WO2014037421A1 - Tower structure of a wind power plant and method for the production thereof - Google Patents

Tower structure of a wind power plant and method for the production thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2014037421A1
WO2014037421A1 PCT/EP2013/068318 EP2013068318W WO2014037421A1 WO 2014037421 A1 WO2014037421 A1 WO 2014037421A1 EP 2013068318 W EP2013068318 W EP 2013068318W WO 2014037421 A1 WO2014037421 A1 WO 2014037421A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tendons
tower
clamping
tendon
construction according
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/068318
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philipp Wagner
Original Assignee
Philipp Wagner
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philipp Wagner filed Critical Philipp Wagner
Publication of WO2014037421A1 publication Critical patent/WO2014037421A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/16Prestressed structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a tower construction of a wind energy plant and method for its production.
  • the wind turbines (WEA) with wind generators to which the construction according to the invention relate, have a concrete tower and mounted on the top of the tower, heavy major components. These large components are transition elements, nacelle, electric generator, rotor with at least one rotor blade and, if present, a gearbox for the rotor, and in the case of hybrid towers additional steel tube segments, which are placed on the concrete tower and carry the wind generator.
  • Wind turbines of different size, power and different types are spreading more and more to generate electrical energy from the kinetic energy of the wind.
  • the effectiveness of such a wind turbine depends inter alia on the fact that the wind is distributed as long as possible and evenly over the year.
  • the tower structure of the hybrid tower consisting of a concrete shaft, a transition piece and other patched steel pipe segments on which the wind generator is mounted, have prevailed.
  • this is suppressed with tendons.
  • the resulting Prestressed concrete component has a significantly higher rigidity than a limp reinforced concrete tower.
  • tensioning members which run along within the concrete shank cross section where they are connected to the concrete cross section with a generally mineral filling material (internally) or at the tensioning strands on the inner wall of the tower shank be guided along (externally without composite).
  • the invention provides by claim 1 a new design for towers of wind turbines, in which the bias in the tower shaft of the concrete section of the tower construction is applied via carbon fiber tendons.
  • the tendon anchoring at both ends is realized by a tensioning method which allows a quicker and easier installation and require less design effort and assembly effort, especially at the abutments, as conventional tendons of prestressing steel and their tensioning.
  • transition elements are, for example, attached to the tower shaft in the region of its upper end intermediate flanges, in particular of metal, or directly steel masts or steel mast components or the like. Further But can also be placed on the transition elements, the nacelle or the steel mast.
  • the inventive method provides that the installation is carried out even in a one-man assembly with a small device.
  • the arrangement and design of the biasing system also allows just as easy replacement of a defective tendon in case of need by a single person as their sorted disposal without the costly separation of building materials in the demolition of the tower at the end of its lifetime.
  • Carbon fiber components have long been used in the field of mobility to save weight. In the construction industry, they have been able to prevail little, because they are compared to the proven reinforced concrete construction on the one hand more expensive and on the other hand, no long-standing experience, as is the case with reinforced concrete. So far, carbon fibers in construction have been used almost exclusively in renovation cases, where factors such as the height of a rehabilitation layer decide to use the new building material for reinforcement purposes.
  • the invention proposes, despite the supposedly higher cost of using carbon fiber tendons for the construction of prestressed concrete shafts for wind turbines.
  • tendons in towers of wind turbines which proposes the invention consist of low-weight carbon fiber fins with easily mounted tendon anchors, which are attached to designated abutments.
  • the proposed tendons made of carbon fiber fins with specially provided anchoring systems externally or internally connected without a connection, that is, without casting in the guide or in the cavity, which is particularly in the case of externally composite version in one of the proposed embodiments, a very easy installation, a very easy replacement in case of damage over the entire operating period and a very easy disassembly allow.
  • retightening in case of need can also be done easily.
  • the abutment of the tendon anchors are designed so that both the assembly, as well as the disassembly of the abutment can be done very easily and the components are easy to install, easy to maintain and easy to disassemble.
  • the tendons are preferably equipped at their ends with tendon heads after the system collator (voltage-dependent wedge anchorage) or with the system LAP (alligator clip) and fixed in the abutments.
  • the abutments are preferably mounted flat on the concrete surface, which makes concreting the abutment just as superfluous as complicated formwork geometries for receiving the abutment especially in the clamping cellar of the tower structure of conventional biasing systems of towers of wind turbines. This is especially true when the abutment presses with a normal force on the concrete surface.
  • the carbon fiber tensioning lamellae are guided in several layers along the wall of the tower construction, spacer elements holding the individual lamellae of a tensioning element stack at a distance from one another and thus preventing the individual lamination from hitting each other and against the wall.
  • the spacers are permanently fixed or shaped so that they can not slip out of the space.
  • According to the invention can be provided in the shaft wall of the concrete tower recesses in which run along the tendons or along which they are guided along.
  • wrapping or holding elements may be provided which secure the tendons on the skirt wall and in this way prevent swinging, warping or hitting against the wall and each other.
  • the tendon is preferably prefabricated at one end provided with a tendon anchoring delivered to the site and with a free end on the other side.
  • the prefabricated end is installed at the lower end and the free end at the upper clamping point with the necessary tensile stress applied by a clamping press against the abutment or an abradable point and then attached.
  • a clamping press against the abutment or an abradable point and then attached.
  • the clamping presses used for carbon fiber laminations can be used, which require considerably less space than prestressing presses for prestressing steels.
  • These clamping presses can also be used on the confined space of the transition piece at the upper end of the concrete shaft, which was previously not possible with the conventional clamping presses in the tightly packed tendons along the inner wall of the transition element, especially for vollüber discoursee designs.
  • the "free end" of the tendon does not necessarily consist of loose ends of carbon fiber fins or wires, it merely means that this end of the tendon is designed so that it can be tensioned and then fixed, while the other end is preferably formed so that you no longer have to process it with a clamping press, but This end is merely hung, looped in, screwed or otherwise secured.
  • the invention proposes that the tendons are mounted and secured in the tower foundation only on a designated abutment device, which preferably also mitvorspannt large parts of the tower foundation and in this way enables an improved force curve in the area of the tower base, the foundation and the tower foundation.
  • the invention allows this assembly that can be dispensed heavy equipment and large cranes for picking up and lifting tension strands of prestressing steel and their heavy tendon anchorages. Rather, the tendons can be retracted in case of need even with a simple motor winch from bottom to top in the tower.
  • the tensioning presses for tendons made of carbon fiber which are known from the building renovation, are lightweight, compact, easy to transport and can be used due to their very small footprint optionally at the upper or lower clamping point. You do not need lifting gear to move and transport.
  • the tendons made of carbon fiber are called in particular bands, also lamellae.
