사하였다. DE 20 2010 005 965 U1, WO 2008/087181 A1, DE 102 26 996 A1, WO 2011/029994 A1 및 DE 25 44 657 A1.

따라서 본 발명의 과제는, 풍력 발전 설비의 타워의 앵커링을 개량하고 앞서 설명한 문제들을 최대한 방지하거나 감소시키는 것에 있다. 특히 본 발명의 과제는, 개량된 앵커링을 달성하면서 기부 내 손상을 방지하는 해결 방법을 제안하는 것에 있다. 적어도 본 발명의 과제는 대체되는 해결 방법을 제안하는 것에 있다.

본 발명에 따라서, 청구항 제 1항에 따르는 앵커링부가 제안된다. 상기 앵커링부는 기부 내에 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위해 제공된다. 앵커링부는 지지 섹션과 기부 섹션을 포함한다. 지지 섹션은 타워를 지지하기 위한 타워 세그먼트의 고정을 위해 마련된다. 예컨대 지지 섹션은, 타워부를 안착시키기 위해 이용되고 고정 볼트들을 통과시키기 위한 보어들을 구비한 원형 플랜지를 포함할 수 있다. 지지 섹션은 규정에 따라서 기부의 상부에 배치된다.

기부 섹션은 기부 내에, 다시 말해 기부의 상응하는 콘크리트 매스(concrete mass) 내에 콘크리트 매입을 위해 제공된다. 이를 위해, 기부 섹션은 적어도 부분적으로 기부 내에 콘크리트 매입되는 하나 이상의 웨브 섹션을 포함한다. 웨브 섹션은 관통공들을 구비하며, 이들 관통공을 통해서는 기부의 보강 바들 또는 유사한 보강 부재들이 통과할 수 있다. 상기 관통공들은 예컨대 원형으로 형성될 수 있고, 콘크리트 매입 중에 적어도 부분적으로 콘크리트를 수용하기 위해 제공되며, 그 결과로 수직 힘들을 기부 내로 유도할 수 있다. 이는 개구부들 내에 배치된 보강 바들에 의해 보강될 수 있다. 이 경우, 유의적이면서 최대한 강하게 분포되는 하중 유입을 달성하기 위해, 서로 상이한 높이에 배치되는 복수의 관통공이 배치된다. 특히 최대한 많은 하중을 그를 경유하여 유입시키기 위해 최대한 균일하게 분포되는 많은 관통공이 제공된다.

바람직하게는, 관통공들은 복수 개, 요컨대 적어도 2개, 3개, 4개, 또는 4개 이상의, 특히 수평인 열에 배치된다. 그 결과로, 많은 관통공의 균일한 분포가 달성되며, 그 때문에 최대한 균일한 하중 유입이 달성된다.

그 결과로, 하중 전달은 실제로 균일하게 분포될 수 있으며, 그럼으로써 특히 바로 앵커링부의 하부에서, 요컨대 앵커링부의 기부 섹션의 하부에서 최대 국소 하중은 방지된다. 그 결과로, 최대 국소 하중에 의한 손상들은 예방될 것이다. 따라서 웨브 섹션 내에서는, 서로 상이한 높이들에서, 다시 말해 웨브 섹션 내 서로 상이한 수직 위치들에 관통공들이 배치된다. 바람직하게는 상기 관통공들 각각을 통해 보강 바가 안내되고 그에 상응하게 웨브 섹션으로부터 기부의 서로 상이한 평면들 내 보강부 내로 하중 전달이 수행될 수 있다. 기본적으로, 최대한 균일한 하중 전달을 보장하기 위해, 각각의 개구부 열에 관통공들의 균일한 분포가 제공된다. 그럼에도, 기본적으로 또 다른 분포들도 고려될 수 있다.

일 실시예에 따른 제안에 따라서, 더욱 균일한, 특히 강성에 따른 하중 전달을 달성하기 위해, 개구부 열들 내에 각각 서로 상이하게 많은 개구부가 제공된다.

바람직하게는, 웨브 섹션은 원통형 배럴(cylinder barrel)로서 형성된다. 이는 원형으로 연장되는 수직 웨브 섹션에 상응할 수도 있다. 기본적으로, 상기 형태 또는 또 다른 형태의 경우, 예컨대 복수의 세그먼트를 통합하여 완전히 원형인 원통형 배럴을 형성하도록 하기 위해, 원통형 배럴의 하나의 세그먼트만이 제공될 수도 있다.

