NO338562B1 - Anordning og fremgangsmåte for å anordne byggningselementer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for og en fremgangsmåte for installering av bygningselementer, så som pæler, særlig monopæler, som har en diameter som er større enn 5 meter, og tunnelseksjoner, i en formasjon i grunnen, hvilken anordning omfatter et slikt bygningselement og en støtdriver. Oppfinnelsen vedrører videre en sammenstilling til å monteres på eller driftsmessig forbindes til et bygningselement.

Anordninger for installering av bygningselementer i en formasjon i grunnen er generelt kjent. For eksempel beskriver europeisk patentsøknad 0 095 801 en hydraulisk pæledriver som inkluderer et hus som har en støtvekt montert derpå for frem- og tilbakegående bevegelse.

US 3,595,324 offentliggjør en pæledriver som inkluderer en flerhet av hammere og en felles ambolt med innrettingsledd mellom hamrene og ambolten. Pæledriveren inkluderer videre midler for innfasing av operasjonen av hamrene, midler for kompensering for effektene av uinnfasede hammeroperasjoner, og/eller kombinasjoner av dette.

US 6672805 B1 angår et system for å drive en senkekasse inn i grunnen som omfatter et flertall av vibrasjonsanordninger. Vibrasjonsanordningene innbefatter typisk konvensjonelle kontraroterende eksentriske vekter for å overføre rotasjonsbevegelse av de eksentriske vekter til vibrasjonskrefter.

US 3595324 A omtaler pæledrivere som innbefatter flere hammere med felles ambolter. Amboltinnretningene innbefatter et drivhode, et flertall av individuelle hammere med deres akser parallelle og med aksen til amboltinnretningene mellom disse. Hammerne er av stempel-sylinder-typen og kan være i inngrep med nevnte amboltinnretninger. Midler for å kompensere virkningen av nevnte hammere hvis dere slag ikke avleires samtidig er også innbefattet. Kom pensen ngs-midlene innbefatter samvirkende og sampassende konkave og konvekse partier mellom stemplene og drivhodet.

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å forbedre anordningen i henhold til det innledende avsnitt.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en anordning for installering av bygningselementer, så som pæler, særlig monopæler som har en diameter som er større enn 5 meter, og tunnelseksjoner, inn i en formasjon i grunnen, hvilken anordning omfatter et slikt bygningselement og er kjennetegnet ved at to eller flere støtdrivere for levering av slag til elementet er montert på eller driftsmessig forbundet til elementet og at anordningen omfatter et kontrollsystem for synkronisering av slagene som skal leveres til elementet hvilket system er tilpasset til å synkronisere slagene innenfor 10 millisekunder.

Foretrukne utførelsesformer av anordningen er utdypet i kravene 2 til og med 11.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved en sammenstilling, til å monteres på eller driftsmessig forbindes til et bygningselement, så som en pæl, særlig en monopæl som har en diameter som er større enn 5 meter, eller en tunnelseksjon, omfattende to eller flere støtdrivere for levering av støt til elementet og montert på en felles ramme og et kontrollsystem for synkronisering av slagene som skal leveres til elementet innenfor 10 millisekunder.

En foretrukket utførelsesform av sammenstilling er utdypet i krav 13.

Målene ved foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for installering av et bygningselement, så som en pæl, særlig en monopæl som har en diameter som er større enn 5 meter, eller en tunnelseksjon, inn i en formasjon i grunnen, kjennetegnet ved at den omfatter trinn for:

bringing av elementet på plass,

montering eller driftsmessig forbindelse av to eller flere støtdrivere på henholdsvis til elementet,

driving av elementet inn i formasjonen i grunnen ved samtidig operering av de to eller flere støtdrivere hvori slagene synkroniseres innenfor 10 millisekunder.

En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten er videre utdypet i

krav 15.

Med oppfinnelsen, kan store elementer, så som monopæler for vindturbiner, som essensielt kan bestå av et stålrør som har en diameter som er større enn 5 meter, eller til og med tunnelseksjoner, installeres ved hjelp av et antall av relativt små støtdrivere.

Videre, på store prosjektsteder, er det vanlig å ha minst én reservedriver til stede. Med oppfinnelsen er det tilstrekkelig med én eller to relativt små reserve-drivere - i motsetning til en svært stor reservedriver - hvilket resulterer i betydelige besparelser og mye enklere håndtering.