  • the enveloping elements may also be paints, coatings or foams.
  • the tendons are held at least at one point of their free length, ie between their attachment ends, which tendon can be frictionally held by retaining elements or by abutment against the wall or against a wall-mounted contact element.
  • the fasteners and the Spanngliedwiderlager the tendons can be designed so that the bands or wires of the tendon can be individually retracted and fixed.
  • Figure 1 describes by way of example the prior art with respect to tendons in tower structures for wind turbines and sketchy indicated their installation tool, a clamping press.
  • the tension strands 10 for overpressing the concrete shaft or the finished parts 08 are guided from above through an opening 12 in the steel flange of a transition element 14 and a possible tension channel 16 into the foundation 20 of the tower structure.
  • the tendons are biased below a clamping channel 22 with a clamping press 24 against the abutment 28 and secured with clamping anchors 32 against the abutment.
  • a suitably trained, optionally available clamping cell 26 is provided.
  • FIG. 40 Shown are two different versions of the prior art, right with a separate adapter piece of steel and left with a hybrid adapter piece of steel and reinforced concrete.
  • the plan view 40 shows that the tendon heads 42 are very close at the top and no maneuvering surface for the attachment of conventional clamping presses for tendons of prestressing steel longer exists.
  • 06 denotes further possible patch steel tubular elements on the concrete tower 04, provided that the transition element does not connect directly to the nacelle.
  • FIG. 2 shows the construction according to the invention with tendons of carbon fiber lamellae or wires 50. These are guided through the openings 52 provided on the steel flange of a transition piece 54, if necessary also by a partial or through the entire shaft reaching clamping channel 56th At the lower end of the tendons 50 are guided by a clamping channel 62 in the foundation 60 to the lower abutment 68, and there provided with an anchorage in the form of tendon heads 72.
  • the foundation 60 can be made much simpler and in particular flatter, due to the much smaller footprint of the clamping press 70.1, as in the prior art.
  • the clamping press 70.2 can also be attached at the upper end in the region of the transition piece 54.
  • the tendon head 72 also requires much less space in the region of the transition piece, as a principal plan view 80 shows, so that clamping presses can also easily find space there and can do their job.
  • Figure 3 shows the construction according to the invention with tendons made of carbon fiber fins or wires 50 using the example of a downwardly oriented transition piece 54 with a clamping channel section 56.
  • the wires or fins 50 are passed through openings 52 in the transition piece and then with an anchoring system with tendon heads 72.2 on clamped a compact carbon fiber tendon tensioning press 70.2.
  • the step can be done analogously at the lower end of the tendon with a tendon head 72.1, which presses against the abutment 68, which is preferably only glued.
  • Figure 4 shows the construction according to the invention with tendons of carbon fiber fins or wires 50 using the example of a radially inwardly jumping transition piece 54 to which the clamping system with tendon heads 72.2 for the carbon fiber fins (or wires) can be easily attached.
  • This advantageous embodiment eliminates openings, holes and clamping channels for the backfilling of steel flanges and the like. And allows easy attachment, such as tightening, the tendon heads 72.2, which can additionally push against an offset 54.2, which serves as an additional abutment to relieve the fittings.
  • the working step can be carried out analogously also at the lower end of the tendon with a tendon head 70.1, which is attached to a reinforcing element 67 and in which the reinforcing element 67 also geometrically so may be formed such that the tendon head 72.2 is additionally mounted against an offset 67.1 of the reinforcing element.
  • This offset can also be used by the clamping press as an abutment.
  • any iteration and passing through tendons through openings, holes, clamping channels, etc. which greatly simplifies the processing step of biasing concrete sections of wind turbines and the replacement of defective tendons on the one hand very simplistic and to which hardly any tools are necessary, since the Tendons in case of damage and on the day of demolition simply forward, ie laterally, can be taken away.
  • the tendons are thus only from the front, i. attached laterally against the shaft wall and from the front against the inside of the foundation or provided there recesses.
  • both ends of the tendon can be prefabricated with tendon heads more.
  • one end of the tendon is attached to the abutment and the other pulled by the pretensioning press behind the tendon head in its final position and then also attached to the abutment there.
  • Shown in dashed lines in the isometric view is an additional security 69.
  • FIG. 5 shows the invention in section through the tower shaft 04 and possible
  • FIG. 1 shows in grooves provided preferably glued blades 92.
  • (b) shows a variant for internally composite carbon fiber wires 94
  • (c) shows an embodiment in which the carbon fiber fins with an adhesive 104 on
  • (d) shows an embodiment in which the inner wall of the lateral surface of the concrete pipe holds recesses, see enlarged portion of Figure 5, in which the tendons 96 are guided along
  • (e) shows a variant in which the tendons 98 be attached to the inside of a smooth surface.
  • the enlargements show schematically possible attachments by brackets, rings or other fasteners or enveloping elements.
  • FIG. 6 shows, in two embodiments, possible spacers, that is to say separating elements 102 between the carbon fiber lamellae 100 for preventing clashing, abrading, wear and abrasion as a result of the vibrations of the lamellae with one another and the tensioning members against the wall of the tower shaft.
  • these spacers are continuously present over the entire free length of the carbon fiber fins.
  • An analogue feed is also provided for wires.
  • the tendons may also be enclosed by Hüllmaschinen, which may be plastic coatings, plastic sheaths, or even paints, coatings or foams.
  • the tendons will be at least at one point of their free length, i. held between their attachment ends, wherein the clamping member can be held by holding elements or by engagement with the wall or on a wall-mounted contact element over friction. If the inside of the tower shaft bulges inward at one point, the tendons will contact the wall of the tower shaft at this point and bear against it, in which case a considerable contact pressure is exerted. The resulting friction prevents the tendons from lateral displacement, i. held. Alternatively, between wall and tendons there may also be a contact part, e.g. Wall or tendon spares. Also fasteners such as clamps, clamps, guides can hold the tendons on the tower shaft against lateral displacement.
  • the tendons are brought without crane to the transition element on the tower shaft, in particular by means of a light winch.

Abstract

A tower structure for a wind power plant which, at least in sections, is made of concrete and is stressed by carbon fibre tendons. This minimizes the construction effort.

