NL1024581C2 - Windmolenfundatie. - Google Patents

Description

Titel: Windmolenfundatie

De uitvinding heeft betrekking op een windmolenfundatie omvattende een van wapening voorzien, betonnen hoofdonderdeel dat is voorzien van een ankerring met behulp waarvan een windmolen met de windmolenfundatie verbindbaar is.

5 Een dergelijke windmolenfundatie is uit de praktijk bekend. Tot op heden zijn fundaties voor windmolens in het algemeen rechthoekig, vierkant of van een dergelijke configuratie. Aan windmolenfundaties worden zeer hoge eisen gesteld met betrekking tot de duurzaamheid en sterkte. De bekende windmolenfundaties zijn verbonden met fundatiepalen waarvan de 10 afstand tot het midden van de fundatie in het algemeen ongelijk is. Met andere woorden sommige fundatiepalen bevinden, zich op grotere afstand van de centrale hartlijn van de windmolen dan andere fundatiepalen. Dit leidt tot een ongelijkmatige belasting van de fundatiepalen. Deze ongelijkmatige belasting heeft ook gevolgen voor de sterkte van de 15 wapeningsstructuur die in het betonnen hoofdonderdeel is aangebracht. Bij de bekende windmolenfundaties bestaat deze wapeningsstructuur in het algemeen uit de bekende betonijzers of betonijzermatten. De betonijzermatten zijn op zichzelf bekende vlechtwerken van betonijzers waarbij de betonijzers zich loodrecht op elkaar uitstrekken. Bij de zwaarder 20 belaste fundatiepalen zal de wapeningsstructuur sterker moeten zijn dan bij de minder zwaar belaste fundatiepalen. Dit leidt in het algemeen tot aanzienlijke wapeningsstructuren met een assymetrische uitvoering, hetgeen een aanzienlijke kostprijs met zich meebrengt.

De uitvinding beoogt een windmolenfundatie die bij gelijke sterkte 25 tegen een veel gunstiger kostprijs is te vervaardigen. De windmolenfundatie van het in de aanhef beschreven type wordt hiertoe volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het hoofdonderdeel rond een zich in verticale richting uitstrekkende hartlijn in hoofdzaak drkelsymmetrisch is en dat de 1024581 2 cirkelsymmetrische wapening een ten opzichte van de hartlijn radiaal verlopende wapeningsstructuur en een tangentiaal verlopende wapeningsstructuur omvat.

Doordat het hoofdonderdeel en met name de wapeningstructuren 5 cirkelsymmetrisch zijn kan met aanzienlijk minder beton- en wapeningemateriaal toch een gelijke sterkte worden verkregen als bij de windmolenfundaties volgens de stand der techniek. De radiaal verlopende wapeningsstructuren vertonen van nature een hogere dichtheid nabij de verticale hartlijn van het hoofdonderdeel alwaar de hogere sterkte vereist ie 10 en een lagere dichtheid nabij de omtreksrand van het hoofdonderdeel alwaar de op te nemen krachten en momenten geringer zijn. Met een windmolenfundatie volgens de uitvinding kan bij gelijke sterkte circa 40% minder wapeningemateriaal worden toegepast dan bij de windmolenfundaties volgens de stand der techniek. Bovendien is de 15 wapeningsstructuur relatief simpel, zodat een snelle bouw van de fundatie mogelijk is. Verder leent de beschreven wapeningsstructuur zich uitstekend voor standaardisatie, zodat fundaties voor verschillende belastingen snel kunnen worden gerealiseerd.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de 20 onderlinge afstand tussen naburige tangentiële wapeningsijzers van de wapeningsstructuur tussen de dichter bij de verticale hartlijn gelegen tangentiële wapeningsijzers kleiner zijn dan tussen de verder weg van de verticale hartlijn gelegen tangentiële wapeningsijzers.

Ook dit brengt met zich mee dat op zeer efficiënte wijze de 25 bewapening kan worden aangebracht, i.e. dat de wapeningsstructuur precies daar sterk is waar sterkte vereist is. Dit in tegenstelling tot de bekende windmolenfundaties met een niet-cirkelsymmetrische configuratie waarbij men er niet aan ontkomt om zware wapeningsstructuren aan te brengen in gebieden waar uit constructieve overwegingen geen zware 1024531 3 wapening vereist is, hetgeen een kostenverhogend effect met zich meebrengt.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding is het bijzonder gunstis wanneer de betonfundatie is voorzien van een aantal fundatiepalen 5 die cirkelsymmetrisch zijn opgesteld ten opzichte van de genoemde hartlijn. Daarbij verdient het de bijzondere voorkeur wanneer de afstand van alle fundatiepalen tot de hartlijn gelijk is. De door de fundatiepalen op te nemen krachten zijn dan alle even groot, zodat de wapeningsstructuur in het hoofddeel ter plaatse van de diverse fundatiepalen over een gelijke 10 structuur en daarmee sterkte kan beschikken. Bij een drkelsymmetrische wapeningsstructuur in het hoofdonderdeel en bij een cirkelsymmetrische opstelling van de fundatiepalen wordt een dergelijke gelijke structuur ter plaatse van de fundatiepalen automatisch verkregen.

