WO2010134029A2 - Estructura de soporte para aerogeneradores y procedimiento para erigir la estructura de soporte - Google Patents

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WO2010134029A2
WO2010134029A2 PCT/IB2010/052222 IB2010052222W WO2010134029A2 WO 2010134029 A2 WO2010134029 A2 WO 2010134029A2 IB 2010052222 W IB2010052222 W IB 2010052222W WO 2010134029 A2 WO2010134029 A2 WO 2010134029A2
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Francisco Javier MARTÍNEZ DE CASTAÑEDA
Manuel Cidoncha Escobar
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Pacadar S.A.
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to a vertical support structure or tower for wind turbines of electric power or other uses, in prestressed concrete, which provides a prestressed concrete shaft of variable conical or cylindrical height made by annular sectors, each of which comprises several pieces of wall semicircular or polygonal section or circular or polygonal sectors, joined together longitudinally, and in case of several overlays in height, joined transversely with a system that allows the structural continuity of the tower.
  • the wind turbine or another metal shaft on which the generator will finally be fixed will be located at its upper end.
  • This invention has its application within the field of construction in general and especially within the industry intended for the construction and installation of support structures for wind turbines.
  • a second aspect of the invention concerns a method for erecting the support structure or tower from the successive incorporation of said wall pieces
  • a wall piece will be understood as a forming part of the wall of the support structure or tower, said thin wall being 5 to 30 cm in prestressed concrete, with a centered prestressing and passive reinforcement in the perimeter of the section or concrete reinforced with fibers, suitable to form an annular sector of the support structure or tower together with one or more pieces.
  • US 580971 1 discloses an apparatus and a method for joining two precompressed concrete elements capable of forming structures such as masts, towers or for example bridges.
  • the patent describes some prestressed concrete elements on a bench, in the form of wall pieces, with several prestressing cables that are extended protruding outside the wall piece, and which are arranged inserted through conduits configured in a piece of adjacent wall, superimposed, which conduits affect said adjacent part in its entirety, for linking to it by a subsequent testing of said extension cables, obtaining transverse joints.
  • the present invention proposes a vertical support structure or tower, of the type comprising several overlapping annular structural sections, each of which integrates two or more wall pieces joined by their longitudinal edges, and it differs from the previous proposals, which are generally based on the post-tensioning of cables at the installation point of the tower or wind farm, to provide resistance to the tower and the joints, for the particularity of carrying out
  • the wall pieces by prestressing in the workshop calculated according to the relative position that the piece will occupy in the tower or structure, so that the constituent parts of the tower, when the prestressing is incorporated, are already structurally resistant, requiring only the realization of the joints between adjacent and overlapping wall pieces to form the tower.
  • the applied technology eliminates the need for auxiliary elements for transport, guarantees a state of compression in the pieces that maximizes the useful life of the tower, allows new designs and mounting alternatives that simplify the obtaining of the tower.
  • connection system between prefabricated elements with prestressed reinforcement, in particular applicable to the union of the annular sectors of the shaft, which allows the continuity of the prestressing action without need (total or partial) of additional elements such as tie rods or other post-tensioning systems, and compressing the extreme areas of each piece in which the loss of prestressing by diffusion occurs in the joints, taking advantage of their own prestressing cables that configure the reinforcement active of the prestressed wall pieces mentioned, but that unlike the solution explained in US 580971 1, only affects a short sector of each piece, end, in the areas of union of the overlapping pieces.
  • the present invention solves the prefabrication of the tower by means of large pieces of concrete wall prestressed in the manufacturing bench (controlled application of a tension to the concrete by testing of tendons or steel cables), of length limited exclusively by transport conditions (with typical lengths of 20 to 40 m), with semicircular section or circular sector, or polygonal or polygonal sector, each piece being designed to work subject to the stresses derived from its own weight and transport as if it were a large beam with a U-section of predetermined structural resistance.
  • each of the pieces in origin has been calculated for each piece of wall according to the relative position that said piece of wall must occupy in the support structure, or tower, that is to say to respond adequately to the requirements of structural load in each of the sections of the tower.
  • these wall pieces allow the support or tower structure to be formed without the need to subject the whole of each piece to additional, subsequent work posts, affecting the entire piece.
  • each piece of wall typically lengths of 1 to 1, 5m
  • the support structure or tower that is proposed integrates a truncated cone in general, although it can be cylindrical, partially formed by two or more overlapping annular sectors or structural sections, joined together by transverse joints.
  • each annular structural section of the tower integrates two or more prefabricated and prestressed wall pieces in the workshop, according to the aforementioned, joined by its sides forming longitudinal joints of the tower.
  • the prestressing can be with post-tensioned reinforcements, in which the concreting is carried out before the testing of the active reinforcements, staying in ducts or sheaths proceeding to the testing and anchoring of those when the concrete has acquired sufficient strength, or, as it concerns here , with 10 prestressed reinforcements, in which the concreting is carried out after having tested and provisionally anchored the reinforcements in fixed elements.
  • the reinforcements of its provisional anchors are released and, by adhesion, the force previously introduced in the reinforcements is transferred to the concrete.
  • the tendon from the point of view of the adhesion conditions, can be adherent, as is the case of prestressing with prestressed reinforcement, or with post-tensioned reinforcement in which, after tensioning, adherent material is injected between the reinforcement and the concrete, or non-adherent, as is the case of prestressing with post-tension reinforcement in which reinforcement protection systems are used that do not create adhesion.
  • this first cone trunk it will be located, until reaching the necessary height, or a new stretch of prestressed concrete formed again by two semicircular pieces, or a metal section.
  • Each piece will be composed of a semicircular or polygonal section or sector thereof, of small thickness and variable radius, in high-strength concrete that can be if self-compacting, high-strength concrete, or concrete with fibers with a centered prestressing is required. or slightly offset to correct the effects of the own weight or other temporary loads, and a reinforcement that can be by adding fibers to the concrete or with passive reinforcement in the perimeter of the section, which will be executed horizontally in a mold and benches Prepared for this purpose.
  • the mold part guarantees the maintenance without cracking of the entire concrete section, preserving the mechanical and durability characteristics of the tower. This aspect is of vital importance since in other reinforced concrete solutions it deforms under the stresses and the steel to start working needs to stretch producing cracks in concrete. In the prestressed part from the same manufacturing process, the non-appearance of cracks is guaranteed, increasing the useful life of the tower and eliminating the need for maintenance that is very expensive in other solutions.
  • the wall piece instead of being manufactured by prestressing could also be obtained by a post-tensioning in the workshop (regardless of the complexity and costs of
  • the manipulation and transport of the wall pieces, until their definitive positioning, will be carried out in the manufacturing position, being possible, given the slenderness of the element, certain elements of transverse dragging.
  • the longitudinal joints (according to the generatrix of the cone trunk) between the pieces will be made by a wet joint, with the overlapping and threading of a passive reinforcement and a subsequent filling with a high-strength mortar, or by means of a dry joint, either by means of bushings and bolts inside the wall of the piece crossed diagonally on the floor and at different heights, or with perforated concrete flanges, at along the inside of the longitudinal edges of the piece, which would allow sewing of the joint by means of threaded bolts and nuts, with control of the tightening torque.
  • the vertical joints can be rotated, in plan in order to avoid a continuous joint along the different shaft sections, or not rotate and leave a continuous longitudinal joint, as appropriate .
  • transverse joints between sections, or between the first section and the foundation will be made by a widening at the ends of the piece drilled in the direction of the generatrix of the piece that allows sewing by means of high-strength steel bars that can sew
  • the joint by means of a wet joint anchored by an overlap, a screwed joint or a post-tensioned joint at the time of assembly, which will be protected with liquid or plastic mortars of cement and / or resins, as well as any other protective products such as waxes.
  • these joint bars in addition to sewing both pieces, guarantee the continuity of the prestressing in all sections of the tower.
  • different lengths of thickening and sewing will be necessary, and can be used, in case of anchoring of the prestressing from the end of the piece or in the case of post-tensioning the thickening of the concrete section at the ends of the piece, a thick metal sheet in the form of an inner flange at said end may be replaced by location, which allows, thanks to the perforations pertinent, the union to the rest of elements by means of bars of high resistance that will be screwed with tightening torque control or will be post-tensioned.