Description

Turmbauwerk einer Windenergieanlage und Verfahren zu seiner  Tower construction of a wind turbine and process to his
Herstellung  manufacturing
Die Erfindung betrifft ein Turmbauwerk einer Windenergieanlage und Verfahren zu seiner Herstellung. Die Windenergieanlagen (WEA) mit Windgeneratoren, auf die sich die erfindungsgemäßen Bauweisen beziehen, haben einen Betonturm und auf der Turmspitze angebrachte, schwere Großkomponenten. Diese Großkomponenten sind Übergangselemente, Gondel, elektrischer Generator, Rotor mit wenigstens einem Rotorblatt und, sofern vorhanden, einem Getriebe für den Rotor, sowie im Falle von Hybridtürmen zusätzliche Stahlrohrsegmente, die auf den Betonturm aufgesetzt sind und den Windgenerator tragen. The invention relates to a tower construction of a wind energy plant and method for its production. The wind turbines (WEA) with wind generators, to which the construction according to the invention relate, have a concrete tower and mounted on the top of the tower, heavy major components. These large components are transition elements, nacelle, electric generator, rotor with at least one rotor blade and, if present, a gearbox for the rotor, and in the case of hybrid towers additional steel tube segments, which are placed on the concrete tower and carry the wind generator.
Windenergieanlagen unterschiedlicher Größe, Leistung und unterschiedlichen Typs verbreiten sich mehr und mehr, um elektrische Energie aus der kinetischen Energie des Windes zu erzeugen. Die Effektivität einer solchen Windenergieanlage hängt unter anderem davon ab, daß der Wind möglichst lange und gleichmäßig über das Jahr verteilt vorhanden ist. Wind turbines of different size, power and different types are spreading more and more to generate electrical energy from the kinetic energy of the wind. The effectiveness of such a wind turbine depends inter alia on the fact that the wind is distributed as long as possible and evenly over the year.
Es ist bekannt, daß Windenergieanlagen um so höhere Erträge aus dem über das Jahr verteilten Windangebot schöpfen können, je höher die Windenergieanlagen gebaut werden, da in größeren Höhen der Wind im Durchschnitt schneller und laminarer weht. Dies ist insbesondere für küstenferne Gebiete, hügelige oder gebirgige Gebiete der Fall. It is well known that the higher the wind turbines are built, the higher the yield of wind turbines, because at higher altitudes the wind blows faster and more laminarly on average. This is particularly the case for offshore areas, hilly or mountainous areas.
In den vergangenen Jahren geht aufgrund von Wirtschaftlichkeitsüberlegungen der Trend zu immer größeren Anlageneinheiten, wobei sich die Turmbauweise des Hybridturms, bestehend aus einem Betonschaft, einem Übergangsstück und weiteren aufgesetzten Stahlrohrsegmenten, auf die der Windgenerator montiert ist, durchgesetzt haben. Um die notwendige Steifigkeit innerhalb des Betonschaftabschnitts zu erlangen, wird dieser mit Spanngliedern überdrückt. Das hieraus hervorgehende Spannbetonbauteil weist eine deutlich höhere Steifigkeit auf, als ein schlaff bewehrter Betonturm. In recent years, due to economic considerations, the trend is towards ever larger plant units, with the tower structure of the hybrid tower, consisting of a concrete shaft, a transition piece and other patched steel pipe segments on which the wind generator is mounted, have prevailed. In order to obtain the necessary rigidity within the concrete shaft section, this is suppressed with tendons. The resulting Prestressed concrete component has a significantly higher rigidity than a limp reinforced concrete tower.
Zur Realisierung der Vorspannung wurden in der Vergangenheit insbesondere zwei Spannverfahren angewendet, wovon das eine Spannglieder vorsieht, die innerhalb des Betonschaftquerschnitts entlanglaufen und dort mit einem in der Regel mineralischen Füllmaterial mit dem Betonquerschnitt verbunden werden (intern) oder bei dem Spannlitzen an der Innenwand des Turmschaftes entlanggeführt werden (extern verbundlos). To realize the prestressing, in particular two tensioning methods have been applied in the past, one of which is tensioning members which run along within the concrete shank cross section where they are connected to the concrete cross section with a generally mineral filling material (internally) or at the tensioning strands on the inner wall of the tower shank be guided along (externally without composite).
Nachteilig bei diesen Bauweisen sind das Gewicht der Spanngliedelemente, der Spanngliedverankerungen, und darum der Arbeitsaufwand, diese mit schwerem Gerät in vertikaler Richtung einzubauen, sowie der notwendige Materialaufwand für die Spanngliedverankerungen. Dieser Nachteil verstärkt sich insbesondere dann, wenn es sich um vollüberdrückte Turmbauweisen handelt, die mit verbundlosen Trockenfugen arbeiten und darum die gesamte Hebelkraft des freistehenden Kragarmes durch die Spannglieder geführt werden muß, um Fugenklaffen zu vermeiden. A disadvantage of these designs, the weight of the tendon elements, the tendon anchors, and therefore the amount of work to install them with heavy equipment in the vertical direction, and the necessary cost of materials for the tendon anchors. This disadvantage is particularly pronounced when it comes to vollüberdrückte tower designs that work with composite dry joints and therefore the entire leverage of the free-standing cantilever must be performed by the tendons to avoid joint gap.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, Konstruktionsweisen für die Vorspannung von Turmbauwerken für Windkraftanlagen vorzuschlagen, die einfacher in ihrer Handhabung sind, die leicht sind, und die leicht und schneller zu verarbeiten sind. It is the object of the invention to propose designs for the prestressing of tower structures for wind turbines, which are easier to handle, which are lightweight, and which are easy and faster to process.
Die Erfindung schafft durch den Anspruch 1 eine neue Bauweise für Türme von Windenergieanlagen, bei der die Vorspannung im Turmschaft des Betonabschnittes des Turmbauwerkes über Kohlefaserspannglieder aufgebracht wird. Die Spanngliedverankerung an beiden Enden wird durch ein Spannverfahren realisiert, das einen schnelleren und einfacheren Einbau erlaubt und weniger konstruktiven Aufwand und Montageaufwand, insbesondere an den Widerlagern erfordern, als herkömmliche Spannglieder aus Spannstahl und deren Spannverfahren. The invention provides by claim 1 a new design for towers of wind turbines, in which the bias in the tower shaft of the concrete section of the tower construction is applied via carbon fiber tendons. The tendon anchoring at both ends is realized by a tensioning method which allows a quicker and easier installation and require less design effort and assembly effort, especially at the abutments, as conventional tendons of prestressing steel and their tensioning.