Hver av støtdriverne kan omfatte en individuell ambolt for overføring av slagenergi fra den respektive støtdriver til elementet, siden det da vil være mulig å installere store elementer uten behov for en like stor ambolt. Ambolter som har en diameter på eksempelvis 5 meter eller mer er svært vanskelig å fremstille og håndtere. Videre viste det seg at to eller flere mindre ambolter tillater en mer effektiv overføring av slagenergi enn en større ambolt.

I det minste for symmetriske bygningselementer, er det videre foretrukket at alle støtdriverne har den samme eller hovedsakelig den samme maksimum slagenergi og/eller er jevnt fordelt over omkretsen eller randpartiet av elementet.

Det er videre foretrukket at den sentrale akse i minst én, fortrinnsvis hver av støtvekterne er innrettet med det respektive lokale massesenter i tverrsnittet av veggen av det element som er dekket av ambolten. Korrekt innrettede støtvekter reduserer bøyekrefter i elementet og reduserer såkalt "levertidsforbruk" som er et resultat av slike bøyekrefter.

Selv om asynkron driving kan være nyttig, eksempelvis på steder hvor mot-standen i bakken er lav eller når kreftene som påføres på pælen bør være relativt små, er det generelt foretrukket at anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse omfatter et kontrollsystem for synkronisering av slagene som skal leveres til elementet, fortrinnsvis innenfor 10 millisekunder, mer foretrukket innenfor 5 millisekunder, mest foretrukket innenfor 2 millisekunder. Ved synkronisering av slagene blir levetidsforbruket ytterligere redusert og energien i slagene overføres mer effektivt til elementet.

Det er også omtalt en sammenstilling til å monteres på eller driftsmessig forbindes til et bygningselement, så som en pæl, særlig en monopæl som haren diameter som er større enn 5 meter, eller en tunnelseksjon, omfattende to eller flere støtdrivere som er montert på en felles ramme, hvilken ramme fortrinnsvis er justerbar til dimensjonene av elementet.

Det er omtalt en fremgangsmåte for installering av et bygningselement, så som en pæl eller en tunnelseksjon, i en formasjon i grunnen, omfattende trinn for:

- bringing av elementet på plass,

- montering eller driftsmessig forbindelse av to eller flere støtdrivere på, respektivt til elementet, - driving av elementet inn i formasjonen i grunnen ved samtidig operering av to eller flere støtdrivere.

Det er foretrukket at slagene er synkronisert innenfor 10 millisekunder, fortrinnsvis innenfor 5 millisekunder, mer foretrukket innenfor 2 millisekunder.

Oppfinnelsen vil nå forklart i nærmere detalj med henvisning til de vedføyde figurer, som viser et foretrukket eksempel på anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 er et perspektivriss av en anordning i henhold til den foreliggende oppfinnelse omfattende fire hydrauliske drivere som er montert på en monopæl. Fig. 2 viser skjematisk et middel for synkronisering av slagene som leveres av driverne. Fig. 3 viser skjematisk et ytterligere middel for synkronisering av slagene som leveres av driverne.

Den foretrukne anordning 1 omfatter et fundamentelement, i dette tilfelle en vertikal såkalt monopæl 2 for en vindturbin, hvilken pæl 2 består av et stålrør som har en diameter på 6 meter, og fire separate hydrauliske pæledrivere 3 som er jevnt fordelt over det øvre randparti av pælen 2, dvs. 90° fra hverandre. De hydrauliske pæledrivere 3 er kjent innen teknikken og inkluderer et hus 4 som på sin øvre ende er forsynt med et øye 5, for løfting og håndtering av driveren 3 med en kran, og som har en støtvekt montert deri for frem- og tilbakegående bevegelse. For ytterligere detaljer ved disse drivere kan det vises til europeisk patentsøknad 0 095 801. Foretrukne drivere er S-90 til S-900 og SC-110 til SC-250 hammere fra IHC Hydrohammer B.V. I dette bestemte eksempel, ble en S-280 anvendt.