  • these waiting bars may have been placed at the time of execution of the shoe or later by positioning the foundation sheaths in which the bars are introduced prior to filling with high-strength mortar.
  • each section of the tower can be made up of two semicircular or polygonal pieces, but also for more pieces of section of semicircular or polygonal sector, that is, four pieces of half section, six pieces of third section, eight pieces of quarter section, etc., it should be noted that said pieces, at the start of foundation of the tower they can have a different length, for example half of them have a normal length and the other half, in an interleaved way, have half of said length, so that in the successive overlaps of the following sections, the transverse joints remain at different levels , being half of the pieces that culminate the tower, again half the length to be all flush.
  • This assembly system avoids the use of auxiliary towers reducing assembly times and costs.
  • the exterior and interior concrete finish of the pieces may be any of those existing for other types of pieces, such as smooth, painted, textured, washed, etc.
  • the pieces may present the necessary gaps for access to the interior of the tower of people and equipment.
  • the assembly system may require the prior assembly of an auxiliary tower, which, once the work is finished, can be disassembled or not, remaining inside the tower.
  • the invention also proposes a connection system of prefabricated pre-fabricated elements from the prestressing cables themselves, which offers the possibility of connection between prefabricated elements with pre-assembled armor without the need for additional elements from the post-testing. of a part of the tester cables of the wall piece
  • the prestressing cables used are extended by sections that protrude outside the wall piece, said extension sections being provided for their arrangement inserted through conduits configured in an adjacent wall piece, for linking to it by a subsequent testing of said cable extension sections, by having two overlapping wall pieces facing each other, obtaining a transverse joint that guarantees the continuity of the prestressing
  • the protruding part outside the cables (which, in any case, is necessary for testing and which, however, in the conventional solution intended then must be cut), is it houses in ducts left for this purpose in the adjacent piece, which can all be located on the same side of the joint, or combined on either side.
  • the system of the invention provides for the use of elements with longitudinal grooves and even common anchor plates with said typology.
  • This new system and process of retension allows to give continuity to the action of prestressing, requiring only a thickening of the cross section of the piece in a length of between 50 and 300 cm, for the accommodation of the anchoring elements.
  • the system is non-adherent in the area of the joint, given the need for subsequent testing by one part and the breakage of the adhesion of the concrete at the end, on the other.
  • test cable can be protected simply with grease or wax, or alternatively, a subsequent injection of the resin or cement slurry connection system to provide an adherent system.
  • anchors protection elements such as caps or the like are viable.
  • the wedge penetration must be small, requiring precise calculations to determine the amount of testing to be performed, as well as the necessary dimensions of the anchorage areas.
  • the prestressing cable will be the usual one for conventional prestressing reinforcements, 0.5, 0.6, or 0.62 inches or others.
  • this invention in addition to fully resolving the technical needs generated in the wind sector for new generation wind turbines, allows to improve the cost expectations of the towers, offering additional advantages such as low maintenance or the possibility of disassembly and transfer of the tower in case of dry joints, the greater durability or the greater resistance to fatigue.
  • Fig. 1 shows an elevation view of the support structure for wind turbines of electric power and other uses in prestressed concrete, completely prefabricated, with circular section, according to the invention in which its composition is appreciated by joining several sections .
  • Fig. 2 shows a cross-sectional view of the support structure for wind turbines of electric power and other uses in prestressed concrete, completely prefabricated, with circular section, according to the cut "A-A" indicated in Figure 1.
  • Fig. 3 shows a sectional view according to a longitudinal section of a prefabricated pre-fabricated element to which a connection system of two superimposed wall pieces has been incorporated from the prestressing cables themselves, according to
  • the invention in which an example of connection with the conduits located on the same side of the transverse joint is seen.
  • Fig. 4 shows a view also in section, according to a longitudinal section, of another example of a prefabricated element which incorporates the joining system of the invention, in this case with the conduits located in combination with one and the other side of the cross union.
  • Fig. 5 shows an elevational view and several sections of the invention in which the arrangement of the pieces that make up the assembly can be seen, in case of joining several sections, rotating the longitudinal joint of the shaft, in each section.
  • Fig. 6 shows an enlarged view of the detail "d1" indicated in Fig. 2, in which the internal configuration of the structure of the invention can be seen.
  • Fig. 7 shows an enlarged view of the detail "d2" indicated in Fig. 2, in which the union of the pieces of semicircular or polygonal section that the Ia make up in the case of wet joint.
  • Fig. 8 shows an enlarged view of the detail 't / 2 "indicated in Fig. 2, in which the union of the pieces of semicircular or polygonal section that make up in the case of joint with bolts and bushings can be seen.
  • Fig. 9 shows an enlarged view of the detail "d2" indicated in Fig. 2, in which the union of the pieces of semicircular or polygonal section that compose it in the case of joint with concrete flanges can be seen.
  • Fig. 10 shows a longitudinal sectional view of a portion of the structure of the invention and its foundation.
  • Fig. 1 1 shows a sectional view of the structure according to the section "A-A" indicated in Fig. 10, in which a plan view of the transverse union between two sections of the invention can be seen.
  • Fig. 12 shows an enlarged view of the detail "e /" indicated in Fig. 10, in which the realization of the transverse joints is appreciated by means of thickening of the walls of the piece sewn with high-strength steel bars that guarantee The continuity of prestressing in all sections of the tower.
  • Fig. 13 shows an enlarged view of the detail "e /" indicated in Fig. 10, which shows the realization of the transverse joints by means of metal flanges sewn with high strength steel bars screwed with tightening torque control , in the case of anchoring the prestressing from the end of the piece.
  • Fig. 14 shows a sectional view of the structure according to the "B-B" section indicated in Fig. 10, in which a plan view of the foundation joint of the first section of the invention can be seen.
  • Fig. 15 shows an enlarged view of the detail "e2" indicated in Fig. 10, in which the realization of the foundation joints is appreciated by means of the option of thickening the walls of the piece sewn to the foundation with steel bars high strength but placed as expected at the time of execution of the foundation itself.
  • Fig. 16 shows an enlarged view of the detail "e2" indicated in Fig. 10, in which the realization of the foundation joints is appreciated by means of the option of thickening the walls of the piece, sewn to foundation with bars of high strength steel but placed as you expect in the foundation through pods.
  • Fig. 17 shows a plan view of a joint between sections of the invention with a detail of the positioning guides, as well as a section of a joint between sections with said guides.
  • Fig. 18 shows a detail of the embodiment of the transport as well as the cross-bracing elements of the section.
  • Fig. 19 shows a perspective view of the alternative assembly system of the structure of the invention by starting interleaved sections of different measures.
  • Figs. 20 and 21 show respective perspective views of successive assembly phases, until the completion of the structure, from the unequal sections shown in Fig. 19.
  • Fig. 22 shows an illustration relative to possible steps, according to this invention, to erect the proposed support structure.
  • the support structure for wind turbines of electric energy and other uses in prestressed concrete, entirely prefabricated is constituted by a shaft -1 - prefabricated of prestressed concrete or post-tensioned in the manufacturing bench, of high resistance that can be if requires self-compacting, with a truncated conical shape of variable height made by means of at least two pieces -2- and -3- of semicircular or polygonal section (not illustrated), with a thin wall of 5 to 30 cm that have a centered prestressing -4- and a passive reinforcement in the perimeter of section -5- as observed in detail "d1" represented in Fig. 6 and joined together by longitudinal joints -6-.
  • the prestressing -4- may have slight variations with respect to its centering, to correct the effects of its own weight or other temporary loads.
  • the structure of the invention is composed of one or several sections of said shaft -1 - prefabricated concrete prestressed or post-tensioned in the manufacturing bench, joined together where appropriate by transverse joints -7- or by a connection system that will be detailed with specific reference to Figs. 3 and 4 of the drawings.
  • the invention optionally allows the realization of three alternative versions according to as many preferred embodiments as regards the joining of said longitudinal joints -6-.
  • the invention provides for said longitudinal joints -6- executed by wet joints -8-, with overlapping and threading of the passive reinforcement and subsequent filling with a high-strength mortar as detailed in Fig. 7.
