PT2253782E - Estrutura de apoio para uma turbina eólica - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "ESTRUTURA DE APOIO PARA UMA TURBINA EÓLICA" A presente invenção refere-se a uma estrutura de apoio vertical ou torre para turbinas eólicas de geração de energia elétrica ou para outros usos, feita de betão pré-esforçado, proporcionando um veio de coluna cilíndrico ou troncocónico de betão pré-esforçado com altura variável construído através de setores anulares, cada um dos quais compreende várias peças de parede com uma secção semicircular ou poligonal, ou setores semicirculares ou poligonais, longitudinalmente, fixados entre si, e no caso de vários, sobrepostos em altura, fixados transversalmente com um sistema que permite a continuidade estrutural da torre. Seja a turbina eólica diretamente ou outro veio de coluna de metal em que a turbina seja finalmente fixada, será localizada na sua extremidade superior. A presente invenção também tem a sua aplicação em geral na área de construção civil e especialmente na indústria de construção e instalação de estruturas de apoio para turbinas eólicas geradoras de energia elétrica.

Ao longo da presente descrição, uma peça de parede será entendida como uma peça que forma a parede da estrutura de apoio ou torre, sendo a referida parede fina, de 5 a 30 cm, feita de betão pré-esforçado, com um pré-esforço centrado e um reforço em aço passivo no perímetro da secção ou betão reforçado com fibra, adequados para formar, conjuntamente com uma ou mais peças, um setor anular da estrutura de apoio ou torre. 2

Antecedentes da Invenção

Em relação ao estado da técnica, deve mencionar-se que o campo de energia eólica, que está em ampla expansão dentro do desenvolvimento das energias renováveis, tem progredido gradualmente em busca de uma maior relação custo-eficácia, o que resultou na conceção de turbinas eólicas cada vez mais poderosas, de 3 ou até mesmo 5 MW, para abranger a exigência criada.

Estas novas conceções obrigam a repensar as estruturas de apoio ou torres que apoiam a turbina eólica que devem suportar tensões que são muito superiores às de hoje e que alcançam novos patamares de até 120 m, a fim de serem capaz de alojar máquinas com pás de mais de 50 m de comprimento.

Uma extrapolação de torres de hoje (até 70 m de altura), construídas por meio de placas curvas e eletrosoldadas, transversalmente fixadas por meio de flanges, não permite lidar, de forma rentável, com os novos recursos necessários para os referidos elementos, especialmente devido à grande flexibilidade deste tipo de estruturas de aço e à incompatibilidade desta característica com os requisitos extraídos do cálculo dinâmico dessas novas torres. É, pois, necessário o uso de outros materiais, e, entre eles o betão tem as características necessárias para lidar com os problemas acima mencionados.

Neste sentido, várias iniciativas foram já tomadas: algumas delas resolvem a construção destas torres usando betão armado ou realizando uma pós-tensão "in situ", isto é, no próprio parque eólico e, na sua posição final, desses elementos, graças a uma forma de deslizamento ou forma de 3 escalada. No caso da pós-tensão "in situ", os cabos são passados através de e pós-tensionados dentro da fina parede de betão em tubos de revestimento deixados para esse efeito, quer no lado de dentro ou do lado de fora da torre. Além de serem caras, essas soluções têm o problema dos longos períodos necessários para executá-las, o que funciona diretamente contra a relação custo-benefício do projeto.

Noutros casos, têm sido feitas tentativas para resolver o problema por meio de pequenas peças de betão pré-fabricado, tais como aduelas circulares, ou pequenas placas (que estão ligadas umas às outras formando a torre). Estas peças geralmente reforçadas necessitam de uma considerável espessura, a fim de assegurar o funcionamento dinâmico adequado da torre, uma vez que é sujeita a cargas de serviço e, portanto, com uma secção de fissuras. Por esta razão, estas configurações são eventualmente reforçadas por meio de operações de pós-tensão interiores ou exteriores, realizadas in situ que comprimem todas as secções ao longo da torre, para evitar fissuras.

Nesta solução, a presença de um grande número de fixações entre as peças, de operações de pós-tensão in situ, etc., complica consideravelmente e torna a montagem destas torres extremamente dispendiosa e compromete o funcionamento da instalação.

Uma série de documentos de referência é conhecida que descreve várias formas de realização exemplificativas de torres utilizando betão armado, entre os quais devem ser mencionados: JP-A-9-235912, DE-A-29809541, DE-A-19832921, EP-A-960986, US2006/0254168, WO 02/01025, US 7,114,295, JP- 4 OR-3074144, EP-A- 1474579 (MECAL APPLIED MECHANICS), EP-A-1645761 (INNE021), EP-A-1876316 (MONTANER), W02007/033991(SIKA), W02008/031912 8 (GAMESA), FR 1145789, DE 2020050103984, FR 2 872 843.