Die Übergangselemente sind z.B. an dem Turmschaft im Bereich seines oberen Endes angebrachte Zwischenflansche, insbesondere aus Metall, oder unmittelbar Stahlmasten oder Stahlmastbestandteile oder dergleichen. Ferner können aber auch auf die Übergangselemente die Gondel oder der Stahlmast aufgesetzt werden. The transition elements are, for example, attached to the tower shaft in the region of its upper end intermediate flanges, in particular of metal, or directly steel masts or steel mast components or the like. Further But can also be placed on the transition elements, the nacelle or the steel mast.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß der Einbau sogar in einer Ein-Mann-Montage mit kleinem Gerät ausgeführt wird. Die Anordnung und Ausführung des Vorspannsystems erlaubt zudem einen genauso einfachen Austausch eines schadhaften Spanngliedes im Bedarfsfall durch eine einzelne Person wie deren sortenreine Entsorgung ohne das aufwendige Auftrennen von Baustoffen beim Abbruch des Turms am Ende seiner Lebenszeit. The inventive method provides that the installation is carried out even in a one-man assembly with a small device. The arrangement and design of the biasing system also allows just as easy replacement of a defective tendon in case of need by a single person as their sorted disposal without the costly separation of building materials in the demolition of the tower at the end of its lifetime.
Kohlefaserbauteile werden im Bereich der Mobilität seit längerem verwendet, um Gewicht zu sparen. Im Bauwesen konnten sie sich bislang nur wenig durchsetzen, da sie im Vergleich zu den bewährten Stahlbetonbauweisen zum einen teurer sind und zum anderen noch keine langjährigen Erfahrungen vorliegen, wie das bei Stahlbeton der Fall ist. Kohlefasern im Bauwesen werden bislang fast ausschließlich in Sanierungsfällen eingesetzt, bei denen Faktoren wie beispielsweise die Aufbauhöhe einer Sanierungsschicht, darüber entscheiden, den neuen Baustoff für Armierungszwecke zu verwenden. Carbon fiber components have long been used in the field of mobility to save weight. In the construction industry, they have been able to prevail little, because they are compared to the proven reinforced concrete construction on the one hand more expensive and on the other hand, no long-standing experience, as is the case with reinforced concrete. So far, carbon fibers in construction have been used almost exclusively in renovation cases, where factors such as the height of a rehabilitation layer decide to use the new building material for reinforcement purposes.
Für Spannglieder im Spannbetonbau für Brückenbauten und Sendemasten wurden Kohlefaserlamellen in der jüngeren Vergangenheit ebenfalls getestet und grundsätzlich als verwendbar eingestuft. Einem breiten Einsatz stehen jedoch die höheren Materialkosten im Vergleich zu den auf dem Markt befindlichen Spanngliedern aus Spannstählen gegenüber. For prestressing tendons in prestressed concrete construction for bridge constructions and transmission masts, carbon fiber fins have also been tested in the recent past and generally classified as usable. However, the higher material costs compared to the tendons made of prestressing steels on the market are faced with a wide application.
Gegen das Vorurteil der Fachwelt schlägt die Erfindung vor, trotz der vermeintlich höheren Kosten Kohlefaserspannglieder für die Errichtung von Spannbetonschäften für Windkraftanlagen heranzuziehen. Die Merkmale im Einzelnen: Against the prejudice of the art, the invention proposes, despite the supposedly higher cost of using carbon fiber tendons for the construction of prestressed concrete shafts for wind turbines. The characteristics in detail:
Die Ausführung von Spanngliedern in Türmen von Windenergieanlagen (WEA), die die Erfindung vorschlägt, bestehen aus gewichtsarmen Kohlefaserlamellen mit leicht montierbaren Spanngliedverankerungen, die an dafür vorgesehenen Widerlagern angebracht sind. Es kommt bei Kohlefaser- Spanngliedern zu keiner Korrosion, wodurch Kontroll- und Wartungsaufwand erheblich reduziert wird. Vorzugsweise werden die vorgeschlagenen Spannglieder aus Kohlefaserlamellen mit eigens dafür vorgesehenen Verankerungssystemen extern oder intern verbundlos geführt, das heißt, ohne Vergießen in der Führung oder im Hohlraum, was insbesondere im Falle der extern verbundlosen Ausführung in einer der vorgeschlagenen Ausführungsformen eine sehr leichte Montage, ein sehr leichtes Austauschen im Schadensfall über den gesamten Betriebszeitraum und eine sehr leichte Demontage ermöglichen. Nicht zu erwähnen, daß ein Nachspannen im Bedarfsfall ebenfalls problemlos erfolgen kann. Erfindungsgemäß werden die Widerlager der Spanngliedverankerungen so ausgebildet, daß sowohl die Montage, als auch die Demontage der Widerlager sehr einfach erfolgen kann und die Bauteile leicht zu verbauen, leicht zu warten und leicht zu demontieren sind. The design of tendons in towers of wind turbines (WEA), which proposes the invention consist of low-weight carbon fiber fins with easily mounted tendon anchors, which are attached to designated abutments. There is no corrosion in carbon fiber tendons, which control and maintenance is significantly reduced. Preferably, the proposed tendons made of carbon fiber fins with specially provided anchoring systems externally or internally connected without a connection, that is, without casting in the guide or in the cavity, which is particularly in the case of externally composite version in one of the proposed embodiments, a very easy installation, a very easy replacement in case of damage over the entire operating period and a very easy disassembly allow. Not to mention that retightening in case of need can also be done easily. According to the abutment of the tendon anchors are designed so that both the assembly, as well as the disassembly of the abutment can be done very easily and the components are easy to install, easy to maintain and easy to disassemble.
Erfindungsgemäß werden die Spannglieder an ihren Enden vorzugsweise mit Spanngliedköpfen nach dem System-Kolleger (spannungsabhängige Keilverankerung) oder mit dem System LAP (Krokodilklemme) ausgestattet und in den Widerlagern befestigt. According to the invention, the tendons are preferably equipped at their ends with tendon heads after the system collator (voltage-dependent wedge anchorage) or with the system LAP (alligator clip) and fixed in the abutments.
Die Widerlager werden vorzugsweise flächig auf der Betonoberfläche angebracht, was ein Einbetonieren der Widerlager ebenso überflüssig macht wie komplizierte Schalungsgeometrien zur Aufnahme der Widerlager insbesondere im Spannkeller des Turmbauwerkes von herkömmlichen Vorspannsystemen von Türmen von Windkraftanlagen. Dies gilt insbesondere, wenn das Widerlager mit einer Normalkraft auf die Betonoberfläche drückt. The abutments are preferably mounted flat on the concrete surface, which makes concreting the abutment just as superfluous as complicated formwork geometries for receiving the abutment especially in the clamping cellar of the tower structure of conventional biasing systems of towers of wind turbines. This is especially true when the abutment presses with a normal force on the concrete surface.