  • said longitudinal joint -6- is executed by means of placing caps and bolts -9- inside the wall of the piece crossed diagonally in plan and at different heights, as detailed in Fig. 8.
  • said longitudinal joint -6- is executed with perforated concrete flanges -10-, at length inside the longitudinal edges of the piece, which would allow the sewing of the joint by means of threaded bolts and nuts -1 1 -, with control of the tightening torque, which is detailed in Fig. 9. It should be noted that those mentioned longitudinal joints -6- can be installed, with a rotation in plan in order to avoid a continuous joint along the different shaft sections -1 - which constitute the structure as seen in Fig. 5, but which can also no this r turned and present continuity.
  • transverse joints -7- both to foundations and between sections shown in Figs. 1 1 and 14, will be sewn by means of high-strength steel bars -12- that will be postted on site at the time of assembly and of sufficient length guaranteed thus the continuity of prestressing in all sections of the tower, which will be protected with Liquid or plastic cement mortars and / or resins as well as any other protective products such as waxes.
  • the system of Figs. Can also be used for transverse joints. 3 and 4 explained below.
  • said steel bars -12- will be located in the transverse joints, through perforated thickening of the concrete wall -13- made at the ends of each section, as detailed in Fig. 12
  • these bars pass through a perforated metal sheet of great thickness -14-, forming a flange inside the shaft.
  • the fixing of said steel bars -12- in said foundation -15- can be executed directly at the same time that this, as shown in Fig. 15, may alternatively, in another preferred embodiment represented in Fig. 16 be executed by positioning pods -16- in foundations -15- into which the steel bars -12- are introduced prior to filling with high-strength mortar -17-.
  • both the longitudinal joints -6- and the transverse joints -7- may be provided with a conventional guidance system -18 - as detailed in Fig. 17.
  • the pieces will be optionally equipped with a transverse bracing system -19- as shown in Fig. 18.
  • each section or shaft -1 of the tower can be formed by more than two pieces -2- and -3- of section of semicircular or polygonal sector, (six pieces of third of section in the example shown) half of which, at the start of the foundation of the tower and intercalated, have a normal length -2- and the others -3- approximately half, so that, in successive overlays of the sections -1 - following, the longitudinal joints -6- are not rotated and the transverse ones -7- are at different levels, being half of the pieces that culminate the tower, again half the length to be all flush on the cusp.
  • connection system between prefabricated prefabricated elements which is proposed is embodied in this exemplary embodiment, starting from prefabricated wall pieces -2-, such as those referred to this point, provided inside of some pre-tensioned tendons or cables with a portion of the cable -4a- that protrudes outside housed in conduits -24- provided for that purpose in the adjacent wall piece -2- to which it must be attached.
  • a greasing -21- of its cross-section suitable for the accommodation of the anchoring elements -22- on which protection elements -23- such as protection elements -23- can be incorporated such as Hoods or similar.
  • Said ducts -24 may all be located on the same side of the joint as observed in the example shown in Fig. 3, or combined on either side, as shown in the example of the figure 4.
  • the system of the invention provides for the use of elements with longitudinal grooves and even common anchor plates with said typology (not shown).
  • the system is non-adherent in the area of the greasing 21 - in which the ducts -4a- are located, given the need for post-testing of one part and of the breakage of the adhesion of the concrete at the end, on the other, but nevertheless, the test cable can be protected simply with grease or wax, or alternatively, a subsequent injection of the connection system with resin or cement slurry is performed to provide an adherent system.
  • FIG. 22 an Example of an implementable methodology to erect the support structure or tower according to the invention is shown, appreciating how each of the pieces of pairs (2, 3) is installed separately joining, if necessary, a piece adjacent through a longitudinal joint (union of the interconnected, vertical contact edges or forming a transverse joint joining a piece (2, 3) to the immediate lower one.
  • the implementation of the invention is compatible with the realization of a local post-installation in certain parts of the tower that require greater demands or with a post-tensioning that affects only some of the wall pieces or part thereof, in the good understood that the majority of the wall pieces will depend on the structural rigidity obtained in their manufacture in bank.

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Abstract

Comprende una serie de tramos de fuste (1), de forma troncocónica integrando cada tramo dos o más piezas (2) y (3) de sección de sector circular o poligonal formada con piezas pretensadas en banco desde fabrica con pretensado centrado o ligeramente desviado (4) y armadura pasiva (5) en el perímetro de Ia sección o fibras, unidas mediante juntas longitudinales (6) húmedas o secas, rotadas en planta o no y juntas transversales (7) que pueden estar a distintos niveles y dar continuidad o no al pretensado general, para cosido mediante barras de acero (12) y en el caso de Ia unión a cimentación con posicionamiento directo de las barras de espera a Ia vez que se ejecuta dicha cimentación, o mediante vainas que recibirán posteriormente las mencionadas barras(16).

Description

ESTRUCTURA DE SOPORTE PARA AEROGENERADORES Y PROCEDIMIENTO PARA ERIGIR LA ESTRUCTURA DE SOPORTE
La presente invención se refiere a una estructura de soporte vertical o torre para aerogeneradores de energía eléctrica u otros usos, en hormigón pretensado, que aporta un fuste de hormigón pretensado de altura variable troncocónico o cilindrico realizado mediante sectores anulares, cada uno de los cuales comprende varias piezas de pared sección semicircular o poligonal o sectores circulares o poligonales, unidas entre sí longitudinalmente, y en caso de varias superpuestas en altura, unidas transversalmente con un sistema que permite Ia continuidad estructural de Ia torre. En su extremo superior se situará o bien directamente el aerogenerador o bien otro fuste metálico sobre el que finalmente se fijará el generador. Esta invención tiene su aplicación dentro del campo de Ia construcción en general y especialmente dentro de Ia industria destinada a Ia construcción e instalación de estructuras de soporte para aerogeneradores de energía eléctrica.
Un segundo aspecto de Ia invención concierne a un procedimiento para erigir Ia estructura de soporte o torre a partir de Ia incorporación sucesiva de las citadas piezas de pared
A Io largo de Ia presente memoria se entenderá por pieza de pared una pieza formadora de Ia pared de Ia estructura de soporte o torre, siendo dicha pared delgada de 5 a 30 cm en hormigón pretensado, con un pretensado centrado y una armadura pasiva en el perímetro de Ia sección u hormigón reforzado con fibras, apta para formar junto a una o más piezas un sector anular de Ia estructura de soporte o torre.
Antecedentes de Ia invención
En referencia al estado de Ia técnica, debe mencionarse que el sector eólico, en gran expansión dentro del desarrollo de las energías renovables, ha ido evolucionando en busca de una mayor rentabilidad, Io que ha desembocado en el diseño de aerogeneradores cada vez más potentes, de 3 o incluso 5 MW, para cubrir
Ia demanda creada.
Estos nuevos diseños obligan a un replanteamiento de las estructuras de soporte o torres portantes del aerogenerador que deben soportar esfuerzos mucho mayores que las actuales y alcanzar nuevas alturas de hasta 12Om para poder albergar máquinas con palas de más de 5Om de longitud. Una extrapolación de las actuales torres (hasta 7Om de altura) realizadas mediante chapas curvadas y electrosoldadas, unidas transversalmente mediante bridas, no permite hacer frente, de forma económica, a las nuevas prestaciones requeridas a dichos elementos, especialmente debido a Ia gran flexibilidad de este tipo de estructuras realizadas en acero y a Ia incompatibilidad de esta característica con los requerimientos que se extraen del cálculo dinámico de estas nuevas torres.
Es necesario, por consiguiente, el empleo de otros materiales y dentro de ellos el hormigón, reúne las características necesarias para hacer frente a los problemas antes mencionados. En este sentido han sido varias las iniciativas ya acometidas: algunas resuelven Ia ejecución de estas torres en hormigón armado o realizando un postesado "in situ" es decir en el propio parque eólico y en su posición definitiva de estos elementos gracias a un encofrado deslizante o trepante. En el caso del postesado "in- situ" se realiza un enhebrado y postesado de cables por el interior de Ia pared delgada de hormigón en vainas dejadas al efecto o por el interior o exterior de Ia torre. Estas soluciones, además de su carestía, presentan el problema de los largos plazos que requiere para su ejecución Io que va directamente en contra de Ia rentabilidad del proyecto.