웨브 섹션의 상기 수직 형성, 다시 말해 원통형 배럴의 형성은, 그에 상응하게 웨브에 대해 횡방향으로 연장될 수 있으면서 각각 관통공의 영역에서 웨브 섹션을 통해 횡방향으로 안내될 수 있는 수평 연장되는 보강 바들과 함께 이용하기 위해 특히 바람직하다. 그 결과로, 타워로부터 앵커링부를 경유하여 기부의 보강부 내로 바람직한 하중 전달이 제공된다.

웨브 섹션은 (수직 단면도와 관련하여) 웨브 섹션의 원주방향에 대해 횡방향으로 약간 경사지게 배치될 수 있으며, 이는 절두 원추형 배럴의 형태로 이어진다. (앵커링부에 대한 상면도에서) 그에 따라 원형인 형태의 이용은 바람직한 실시예이다. 이런 점에 한해, 상기 원형 형태는 실질적으로 안착시킬 하부 타워 세그먼트의 형태에 의해 결정된다.

바람직하게는, 지지 섹션은 플랜지로서 형성된다. 그 결과로, 하부 타워 세그먼트는 상기 지지 또는 플랜지 섹션 상에 (경우에 따라 보상 수단의 이용하에) 안착되어 그 상에 고정될 수 있다. 이런 점에 한해, 지지 섹션은 바람직하게는 고정 플랜지의 의미에서의 플랜지로서 형성된다.

또한, 바람직하게는, 웨브 섹션 상에서, 플랜지로서도 형성될 수도 있는 앵커링 섹션 등은 지지 섹션을 등지고 있는 측면에서 제거된다. 이 경우, 하중 전달은, 경우에 따라 관통공들을 통해 안내되는 보강부에 의해 보조되면서, 오로지, 또는 실질적으로 관통공들을 통해 수행된다. 또 다른 앵커링 섹션들을 경유한 하중 유입의 집중은 방지된다.

특히 종래의 앵커링부의 앵커링 섹션 및 이와 결부되는 기부 손상 위험은 방지될 수 있다.

바람직하게는, 강재부로서 앵커링부를 제공한다. 따라서 상기 앵커링부는, (보상부의 유무와 무관하게) 강제로 이루어진 하부 타워부와의 결합에 함께 매칭된다.

추가의 바람직한 실시예의 제안에 따라서, 관통공들은 각각 실질적으로 계란형으로, 그리고/또는 타원형이고, 규정된 수직 방위를 갖는다. 따라서, 규정에 따라 앵커링될 때, 관통공들은 수평 방향에서보다 수직 방향으로 더 큰 치수를 보유한다. 이는 실질적으로 타원형 또는 계란형 형태를 통해 수행될 수 있다. 기본적으로 직사각형 또는 다각형 형태들도 고려된다.

바람직하게는, (관통공의 상기 형태 또는 또 다른 형태에 대해) 제공되는 적용 사례를 위한 관통공들의 치수 설계는, 보강 바가 관통공에 접촉하지 않도록, 각각의 보강 바가 관통공을 통해서 안내될 수 있는 방식으로 실행된다. 따라서 보강 바와 앵커링부 사이에 직접적인 접촉은 존재하지 않는다. 하중 전달은 앵커링부로부터, 관통공 내에서 각각의 보강 바와 웨브 섹션 사이에 배치되는 재료를 경유하여 수행된다. 상기 재료는 예컨대 기부의 콘크리트 매스와 같은 충전 복합물일 수도 있다. 다시 말해 하중 전달은 웨브 섹션으로부터, 보강 바를 에워싸는 상기 재료를 경유하여 보강 바 상으로, 그리고 보강 바로부터 계속해서 기부 내로 수행되거나, 또는 곧바로 웨브 섹션으로부터 관통공들을 경유하여 기부 내로 수행된다. 관통공의 실질적으로 타원형 또는 계란형인 형태를 통해, 수직 방향으로 보강 바와 개구부 또는 개구부의 경계부 사이에 더욱 큰 이격 간격이 제공된다. 상기 영역에는 그에 상응하게 더욱 많은 재료가 중간에 배치되며, 따라서 이 재료는 수직 방향으로 하중 전달을 증진할 것이다.