As soluções técnicas descritas nas patentes citadas podem ser classificadas nos seguintes grupos: a. Torre construída in situ; b. Torre em betão armado com setores anulares sobrepostos, e pós-tensão no local; c. Torres de betão formadas pela sobreposição de setores estruturais anulares compostos por dois ou mais componentes montados que requerem pós-tensão no local. d. Torres em malha feitas em betão ou aço; e. Torre formada por betão derramado entre chapas de aço. f. Torres nas quais peças com formas diferentes, que são adequadas, tanto para ajudar na produção como na melhoria da eficácia estrutural, são fornecidas; g. Torres incluindo peças com incorporação de elementos de reforço específicos. A presente invenção propõe uma estrutura de apoio vertical ou torre, do tipo que compreende várias secções estruturais anulares sobrepostas, cada uma das quais é constituída por duas ou mais peças de parede unidas nas suas arestas longitudinais, e é diferente das propostas anteriores, as quais são geralmente baseadas na pós-tensão dos cabos no ponto efetivo de instalação da torre ou parque eólico para fornecer resistência à torre e juntas de fixação, pela particularidade de construção das peças de parede por pré- esforço em fábrica, por conseguinte as peças que formam a torre, por incorporação do pré-esforço, já são , por si mesmas estruturalmente resistentes, requerendo apenas a 5 realização das fixações entre as peças de parede adjacentes e sobrepostas para formar a torre. Além disso, os custos são reduzidos por meio da proposta da presente invenção, uma vez que o pré-esforço em fábrica é um processo industrial e uma vez que não é necessário colocar cabos de pós-tensão no local. Por outro lado, a tecnologia aplicada elimina a necessidade de elementos auxiliares para transporte, garante um estado de compressão nas peças que maximiza a vida útil da torre, permite novas configurações e alternativas de instalação a fim de simplificar a obtenção da torre.

Um outro aspeto distintivo da proposta na qual a presente invenção se baseia consiste num sistema de ligação entre os elementos pré-fabricados com reforço pré-tensionado, e particularmente aplicável para a fixação dos setores anulares do veio da coluna, o que permite a continuidade da ação de pré-esforço sem a necessidade (total ou parcial) de elementos adicionais, tais como barras de ligação ou outros sistemas de pós-tensão, utilizando os próprios cabos de pré-esforço que configuram o reforço ativo das referidas peças de parede pré-tensionadas.

Os aspetos singulares da presente invenção são descritos abaixo.

Breve Descrição da Invenção

Em comparação com as soluções anteriormente mencionadas, a presente invenção resolve a prefabricação da torre por meio de grandes peças de parede feitas de betão pré-esforçado no leito de fabrico (aplicação controlada do esforço ao betão por meio do tensionamento de tendões ou cabos de aço), com um comprimento limitado exclusivamente pelas condições de 6 transporte, com uma secção semicircular ou setor circular, ou secção poligonal ou setor poligonal, cada peça sendo projetada para ser capaz de trabalhar sob as tensões provenientes do seu próprio peso e do transporte como se fosse uma viga grande em forma de U, com uma resistência estrutural predeterminada. Estas peças permitem formar a estrutura de apoio ou torre, sem a necessidade de submeter a instalação de cada peça a operações de pós-tensão final adicional no local. A estrutura de apoio ou torre, que é proposta, integra um veio de coluna geralmente troncocónico, embora possa ser cilíndrico, parcialmente formado por duas ou mais secções ou setores estruturais anulares sobrepostos, fixados uns aos outros por juntas transversais. Em conformidade com os princípios da presente invenção, cada secção estrutural anular da torre é composta por duas ou mais peças de parede pré-fabricadas pré-esforçadas em fábrica, tal como mencionado, fixadas nos seus lados que formam juntas longitudinais da torre. 0 pré-esforço pode ser com varões pós-tensionados, nos quais o betão é realizado antes da tensão dos varões ativos, alojando-os em condutas ou tubos de revestimento e exercendo a sua tensão e ancoragem, quando o betão adquirir resistência suficiente, ou, tal como aqui em causa, com 10 varões pré-tensionados, em que o betão é feito depois de ter provisoriamente tensionado e ancorado os varões em elementos fixos.

Neste caso, quando o betão adquirir resistência suficiente, os varões são libertados das suas âncoras provisórias e a 7 força previamente introduzida nos varões é transferida para o betão por adesão.

Finalmente, a partir do ponto de vista das condições de adesão, o tendão pode ser adesivo, como é o caso do pré-esforço com reforço pré-tensionado, ou com reforço pós-tensionado em que depois de o material adesivo ser injetado entre o reforço e o betão, ou material não-adesivo, como é o caso do pré-esforço com reforço pós-tensionado em que os sistemas para a proteção de reforço são usados, os quais não criam aderência. 0 desenvolvimento da torre e os sistemas de fixação por meio da utilização das peças pré-esforçadas diretamente em fábrica fornecem as seguintes vantagens: • Trata-se uma poupança de custos, uma vez que o pré-esforço atua como um reforço resistente na peça a partir do início. • Permite a obtenção de peças maiores. • 0 uso da técnica de pré-esforço, betão de alta resistência ou betão de fibra envolve uma mudança de configuração, proporcionando maior rigidez, delicadeza, durabilidade e economia de materiais como ocorre com a técnica atual para a construção de pontes por meio de vigas duplas em T pré-esforçadas, calhas ou vigas de caixa. • Evita fissuras e, portanto, garante maior rigidez da torre, maior vida útil e menor custo de manutenção. • Reduz os custos de produção uma vez que os cabos de pré-esforço são colocados em fábrica, num processo industrial.