En otros casos, se ha buscado resolver el problema mediante pequeñas piezas en hormigón prefabricado como dovelas circulares, o placas de pequeño tamaño (que se unen entre sí conformando Ia torre). Estas piezas en general armadas, requieren importantes espesores para garantizar el correcto funcionamiento dinámico de Ia torre una vez sometida a las cargas de servicio y consecuentemente con sección fisurada. Por tal motivo en ocasiones, se refuerzan estos diseños mediante postesados exteriores o interiores ejecutados in situ que compriman todas las secciones a Io largo de Ia torre para impedir Ia fisuración.
En esta solución, Ia presencia de un gran número de uniones entre piezas, de postesados in situ, etc., complica y encarece enormemente el montaje de estas torres y compromete el funcionamiento real del conjunto. Se conocen numerosos antecedentes que describen diversos ejemplos de realización de torres utilizando hormigón armado, entre las cuales cabe citar: JP- A-9- 235912, DE-A-29809541 , DE-A- 19832921 , EP-A-960986, US2006/0254168, WO 02/01025, US 7,1 14,295, JP-U-3074144, EP-A-1474579 (MECAL APPLIED MECHANICS), EP-A- 1645761 (INNEO21 ), EP-A-1876316 (MONTANER), WO2007/033991 (SIKA), WO2008/031912 8 (GAMESA).
Las soluciones técnicas explicadas en las patentes citadas pueden clasificarse en los siguientes grupos: a. Torre realizada in-situ. b. Torre de hormigón armado con sectores anulares, superpuestos y postesado en obra. c. Torres de hormigón formadas por Ia superposición de sectores estructurales anulares integrados por dos o más piezas componentes, ensambladas, que necesitan de un postesado en obra d. Torres de celosía ya sea de hormigón o acero. e. Torre formada por hormigón vertido entre dos láminas de acero. f. Torres en las que se aportan piezas de diferentes formas que resultan adecuadas ya sea para facilitar Ia producción o mejorar Ia eficacia estructural; g. Torres incluyendo piezas que llevan ya incorporados elementos de refuerzo específicos. La patente FR 1 145789 hace referencia a un procedimiento de construcción sin andamiaje de una torre o chimenea con elementos prefabricados. A pesar de que el documento indica que dichos elementos prefabricados pueden realizarse en hormigón pretensado, al describir las Figs. 8 a 10 se indica que las uniones verticales incluirán tirantes de pretensado que son visibles en dichas figuras. La patente US 580971 1 describe un aparato y un método para unir dos elementos de hormigón precomprimidos susceptibles de formar estructuras tales como mástiles, torres o por ejemplo puentes. La patente describe unos elementos de hormigón pretensados en banco, en forma de piezas de pared, con varios cables de pretensado que están prolongados sobresaliendo al exterior de Ia pieza de pared, y que se disponen insertados a través de unos conductos configurados en una pieza de pared adyacente, superpuesta, cuales conductos afectan a dicha pieza adyacente en su práctica totalidad, para vinculación a Ia misma por un posterior tesado de dichos cables de prolongación, obteniendo unas juntas transversales. Esta solución constructiva adolece del inconveniente de estar limitada a desarrollos de pequeña altura de las piezas de pared, tales como estructuras de dovelas, puesto que en caso contrario el montaje en obra de las piezas de pared, que han de recibir insertados los cables para postesado de toda Ia pieza de pared y unión entre piezas de pared superpuestas, supondría una operación muy difícil y complicada.
La presente invención propone una estructura de soporte vertical o torre, del tipo que comprende varias secciones estructurales anulares, superpuestas, cada una de las cuales integra dos o más piezas de pared unidas por sus bordes longitudinales, y se diferencia de las propuestas anteriores, que se basan de forma general en el postesado de cables en el propio punto de instalación de Ia torre o parque eólico, para dotar de resistencia a Ia torre y a las juntas de unión, por Ia particularidad de realizar las piezas de pared por pretensado en taller, calculado en función de Ia posición relativa que ocupará Ia pieza en Ia torre o estructura, por Io que las piezas constituyentes de Ia torre, al llevar incorporado el pretensado, ya son de por sí estructuralmente resistentes precisando únicamente Ia realización de las uniones entre las piezas de pared adyacentes y superpuestas para formar Ia torre.
Además mediante Ia propuesta de eliminación completa de Ia necesidad del postesado de las piezas prefabricadas en obra de esta invención se reducen por un lado los costes al ser el pretensado en taller un proceso industrial y por otro los tiempos de montaje e incertidumbres de esta operación realizadas fuera de taller. Por otro lado Ia tecnología aplicada elimina Ia necesidad de elementos auxiliares para el transporte, garantiza un estado de compresión en las piezas que maximiza Ia vida útil de Ia torre, permite nuevos diseños y alternativas de montaje que simplifican Ia obtención de Ia torre.
Otro aspecto diferenciador de Ia propuesta que fundamenta Ia presente invención reside en un sistema de conexión entre elementos prefabricados con armadura pretesa, en particular aplicable a Ia unión de los sectores anulares del fuste, que permite Ia continuidad de Ia acción del pretensado sin necesidad (total o parcial) de elementos adicionales como barras de unión u otros sistemas de postesado, y comprimiendo las zonas extremas de cada pieza en las que se produce Ia pérdida del pretensado por difusión, en las uniones, aprovechando unos propios cables de pretensado que configuran Ia armadura activa de las piezas de pared pretesas citadas, pero que a diferencia de Ia solución explicada en Ia US 580971 1 , únicamente afecta a un corto sector de cada pieza, extremo, en las zonas de unión de las piezas superpuestas.
Otros documentos del estado de Ia técnica que pueden citarse son las patentes DE 20 2005 020398, EP 1876316, EP 758034, DE 102 23 429, y JP 2004 01 1210. Se describe a continuación con detalle los aspectos singulares de Ia presente invención.
Breve explicación de Ia invención
Frente a las soluciones anteriormente mencionadas, Ia presente invención resuelve Ia prefabricación de Ia torre mediante grandes piezas de pared de hormigón pretensado en el banco de fabricación (aplicación controlada de una tensión al hormigón mediante el tesado de tendones o cables de acero), de longitud limitada exclusivamente por las condiciones de transporte (con longitudes típicas de 20 a 40 m), con sección semicircular o de sector circular, o poligonal o de sector poligonal, estando diseñada cada pieza para poder trabajar sometida a los esfuerzos derivados de su peso propio y del transporte como si se tratara de una gran viga con sección en U de resistencia estructural predeterminada. Además el pretensado de cada una de las piezas en origen se ha calculado para cada pieza de pared en función de Ia posición relativa que ha de ocupar dicha pieza de pared en Ia estructura de soporte, o torre, es decir para responder adecuadamente a las exigencias de carga estructural en cada una de las secciones de Ia torre. De este modo estas piezas de pared permiten formar Ia estructura de soporte o torre sin necesidad de someter al conjunto de cada pieza a postesados adicionales, ulteriores, en obra, afectando a toda Ia pieza. Como se verá en Ia explicación que sigue únicamente se realizarán, uniones convencionales como barras pasivas y sistemas atornillados u otros sistemas como el descrito en Ia presente memoria en Ia que se re-tesan los cables de Ia pieza en las zonas de unión que afectan a exclusivamente a un corto desarrollo de cada pieza de pared (longitudes típicas de 1 a 1 ,5m), en su parte terminal, permitiendo comprimir dichas zonas donde se produce Ia pérdida del pretensado. La estructura de soporte o torre que se propone integra un fuste en general troncocónico, aunque puede ser cilindrico, formado parcialmente por dos o más sectores o secciones estructurales anulares, superpuestas, unidas entre sí por unas juntas transversales. De acuerdo a los principios de esta invención cada sección estructural anular de Ia torre integra dos o más piezas de pared prefabricadas y pretensadas en taller, según Io citado, unidas por sus laterales formando unas juntas longitudinales de Ia torre.