바람직하게는, 관통공은 80㎜를 상회하고, 바람직하게는 100㎜를 상회하며, 특히 바람직하게는 110㎜를 상회하는 평균 직경을 보유한다. 상기 크기를 통해, 보강부 또는 보강 바는 관통공을 통해 적합하게 안내될 수 있으면서 여전히 콘크리트 매스를 위한 공간이 유지되는 점이 보장된다. 이를 위해, 약 25㎜, 경우에 따라서는 그 미만인 직경을 보유하는 보강 철근이 출발점이 된다. 그 다음, 최대 32㎜의 평균 직경의 입도를 갖는 자갈을 포함한 콘크리트를 위한 공간, 특히 바람직하게는 이용을 위해 제안되는 약 32㎜의 평균 직경을 갖는 입도를 위한 공간이 유지된다.

계란형 또는 타원형 관통공들은 작은 직경 및 큰 직경을 보유하며, 작은 직경은 50 내지 90㎜, 특히 60 내지 80㎜의 범위이고, 큰 직경은 90 내지 130㎜, 특히 100 내지 110㎜의 범위이다. 그 결과로 관통공들에 의한 바람직한 하중 유입이 달성될 수 있다.

바람직하게는, 관통공들은 탄성 및/또는 가요성 재료, 특히 인공 발포재로 코팅된다. 그 결과로, 관통공들의 가장자리에서 가요성이 달성될 수 있으며, 이런 가요성은 상기 위치에서 최대 국소 하중의 발생을 방지한다.

그 밖에도, 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 풍력 발전 설비의 하부 구조가 제안되며, 이 하부 구조는 본 발명에 따른 앵커링부를 포함하는 콘크리트 기부를 제안한다. 따라서 상기 하부 구조는 실질적으로 철근 보강부를 보유한 철근 콘크리트 기부와, 앵커링부를 포함한다. 상기 철근 콘크리트의 보강부의 바들은, 결과적으로 앵커링부로부터 보강부를 경유하여 기부 내로 하중 전달을 달성하거나 적어도 개량하기 위해, (적어도 부분적으로) 앵커링부의 관통공들을 통과한다. 그러므로 기부와 앵커링부로 이루어진 상기 하부 구조는 안정성 및 내구성을 약속하면서도, 그에 상응하게 풍력 발전 설비의 타워를 위한 안정된 하부 구조를 형성하기 위해 최대한 균일한 하중 전달의 보장을 약속한다.

바람직하게는, 하부 구조는, 지지 섹션, 특히 원형의 수평 고정 플랜지가 콘크리트 기부에 대해 이격되어 있도록 형성된다. 콘크리트 기부의 콘크리트가 결합된, 다시 말해 경화된 후에, 실질적으로 콘크리트로 구성되는, 콘크리트 기부의 고형 표면이 제공된다. 따라서 지지 섹션은 상기 표면에 대해 이격 거리를 갖는다. 이는 특히 앵커링부 상에서 하부 타워부의 고정을 증진한다.

한 추가 실시예에 따르는 하부 구조는, 관통공들을 통해 안내되는 보강부의 섹션들, 특히 보강 바들이 관통공 내에서 충전 재료, 특히 콘크리트에 의해 에워싸임으로써 관통공들과 상기 섹션들의 접촉이 방지되는 것을 특징으로 한다.

충전 재료를 통해, 보강 바들과 앵커링 섹션 사이의 직접적인 접촉은 방지된다. 그 결과로, 보강 바 상에 앵커링부의 기부 섹션의 직접적인 연결과 그에 따른 직접적인 힘 전달이 수행될 때 발생할 수도 있는 최대 국소 하중은 방지된다. 그 외에, 갈바닉 관련 이유에서, 다시 말해 앵커링부와 보강부 사이의 갈바닉 연결의 방지를 위해, 상기 직접적인 접촉을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 하중 전달은 앵커링부로부터 충전 재료를 경유하여 각각의 보강 바 상으로 간접적으로 수행된다.

관통공과 보강 바들의 접촉의 방지는, 보강 바들이 관통공들의 경계부에 접촉하지 않으며, 그에 따라 보강 바들은 결코 앵커링부에 접촉하지 않는다는 정도로 해석되어야 한다.