Erfindungsgemäß werden die Kohlefaserspannlamellen in mehreren Lagen entlang der Wand des Turmbauwerkes geführt, wobei Distanzelemente die einzelnen Lamellen eines Spanngliedpaketes in Abstand zueinander halten und somit ein Aneinanderschlagen der einzelnen Lamellen untereinander und gegen die Wand verhindern. Die Distanzelemente sind dauerhaft so befestigt oder geformt, daß sie nicht aus dem Zwischenraum herausrutschen können. Erfindungsgemäß können in der Schaftwand des Betonturmes Aussparungen vorgesehen sein, in denen die Spannglieder entlanglaufen oder an denen sie entlanggeführt werden. Erfindungsgemäß können Hüll- oder Halteelemente vorgesehen sein, die die Spannglieder an der Schaftwand befestigen und auf diese Weise ein Schwingen, Verwerfen oder Schlagen gegen die Wand und untereinander unterbinden. Das ist besonders vorteilhaft, weil die seitlichen Auslenkungen und Schwingungen eines WEA-Turmes im Vergleich beispielsweise zu Spannbetonbrücken um ein Vielfaches größer sind, um mehrere Größenordnungen häufiger auftreten und die Schlagzähigkeit der Lamellen insbesondere auch im Vergleich zu Spannstählen deutlich geringer ist, was über den Betriebszeitraum eine Ermüdung oder Degradation des Materials durch Aneinanderschlagen oder gegen-die-Wand- Schlagen befürchten läßt. According to the invention, the carbon fiber tensioning lamellae are guided in several layers along the wall of the tower construction, spacer elements holding the individual lamellae of a tensioning element stack at a distance from one another and thus preventing the individual lamination from hitting each other and against the wall. The spacers are permanently fixed or shaped so that they can not slip out of the space. According to the invention can be provided in the shaft wall of the concrete tower recesses in which run along the tendons or along which they are guided along. According to the invention wrapping or holding elements may be provided which secure the tendons on the skirt wall and in this way prevent swinging, warping or hitting against the wall and each other. This is particularly advantageous because the lateral deflections and vibrations of a WEA tower compared to prestressed concrete bridges are many times greater, occur several orders of magnitude more often and the impact resistance of the slats is significantly lower, especially compared to prestressing steels, which over the operating period feared fatigue or degradation of the material by striking or against the wall beating.
Erfindungsgemäß wird das Spannglied vorzugsweise vorkonfektioniert an einem Ende mit einer Spanngliedverankerung versehen auf die Baustelle angeliefert und mit einem freien Ende auf der anderen Seite. Vorzugsweise wird das vorkonfektionierte Ende am unteren Ende eingebaut und das freie Ende am oberen Einspannpunkt mit der notwendigen Zugspannung durch eine Spannpresse gegen das Widerlager oder einen widerlagerfähigen Punkt beaufschlagt und anschließend befestigt. Auf diese Weise entfällt vorteilhafterweise der Spannkeller, bzw. kann der Spannkeller erheblich geringer dimensioniert werden, als das bisher insbesondere für den apparativen Aufwand von Spannpressen für herkömmliche Spannlitzen der Fall war. Das Fundament kann hierdurch flacher ausgebildet werden. Es können die für Kohlefaserlamellen in Gebrauch befindlichen Spannpressen verwendet werden, die erheblich weniger Platz benötigen, als Spannpressen für Spannstähle. Diese Spannpressen können auch auf dem beengten Raum des Übergangsstückes am oberen Ende des Betonschaftes eingesetzt werden, was bislang mit den herkömmlichen Spannpressen bei den dicht gepackten Spanngliedern entlang der Innenwand des Übergangselementes insbesondere für vollüberdrückte Bauweisen nicht möglich war. According to the invention, the tendon is preferably prefabricated at one end provided with a tendon anchoring delivered to the site and with a free end on the other side. Preferably, the prefabricated end is installed at the lower end and the free end at the upper clamping point with the necessary tensile stress applied by a clamping press against the abutment or an abradable point and then attached. In this way, advantageously eliminates the clamping cell, or the clamping cellar can be dimensioned considerably smaller than previously was the case in particular for the equipment cost of prestressing presses for conventional tensioning strands. The foundation can be made flatter by this. The clamping presses used for carbon fiber laminations can be used, which require considerably less space than prestressing presses for prestressing steels. These clamping presses can also be used on the confined space of the transition piece at the upper end of the concrete shaft, which was previously not possible with the conventional clamping presses in the tightly packed tendons along the inner wall of the transition element, especially for vollüberdrückte designs.
Das„freie Ende" des Spanngliedes muß nicht zwangsläufig aus losen Enden von Kohlefaserlamellen oder Drähten bestehen, es besagt lediglich, daß dieses Ende des Spannglieds so ausgebildet ist, daß es gespannt und anschließend befestigt werden kann, während das andere Ende vorzugsweise so ausgebildet ist, daß man es nicht mehr mit einer Spannpresse verarbeiten muß, sondern dieses Ende lediglich eingehängt, eingeschlauft, angeschraubt oder anderweitig befestigt wird. The "free end" of the tendon does not necessarily consist of loose ends of carbon fiber fins or wires, it merely means that this end of the tendon is designed so that it can be tensioned and then fixed, while the other end is preferably formed so that you no longer have to process it with a clamping press, but This end is merely hung, looped in, screwed or otherwise secured.
Die Erfindung schlägt vor, daß die Spannglieder im Turmfundament lediglich an einer dafür vorgesehenen Widerlagervorrichtung eingehängt und befestigt werden, die vorzugsweise große Teile des Turmfundamentes zusätzlich mitvorspannt und auf diese Weise einen verbesserten Kraftverlauf im Bereich des Turmfußes, des Fundamentes und der Turmgründung ermöglicht. The invention proposes that the tendons are mounted and secured in the tower foundation only on a designated abutment device, which preferably also mitvorspannt large parts of the tower foundation and in this way enables an improved force curve in the area of the tower base, the foundation and the tower foundation.
Erfindungsgemäß erlaubt diese Montage, daß auf schweres Gerät und auch große Kräne zum Heranholen und Heben von Spannlitzen aus Spannstahl sowie deren schwere Spanngliedverankerungen verzichtet werden kann. Vielmehr können die Spannglieder im Bedarfsfall sogar nur mit einer einfachen Motorseilwinde von unten nach oben im Turm eingezogen werden. Die Spannpressen für Spannglieder aus Kohlefaser, die aus der Bauwerkssanierung bekannt sind, sind leicht, kompakt, leicht zu transportieren und können aufgrund ihres sehr geringem Platzbedarf wahlweise am oberen oder unteren Einspannpunkt eingesetzt werden. Sie benötigen keine Hebezeuge zum Bewegen und Transportieren. According to the invention allows this assembly that can be dispensed heavy equipment and large cranes for picking up and lifting tension strands of prestressing steel and their heavy tendon anchorages. Rather, the tendons can be retracted in case of need even with a simple motor winch from bottom to top in the tower. The tensioning presses for tendons made of carbon fiber, which are known from the building renovation, are lightweight, compact, easy to transport and can be used due to their very small footprint optionally at the upper or lower clamping point. You do not need lifting gear to move and transport.