El pretensado puede ser con armaduras postesas, en que el hormigonado se realiza antes del tesado de las armaduras activas, alojándose en conductos o vainas procediendo al tesado y anclaje de aquellas cuando el hormigón ha adquirido suficien- te resistencia, o, tal como aquí concierne, con 10 armaduras pretesas, en que el hormigonado se efectúa después de haber tesado y anclado provisionalmente las armaduras en elementos fijos.
En este caso, cuando el hormigón ha adquirido suficiente resistencia, se liberan las armaduras de sus anclajes provisionales y, por adherencia, se transfiere al hormi- gón Ia fuerza previamente introducida en las armaduras. Finalmente, el tendón, desde el punto de vista de las condiciones de adherencia, puede ser adherente, como es el caso del pretensado con armadura pretesa, o con armadura postesa en Ia que después del tensado se procede a inyectar material adherente entre Ia armadura y el hormigón, o no adherente, como es el caso del pre- tensado con armadura postesa en el que se usan sistemas de protección de Ia armadura que no crean adherencia.
El desarrollo de Ia torre y los sistemas de unión mediante Ia utilización de las piezas pretensadas directamente desde fábrica aporta las siguientes ventajas:
• Supone una economía de costes puesto que el pretensado actúa como armadura resistente en Ia pieza desde el primer momento.
• Permite alcanzar tamaños de piezas mayores.
• La utilización de Ia técnica del pretensado, hormigones de alta resistencia u hormigones con fibras suponen un cambio de diseño aportando mayor rigidez, esbeltez, durabilidad y economía de materiales al igual que sucede con Ia técnica actual de construcción de puentes mediante vigas pretensadas en sección doble te, artesas o cajones.
• Evita Ia fisuración y garantiza por tanto una mayor rigidez de Ia torre, una mayor vida útil y menores costos de mantenimiento. • Reduce los costes de producción puesto que los cables de pretensado se colocan en fábrica en un proceso industrial.
• Mejora los tiempos de montaje y reduce los trabajos a realizar en obra simplificando su ejecución y sus costes. Al reducir los tiempos de montaje se reducen también las incertidumbres climatológicas y dificultades propias de Ia construcción en obra.
• Elimina Ia necesidad de elementos auxiliares para el transporte permitiendo colocar piezas de gran tamaño sobre los camiones dolly convencionales sin necesidad de estructuras de soporte.
• Dada Ia capacidad resistente de las piezas permite nuevas alternativas de montaje como Ia descrita en esta patente en el que las piezas una vez unidas parcialmente en su parte inferior son resistentes de forma aislada.
• Los sistemas de unión mediante juntas secas permite realizaciones de torres desmontables. El desmontaje completo de Ia torre no requiere Ia demolición de ninguno de sus elementos posibilitando Ia reutilización de las piezas que conforman Ia torre para su posterior montaje en otra zona. Esto permite el desmantelamiento de los parques al final de su vida útil o incluso Ia reutilización de las piezas para conformar torres de mayor altura.
Por Io indicado, una, dos o más de las citadas piezas de pared colocadas en posición vertical, y unidas longitudinalmente, conforman un tramo de fuste con idéntica estética y funcionalidad que los actualmente empleados. Sobre este primer tronco de cono se situará, hasta alcanzar Ia altura necesaria, o bien un nuevo tramo de hormigón pretensado formado nuevamente por dos piezas semicirculares, o un tramo metálico.
Cada pieza estará compuesta por una sección semicircular o poligonal o sector de las mismas, de pequeño espesor y de radio variable, en hormigón de alta resistencia que podrá ser si se requiere autocompactable, hormigón de alta resistencia, u hormigón con fibras con un pretensado centrado o ligeramente desviado para corregir los efectos del peso propio u otras cargas temporales, y un refuerzo que puede ser mediante Ia adicción de fibras al hormigón o con armadura pasiva en el perímetro de Ia sección, que se ejecutará en posición horizontal en un molde y bancos preparados para tal efecto.
Este pretensado, ejecutado en banco mediante el posicionamiento de vainas y cables, hormigonado y posterior tesado de los mismos previamente a Ia extracción de
Ia pieza del molde, garantiza el mantenimiento sin fisuración de Ia sección completa de hormigón, preservando las características mecánicas y de durabilidad de Ia torre. Este aspecto es de vital importancia ya que en otras soluciones de hormigón armado este se deforma bajo las solicitaciones y el acero para que empiece a trabajar necesita estirarse produciendo fisuras en hormigón. En Ia pieza pretensada desde el mismo proceso de Ia fabricación se garantiza Ia no aparición de fisuras aumentando Ia vida útil de Ia torre y eliminando Ia necesidad de mantenimiento que es muy costosa en otras soluciones.
La pieza de pared en lugar de fabricarse por pretensado también podría ser obtenida por un postesado en taller (con independencia de Ia complejidad y costos de
Ia operación), toda vez que Io importante es que el tensado vaya incorporado en Ia pieza de pared desde su fabricación, proporcionándole Ia referida resistencia estructural independientemente del sistema usado
La manipulación y transporte de las piezas de pared, hasta su definitivo posicionamiento, se realizará en Ia posición de fabricación, pudiendo ser necesarios, dada Ia esbeltez del elemento, ciertos elementos de arrastramiento transversal. Las uniones longitudinales (según Ia generatriz del tronco de cono) entre las piezas se realizará mediante un junta húmeda, con el solape y enhebrado de una armadura pasiva y un posterior relleno con un mortero de alta resistencia, o bien mediante una unión seca, bien sea mediante casquillos y pernos dentro de Ia pared de Ia pieza cruzados diagonalmente en planta y a diferentes alturas, o con bridas de hormigón perforadas, a Io largo del interior de los bordes longitudinales de Ia pieza, que permitirían el cosido de Ia junta mediante pernos roscados y tuercas, con control del par de apriete.
En caso de superponerse varios tramos de Ia torre en hormigón, las juntas verticales se podrán rotar, en planta con el fin de evitar una junta continua a Io largo de los diferentes tramos fuste, o no rotar y dejar una junta longitudinal continua, según convenga.
Las uniones transversales entre tramos, o entre el primer tramo y Ia cimentación, se realizará mediante un ensanchamiento en los extremos de Ia pieza perforado en el sentido de Ia generatriz de Ia pieza que permita el cosido mediante barras de acero de alta resistencia que pueden coser Ia junta mediante una unión húmeda anclada por solape, una unión atornillada o una unión postesada en obra en el momento del montaje, las cuales se protegerán con morteros líquidos o plásticos de cemento y/o resinas, así como cualquier otro producto protector como ceras.
En el caso de Ia unión postesada estas barras de unión además de coser ambas piezas, garantizan Ia continuidad del pretensado en todas las secciones de Ia torre. De esta forma, dependiendo del sistema de anclaje empleado (pretensado sin elementos auxiliares de anclaje, pretensado anclado en cabeza mediante soportes auxiliares, o postesado), se necesitarán diferentes longitudes de regruesamiento y de cosido, pudiendo emplearse, en caso de anclaje del pretensado desde el extremo de Ia pieza o en caso de postesado el regruesamiento de Ia sección de hormigón en los extremos de Ia pieza, podrá sustituirse por ubicación una chapa metálica de gran espesor en forma de brida interior en dicho extremo, que permita, gracias a las perforaciones pertinentes, Ia unión al resto de elementos mediante barras de alta resistencia que se atornillarán con control de par de apriete o se postesarán.
En el caso de Ia unión a cimentación, estas barras de espera podrán haberse situado en el momento de ejecución de Ia zapata o posteriormente mediante el posicionamiento de vainas en cimentación en las que se introducen las barras previamente a su relleno con mortero de alta resistencia.
Ambas uniones, transversales y longitudinales podrán estar provistas de un sistema de guiado que facilite el posicionamiento exacto de las piezas. Dado que, como se ha mencionado, cada tramo de Ia torre puede estar conformado por dos piezas semicirculares o poligonales, pero también por más piezas de sección de sector semicircular o poligonal, es decir, cuatro piezas de mitad de sección, seis piezas de tercio de sección, ocho piezas de cuarto de sección, etc., cabe destacar, que dichas piezas, en el arranque de cimentación de Ia torre pueden presentar diferente longitud, por ejemplo Ia mitad de ellas tener una longitud normal y Ia otra mitad, de forma intercalada, tener Ia mitad de dicha longitud, con Io que en las sucesivas superposiciones de los tramos siguientes, las uniones transversales quedan a distintos niveles, siendo Ia mitad de las piezas que culminan Ia torre, de nuevo de Ia mitad de longitud para quedar todas enrasadas.