Melhora os tempos de montagem e reduz o trabalho a ser realizado no local, simplificando a sua execução e os custos. Pela redução dos tempos de montagem, as incertezas climatológicas e dificuldades inerentes à construção no local também são reduzidas. • Elimina a necessidade de elementos auxiliares para transporte, permitindo a colocação de grandes peças em carretas de mão sem a necessidade de estruturas de apoio. • Dada a capacidade de resistência das peças, permite novas alternativas de montagem, tais como a descrita nesta patente, em gue uma vez gue as peças estejam parcialmente fixadas na sua parte inferior, elas são resistentes de forma isolada. • Os sistemas de fixação por meio de juntas secas permitem a construção de torres que podem ser desmontadas. A desmontagem completa da torre não requer a demolição de qualquer um dos seus elementos, tornando possível a reutilização das peças que formam a torre para a sua montagem posterior noutra área. Isto permite a desmontagem dos campos eólicos no fim da sua vida útil, ou até mesmo a reutilização das peças para formar torres com uma altura superior.

Em conformidade com o anteriormente exposto, uma, duas ou mais das mencionadas peças de parede colocadas na posição vertical, e longitudinalmente fixadas, formam um troço de veio de coluna com a mesma aparência e funcionalidade, como as utilizadas hoje. Ou um novo troço de betão pré-esforçado novamente formado por duas peças semicirculares, ou um troço de metal, será colocado sobre este primeiro tronco de cone, até atingir a altura necessária. 9

Cada peça será constituída por uma secção ou setor semicircular ou poligonal da mesma, com pouca espessura e raio variável, feita de betão de alta resistência que pode ser, se necessário, betão de autocompactação, betão de alta resistência, ou betão com fibras com um pré-esforço centrado ou ligeiramente desviado para corrigir os efeitos do seu próprio peso, ou outras cargas temporárias, e um reforço que pode ser feito por meio da adição de fibras ao betão ou reforço passivo no perímetro da secção, que será realizado na posição horizontal num molde e leitos preparados para tal finalidade.

Este pré-esforço, realizado num leito, por meio do posicionamento de tubos de revestimento e cabos, betonagem e tensionamento posteriores dos mesmos, antes da extração da peça a partir do molde, garante a manutenção sem fissuração de toda a secção de betão, preservando as características mecânicas e de durabilidade da torre. Este aspeto é crucial, já que em outras soluções de betão armado este se deforma sob as exigências e para que o aço comece a trabalhar, ele precisa de ser esticado, causando fissuras no betão. Na peça que é pré-esforçada a partir do próprio processo de fabrico, a não ocorrência de fissuras é assegurada, aumentando o tempo de vida útil da torre e eliminando a necessidade de manutenção, o que é muito caro noutras soluções. 0 manuseamento e transporte das peças de parede, até ao seu posicionamento final, serão feitos no lugar de fabrico, podendo ser necessários, dada a delicadeza do elemento, certos elementos de contraventamento transversais. 10

As fixações longitudinais (de acordo com a geratriz do tronco de cone) entre as peças serão feitas por meio de uma junta a húmido, com a sobreposição e passagem de um reforço passivo e um enchimento subsequente com uma argamassa de alta resistência, ou por meio de uma junta a seco, seja por meio de casquilhos e parafusos no interior da parede da peça, atravessando na diagonal sobre um plano do solo e em alturas diferentes, ou com flanges de betão perfuradas, ao longo do interior das arestas longitudinais da peça, o que permitiria unir a junta por meio de parafusos e porcas, com o controlo do binário de aperto.

No caso de haver vários troços da torre de betão a serem sobrepostos, as juntas verticais poderiam ser rodadas, sobre um plano do solo, com a finalidade de evitar uma junta continua ao longo de diferentes troços do veio de coluna, ou poderiam não ser rodadas e deixar uma junta longitudinal continua, conforme o caso.

As fixações transversais entre troços, ou entre o primeiro troço e os alicerces, serão realizadas por meio de um alargamento nas extremidades da peça perfurada na direção da geratriz da peça, o que permite a junção por meios de barras de aço de alta resistência que podem unir a junta por meio de uma fixação a húmido ancorada por sobreposição, uma fixação aparafusada no momento da montagem, que será protegida, com argamassa de cimento liquido ou plástico e/ou resinas, assim como qualquer outro produto de proteção, como as ceras.