앵커링부의 하부에서, 콘크리트 기부 내로의 하중 전달을 방지하기 위해, 바람직하게는 앵커링부의 하부에 압착 가능한, 특히 탄성인 재료가 배치된다. 예컨대 압축 가능한 재료로서 2개의 예시만을 말한다면 발포 재료 및/또는 플라스틱 재료를 배치하는 점이 제안된다.

또한, 타워가 본 발명에 따른 앵커링부에 의해, 그리고 앞서 기술한 것과 같은 하부 구조 상에 앵커링되는, 타워를 포함한 풍력 발전 설비가 제안된다. 따라서 상기 풍력 발전 설비는, 상부에 풍력 발전 설비의 타워가 고정되는 앵커링부가 내부에 앵커링되어 있는 기부를 포함한다.

그 밖에도, 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 방법이 제안된다. 상기 방법은 적어도, 콘크리트 기부 내에 타워를 앵커링하기 위한 앵커링부와 함께 풍력 발전 설비의 콘크리트 기부의 보강부를 준비하는 준비 단계이면서, 보강부의 섹션들, 특히 보강 바들은 앵커링부의 웨브 섹션 내 관통공들을 통해 서로 상이한 높이들에서 안내되는, 상기 준비 단계와, 콘크리트 기부 내에 앵커링부를 앵커링시키기 위해 콘크리트 기부를 주입 및 경화시키는 주입 및 경화 단계를 포함한다.

따라서 우선 앵커링부와 함께 풍력 발전 설비의 콘크리트 기부의 보강부가 준비된다. 다시 말해 이후 내부에 기부가 안착되어야 하는 기부 피트(foundation pit) 내에 보강부의 메시(mesh)가 준비된다. 또한, 앵커링부가 포지셔닝된다. 앵커링부는 관통공들을 포함하고, 보강부는 앵커링부와 함께, 보강부의 보강 바들이 앵커링부의 관통공들을 충분히 통과하도록 준비된다.

후속 단계에서, 콘크리트 매스는 기부 피트 내에 배치된 거푸집 내로 타설되면서 보강부를 완전하게 에워싸고 앵커링부를 부분적으로, 다시 말해 그 기부 섹션의 영역에서, 그에 따라 관통공들의 영역에서도 에워싼다. 마지막으로 콘크리트 매스가 경화되기만 하면 된다.

바람직하게는, 보강부의 섹션들이 관통공들에 접촉하지 않으면서 주입 시에는 충전 재료에 의해 에워싸이도록, 관통공들을 통해 보강부의 섹션들을 안내한다.

하기에서 본 발명은 첨부된 도들과 관련하여 실시예에 따라서 예시로서 설명된다.

도 1은 종래 기술을 설명하기 위해 앵커링부를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래 기술을 설명하기 위해 추가 앵커링부를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 앵커링부의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 4는 관통공을 통해 보강 바를 통과시킨 상태를 도시한 측면 단면도이다.
도 5는 도 4에 따른 관통공을 또 다른 관점에서 보면서 도시한 개략도이다.
도 6은 풍력 발전 설비를 도시한 전체도이다.

하기 도들에 따른 본 발명의 설명에는 개략도들이 이용된다. 여기서 유사하지만 동일하지 않은 부재들, 또는 유하지만 동일하지 않게 도시된 부재들에 대해 동일한 도면 부호들이 이용될 수 있다.

도 1에는, 기본적으로 공지된 앵커링부(101)가 측면 단면도로 도시되어 있으며, 앵커링부(101)는 부분적으로 콘크리트 기부(102) 내에 매입된다. 콘크리트 기부(102)는 명확성을 위해 빗금으로 도시되어 있지 않다. 앵커링부는 대부분 콘크리트 매입된 웨브 섹션(104)을 포함하고, 이 웨브 섹션은 그 하면에 앵커링 섹션으로서 대략 수평으로 형성된 플랜지 섹션(106)을 포함한다. 상면에는 고정 플랜지(108)가 제공되고, 이 고정 플랜지 상에 하부 타워부가 고정될 수 있다. 또한, 앵커링부(101)는, 기부(102) 내로 압력 하중을 유도하기 위해 예시에 따라 도시된 평면(112) 상에서 지지될 수 있는 추가 지지 플랜지(110)를 포함한다. 지지 플랜지(110)는 (도시된 것처럼) 마찬가지로 콘크리트 기부(102) 내에 캐스팅될 수 있으면서, 그 상부 테두리로부터 콘크리트, 다시 말해 콘크리트 기부의 상부 테두리(114)까지 예컨대 20㎝의 이격 간격을 보유한다. 대체되는 방식으로, 지지 플랜지(110)는 콘크리트 상면 상에 직접 안착되며, 그럼으로써 이 경우 도시된 평면(112)은 콘크리트의 상부 테두리를 지시하고 상부 테두리(114)는 생략된다.