Este sistema de montaje evita Ia utilización de torres auxiliares disminuyendo los tiempos y costes de montaje.
El acabado del hormigón exterior e interior de las piezas podrá ser cualquiera de los existentes para otro tipo de piezas, tales como liso, pintado, texturizado, lavado, etc.
Las piezas podrán presentar los huecos necesarios para el acceso al interior de Ia torre de personas y equipos.
De igual forma se podrán posicionar en el momento de Ia fabricación tanto en el interior y como en el exterior de Ia pieza, cuantos insertos, placas de anclaje, etc. sean necesarios para Ia instalación de equipos auxiliares. En este sentido, debe señalarse que el sistema de montaje puede requerir el montaje previo de una torre auxiliar, Ia cual, una vez finalizada Ia obra, puede ser desmontada o no, quedando en el interior de Ia torre.
Según se ha referido anteriormente Ia invención propone asimismo un sistema de conexión de elementos prefabricados pretesos a partir de los propios cables de pretensado que ofrece Ia posibilidad de conexión entre elementos prefabricados con armadura pretesa sin necesidad de elementos adicionales a partir del tesado a poste- riori de una parte de los cables de tesado de Ia pieza de pared
A tal efecto en dichas piezas de pared, pretensadas en taller, los cables de pretensado empleados se prolongan por unos tramos que sobresalen al exterior de Ia pieza de pared, estando dichos tramos de prolongación previstos para su disposición insertados a través de unos conductos configurados en una pieza de pared adyacente, para vinculación a Ia misma por un posterior tesado de dichos tramos de prolongación de cable, al disponer dos piezas de pared superpuestas, enfrentadas a testa, obteniendo una junta transversal que garantiza Ia continuidad del pretensado
De forma concreta, según el sistema que Ia presente invención preconiza, Ia parte sobresaliente al exterior de los cables (que, en cualquier caso, es necesaria para tesar y que, sin embargo, en Ia solución convencional pretesa luego debe cortarse), se aloja en conductos dejados a tal efecto en Ia pieza contigua, los cuales pueden estar situados todos al mismo lado de Ia junta, o bien combinados a uno y otro lado.
Para facilitar el enfilado de dichos cables, el sistema de Ia invención prevé Ia utilización de elementos con ranuras longitudinales e incluso placas de anclaje comunes con dicha tipología.
Este nuevo sistema y proceso de retesado permite dar Ia continuidad a Ia acción del pretensado, necesitándose tan solo un regruesamiento de Ia sección transversal de Ia pieza en una longitud de entre 50 y 300 cm, para el alojamiento de los elementos de anclaje. En principio, el sistema es no adherente en Ia zona de Ia junta, dada Ia necesidad de un tesado a posteriori por una parte y de Ia rotura de Ia adherencia del hormigón en el extremo, por otra.
Cabe señalar, sin embargo, que se puede proteger el cable de tesado simplemente con grasa o cera, o alternativamente, efectuarse una inyección posterior del sistema de conexión con resina o lechada de cemento para proporcionar un sistema adherente.
Asimismo, son viables, en el sistema que propugna Ia presente invención, elementos de protección de los anclajes tales como caperuzas o similares.
Por otra parte, dada Ia poca longitud de Ia zona a retesar, Ia penetración de cuña ha de ser pequeña, requiriéndose cálculos precisos para determinar Ia cuantía de tesado a efectuar, así como las dimensiones necesarias de las zonas de anclaje.
El cable de pretensado será el habitual para armaduras pretesas convencionales, de 0.5, 0.6, ó 0.62 pulgadas u otros.
Cabe reseñar igualmente que el sistema es aplicable en Ia unión a cimentacio- nes dando un margen suficiente a Ia longitud de anclaje en los elementos de cimentación.
El nuevo sistema de conexión de elementos prefabricados pretesos a partir de los propios cables de pretensado, propuesto, representa por consiguiente, una estructura innovadora de características estructurales y constitutivas desconocidas hasta ahora para tal fin, razones que unidas a su utilidad práctica, Ia dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.
Por Io anteriormente explicado esta invención, además resolver plenamente las necesidades técnicas generadas en el sector eólico para los aerogeneradores de nueva generación, permite mejorar las expectativas de coste de las torres, ofreciendo ventajas adicionales como el escaso mantenimiento o Ia posibilidad de desmontaje y traslado de Ia torre en caso de uniones secas, Ia mayor durabilidad o Ia mayor resistencia a fatiga.
Por otra parte, su uso no queda restringido al sector eólico resolviendo de forma eficaz estructuras de chimeneas, torres de control, torres de comunicaciones, etc.
Breve descripción de los dibujos
Para complementar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de Ia invención, se acompaña a Ia presente memoria descriptiva, como parte integrante de Ia misma, de unas hojas de planos, en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado Io siguiente:
La Fig. 1 muestra una vista en alzado de Ia estructura de soporte para aerogeneradores de energía eléctrica y otros usos en hormigón pretensado, íntegramente prefabricada, con sección circular, según Ia invención en Ia que se aprecia su composición realizada mediante Ia unión de varios tramos.
La Fig. 2 muestra una vista en sección transversal de Ia estructura de soporte para aerogeneradores de energía eléctrica y otros usos en hormigón pretensado, íntegramente prefabricada, con sección circular, según el corte "A-A" señalado en Ia figura 1 .
La Fig. 3 muestra una vista en sección según un corte longitudinal de un elemento prefabricado preteso al que se ha incorporado un sistema de conexión de dos piezas de pared superpuestas a partir de los propios cables de pretensado, según
Ia invención, en el que se aprecia un ejemplo de unión con los conductos situados al mismo lado de Ia junta transversal.
La Fig. 4 muestra una vista igualmente en sección, según un corte longitudinal, de otro ejemplo de elemento prefabricado preteso que incorpora el sistema de unión de Ia invención, en este caso con los conductos situados de forma combinada a uno y otro lado de Ia unión transversal. La Fig. 5 muestra una vista en alzado y varias secciones de Ia invención en las que se aprecia Ia disposición de las piezas que componen el conjunto, en caso de unión de varios tramos, rotando Ia junta longitudinal del fuste, en cada tramo.
La Fig. 6 muestra una vista ampliada del detalle "d1 "señalado en Ia Fig. 2, en el que se aprecia Ia configuración interna de Ia estructura de Ia invención. La Fig. 7 muestra una vista ampliada del detalle "d2" señalado en Ia Fig. 2, en el que se aprecia Ia unión de las piezas de sección semicircular o poligonal que Ia componen en el caso de junta húmeda.
La Fig. 8 muestra una vista ampliada del detalle 't/2" señalado en las Fig. 2, en el que se aprecia Ia unión de las piezas de sección semicircular o poligonal que Ia componen en el caso de junta con pernos y casquillos. La Fig. 9 muestra una vista ampliada del detalle "d2" señalado en las Fig. 2, en el que se aprecia Ia unión de las piezas de sección semicircular o poligonal que Ia componen en el caso de junta con bridas de hormigón.
La Fig. 10 muestra una vista en sección longitudinal de una porción de Ia estructura de Ia invención y de su cimentación. La Fig. 1 1 muestra una vista en sección de Ia estructura según el corte "A-A" señalado en Ia Fig. 10, en el que se puede apreciar una vista en planta de Ia unión transversal entre dos tramos de Ia invención.
La Fig. 12 muestra una vista ampliada del detalle "e/" señalado en el Fig. 10, en el que se aprecia Ia realización de las uniones transversales mediante regruesamientos de las paredes de Ia pieza cosidos con barras de acero de alta resistencia que garantizan Ia continuidad del pretensado en todas las secciones de Ia torre.