Consoante o sistema de fixação utilizado (pré-tensão sem elementos de ancoragem auxiliares, ancorados por pré-esforço na cabeça por meio de apoios auxiliares), 11 comprimentos diferentes de espessamento e de adesão serão necessários, podendo se utilizar no caso de ancoragem do pré-esforço a partir da extremidade da peça, o espessamento da secção de betão nas extremidades da peça que pode ser substituído por uma chapa metálica espessa, sob a forma de uma flange interna na referida extremidade, o que permite, como resultado das respetivas perfurações, a fixação ao resto dos elementos por meio de barras de alta resistência, que serão aparafusadas com o controlo do binário de aperto.

No caso da fixação aos alicerces, estas barras de arranque poderiam ter sido colocadas na altura de construção do pé ou posteriormente, por meio do posicionamento dos tubos de revestimento na fundação na qual as barras são introduzidas, antes do seu enchimento com argamassa de alta resistência.

Tanto as fixações transversais como longitudinais poderiam ser equipadas com um sistema de guia que permitisse o posicionamento exato das peças.

Dado que, como mencionado, cada troço da torre pode ser formado por duas peças semicirculares ou poligonais, mas também por mais peças tendo a secção em forma de um setor semicircular ou poligonal, ou seja, quatro peças com metade da secção, seis peças com um terço da secção, oito peças com um quarto da secção, etc., deve ser salientado que as referidas peças na parte inferior dos alicerces da torre podem ter um comprimento diferente, por exemplo, metade das quais poderia ter um comprimento normal, e a outra metade, de uma maneira intercalada, poderia ter metade do referido comprimento, pelo que nas sucessivas sobreposições dos seguintes troços, as fixações transversais estão em níveis 12 diferentes, metade das peças na parte superior da torre tendo novamente metade do comprimento de modo a estarem todas niveladas.

Este sistema de montagem evita a utilização de torres auxiliares, reduzindo os tempos de montagem e os custos. 0 acabamento exterior e interior do betão das peças pode ser qualquer um dos existentes para outro tipo de peças, tais como liso, pintado, texturado, lavado, etc..

As peças poderiam ter as aberturas necessárias para o acesso de pessoas e equipamentos ao interior da torre.

Além disso, tal como muitas pastilhas, placas de fixação, etc., conforme necessário para a instalação de equipamento auxiliar, também poderiam ser posicionadas na altura do fabrico, tanto dentro como fora da peça. Neste sentido, deve referir-se que o sistema de montagem pode exigir a montagem prévia de uma torre de auxiliar que, uma vez que o trabalho esteja completo, possa ser desmontada, ou não, permanecendo no interior da torre.

Como mencionado anteriormente, a invenção propõe também um sistema para ligação de elementos pré-fabricados pré-tensionados com base nos próprios cabos de pré-esforço, o que oferece a possibilidade de ligação entre os elementos pré-fabricados com reforço pré-tensionado, sem a necessidade de elementos adicionais com base na tensão posterior de parte dos cabos de tensão da peça de parede.

Para tanto, nas referidas peças de parede pré-esforçadas em fábrica, os cabos de pré-esforço utilizados estendem-se 13 através de troços que se projetam para fora da peça de parede, os referidos troços de extensão sendo fornecidos para serem inseridos através de condutas configuradas numa peça de parede adjacente, para a ligação à mesma através de uma tensão posterior dos referidos troços de extensão de cabo, como duas peças de parede sobrepostas, com as extremidades em apoio lateral, são previstas, obtendo uma junta transversal que assegura a continuidade do pré-esforço .

Mais especificamente, de acordo com o sistema proposto pela presente invenção, a parte que se projeta para fora dos cabos (que, em qualquer caso, é necessária para o tensionamento e que, no entanto, na solução de pré-tensão convencional tem de ser mais tarde cortada) está alojada nas condutas deixadas para o efeito na peça contígua, que podem estar todas localizadas no mesmo lado da junta, ou combinadas de ambos os lados. A fim de facilitar a inserção dos referidos cabos, o sistema da invenção proporciona a utilização de elementos com ranhuras longitudinais e placas de ancoragem comuns homogéneas com a referida tipologia.

Este novo sistema e processo para o retensionamento permitem dar continuidade à ação do pré-esforço, sendo apenas necessário um espessamento da secção transversal da peça com um comprimento entre 50 e 300 cm para alojar os elementos de ancoragem.

Em princípio, o sistema não é adesivo na zona da junta, tendo em conta a necessidade de um tensionamento posterior, 14 por um lado, e da rutura da adesão do betão na extremidade, por outro lado.

Deve ser indicado, no entanto, que o cabo de tensão pode simplesmente ser protegido com gordura ou cera, ou, alternativamente, efetuar uma injeção posterior do sistema de ligação, com argamassa de cimento ou resina, para proporcionar um sistema adesivo.

Os elementos de proteção dos ancoramentos, tais como tampões ou semelhantes também são viáveis no sistema proposto pela presente invenção.

Por outro lado, dado o reduzido comprimento da área a ser retensionada, a cunha de tiragem tem de ser pequena, sendo necessários cálculos precisos para a determinação da quantidade de tensão a ser realizada, bem como as dimensões necessárias das áreas de ancoragem. 0 cabo de pré-esforço será o habitual para varões convencionais pré-tensionados, tais como um cabo de pré-esforço de 0,5, 0,6, ou 0,62 polegadas (12,7 mm, 15,24 mm ou 15,75 mm).