Driverne 3 ble individuelt montert på pælen 2. Det er imidlertid også mulig å sammenkople driverne ved hjelp av en ramme (ikke vist), som er justerbar til dimensjonene for pælen, og som omfatter eksempelvis to kryssende teleskopiske bjelker. I dette tilfelle kan en sammenstilling av driverne og rammen være montert på en pæl, som har blitt brakt på plass, eller en sammenstilling av driverne, rammen og pælen kan bringes på plass i sin helhet.

Videre er driverne 3, via fluidkonnektorer6, forbundet til to kilder for hydraulisk trykk (ikke vist), fortrinnsvis såkalte kraftpakker, eksempelvis to P-1600Wfra IHC Hydrohammer B.V., montert på rammen. Øvre og nedre fester 7, som danner en integrert del av huset 4, kan tjene til å fastholde driverne 3 til ledeskinner eller til rammen. Isteden er det også mulig å forbinde alle driverne til én enkelt trykk-kilde, eller hver driver til individuelle trykk-kilder.

Den nedre ende av hver av driverne 3 er, ved hjelp av en flens 8 og bolter, innfestet til en U-formet pæleforing 9, som er tilpasset til å ligge an mot begge sider av veggen av pælen 2, og en ambolt 10, så som de som brukes ved driving av spuntpæler. Ambolten 10 er relativt lang i en retning tangensialt på det øvre randparti av pælen 2, for effektivt å overføre energien i slagene, som leveres av driverne 3, til pælen 2.

Under operasjon er pælen 2 posisjonert i forhold til en formasjon i grunnen, de individuelle drivere 3 er montert på pælen 2, og pælen 2 drives inn i grunnen ved hjelp av slag som er synkronisert innenfor 5 millisekunder ved hjelp av en kontrollenhet.

Synkronisering kan oppnås på flere måter. For eksempel ved tilveiebring-else av sensorer, så som nærbrytere (foretrukket), målere for hydraulisk trykk eller akselerometere, henholdsvis på hver av driverne, benevning av én av driverne som "master" og de andre driverne som "slave", beregning eller måling av støtøye-blikket for hver av driverne, beregning, for hver av slavene, differansen, typisk i millisekunder, med støtøyeblikket for masteren og justering av tidspunktet for slagene for slavene med de beregnede differanser.

I en første og foretrukket alternativ utførelse, blir den falltid som er nødven-dig og energi som leveres av støtvekten for hver av de individuelle drivere etablert forflere løftehøyder. Basert på denne informasjon, vil kontrollenheten drive hver av vektene til å bli løftet til en høyde som korresponderer med en forhåndsvalgt slagenergi og fastsette tidspunktene for løsgjøring av vektene slik at slagene leveres hovedsakelig samtidig.

I en annen alternativ utførelse, vist på fig. 2, blir alle driverne 3, som hver omfatter en støtvekt 11, frem- og tilbakegående montert inne i et hus 12, styrt som en enkelt driver, og er, via strømningsreguleringsventiler 13, 14, forbundet til et hydraulikk-kontrollsystem. Dette systemet omfatter én eller flere kilder 15 for hydraulisk trykk, en høytrykksakkumulator 16, som via en første ventil 17 er forbundet til trykkledningen 18 for hver av driverne 3, og en lavtrykksakkumulator 19, som via en annen ventil 20 er forbundet til returledningen 21 for hver av driverne 3. Når den første ventil 17 åpner, blir trykksatt hydraulikkfluid fordelt over driverne 3 og støtvektene 11 løftes. Strømningsreguleringsventilene 13 sørger for at en hovedsakelig lik mengde hydraulikkfluid strømmer til hver av driverne 3 med en hovedsakelig lik mengde, hvilket synkroniserer støtvektene 11. Når den første ventil 17 stenger og den annen ventil 20 åpner, faller støtvektene 11, og en hovedsakelig lik mengde av hydraulikkfluid strømmer fra hver av driverne 3 og gjennom strøm-ningsreguleringsventilene 14, hvilket igjen synkroniserer de samme.