실질적으로 수직 방향으로 작용하는 앵커링부(101) 상에서의 하중은 주로 앵커링 섹션(106) 및 지지 플랜지(110)를 경유하여 콘크리트 기부(102) 내로 유도된다. 이 경우, 앵커링 섹션(106) 및 지지 플랜지(110) 주변의 상기 영역들에서는 최대 국소 하중이 발생한다. 예컨대 앵커링 섹션(106) 상에서 하향 작용하는 하중[압력(D)]은, 앵커링 섹션(106)으로부터 힘이 대략 깔때기 형태로 콘크리트 기부(102)의 하부 영역 내로 방출되도록, 앵커링 섹션으로부터 콘크리트 기부(102) 내로 유도될 수 있다. 그에 상응하게, 상기 깔때기형 섹션(116)이 기부로부터 발생하거나, 또는 적어도 기부의 가장자리들에서 결함, 파열 또는 균열을 형성할 수 있다는 위험이 존재한다. 상기 잠재적인 손상 영역들(118)은 도 1에 명시를 위해 파선으로 도시되어 있다.

또한, 앵커링부(101)에 작용하는 인장 하중은 유사한 최대 국소 하중 및 유사한 손상을 초래할 수 있고 지지 플랜지의 상부에서 파열 또는 균열을 야기할 수 있다.

도 2에 따르는 추가 앵커링부(101)는 앵커링 섹션(106) 및 고정 플랜지(108)를 구비한 웨브 섹션(104)을 포함한다. 웨브 섹션(104)은 부분적으로 콘크리트 기부(102) 내에 매입되고 앵커링 섹션(106)은 완전하게 콘크리트 기부(102) 내에 매입된다. 고정 플랜지(108) 및 웨브 섹션(104)의 일부분은 콘크리트 기부(102)의 상부 테두리(114)보다 더 돌출된다.

또한, 도 2에는, 관통공(120)이 도시되어 있으며, 이 관통공을 통해서는 보강 바(122)가 통과한다. 보강 바(122)는 도 2에 그 이상 도시되어 있지 않은 콘크리트 기부(102)의 보강부의 부분이다.

보강 바(122)는 수평 힘들을 흡수하기 위해 제공된다. 앵커링부(101) 상에 작용하는 인장 하중(Z)의 경우, 바람직하지 않은 하중 유도를 통해 상응하는 하중 중 일부분이, 여기서 상기 단면도에 도시되어 있지 않은 복수의 보강 바를 대표하는 보강 바(122) 상으로 전달된다. 결과에 따른 하중은 보강 바를 경유하여 콘크리트 기부(102) 내로 유도된다. 보강 바(122)는 바람직하지 않은 수직 하중 유입을 통해 휘어지면서 콘크리트의 하중을 초래한다. 파선(124)은 상기와 같이 휘어진 보강 바를 과장되게 도시하여 명시하고 있다. 따라서 그 결과로 콘크리트의 상면에서 콘크리트의 손상이 발생할 수 있다.

또한, 도시한 인장 하중(Z)이 발생하는 경우, 하중 중 일부분이 앵커링 섹션(106)으로부터 상부 방향을 향해 콘크리트 기부(102) 내로 유도된다. 앵커링 섹션(106)으로부터의 힘의 상기 유도는 도 2에 하중 경로(126)에 의해 명시되어 있다. 상기 하중 경로는 앵커링 섹션(106)의 상면 상에서 개시되어, 상기 상면으로부터 파선에 따라 보강부[보강 바(122)] 쪽으로 연장되고, 상기 보강부로부터 다시 수직 방향에서 하부 방향을 향해 기부 내로 연장된다. 따라서 바람직하지 못한 하중 집중을 야기할 수 있는 부분적으로 집중된 힘들이 작용하는 부분적으로 대각선 힘 방향들이 발생한다.