Também deve ser salientado que o sistema é aplicável na fixação aos alicerces que dão uma margem suficiente ao comprimento de ancoragem nos elementos de alicerces. O novo sistema proposto para conectar elementos pré-fabricados pé-tensionados com base nos cabos de pré-esforço em si mesmos, representa assim, uma estrutura inovadora com caracteristicas estruturais e constitutivas desconhecidas até agora para esse fim, cujas razões, combinadas com a sua 15 utilidade prática, lhe proporcionam méritos suficientes a ser concedidos com o direito exclusivo que é pretendido.

Com base no anteriormente exposto, para além de resolver totalmente as necessidades técnicas geradas no setor eólico para turbinas eólicas de nova geração, a presente invenção permite melhorar as expectativas de custos para as torres, oferecendo vantagens adicionais, tais como pouca manutenção ou a possibilidade de desmontagem e deslocação da torre no caso de fixações a seco, maior durabilidade ou uma maior resistência à fadiga.

Por outro lado, a sua utilização não se restringe ao setor eólico, efetivamente resolvendo estruturas de chaminés, torres de controlo, torres de comunicação, etc..

Breve Descrição dos Desenhos

Para complementar a descrição a ser feita e com a finalidade de auxiliar a compreender melhor as características da invenção, várias folhas de desenhos estão em anexo à presente descrição como uma parte integrante da mesma, em que o seguinte é representado com um caráter ilustrativo e não limitativo: A Figura 1 mostra uma vista em elevação da estrutura de apoio totalmente pré-fabricada para turbinas eólicas de geração de energia elétrica e outras utilizações de betão pré-esforçado, com uma secção circular de acordo com a invenção, em que a sua composição realizada por meio da fixação de vários troços pode ser vista. A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal de toda a estrutura de apoio pré-fabricada para turbinas eólicas de geração de energia 16 elétrica e outras utilizações que são feitas de betão pré-esforçado, com uma secção circular de acordo com a secção "A-A" indicada na Figura 1. A Figura 3 mostra uma vista em corte de acordo com um corte longitudinal de um elemento pré- fabricado pré-tensionado em que foi incorporado um sistema para a ligação de duas peças de parede sobrepostas com base em cabos de pré-esforço, de acordo com a invenção, em que um exemplo de fixação com as condutas localizadas no mesmo lado da junta transversal pode ser visto. A Figura 4 mostra também uma vista em corte, de acordo com um corte longitudinal, de um outro exemplo de um elemento pré-fabricado pré-tensionado incorporando o sistema para a fixação da invenção, neste caso, com as condutas localizadas numa forma combinada de ambos os lados da fixação transversal. A Figura 5 mostra uma vista em elevação e várias secções da invenção em que a disposição das peças que constituem a instalação, no caso da fixação de vários troços, em rotação com a junta longitudinal do eixo da coluna em cada troço é vista. A Figura 6 mostra uma vista ampliada do pormenor "dl" indicado na Figura 2, em que a configuração interior da estrutura da invenção é vista. A Figura 7 mostra uma vista ampliada do pormenor "d2" indicado na Figura 2, em que a fixação das peças com uma secção semicircular ou 17 17 A Figura A Figura A Figura A Figura A Figura A Figura poligonal, que a formam, no caso de uma junta a húmido é vista. 8 mostra uma vista ampliada do pormenor "d2" indicado na Figura 2, em que a fixação das peças com uma secção semicircular ou poligonal, que a formam, no caso de uma junta com parafusos e casquilhos é vista. 9 mostra uma vista ampliada do pormenor "d2" indicado na Figura 2, em que a fixação das peças com uma secção semicircular ou poligonal, que a formam, no caso de uma junta com flanges em betão é vista. 10 mostra uma vista em corte longitudinal de uma porção da estrutura da invenção e dos seus alicerces. 11 mostra uma vista em corte da estrutura de acordo com a secção "A-A" indicada na Figura 10, em que uma vista em planta da fixação transversal entre dois troços da invenção pode ser vista. 12 mostra uma vista ampliada do pormenor "el" indicado na Figura 10, em que se vê a forma de realização das juntas transversais por meio de espessamento das paredes da peça em unida com barras de aço de alta resistência, assegurando a continuidade do pré-esforço em todas as secções da torre. 13 mostra uma vista ampliada do pormenor "el" indicado na Figura 10, em que a forma de realização das juntas transversais, por meio de flanges metálicas unidas com barras de aço de alta resistência, aparafusadas com o controlo do binário de aperto, no caso de 18 18 A Figura 14 A Figura 15 A Figura 16 A Figura 17 A Figura 18 A Figura 19 ancoragem do pré-esforço a partir da extremidade da peça, é vista. mostra uma vista em corte da estrutura de acordo com a secção "B-B" indicada na Figura 10, em que uma vista em planta da fixação do primeiro troço da invenção aos alicerces pode ser vista. mostra uma vista ampliada do pormenor "e2" indicado na Figura 10, em que a forma de realização das fixações ao alicerce, por meio da possibilidade de espessamento das paredes da peça, ligadas ao alicerce com barras de aço de alta resistência, mas dispostas como barras de arranque no momento de fazer o alicerce em si mesmo é vista. mostra uma vista ampliada do pormenor "e2" indicado na Figura 10, em que é vista a forma de realização das fixações ao alicerce, por meio da possibilidade de espessamento das paredes da peça, ligadas ao alicerce com barras de aço de alta resistência, mas dispostas como barras de arranque no alicerce por meio de tubos de revestimento, mostra uma vista em planta de uma fixação entre troços da invenção, com um pormenor das guias de posicionamento, bem como uma secção de uma fixação entre os troços com as guias mencionadas. mostra um pormenor da forma de realizar o transporte, bem como os elementos de contraventamento transversais da secção, mostra uma vista em perspetiva do sistema de instalação alternativo da estrutura da 19 invenção, por meio de troços inferiores intercalados com medidas diferentes.