Nadere uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in de 15 volgconclusies en zullen hierna astn de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, onder verwijzing naar de tekening, verder worden verduidelijkt.

Fig. 1 toont een zij-aanzicht van een windmolen die is geplaatst op een windmolenfundatie; fig. 2 toont een doorsnede-aanzicht van een windmolenfundatie 20 waarbij het doorsnedevlak de verticale hartlijn van de windmolenfundatie bevat; fig. 3 toont een soortgelijk doorsnede-aanzicht als weergegeven in figuur 2, waarbij de wapeningsstructuur zichtbaar is; fig. 4 toont bovenaanzicht van de wapeningsstructuur waarin 25 tevens de fundatiepalen zichtbaar zijn; fig. 5 toont in meer detail de ankerring van de windmolenfundatie en een daarmee verbonden mastvoetring; en fig. 6 toont in meer detail de verbinding tussen een fundatiepaal en het hoofdonderdeel van de windmolenfundatie.

102 45 a i 4

Figuur 1 toont een windmolen ofwel windturbine 1 die is voorzien van turbinebladen 2, een mast 3, welke via een mastvoetkrans 4 is verbonden met een windmolenfundatie 5 waarvan in figuur 1 slechts het hoofdonderdeel 6 schematisch is weergegeven. De windmolenfundatie 5 5 wordt door de windmolen 1 belast door een verticale kracht Fv, een horizontale kracht Fh en een moment M. Deze krachten en dit moment zijn wisselend en bovendien is de richting ervan nog afhankelijk van de windrichting. De windmolenfundatie 5 moet deze wisselende belasting gedurende een groot aantal jaren kunnen weerstaan.

10 Zoals blijkt uit figuur 2 omvat een windmolenfundatie een hoofdonderdeel 6, dat met fundatiepalen 7 is verbonden. Op de omtreksranden van het hoofdonderdeel 6 wordt in het algemeen nog ballastmateriaal 8 gestort, zoals bijvoorbeeld zand, waaroverheen nog een laag uitkomende grond 9 kan worden aangebracht teneinde de fundatie 5 15 goed te integreren in het omringende landschap. Zoals duidelijk zichtbaar is in figuur 2, omvat het hoofdonderdeel 6 een cirkelcilindrisch deel 6a en een afgeknot konisch deel 6b. Op de cirkelvormige, vlakke bovenzijde 6c van het afgeknotte konische deel 6b wordt de mastvoetkrans 4 van de windmolen 1 gemonteerd. Het hoofdonderdeel 6 is vervaardigd uit gewapend beton. De 20 wapeningsstructuur is duidelijk weergegeven in figuren 3 en 4.

Figuur 3 toont verticale doorsnede waarin de verticale hartlijn van de windmolenfundatie is gelegen. De wapeningsstructuur omvat radiaal verlopende wapeningsijzers 10,11,12,13 en tangentieel verlopende, cirkelvormigé wapeningsijzers 14, 15. De radiale wapeningsijzers 10 en 11 25 strekken zich nabij het konische bovenvlak 6d van het afgeknot konische deel 6b van het hoofdonderdeel 6 uit. De radiale wapeningsijzers 12,13 strekken zich nabij de bodem 6e van het cirkelcilindrische deel 6a van het hoofdonderdeel 6 uit. De tangentieel verlopende wapeningsijzers 14 strekken zich nabij het genoemde konische bovenvlak 6d uit en de 30 tangentieel verlopende wapeningsijzers 15 strekken zich nabij de genoemde 1 02 4581 " 5 bodem 6e uit. Nabij de cilindrische omtrekswand 6f van het cirkelcilindrische deel 6a bevinden zich in hoofdzaak U-vormige wapeningsbeugels 16 waarvan de benen zich bevinden nabij respectievelijk de wapeningsstructuur nabij de bodemzijde 6e en nabij de 5 wapeningsstructuur nabij het konische bovenvlak 6d. De basis van de U- vormige wapeningsbeugels 16 strekken zich evenwijdig uit aan de genoemde omtrekswand 6f. De onderlinge afstand tussen de naburige tangentiële wapeningsijzers 14,15 is nabij de verticale hartlijn geringer dan nabij de radiale buitenzijde van het hoofdonderdeel 6. Aldus wordt bewerkstelligd 10 dat de vereiste sterkte precies daar wordt verschaft waar deze benodigd is zonder dat in gebieden van het hoofdonderdeel 6 waar deze sterkte niet nodig is een overdreven zware wapeningsstructuur aanwezig is. Figuur 3 toont verder dat de radiale en tangentiële wapeningsstructuur zich tevens uitstrekt nabij het cirkelvormige bovenvlak 6c van het afgeknot konische 15 bovendeel 6b.

Figuur 3 en in meer detail figuur 6 tonen verder dat de fundatiepalen 7 nabij een boveneinde zijn voorzien van een zich buiten de paal 7 uitstrekkende paalbewapeningsstructuur 17. De paalbewapingsstructuur 17 strekt zich uit in de wapeningsstructuur 12,15 20 van het hoofdonderdeel 6. Aldus wordt een stevige verbinding tussen de fundatiepalen 7 en het hoofdonderdeel 6 verkregen.