도 3에는, 일 실시예에 따르는 앵커링부(1)의 기본적인 구성이 도시되어 있다. 도 3의 앵커링부(1)는 복수의 고정 개구부(30)를 구비한 고정 플랜지(8)를 포함한다. 웨브 섹션(4)은 실질적으로 콘크리트 기부(2) 내에 콘크리트 매입되며, 콘크리트 기부의 상부 테두리(14)는 명시를 위해 도시되어 있다. 웨브 섹션(4)의 콘크리트 매입된 섹션은 복수의 관통공(20)을 포함하고, 이들 관통공을 통해서는 각각의 보강 바(22)가 안내된다. 보강 바(22)는 관통 보강부로서도 표현될 수 있고, 콘크리트 강으로 구성된다. 도 3에서는, 보어들로서도 표현될 수 있는 몇몇 관통공(20) 내에만 보강 바들(22)이 통과한 것으로서 도시되어 있다. 이는, 각각의 보강 바가 이용되지 않으면서도, 관통공들(20)을 경유하여서도 콘크리트 내로 직접적으로 하중 유입이 수행될 수 있음을 명시하고 있다. 또한, 실시예들은, 보강부의 보강 바 또는 유사하거나 대응하는 부재가 각각의 관통공을 통과하도록 형성될 수 있다. 도 3에 따르는 관통공들(20)은 수평으로 연장되는 복수의 열에 배치되며, 요컨대 도시된 실시예에서는 3개의 열에 배치된다. 이와 동시에, 관통공들의 실질적으로 균일한 분포는 열별 배치를 통해 더욱 개량되어서도 제공된다. 그 결과로, 앵커링부(1)로부터 관통공들을 경유하여, 그리고 경우에 따라 또는 부분적으로 보강 바들(22)을 경유하여 기부(2) 내로 최대한 균일하게 분포되는 하중 유입이 가능해지는 것이다. 복수의 분포된 관통공은 그에 상응하게, 결과적으로 기부 내에 하중을 분포하고 하중 집중, 특히 그 결과로 인한 손상을 방지하기 위해, 하중 유입의 분포를 가능하게 한다.

도 4에는, 통과해 있는 보강 바(22)를 포함한 관통공(20)의 확대도가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 확대도는, 웨브 섹션(4)과 그에 따라 관통공(20)의 경계부가 접촉되지 않도록 보강 바(22)가 웨브 섹션(4)의 관통공(20) 내에 포지셔닝되어 있는 상태를 명시하고 있다. 이를 위해, 관통공(20) 내의 보강 바(22)는 충전 재료(28)로 에워싸인다. 이렇게 전단력을 포함한 힘들은 보강 바(22)에 의해, 웨브 섹션(4)에 의해, 그에 따라 앵커링부(1)에 의해 흡수될 수 있다. 이 경우, 힘은 웨브 섹션(4)으로부터 간접적으로만 충전 재료 또는 중간 재료를 경유하여 보강 바 상으로 전달된다.

도 5에는, 관통공(20)의 일 실시예가 상세도로 도시되어 있다. 따라서 관통공(20)은 실질적으로 계란형 형태를 보유하며, 그 길이방향은 앵커링부의 규정에 따른 이용 시 수직 방향으로 연장된다. 관통공(20) 내에는 횡단면도로 도시되어 있는 것처럼 보강 바(22)가 배치되며, 이 보강 바는 충전 재료(28)로 에워싸여 있다. 관통공(20)의 실질적으로 계란형인 형태를 바탕으로, 보강 바의 측면에서보다 보강 바(22)의 상부 및 그 하부에 훨씬 더 많은 충전 재료가 배치된다. 유념할 사항은, 상기 개략도는 더욱 나은 도시를 위해 크기 비율을 정확하게 재현한 것은 아니라는 점이다. 특히 척도에 부합하게 도시한 경우 보강 바의 직경은 도 5에 도시된 것보다 훨씬 더 작다.

따라서 풍력 발전 설비 타워를 위한 기부의 개량을 위해, 그리고 특히 비용 절약을 위해서도, 철근 콘크리트 기부 내 부분적인 콘크리트 매입을 위한 앵커링부에 관계하는 해결 방법이 제안된다. 해결 방법은 특히 앵커링부로부터 기부 내로 효율적이면서 최대한 균일한 힘 전달을 가능하게 한다.