Figuras 20 e 21 mostram respetivas vistas em perspetiva de fases sucessivas de montagem, até ao topo da estrutura, a partir dos troços desiguais mostrados na Figura 19. A Figura 22 mostra uma ilustração relativa a eventuais passos de acordo com a presente invenção, para a montagem da estrutura de apoio proposta.

Descrição de Diversas Formas de Realização da Invenção

Tendo em conta as figuras discutidas, e de acordo com a numeração utilizada, uma forma de realização da invenção, compreendendo as partes descritas a seguir pode ser vista nas referidas figuras.

Assim, tal como representado nas Figuras 1 e 2, a estrutura de apoio totalmente pré-fabricada para turbinas eólicas de geração de energia elétrica e para outras utilizações feitas de betão pré-esforçado é formada por um veio de coluna em betão pré-fabricado de alta resistência -1-, que é pré-esforçado ou pós-tensionado no leito de fabrico e que pode ser de autocompactação, se necessário, com uma forma troncocónica com altura variável constituída por intermédio de pelo menos duas peças -2- e -3- com uma secção semicircular ou poligonal (não ilustrada) , uma fina parede de 5 a 30 cm contendo um pré-esforço centrado -4- e um reforço passivo no perímetro da secção -5- como é observado no detalhe "dl" representado na Figura 6, e estando ligados um ao outro por meio de juntas longitudinais -6-. 20 O pré-esforço -4- pode ter pequenas variações em relação à sua centralização, a fim de corrigir os efeitos do seu próprio peso ou de outras cargas temporárias.

Além disso, a estrutura da presente invenção é formada por um ou vários troços do referido veio de coluna de betão pré-fabricado -1-, que é pré-esforçado ou pós-tensionado no leito de fabrico, ligados uns aos outros, se for caso disso, através de juntas transversais -7- ou por meio de um sistema de ligação que será detalhado com referência especifica às Figuras 3 e 4 dos desenhos. A invenção permite, opcionalmente, realizar três versões alternativas de acordo com um respetivo número de formas de realização preferidas no que respeita à fixação das referidas juntas longitudinais -6-. Numa forma de realização preferida, a invenção proporciona as referidas fixações longitudinais -6- realizadas por meio de juntas a húmido -8-, com a sobreposição e inserção do reforço passivo e subsequente enchimento com uma argamassa de alta resistência, como detalhado na Figura 7. Numa outra forma de realização, a referida junta longitudinal -6- é levada a cabo por meio de colocação de casquilhos e parafusos -9- no interior da parede da peça, atravessando na diagonal sobre um plano do solo, e em alturas diferentes, como detalhado na Figura 8. Numa terceira opção de forma de realização preferida, a referida junta longitudinal -6- é efetuada com flanges de betão perfuradas -10- ao longo do interior das arestas longitudinais da peça, o que permitiria a união da junta por meio de parafusos de olhai e gola e porcas -11-, com o controlo do binário de aperto, que é detalhado na Figura 9. 21

Deve ser salientado que as referidas juntas longitudinais -6- poderiam ser instaladas com uma rotação no plano do solo com o intuito de prevenir uma junta continua ao longo de diferentes troços do veio da coluna -i-, que forma a estrutura, como observado na Figura 5, mas poderiam igualmente não ser rodadas e apresentar continuidade.

Além disso, as juntas transversais acima mencionadas -7- tanto para os alicerces como entre os troços que são mostrados nas Figuras 11 e 14 serão unidas por meio de barras de aço de alta resistência - -12- que serão pós- tensionadas no local no momento da montagem e que têm um comprimento suficiente, assegurando, assim, a continuidade do pré-esforço em todas as secções da torre, que será protegida com argamassas de cimento liquido ou plástico e/ou resinas, assim como quaisquer outros produtos de proteção, tais como ceras. 0 sistema das Figuras 3 e 4 a seguir indicado também pode ser utilizado para as juntas transversais.