La Fig. 13 muestra una vista ampliada del detalle "e/" señalado en Ia Fig. 10, en el que se aprecia Ia realización de las uniones transversales mediante bridas metálicas cosidas con barras de acero de alta resistencia atornilladas con control del par de apriete, en el caso de anclaje del pretensado desde el extremo de Ia pieza.
La Fig. 14 muestra una vista en sección de Ia estructura según el corte "B-B" señalado en Ia Fig. 10, en el que se puede apreciar una vista en planta de Ia unión a cimentación del primer tramo de Ia invención. La Fig. 15 muestra una vista ampliada del detalle "e2" señalado en Ia Fig. 10, en el que se aprecia Ia realización de las uniones a cimentación mediante Ia opción de regruesamiento de las paredes de Ia pieza cosido a cimentación con barras de acero de alta resistencia pero emplazadas como esperas en el momento de ejecución de Ia propia cimentación. La Fig. 16 muestra una vista ampliada del detalle "e2" señalado en el Fig. 10, en el que se aprecia Ia realización de las uniones a cimentación mediante Ia opción de regruesamiento de las paredes de Ia pieza, cosida a cimentación con barras de acero de alta resistencia pero emplazadas como esperas en Ia cimentación mediante vainas.
La Fig. 17 muestra una vista en planta de una unión entre tramos de Ia invención con un detalle de las guías de posicionamiento, así como una sección de una unión entre tramos con las mencionadas guías. La Fig. 18 muestra un detalle de Ia forma de realización del transporte así como de los elementos de arriostramiento transversal de Ia sección.
La Fig. 19 muestra una vista en perspectiva del sistema de montaje alternativo de Ia estructura de Ia invención mediante arranque de tramos intercalados de medidas distintas.
Las Figs. 20 y 21 muestran respectivas vistas en perspectiva de sucesivas fases de montaje, hasta Ia culminación de Ia estructura, a partir de los tramos desiguales mostrados en Ia Fig. 19.
La Fig. 22 muestra una ilustración relativa a unos posibles pasos, según esta invención, para erigir Ia estructura de soporte propuesta.
Descripción de unos ejemplos de realización de Ia invención
A Ia vista de las comentadas figuras y de acuerdo con Ia numeración adoptada, se puede observar en las mismas un ejemplo de realización de Ia invención que comprende las partes que se describen a continuación.
De este modo, tal como se representa en las Figs. 1 y 2, Ia estructura soporte para aerogeneradores de energía eléctrica y otros usos en hormigón pretensado, íntegramente prefabricada, está constituida por un fuste -1 - prefabricado de hormigón pretensado o postesado en el banco de fabricación, de alta resistencia que puede ser si se requiere autocompactable, de forma troncocónica de altura variable realizado mediante al menos dos piezas -2- y -3- de sección semicircular o poligonal (no ilustradas), de pared delgada de 5 a 30 cm que presentan un pretensado centrado -4- y una armadura pasiva en el perímetro de Ia sección -5- como se observa en el detalle "d1 "representado en Ia Fig. 6 y unidas entre sí mediante juntas longitudinales -6-.
El pretensado -4- puede presentar ligeras variaciones respecto a su centrado, para corregir los efectos de peso propio u otras cargas temporales.
La estructura de Ia invención, por su parte, está compuesta por uno o varios tramos del mencionado fuste -1 - prefabricado de hormigón pretensado o postesado en el banco de fabricación, unidos entre sí en su caso mediante juntas transversales -7- o bien mediante un sistema de conexión que se detallará con referencia específica a las Figs. 3 y 4 de los dibujos.
La invención, permite opcionalmente Ia realización de tres versiones alternativas según otras tantas realizaciones preferidas en cuanto a Ia unión de las mencionadas juntas longitudinales -6-. En una realización preferida, Ia invención prevé las mencionadas uniones longitudinales -6- ejecutadas mediante juntas húmedas -8-, con solape y enhebrado de Ia armadura pasiva y posterior relleno con un mortero de alta resistencia según se detalla en Ia Fig. 7. En otra realización dicha junta longitudinal -6- se ejecuta mediante Ia colocación casquillos y pernos -9- dentro de Ia pared de Ia pieza cruzados diagonalmente en planta y a diferentes alturas, tal y como se detalla en Ia Fig. 8. Y en una tercera opción de realización preferida dicha junta longitudinal -6- se ejecuta con bridas de hormigón perforadas -10-, a Io largo del interior de los bordes longitudinales de Ia pieza, que permitirían el cosido de Ia junta mediante pernos roscados y tuercas -1 1 -, con control del par de apriete, Io que se detalla en Ia Fig. 9. Cabe destacar, que las mencionadas juntas longitudinales -6- se pueden instalar, con una rotación en planta con el fin de evitar una junta continua a Io largo de los diferentes tramos fuste -1 - que constituyen Ia estructura según se observa en Ia Fig. 5, pero que igualmente pueden no estar giradas y presentar continuidad.
Por otra parte, las antedichas juntas transversales -7- tanto a cimentación como entre tramos que se muestran en las Figs. 1 1 y 14, irán cosidas mediante barras de acero -12- de alta resistencia que se postesarán en obra en el momento del montaje y de longitud suficiente garantizado así Ia continuidad del pretensado en todas las secciones de Ia torre, las cuales se protegerán con morteros líquidos o plásticos de cemento y/o resinas así como cualquier otro producto protector como ceras. Para las juntas transversales también puede utilizarse el sistema de las Figs. 3 y 4 que se explica más adelante.
En una realización preferida de Ia invención, dichas barras de acero -12- irán situadas en las uniones transversales, atravesando unos regruesamientos perforados de Ia pared de hormigón -13- realizados en los extremos de cada tramo, según se detalla en Ia Fig. 12. En otra realización preferida representada en Ia Fig. 13, para el caso de anclaje del pretensado desde e extremo de Ia pieza estas barras de atraviesan una chapa metálica perforada de gran espesor -14-, conformando una brida en el interior del fuste.
Por otra parte y en Io que concierne a Ia unión del fuste a Ia cimentación en una realización preferida de Ia invención, Ia fijación de dichas barras de acero -12- en dicha cimentación -15-, se puede ejecutar de forma directa a Ia vez que ésta como se muestra en Ia Fig. 15, pudiendo alternativamente, en otra realización preferida representada en Ia Fig.16 ejecutarse mediante el posicionamiento de vainas -16- en cimentación -15- en las que se introducen las barras de acero -12- previamente a su relleno con mortero de alta resistencia -17-.
En orden a facilitar el posicionamiento exacto, en el momento del montaje, de las piezas -2- y -3- y los distintos tramos de fuste -1 - que estas conforman, tanto las juntas longitudinales -6- como las juntas transversales -7-, opcionalmente, podrán estar provistas de un sistema convencional de guiado -18- tal y como se detalla en Ia Fig. 17. Finalmente y para garantizar Ia estabilidad de Ia pieza previamente a su posicionamiento definitivo, las piezas serán opcionalmente dotadas de un sistema de arriostramiento transversal -19- tal y como se de representa en Ia Fig. 18.
Tal como se observa en las Figs. 19 a 21 , de acuerdo a una realización alternativa, cada tramo o fuste -1 - de Ia torre puede estar conformado por más de dos piezas -2- y -3- de sección de sector semicircular o poligonal, (seis piezas de tercio de sección en el ejemplo representado) las mitad de las cuales, en el arranque de cimentación de Ia torre y de forma intercalada, presentan una longitud normal -2- y las otras -3- aproximadamente Ia mitad, de forma que, en las sucesivas superposiciones de los tramos -1 - siguientes, las uniones longitudinales -6- no están giradas y las transversales -7- quedan a distintos niveles, siendo Ia mitad de las piezas que culminan Ia torre, de nuevo de Ia mitad de longitud para quedar todas enrasadas en Ia cúspide.