I en tredje alternative utførelse, vist på fig. 3, har strømningsregulerings-ventilene blitt erstattet med synkroniseringssylindere 22, som hydraulisk separerer hydraulikk-kontrollsystemet fra driverne 3. Stemplene 23 er stivt sammenkoplet, og er alle i den samme posisjon i forhold til de respektive sylindere 22. Videre er trykk- og returledningene 18, 21 forsynt med ikke-returventiler 24, 25. Når den første ventil 17 åpner, blir trykksatt hydraulikkfluid fordelt over sylindrane 22, og alle stemplene 23 forflyttes over en hovedsakelig lik avstand. Som en følge av dette strømmer hydraulikkfluidet, gjennom trykkledningene 18 og ikke-returventil-ene 24, til hver av driverne 3. De stivt sammenkoplede stempler sørger for at en hovedsakelig lik mengde av hydraulikkfluid strømmer til hver av driverne 3 i en hovedsakelig lik mengde, hvilket synkroniserer støtvektene 11. Når den første ventil 17 stenger og den annen ventil 20 åpner, faller støtvektene 11, og en hovedsakelig lik mengde av hydraulikkfluid strømmer fra hver av driverne 3, hvilket pres-ser stemplene 23 utover, alle like mye, hvilket igjen synkroniserer støtvektene 11.

Hvis mer nøyaktige målinger er påkrevet, f.eks. hvis fundament-elementet er relativt skjørt, så som en stor, hul betong-monopæl, eller hvis beskaffenheten av formasjonen i grunnen kompliserer driving, kan sensorer, så som akselerometere og strekklapper, være anordnet på selve fundament-elementet. Data som fremskaffes med disse sensorene kan anvendes til å synkronisere slagene og til å beregne fordelingen av den energi som leveres til elementet, så vel som bøye-krefter i elementet, og levetidsforbruket som er et resultat av slike bøyekrefter.

Man noterer seg at hydrauliske driver er særlig egnet til bruk i anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse, fordi strømmen av hydraulikkvæsken og tidsstyringen av ventilene, og således respektivt frekvensen og slaget av ramloddet (slagenergi), er innbyrdes uavhengig justerbare og kan anvendes for effektivt å synkronisere og jevne ut slagene.

Når elementer, så som tunnelseksjoner, skal drives inn i en formasjon i grunnen ved en inklinasjon eller horisontalt, er det foretrukket å anvende drivere som omfatter en fjær, fortrinnsvis et hovedsakelig gasstett kammer inneholdende en trykksatt gass, som er i fluidkommunikasjon med en del av ramloddet, fortrinnsvis dets overside. Ved forflytting av ramloddet i en retning som komprimerer gassen, eksempelvis ved hjelp av en kilde for tilførsel av væske under trykk, som i til-fellet med hydrauliske drivere, kan ramloddet deretter ved hjelp av den trykksatte gass akselereres ved en akselerasjon på eksempelvis 2 g, selv om driveren er i en inklinasjon eller er horisontal. Trykket i gassen kan anvendes som en ytterligere parameter for styring av støtøyeblikket og følgelig for synkronisering av driverne og/eller slagenergien kan økes eller reduseres ved øking, henholdsvis redusering av trykket i gassen. For detaljer ved drivere som er utstyrt med en såkalt trykk-kapsel, skal det igjen vises til europeisk patentsøknad 0 095 801.

Synkronisering kan gjøres lettere ved å forlenge varigheten av slagene ved å forsyne ambolten med en såkalt støtpute, kjent i seg selv. Foretrukne materialer for en slik støtpute er plast og tre. Fra de ovenstående forklaringer vil det være klart at, med oppfinnelsen kan store elementer, så som monopæler for vindturbiner eller til og med tunnelseksjoner, installeres ved hjelp av et antall av relativt små drivere.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de ovenfor beskrevne utførelser, som kan varieres på en rekke måter innenfor omfanget av kravene.

For eksempel, kan anordningen og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen anvendes for driving av asymmetriske eller ikke-aksesymmetriske bygningselementer inn i en formasjon i grunnen. Ved bruk av to eller flere drivere, kan fordelingen av energien som leveres av slagene nøyaktig avstemmes til kravene for det asymmetriske eller ikke-aksesymmetriske element, både med henblikk på form og med henblikk på masse, eksempelvis hvis elementet har ett eller flere relativt tykke partier.

Videre, istedenfor å anvende støtdrivere som alle har den samme maksimum slagenergi, er det også å mulig å anvende drivere som har forskjellige maksimum slagenergier og eksempelvis operere de samme til å levere like slag. Man noterer seg også at, under driving av et element inn i en formasjon i grunnen, orienteringen av elementet kan korrigeres ved levering av ulike slag.