Numa forma de realização preferida da invenção, as referidas barras de aço -12- serão localizadas nas juntas transversais, atravessando espessamentos perfurados da parede de betão -13- feitos nas extremidades de cada troço, como detalhado na Figura 12. Numa outra forma de realização preferida representada na Figura 13, para o caso de o pré-esforço de ancoragem a partir da extremidade da peça, estas barras atravessam uma chapa metálica perfurada muito espessa -14-, formando uma flange no interior do veio da coluna.

Além disso, e no que respeita à fixação do veio da coluna aos alicerces numa forma de realização preferida da 22 invenção, a fixação das referidas barras de aço -12- no referido alicerce -15- pode ser realizada diretamente, ao mesmo tempo que este último, conforme mostrado na Figura 15, sendo capaz de, em alternativa, numa outra forma de realização preferida representada na Figura 16, ser efetuada por meio do posicionamento dos tubos de revestimento -16- nos alicerces -15- em que as barras de aço -12- são introduzidas, antes do seu enchimento com argamassa de alta resistência -17-. A fim de permitir o posicionamento exato no momento da montagem das peças -2- e -3- e dos diferentes troços do veio da coluna -1- que formam, tanto as juntas longitudinais -6- como as juntas transversais -7- poderiam ser opcionalmente fornecidas com um sistema de guia convencional -18- conforme detalhado na Figura 17.

Finalmente, e para assegurar a estabilidade da peça antes do seu posicionamento definitivo, as peças serão opcionalmente fornecidas com um sistema de contraventamento transversal -19- como ilustrado na Figura 18.

Conforme se observa nas Figuras 19 a 21, de acordo com uma forma de realização alternativa, cada troço ou veio da coluna -1- da torre pode ser formado por mais de duas peças -2- e -3- com uma secção em forma de um setor semicircular ou poligonal (seis peças com um terço da secção no exemplo ilustrado), metade da qual, na parte inferior do alicerce da torre, e de forma intercalada tem um comprimento normal -2- e as outras -3- têm aproximadamente metade do comprimento, de tal forma que nas sobreposições sucessivas dos seguintes troços -1-, as fixações longitudinais -6- não são rodadas e as fixações transversais -7- estão em 23 diferentes níveis, metade das peças na parte superior da torre tendo novamente de metade do comprimento de modo a estarem todas niveladas no topo.

Com referência às Figuras 3 e 4, o sistema de ligação proposto entre elementos pré-fabricados pré-tensionados é realizado nesta forma de realização usando peças de parede -2- pré-fabricadas, tais como as descritas até este ponto, fornecidas internamente com tendões pré-tensionados ou cabos com uma porção do cabo -4a- se projetando para fora e estando alojada em condutas -24- previstas para esse efeito na peça de parede contígua -2- à qual devem ser ligados. A fim de se obter a referida fixação na referida parte contígua -2- um espessamento -21- da sua secção transversal foi feito, o qual é adequado para alojar os elementos de ancoragem -22- em que os elementos de proteção -23-, tais como tampões ou similares, podem ser incorporados. As referidas condutas -24- podem estar localizadas no mesmo lado da junta, conforme observado na forma de realização ilustrada na Figura 3, ou podem ser combinadas em qualquer lado, tal como ilustrado na forma de realização da Figura 4 . A fim de facilitar a inserção dos cabos -4- dentro das condutas -4a-, o sistema da invenção proporciona a utilização de elementos com ranhuras longitudinais e placas de ancoragem comuns homogéneas com a referida tipologia (não ilustrado).

Deve ser salientado que o sistema não é adesivo na zona de espessamento -21- na qual as condutas -4a- estão localizadas, dada a necessidade de uma tensão posterior, por um lado, e da rutura da adesão do betão na extremidade, 24 por outro lado. No entanto, o cabo de tensão pode simplesmente ser protegido com gordura ou cera, ou, alternativamente, o sistema de ligação pode ser subsequentemente injetado com argamassa de cimento ou resina, a fim de proporcionar um sistema adesivo. A Figura 22 mostra um exemplo da metodologia que pode ser aplicada para a montagem da estrutura de apoio ou torre de acordo com a invenção, mostrando a forma como cada uma das peças de parede (2, 3) está instalada isoladamente, sendo ligada, se for esse o caso, a uma peça adjacente por meio de uma junta longitudinal (fixação das arestas de contacto inter-peça verticais ou formação de uma junta transversal fixando uma peça (2, 3) à que lhe fica imediatamente abaixo).