따라서 하중 전달은 웨브 섹션으로부터 충전 재료를 경유하여 보강 바 상으로, 그리고 계속해서 기부 내로 수행되고, 그리고/또는 곧바로 관통공들의 영역 내 웨브 섹션으로부터 기부 내로 수행된다. 따라서 보강 바를 에워싸고 콘크리트로 제조될 수 있는 충전 재료는 콘크리트 도웰(concrete dowel)로서도 표현될 수 있다.

앵커링부(1)의 하부에서 콘크리트 기부 내로의 하중 전달을 방지하기 위해, 바람직하게는 앵커링부(1)의 하부에 압축 가능한, 특히 탄성인 재료(300)가 배치된다. 예컨대 압축 가능한 재료(300)로서는 2개의 예시만을 말한다면 발포 재료 및/또는 플라스틱 재료를 배치하는 점이 제안된다.

Claims (13)

1. 기부 내에 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 앵커링부(anchoring section)로서,
   - 기부의 상부에서 타워 세그먼트를 고정하기 위한, 그리고 타워를 지지하기 위한 지지 섹션과,
   - 기부 내에 콘크리트 매입하기 위해 상기 지지 섹션과 고정식으로 결합된 기부 섹션
   을 포함하며, 상기 기부 섹션은 기부 내로 수직 힘들을 유도하기 위해, 그리고 보강 바들을 통과시키기 위해 서로 상이한 높이들에 배치된 복수의 관통공을 구비한 하나 이상의 웨브(web) 섹션을 포함하는 것인 앵커링부.
2. 제 1항에 있어서, 상기 관통공들은 개구부 열들로서의 열들에 배치되고 2개 이상의 개구부 열이 제공되는 것을 특징으로 하는 앵커링부.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 웨브 섹션은 원통형 배럴, 절추 원추형 배럴, 원통형 배럴의 세그먼트, 또는 절두 원추형 배럴의 세그먼트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 앵커링부.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 섹션은 플랜지로서 형성되고, 그리고/또는 상기 웨브 섹션은 지지 섹션을 등지는 측면에서 플랜지 없이, 그리고/또는 완전하게 또는 부분적으로 원주방향으로 연장되는 다른 단부 가장자리 없이 종결되는 것을 특징으로 하는 앵커링부.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 앵커링부는 강재부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 앵커링부.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통공들은 각각 실질적으로 계란형 및/또는 타원형으로 규정된 수직인 방향으로 형성되고, 그리고/또는 80㎜를 상회하고, 바람직하게는 100㎜를 상회하며, 특히 바람직하게는 110㎜를 상회하는 평균 직경을 보유하는 것을 특징으로 하는 앵커링부.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따르는 앵커링부를 구비한 콘크리트 기부를 포함하는, 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 풍력 발전 설비의 하부 구조.
8. 제 7항에 있어서, 상기 콘크리트 기부 내에 매입된 보강부의 섹션들, 특히 보강 바들은, 상기 앵커링부로부터 상기 보강 바들을 경유하여 상기 콘크리트 기부 내로 하중 전달을 달성하기 위해 상기 앵커링부의 관통공들을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비의 하부 구조.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 앵커링부의 지지 섹션은 상기 콘크리트 기부에 대해 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비의 하부 구조.
10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통공들을 통과하는 상기 보강부의 섹션들, 특히 보강 바들은 상기 관통공 내에서 충전 재료, 특히 콘크리트에 의해 에워싸이는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비의 하부 구조.
11. 타워를 포함한 풍력 발전 설비에 있어서, 상기 타워는 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따르는 앵커링부에 의해 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따르는 하부 구조 상에 앵커링되는 것을 특징으로 하는 타워를 포함한 풍력 발전 설비.
12. 풍력 발전 설비의 타워를 앵커링하기 위한 방법으로서,
    콘크리트 기부 내에 타워를 앵커링하기 위한 앵커링부와 함께 풍력 발전 설비의 콘크리트 기부의 보강부를 준비하는 준비 단계이면서, 보강부의 섹션들, 특히 보강 바들이 서로 상이한 높이에서 상기 앵커링부의 웨브 섹션 내 관통공들을 통해 안내되는, 준비 단계와,
    - 상기 콘크리트 기부 내에 상기 앵커링부를 앵커링하기 위해 상기 콘크리트 기부를 주입하고 경화시키는 단계
    를 포함하는 타워의 앵커링 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 보강부의 섹션들은, 재료에 의해 에워싸임으로써 관통공들에 접촉하지 않도록, 상기 관통공들을 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 타워의 앵커링 방법.

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