Figuur 3 en in meer detail figuur 5 tonen een ankerring 18 die in het beton van het hoofdonderdeel 6 is opgenomen. De ankerring 18 is nabij de bodem 6e van het hoofdonderdeel 6 in het beton ingegoten. Ankerbouten 25 19 strekken zich vanaf de ankerring 18 naar boven toe tot voorbij een bovenoppervlak 6c van het hoofdonderdeel 6 uit ter bevestiging van een mastvoetkrans 4 van een windmolen 1. De maetvoetkrans 4 is door lassen verbonden met de mast 3 van de windmolen 1. Daarbij worden de ankermoeren 20 die op de ankerbouten 19 aangrijpen onder een 30 voorgeschreven voorspanning aangezet. Teneinde het hoofdonderdeel 6 ter 1024581 6 plaatse van de ankerbouten 19 nog verder te verstevigen zijn tussen de ankerring 18 en de naar boven gekeerde uiteinden van de ankerbouten 19, gezien in verticale richting van het hoofdonderdeel 6, in in hoofdzaak het midden van het hoofdonderdeel 6 additionele wapeningsbeugels 21 voorzien.

5 Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld maar dat diverse wijzigingen binnen het raam van de uitvinding zoals gedefinieerd door de conclusies mogelijk zijn. Zo kan bijvoorbeeld een tweede reeks fimdatiepalen zijn voorzien die op een cirkel met een kleinere straal zijn opgesteld.

10 % 1024531

Claims (10)

1. Windmolenfundatie omvattende een van wapening voorzien, betonnen hoofdonderdeel dat is voorzien van een ankerring met behulp waarvan een windmolen met de windmolenfundatie verbindbaar is, met het kenmerk, dat het hoofdonderdeel rond een zich in verticale richting 5 uitstrekkende hartlijn in hoofdzaak cirkelsymmetrisch is en dat de cirkelsymmetrische wapening een ten opzichte van de hartlijn radiaal verlopende wapeningsstructuur en een tangentiaal verlopende wapeningsstructuur omvat.

2. Windmolenfundatie volgens conclusie 1, waarbij de onderlinge 10 afstand tussen naburige tangentiële wapeningsijzers van de wapeningsstructuur tussen de dichter bij de verticale hartlijn gelegen tangentiële wapeningsijzers kleiner is dan tussen de verder weg van de verticale hartlijn gelegen tangentiële wapeningsijzers.

3. Windmolenfundatie volgens conclusie 1, waarbij de betonfundatie 15 is voorzien van een aantal fundatiepalen die cirkelsymmetrisch zijn opgesteld ten opzichte van de genoemde hartlijn.

4. Windmolenfundatie volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de afstand van alle fundatiepalen tot de hartlijn gelijk ie.

5. Windmolenfundatie volgens één der voorgaande conclusies, waarbij 20 de fundatiepalen nabij een boveneinde zijn voorzien van een zich buiten de paal uitstrekkende paalbewapeningsstructuur, waarbij de paalbewapingsstructuur zich uitstrekt in de wapeningsstructuur van het hoofdonderdeel.

6. Windmolenfundatie volgens één der voorgaande conclusies, waarbij 25 de ankerring zich nabij een onderzijde van het hoofdonderdeel in het beton is ingegoten, waarbij ankerbouten zich vanaf de ankerring naar hoven toe l b c o v · tot voorbij een bovenoppervlak van bet hoofdonderdeel uitstrekken ter bevestiging van een mastvoetkrans van een windmolen.

7. Windmolenfundatie volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het hoofdonderdeel een in hoofdzaak cilindrisch benedendeel en een 5 afgeknot konisch bovendeel omvat, waarbij de radiale en de tangentiële wapeningsstructuur zich zowel uitstrekt nabij een bodemzijde van het benedendeel als nabij een konisch bovenvlak van het bovendeel.

8. Windmolenfundatie volgens conclusie 7, waarbij de radiale en tangentiële wapeningsstructuur zich tevens uitstrekt nabij een cirkelvormig 10 bovenvlak van het afgeknot konische bovendeel.

9. Windmolenfundatie volgens althans conclusie 7, waarbij nabij een, zich in hoofdzaak in verticale richting uitstrekkende omtrekswand van het benedendeel in hoofdzaak U-vormige wapeningsbeugels bevinden waarvan de benen zich bevinden nabij respectievelijk de wapeningsstructuur nabij de 15 bodemzijde en nabij de wapeningsstructuur nabij het konische bovenvlak en waarbij de basis van de U zich evenwijdig uitstrekt aan de genoemde omtrekswand.

10. Windmolenfundatie volgens conclusie 6, waarbij tussen de ankerring en de naar boven gekeerde uiteinden van de ankerbouten, gezien 20 in verticale richting van het hoofdonderdeel, in in hoofdzaak het midden van het hoofdonderdeel additionele wapeningsbeugels zijn voorzien. 1024581