Lisboa,

Claims (15)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Uma estrutura de apoio para turbinas eólicas compreendendo uma torre com um veio de coluna (1), formado por duas ou mais secções estruturais anulares em betão pré-esforçado sobrepostas e ligadas umas às outras por juntas transversais (7) , com uma secção transversal poligonal ou circular, em que uma ou mais das referidas secções estruturais são obtidas por pelo menos duas peças de parede em betão pré-fabricado (2, 3), dispostas de forma adjacente, ligadas por juntas longitudinais, caracterizado por cada uma das referidas peças de parede em betão ser obtida por pré-esforço em fábrica, por pré-compressão do seu corpo num leito de fabrico por meio de, pelo menos, vários cabos sob tensão que se estendem através daquelas, de tal modo que um pré-esforço predeterminado é incorporado na peça a partir do seu fabrico e atua como um reforço resistente; e cada uma das referidas peças de parede (2, 3) é montada, com as adjacentes em sobreposição de modo a formar a estrutura de apoio, com uma fixação estabelecida apenas nas suas extremidades de suporte lateral opostas, não necessitando de pós-tensão adicional que afete a totalidade da peça da parede; e cada uma das referidas peças de parede tem uma espessura de parede entre 5 e 30 cm com um pré-esforço centrado e um reforço de aço passivo no 2 perímetro da secção ou betão reforçado com fibras; e cada uma das referidas peças de parede é feita de betão de alta resistência.

2. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 1, em que as peças de parede de uma ou mais das referidas secções anulares têm, numa ou duas das suas porções de extremidade, uma secção espessada na qual condutas estão configuradas para dispor através das mesmas troços de cabos em pré-esforço.

3. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 2, em que a secção espessada mencionada compreende configurações com uma espessura crescente a partir de uma extremidade da peça para a zona de escoamento da conduta e que se prolonga ao longo de um troço longitudinal para um comprimento entre 50 e 300 cm.

4. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 2, em que as referidas secções espessadas se projetam para o interior, para o exterior, ou na direção tanto da face interior como exterior da secção anular da peça de parede, proporcionando à área mais proeminente uma superfície para a fixação da pós-tensão de um cabo.

5. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 2, em que a referida secção espessada abrange uma secção anular total ou fração da secção anular da peça de parede.

6. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 2, em que em algumas das referidas peças de parede, os 3 cabos de pré-esforço utilizados para a pré-compressão da peça são estendidos por troços, que se projetam para fora da peça de parede, os referidos troços sendo fornecidos para serem inseridos através das referidas condutas configuradas numa peça de parede adjacente, para a ligação à mesma por meio de uma tensão posterior dos referidos troços de extensão dos cabos, obtenção de uma junta transversal que assegura a continuidade do pré-esforço, quando duas peças de parede sobrepostas estão dispostas com as suas extremidades de frente.

7. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 2, em que as referidas condutas para a passagem dos cabos em projeção para tensão subsequente são fornecidas com tubos de revestimento.

8. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 1, em que cada secção estrutural anular compreende pelo menos duas peças de parede (2) e (3) com uma secção transversal poligonal ou semicircular de uma parede fina com um pré-esforço centrado (4), ou ligeiramente desviado em relação à espessura da peça, ou com uma distribuição não-uniforme ao longo da secção anular para corrigir os efeitos do seu próprio peso ou de outras cargas temporárias, e um reforço não pré-esforçado (5) , no perímetro da secção, as peças de parede (2,3) sendo ligadas umas às outras por meio de juntas transversais e longitudinais (6).

9. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 1, em que cada uma das peças de parede (2, 3) é cilíndrica ou troncocónica, e em que as peças de parede das 4 diferentes secções anulares fixadas por juntas transversais (7) têm alturas diferentes.

10. A estrutura de apoio de acordo com a reivindicação 1, em que compreende ainda um ou mais cabos, ou barras, dispostos através de porções salientes, com uma maior espessura, das extremidades de cada peça de parede.

11. A estrutura de apoio de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o referido betão de alta resistência é selecionado a partir de betão de autocompactação ou betão com fibras.

12. A estrutura de apoio de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as ligações das juntas longitudinais (6) são realizadas por meio de flanges de betão perfuradas (10), ao longo do interior das arestas longitudinais da peça, o que permite o encerramento da articulação por meio de parafusos de olhai e gola e porcas (11) , que controlam o binário de aperto.

13. A estrutura de apoio de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as referidas juntas longitudinais (6) das diferentes secções estruturais anulares são deslocadas na direção de rotação com a finalidade de evitar uma junta longitudinal contínua ao longo dos diferentes troços do eixo da coluna.

14. A estrutura de apoio de acordo com as reivindicações anteriores, em que a fixação das juntas transversais (7), tanto para a base, como entre troços é fornecida, se for caso disso, por meio de um espessamento tipo 5 colar (13) nas extremidades de cada peça de parede, perfurado na direção da geratriz da peça de tal forma que permite a união por meio de barras de aço de alta resistência (12), que serão pós-tensionadas no local, no momento da montagem e com um comprimento suficiente para assegurar a continuidade do pré-esforço em todas as secções da torre, apesar da perda de pré-esforço nas zonas de ancoragem dos fios.

15. A estrutura de apoio de acordo com as reivindicações anteriores, em que as peças intercaladas de arranque (2) e (3) e as peças intercaladas de topo da torre têm uma altura diferente, de preferência, a metade do comprimento das fixações transversais (7) entre sucessivas partes dos troços ou veios de coluna (1), em diferentes níveis, o que permite a montagem da torre, sem a necessidade de estruturas de montagem ou elementos auxiliares. Lisboa,