Im Falle der extern verbundlosen Ausführungsformen mit direkt an das Widerlager angeschraubten (und nicht durchgeführten) Spanngliedverankerungen wird das gesamte Spannglied nur noch von vorne, d.h. seitlich, in seine Position gebracht, befestigt und vorgespannt. Der konstruktive Aufwand an allen hierfür notwendigen Bauteilen verringert sich dadurch erheblich. In the case of externally compositeless embodiments with tendon anchors bolted directly to the abutment (and not performed), the entire tendon is only retained from the front, i. laterally, brought into position, fastened and prestressed. The design effort on all components necessary for this reduces considerably.
Die Spannglieder aus Kohlefaser sind insbesondere Bänder, auch Lamellen genannt. The tendons made of carbon fiber are called in particular bands, also lamellae.
Die Hüllelemente können auch Lacke, Beschichtungen oder Schäume sein. The enveloping elements may also be paints, coatings or foams.
Die Spannglieder werden mindestens an einem Punkt ihrer freien Länge, d.h. zwischen ihren Befestigungsenden gehalten, wobei das Spannglied durch Halteelemente oder durch Anlage an der Wand oder an einem an der Wand befestigten Kontaktelement über Reibung gehalten werden kann. Die Befestigungselemente und die Spanngliedwiderlager der Spannglieder können so ausgebildet sein, daß die Bänder oder Drähte des Spanngliedes einzeln eingezogen und fixiert werden können. The tendons are held at least at one point of their free length, ie between their attachment ends, which tendon can be frictionally held by retaining elements or by abutment against the wall or against a wall-mounted contact element. The fasteners and the Spanngliedwiderlager the tendons can be designed so that the bands or wires of the tendon can be individually retracted and fixed.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made. In the drawings show:
Figur 1 beschreibt beispielhaft den Stand der Technik bezüglich Spanngliedern in Turmbauwerken für Windkraftanlagen und skizzenhaft angedeutet deren Einbauwerkzeug, eine Spannpresse. Die Spannlitzen 10 zum Überdrücken des Betonschaftes oder der Fertigteile 08 werden von oben durch eine Öffnung 12 im Stahlflansch eines Übergangselementes 14 und einen etwaigen Spannkanales 16 bis in das Fundament 20 des Turmbauwerkes geführt. Dort werden die Spannglieder unterhalb eines Spannkanales 22 mit einer Spannpresse 24 gegen das Widerlager 28 vorgespannt und mit Spannankern 32 gegen das Widerlager befestigt. Figure 1 describes by way of example the prior art with respect to tendons in tower structures for wind turbines and sketchy indicated their installation tool, a clamping press. The tension strands 10 for overpressing the concrete shaft or the finished parts 08 are guided from above through an opening 12 in the steel flange of a transition element 14 and a possible tension channel 16 into the foundation 20 of the tower structure. There, the tendons are biased below a clamping channel 22 with a clamping press 24 against the abutment 28 and secured with clamping anchors 32 against the abutment.
Für diesen Arbeitsschritt ist ein entsprechend ausgebildeter, optional vorhandener Spannkeller 26 vorgesehen. For this step, a suitably trained, optionally available clamping cell 26 is provided.
Gezeigt sind zwei unterschiedliche Ausführungen nach dem Stand der Technik, rechts mit einem separaten Adapterstück aus Stahl und links mit einem hybriden Adapterstück aus Stahl und Stahlbeton. Die Draufsicht 40 zeigt, daß die Spanngliedköpfe 42 am oberen Ende sehr dicht stehen und keine Manöverfläche für das Anbringen von üblichen Spannpressen für Spannglieder aus Spannstahl mehr besteht. 06 bezeichnet weitere mögliche aufgesetzte Stahlrohrelemente auf den Betonturm 04, sofern das Übergangselement nicht direkt an die Gondel anschließt. Shown are two different versions of the prior art, right with a separate adapter piece of steel and left with a hybrid adapter piece of steel and reinforced concrete. The plan view 40 shows that the tendon heads 42 are very close at the top and no maneuvering surface for the attachment of conventional clamping presses for tendons of prestressing steel longer exists. 06 denotes further possible patch steel tubular elements on the concrete tower 04, provided that the transition element does not connect directly to the nacelle.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Bauweise mit Spanngliedern aus Kohlefaserlamellen oder Drähten 50. Diese werden durch die dafür vorgesehenen Öffnungen 52 am Stahlflansch eines Übergangsstücks 54 geführt, ggfs. auch durch einen partiellen oder durch den gesamten Schaft reichenden Spannkanal 56. Am unteren Ende werden die Spannglieder 50 durch einen Spannkanal 62 im Fundament 60 bis zum unteren Widerlager 68 geführt, und dort mit einer Verankerung in Form von Spanngliedköpfen 72 versehen. FIG. 2 shows the construction according to the invention with tendons of carbon fiber lamellae or wires 50. These are guided through the openings 52 provided on the steel flange of a transition piece 54, if necessary also by a partial or through the entire shaft reaching clamping channel 56th At the lower end of the tendons 50 are guided by a clamping channel 62 in the foundation 60 to the lower abutment 68, and there provided with an anchorage in the form of tendon heads 72.
Das Fundament 60 kann aufgrund des wesentlich geringeren Platzbedarfs der Spannpresse 70.1 deutlich einfacher und insbesondere flacher ausgeführt werden, als nach dem Stand der Technik. The foundation 60 can be made much simpler and in particular flatter, due to the much smaller footprint of the clamping press 70.1, as in the prior art.
Optional kann die Spannpresse 70.2 auch am oberen Ende im Bereich des Übergangsstücks 54 angesetzt werden. Der Spanngliedkopf 72 erfordert im Bereich des Übergangsstücks zudem wesentlich weniger Platz, wie eine prinzipielle Draufsicht 80 zeigt, so daß Spannpressen dort ebenfalls problemlos Platz finden und ihre Arbeit verrichten können. Optionally, the clamping press 70.2 can also be attached at the upper end in the region of the transition piece 54. The tendon head 72 also requires much less space in the region of the transition piece, as a principal plan view 80 shows, so that clamping presses can also easily find space there and can do their job.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Bauweise mit Spanngliedern aus Kohlefaserlamellen oder Drähten 50 am Beispiel eines nach unten orientierten Übergangsstücks 54 mit einem Spannkanalabschnitt 56. In dem Ausführungsbeispiel werden die Drähte oder Lamellen 50 durch Öffnungen 52 im Übergangstück geführt und anschließend mit einem Verankerungssystem mit Spanngliedköpfen 72.2 über eine kompakte Kohlefaserspannglied-Spannpresse 70.2 verspannt. Der Arbeitsschritt kann analog auch am unteren Ende des Spanngliedes mit einem Spanngliedkopf 72.1 erfolgen, der gegen das Widerlager 68 drückt, welches vorzugsweise lediglich aufgeklebt ist. Figure 3 shows the construction according to the invention with tendons made of carbon fiber fins or wires 50 using the example of a downwardly oriented transition piece 54 with a clamping channel section 56. In the embodiment, the wires or fins 50 are passed through openings 52 in the transition piece and then with an anchoring system with tendon heads 72.2 on clamped a compact carbon fiber tendon tensioning press 70.2. The step can be done analogously at the lower end of the tendon with a tendon head 72.1, which presses against the abutment 68, which is preferably only glued.
Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Bauweise mit Spanngliedern aus Kohlefaserlamellen oder Drähten 50 am Beispiel eines radial nach innen springenden Übergangsstücks 54, an das das Spannsystem mit Spanngliedköpfen 72.2 für die Kohlefaserlamellen (oder Drähte) einfach angebracht werden kann. Diese vorteilhafte Ausführungsform erübrigt Öffnungen, Bohrungen und Spannkanäle zur Hinterfütterung von Stahlflanschen und dgl. und erlaubt ein einfaches Befestigen, beispielsweise Festschrauben, der Spanngliedköpfe 72.2, die zusätzlich gegen einen Versatz 54.2 drücken können, der als zusätzliches Widerlager dient, um die Verschraubungen zu entlasten. Der Arbeitsschritt kann analog auch am unteren Ende des Spanngliedes mit einem Spanngliedkopf 70.1 erfolgen, der an einem Verstärkungselement 67 befestigt ist und bei dem das Verstärkungselement 67 ebenfalls geometrisch so ausgebildet sein kann, daß der Spanngliedkopf 72.2 zusätzlich gegen einen Versatz 67.1 des Verstärkungselementes gelagert ist. Figure 4 shows the construction according to the invention with tendons of carbon fiber fins or wires 50 using the example of a radially inwardly jumping transition piece 54 to which the clamping system with tendon heads 72.2 for the carbon fiber fins (or wires) can be easily attached. This advantageous embodiment eliminates openings, holes and clamping channels for the backfilling of steel flanges and the like. And allows easy attachment, such as tightening, the tendon heads 72.2, which can additionally push against an offset 54.2, which serves as an additional abutment to relieve the fittings. The working step can be carried out analogously also at the lower end of the tendon with a tendon head 70.1, which is attached to a reinforcing element 67 and in which the reinforcing element 67 also geometrically so may be formed such that the tendon head 72.2 is additionally mounted against an offset 67.1 of the reinforcing element.
Dieser Versatz kann auch von der Spannpresse als Widerlager genutzt werden. Durch diese Ausführungsform erübrigt sich jedes Durchschlaufen und Durchführen von Spanngliedern durch Öffnungen, Bohrungen, Spannkanäle usw., was den Verarbeitungsschritt des Vorspannens von Betonsektionen von Windkraftanlagen erheblich vereinfacht und den Austausch defekter Spannglieder zum einen sehr vereinfacht und zu der kaum Hilfsmittel notwendig sind, da die Spannglieder im Schadensfall und am Tag des Abbruchs einfach nach vorne, d.h. seitlich, weggenommen werden können. This offset can also be used by the clamping press as an abutment. Through this embodiment, any iteration and passing through tendons through openings, holes, clamping channels, etc., which greatly simplifies the processing step of biasing concrete sections of wind turbines and the replacement of defective tendons on the one hand very simplistic and to which hardly any tools are necessary, since the Tendons in case of damage and on the day of demolition simply forward, ie laterally, can be taken away.
Die Spannglieder werden also nur von vorne, d.h. seitlich gegen die Schaftwand und von vorne gegen die Innenseite des Fundamentes oder dort vorgesehenen Aussparungen befestigt. The tendons are thus only from the front, i. attached laterally against the shaft wall and from the front against the inside of the foundation or provided there recesses.
Zudem können bei dieser Ausführungsform beide Enden des Spanngliedes mit Spanngliedköpfen stärker vorkonfektioniert werden. In diesem Fall wird ein Ende des Spannglieds an das Widerlager angebracht und das andere durch die Vorspannpresse hinter dem Spanngliedkopf in seine endgültige Position gezogen und dann ebenfalls am dortigen Widerlager befestigt. In der Isometrie gestrichelt dargestellt ist eine zusätzliche Sicherung 69. Figur 5 zeigt die Erfindung im Schnitt durch den Turmschaft 04 und möglicheIn addition, in this embodiment, both ends of the tendon can be prefabricated with tendon heads more. In this case, one end of the tendon is attached to the abutment and the other pulled by the pretensioning press behind the tendon head in its final position and then also attached to the abutment there. Shown in dashed lines in the isometric view is an additional security 69. FIG. 5 shows the invention in section through the tower shaft 04 and possible
Ausführungsvarianten für Spannglieder aus Kohlefaser im Betonquerschnitt 90. (a) zeigt in dafür vorgesehene Nuten vorzugsweise eingeklebte Lamellen 92. (b) zeigt eine Variante für intern verbundlose Kohlefaserdrähte 94, (c) zeigt eine Ausführungsform, bei der die Kohlefaserlamellen mit einem Klebstoff 104 an der Wand befestigt sind, (d) zeigt eine Ausführungsform, bei der die Innenwand der Mantelfläche des Betonrohres Aussparungen, siehe vergrößerten Teilbereich von Figur 5, vorhält, in denen die Spannglieder 96 entlanggeführt werden, (e) zeigt eine Variante, bei der die Spannglieder 98 an der Innenseite einer glatten Oberfläche befestigt werden. Die Vergrößerungen zeigen schematisch mögliche Befestigungen durch Bügel, Ringe oder andere Befestigungselemente oder Hüllelemente. Figur 6 zeigt in zwei Ausführungsformen mögliche Abstandshalter, das heißt Trennelemente 102 zwischen den Kohlefaserlamellen 100 zum Unterbinden von Aneinanderschlagen, Aneinanderschleifen, Abnutzung und Abrieb infolge der Schwingungen der Lamellen untereinander und der Spannglieder gegen die Wand des Turmschaftes. Vorzugsweise sind diese Abstandshalter durchlaufend über die gesamte freie Länge der Kohlefaserlamellen vorhanden. Eine analoge Umfütterung ist bei Drähten ebenfalls vorgesehen. (A) shows in grooves provided preferably glued blades 92. (b) shows a variant for internally composite carbon fiber wires 94, (c) shows an embodiment in which the carbon fiber fins with an adhesive 104 on (d) shows an embodiment in which the inner wall of the lateral surface of the concrete pipe holds recesses, see enlarged portion of Figure 5, in which the tendons 96 are guided along, (e) shows a variant in which the tendons 98 be attached to the inside of a smooth surface. The enlargements show schematically possible attachments by brackets, rings or other fasteners or enveloping elements. FIG. 6 shows, in two embodiments, possible spacers, that is to say separating elements 102 between the carbon fiber lamellae 100 for preventing clashing, abrading, wear and abrasion as a result of the vibrations of the lamellae with one another and the tensioning members against the wall of the tower shaft. Preferably, these spacers are continuously present over the entire free length of the carbon fiber fins. An analogue feed is also provided for wires.