Con referencia a las Figs. 3 y 4 el sistema de conexión entre elementos prefabricados pretesos, que se propone se materializa en este ejemplo de ejecución, a par- tir de unas piezas de pared prefabricadas -2-, como las referidas hasta este punto, provistas en su interior de unos tendones o cables pretesos con una porción del cable -4a- que sobresale al exterior alojada en unos conductos -24- previstos a tal efecto en Ia pieza de pared contigua -2- a Ia que se debe unir. Para obtener dicha unión en dicha pieza -2- contigua se Ie ha realizado un engrasamiento -21 - de su sección transversal apto para el alojamiento de los elementos de anclaje -22- sobre los que se puede incorporar elementos de protección -23- tales como caperuzas o similares. Los citados conductos -24 pueden, estar situados todos al mismo lado de Ia junta tal como se observa en el ejemplo representado en Ia Fig. 3, o bien combinados a uno y otro lado, tal como se ha representado en el ejemplo de Ia figura 4. Para facilitar el enfilado de los cables -4- en el interior de los conductos -4a-, el sistema de Ia invención prevé Ia utilización de elementos con ranuras longitudinales e incluso placas de anclaje comunes con dicha tipología (no representados).
Cabe destacar, que el sistema es no adherente en Ia zona del engrasamiento 21 - en que se hallan los conductos -4a-, dada Ia necesidad de un tesado a posteriori por una parte y de Ia rotura de Ia adherencia del hormigón en el extremo, por otra, pero sin embargo, se puede proteger el cable de tesado simplemente con grasa o cera, o alternativamente, efectuarse una inyección posterior del sistema de conexión con resina o lechada de cemento para proporcionar un sistema adherente.
En Ia Fig. 22 se muestra un Ejemplo de metodología implementable para erigir Ia estructura de soporte o torre según Ia invención apreciando como cada una de las piezas de pares (2, 3) se instala por separado uniéndose, si es el caso a una pieza adyacente a través de una junta longitudinal (unión de los bordes de contacto inter- piezas, verticales o formando una junta transversal uniendo una pieza (2, 3) a Ia inmediata inferior.
La implementación de Ia invención es compatible con Ia realización de un pos- tesado local en determinadas partes de Ia torre que requieran unas mayores exigencias o con un postesado que afecta únicamente a algunas de las piezas de pared o a parte de las mismas, en el bien entendido de que Ia mayoría de las piezas de pared dependerán de Ia rigidez estructural obtenida en su fabricación en banco.

Claims

REIVINDICACIONES
1 .- Estructura de soporte para aerogeneradores, del tipo que comprende un fuste (1 ) formado parcialmente por dos o más secciones estructurales, anulares, superpuestas unidas entre sí por unas juntas transversales (7), integrando cada una de las citadas secciones estructurales al menos dos piezas de pared (2,3), de hormigón, prefabricadas, de sección transversal fracción circular o poligonal, en disposición adyacente, unidas por unas juntas longitudinales, caracterizada porque
- cada una de las citadas piezas de pared está obtenida por pretensado en taller, precomprimiendo su cuerpo en un banco de fabricación, mediante al menos unos cables que se extienden a todo su largo, tensados, de forma que un pretensado predeterminado está incorporado en Ia pieza desde su fabricación y actúa como armadura resistente, estando calculado dicho pretensado en origen en función de Ia posición relativa que ha de ocupar Ia pieza de pared en Ia estructura de soporte; y
- cada una de dichas piezas de pared está ensamblada con las adyacentes, en superposición, para Ia formación de Ia estructura de soporte, con una unión establecida únicamente por sus extremos enfrentados a testa y sin un postesado adicional que afecte a toda Ia pieza de pared.
2.- Estructura de soporte, según Ia reivindicación 1 , caracterizada porque en algunas de dichas piezas de pared los cables de pretensado empleados se prolongan por unos tramos, sobresaliendo al exterior de Ia pieza de pared, estando dichos tramos de prolongación previstos para su disposición insertados a través de unos conductos configurados en una pieza de pared adyacente, para vinculación a Ia misma por un posterior tesado de dichos tramos de prolongación de cable, al disponer dos piezas de pared superpuestas, enfrentadas a testa, y obteniendo una junta transversal que garantiza Ia continuidad del pretensado.
3.- Estructura de soporte según Ia reivindicación 1 , caracterizada porque las piezas de pared de una o más de dichas secciones anulares tienen en una ó dos de sus porciones extremas una sección engrosada donde están configurados los citados conductos para disposición a su través de dichos tramos prolongación de los cables de pretensado.
4.- Estructura de soporte según Ia reivindicación 3 caracterizada porque el citado engrasamiento comprende unas configuraciones de grosor creciente desde un extremo de Ia pieza hasta Ia zona de desembocadura del conducto y se extiende a Io largo de un tramo longitudinal de longitud entre 50 y 300 cm.
5.- Estructura de soporte según Ia reivindicación 3, caracterizada porque el citado engrasamiento sobresale hacia el interior, hacia el exterior o hacia ambas caras interior y exterior de Ia sección anular de Ia pieza de pared, ofreciendo en Ia zona más protuberante una superficie de anclaje para el postesado del cable.
6.- Estructura de soporte según Ia reivindicación 3, caracterizada porque el citado engrasamiento abarca una sección anular completa o fracción de sección anular de Ia pieza de pared.
7.- Estructura de soporte, según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque dichos conductos afectan a un desarrollo longitudinal de dichas piezas de pared comprendido entre un 3 - 5% de su longitud total.
8.- Estructura de soporte según Ia reivindicación 1 caracterizada porque cada sección estructural anular comprende al menos dos piezas de pared (2) y (3) de sección transversal semicircular o poligonal de pared delgada con un pretensado centrado (4), o ligeramente desviado respecto al espesor de Ia pieza o con una distribución no uniforme a Io largo de Ia sección anular para corregir los efectos del peso propio u otras cargas temporales, y una armadura pasiva (5) en el perímetro de Ia sección, quedando las piezas de pared (2,3) unidas entre sí mediante juntas longitudinales (6) y transversales.
9.- Estructura de soporte según Ia reivindicación 1 caracterizada porque cada una de las piezas de pared (2, 3) es troncocónica ó cilindrica, y porque las piezas de pared de las diferentes secciones anulares unidas por una juntas transversales (7) tienen alturas distintas.
10.- Estructura de soporte según Ia reivindicación 1 , caracterizada porque comprende además uno o más cables o barras dispuestos a través de unas porciones sobresalientes, de mayor grosor, de los extremos de cada pieza de pared.
1 1.- Estructura de soporte según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está realizada con un material seleccionado entre: hormigón de alta resistencia, hormigón autocompactable u hormigón con fibras.
12.- Estructura de soporte según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque Ia ejecución de las uniones de las juntas longitudinales (6) están realizadas mediante bridas de hormigón perforadas (10), a Io largo del interior de los bordes longitudinales de Ia pieza, que permiten el cierre de Ia junta mediante pernos roscados y tuercas (1 1 ), con control del par de apriete.
13.- Estructura de soporte según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las mencionadas juntas longitudinales (6), de las distintas secciones estructurales anulares, están desfasadas en sentido giratorio con el fin de evitar una junta longitudinal continua a Io largo de los diferentes tramos del fuste.
14.- Estructura de soporte según las anteriores reivindicaciones caracterizada porque está prevista Ia ejecución de las uniones de las juntas transversales (7) tanto a cimentación como entre tramos, si procede, mediante un regruesamiento (13) a modo de valona en los extremos de cada pieza de pared, perforado en el sentido de Ia generatriz de Ia pieza de modo que permita el cosido mediante barras de acero (12) de alta resistencia que se postesarán en obra en el momento del montaje y de longitud suficiente para garantizar Ia continuidad del pretensado en todas las secciones de Ia torre, a pesar de Ia perdida de pretensión en las zonas de anclaje de los torones.
15.- Estructura de soporte, según las anteriores reivindicaciones caracterizada porque las piezas (2) y (3) intercaladas de arranque y las intercaladas de culminación de Ia torre son de distinta altura, preferentemente de Ia mitad de longitud, quedando las uniones transversales (7) entre piezas de los sucesivos tramos o fustes (1 ), a distintos niveles, permitiendo el montaje de Ia torre sin necesidad de estructuras o elementos auxiliares de montaje.
16.- Procedimiento para erigir una estructura de soporte según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque comprende Ia instalación una a una de cada pieza de pared (2, 3), y Ia vinculación de una pieza de pared (2, 3) a otra contigua formando juntas longitudinales, a un mismo nivel o juntas transversales en disposición superpuesta.
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