Claims (15)

1. Anordning (1) for installering av bygningselementer, så som pæler, særlig monopæler (2) som har en diameter som er større enn 5 meter, og tunnelseksjoner, inn i en formasjon i grunnen, hvilken anordning omfatter et slikt bygningselement (2) og er karakterisert vedat to eller flere støtdrivere (3) for levering av slag til elementet (2) er montert på eller driftsmessig forbundet til elementet (2) og at anordningen omfatter et kontrollsystem for synkronisering av slagene som skal leveres til elementet (2) hvilket system er tilpasset til å synkronisere slagene innenfor 10 millisekunder.

2. Anordning (1) som angitt i krav 1, karakterisert vedat hver av støtdriverne (3) har en maksimum slagenergi i et område fra 90 til 3200 kilojoul, mer foretrukket i et område fra 90 til 900 kilojoule, mest foretrukket i et område fra 150 til 750 kilojoul.

3. Anordning (1) som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert vedat hver av støtdriverne (3) omfatter en individuell ambolt (9) for overføring av slagenergi fra den respektive støtdriver (3) til elementet (2).

4. Anordning (1) som angitt i krav 3, karakterisert vedat minst én av amboltene (9) er forsynt med en støtpute, for å forlenge varigheten av slaget av den respektive støtdriver (3).

5. Anordning (1) som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat støtdriverne (3) alle har den samme eller hovedsakelig den samme maksimum slagenergi og/eller at alle er jevnt fordelt over omkretsen eller randpartiet av elementet (2).

6. Anordning (1) som angitt i krav 5, karakterisert vedat systemet er tilpasset til å synkroniseres slagene innenfor 5 millisekunder, mer foretrukket innenfor 2 millisekunder.

7. Anordning (1) som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert vedat kontrollsystemet er tilpasset til å benevne en av driverne som "master" og de andre driverne som "slave", beregne eller måle støt-øyeblikket for hver av driverne, beregne, for hver av slavene, differansen, typisk i millisekunder, med støtøyeblikket for masteren og justere tidspunktet for slagene fra slavene med de beregnede differanser.

8. Anordning (1) som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat mengden av energi og frekvensen av slagene for minst én av støtdriverne (3) er innbyrdes uavhengig justerbare.

9. Anordning (1) som angitt i et av de foregående krav, karakterisert vedat minst én, fortrinnsvis alle, av støtdriverne (3) er hydrauliske støtdriver(e).

10. Anordning (1) som angitt i krav 9, når den er avhengig av krav 6 eller 7,karakterisert vedat minst to av støtdriverne (3) er hydrauliske støt-drivere, og at systemet for synkronisering av slagene omfatter synkroniserte hydrauliske kontrollsylindere (22) eller motorer.

11. Anordning (1) som angitt i krav 10, karakterisert vedat sylindrane inneholder stempler (23), som har blitt stivt sammenkoplet.

12. Sammenstilling, til å monteres på eller driftsmessig forbindes til et bygningselement, så som en pæl, særlig en monopæl (2) som haren diameter som er større enn 5 meter, eller en tunnelseksjon, omfattende to eller flere støtdrivere (3) for levering av støt til elementet (2) og montert på en felles ramme og et kontrollsystem for synkronisering av slagene som skal leveres til elementet (2) innenfor 10 millisekunder.

13. Sammenstilling som angitt i krav 12, karakterisert vedat rammen er justerbar til dimensjonene av elementet (2).

14. Fremgangsmåte for installering av et bygningselement, så som en pæl, særlig en monopæl (2) som har en diameter som er større enn 5 meter, eller en tunnelseksjon, inn i en formasjon i grunnen, karakterisert vedat den omfatter trinn for: - bringing av elementet (2) på plass, - montering eller driftsmessig forbindelse av to eller flere støtdrivere (3) på henholdsvis til elementet (2), - driving av elementet (2) inn i formasjonen i grunnen ved samtidig operering av de to eller flere støtdrivere (3) hvori slagene synkroniseres innenfor 10 millisekunder.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert vedat slagene synkroniseres innenfor 5 millisekunder, mer foretrukket innenfor 2 millisekunder.