Die Spannglieder können auch von Hüllelementen umschlossen sein, das können Kunststoffbeschichtungen, Kunststoffhüllen, oder auch Lacke, Beschichtungen oder Schäume sein. The tendons may also be enclosed by Hüllelementen, which may be plastic coatings, plastic sheaths, or even paints, coatings or foams.
Generell gilt: Die Spannglieder werden mindestens an einem Punkt ihrer freien Länge, d.h. zwischen ihren Befestigungsenden gehalten, wobei das Spannglied durch Halteelemente oder durch Anlage an der Wand oder an einem an der Wand befestigten Kontaktelement über Reibung gehalten werden kann. Wenn die Innenseite des Turmschaftes an einer Stelle nach innen ausbaucht, werden die Spannglieder an dieser Stelle die Wand des Turmschaftes kontaktieren und an ihr anliegen, wobei hier ein erheblicher Anpressdruck ausgeübt wird. Durch die entstehende Reibung werden die Spannglieder an einem seitlichen Verschieben gehindert, d.h. gehalten. Alternativ kann zwischen Wand und Spanngliedern auch ein Kontaktteil vorhanden sein, das z.B. Wand oder Spannglied schont. Auch Befestigungsmittel wie Schellen, Klammern, Führungen können die Spannglieder am Turmschaft gegen seitliches Verschieben halten. In general, the tendons will be at least at one point of their free length, i. held between their attachment ends, wherein the clamping member can be held by holding elements or by engagement with the wall or on a wall-mounted contact element over friction. If the inside of the tower shaft bulges inward at one point, the tendons will contact the wall of the tower shaft at this point and bear against it, in which case a considerable contact pressure is exerted. The resulting friction prevents the tendons from lateral displacement, i. held. Alternatively, between wall and tendons there may also be a contact part, e.g. Wall or tendon spares. Also fasteners such as clamps, clamps, guides can hold the tendons on the tower shaft against lateral displacement.
Die Spannglieder werden ohne Kran zum Übergangselement auf dem Turmschaft gebracht, insbesondere mittels einer leichten Seilwinde. The tendons are brought without crane to the transition element on the tower shaft, in particular by means of a light winch.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Turmbauwerk aus Spannbeton für eine Windenergieanlage mit einem Turmfuß, einem Turmschaft, einem Übergangselement (54) und einem Fundament (60), wobei die Spannglieder (50) zum Aufbringen der Vorspannung aus Kohlefaser sind, wobei mindestens drei Spannglieder (50) mindestens vom Turmfuß oberhalb des Fundamentes (60) mindestens bis zu einem Übergangselement (54) reichen, wobei die Spannglieder mit Spanngliedköpfen (72, 72.1 und 72.2) befestigt sind. 1 . Prestressed concrete tower structure for a wind turbine with a tower base, a tower shaft, a transition element (54) and a foundation (60), wherein the tendons (50) for applying the bias of carbon fiber, wherein at least three tendons (50) at least from the tower above of the foundation (60) extend at least to a transition element (54), wherein the tendons are fixed with tendon heads (72, 72.1 and 72.2).
2. Turmbauwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Spannlamellen oder Drähte in den Spanngliedern durch Trennelemente2. tower construction according to claim 1, characterized in that the individual clamping lamellae or wires in the tendons by separating elements
(102) voneinander separiert sind. (102) are separated from each other.
3. Turmbauwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Spannlamellen oder Drähte in den Spanngliedern von Hüllelementen, insbesondere Lacke, Beschichtungen oder Schäume, umschlossen sind. 3. tower construction according to claim 1 or 2, characterized in that individual clamping lamellae or wires in the tendons of Hüllelementen, in particular paints, coatings or foams, are enclosed.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannglieder ohne Durchführungen und Spannkanäle verlaufen. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the tendons run without passages and clamping channels.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannglieder nur von vorne gegen die Schaftwand und von vorne gegen die Innenseite des Fundamentes oder dort vorgesehenen Aussparungen befestigt sind. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the clamping members are attached only from the front against the skirt wall and from the front against the inside of the foundation or provided there recesses.
6. Turmbauwerk nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftwand geometrisch so ausgebildet ist, daß an ihrer Innenseite Aussparungen vorhanden sind, in denen die Spannglieder gegen seitliches Verschieben gesichert entlanglaufen. 6. tower construction according to one of the above claims, characterized in that the skirt wall is geometrically formed so that on its inside recesses are present, in which run through the tendons against lateral displacement.
7. Turmbauwerk nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannkeller im Fundament vorhanden ist. 7. tower construction according to one of the above claims, characterized in that a clamping cell is present in the foundation.
8. Turmbauwerk nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder als Bänder ausgebildet sind. 8. tower construction according to one of the above claims, characterized in that the tendons are formed as bands.
9. Turmbauwerk nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder als Drähte ausgebildet sind. 9. tower construction according to one of the above claims, characterized in that the tendons are formed as wires.
10. Turmbauwerk nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangselement eine Turmkrone trägt, auf der der Windgenerator befestigt ist. 10. tower construction according to one of the above claims, characterized in that the transition element carries a tower crown on which the wind generator is mounted.
1 1 . Turmbauwerk nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder mindestens an einem Punkt ihrer freien Länge gehalten werden. 1 1. Tower structure according to one of the above claims, characterized in that the tendons are held at least at one point of their free length.
12. Turmbauwerk nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder mindestens durch ein Halteelement oder durch Anlage an der12. tower construction according to claim 1 1, characterized in that the tendons at least by a holding element or by contact with the
Wand oder an einem an der Wand befestigten Kontaktelement gehalten werden. Wall or be held on a wall-mounted contact element.
13. Verfahren zum Herstellen eines Turmbauwerks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannglieder ohne Kran zum Übergangselement auf dem Turmschaft gebracht werden, insbesondere mittels einer Seilwinde. 13. A method for producing a tower structure according to one of the preceding claims, characterized in that the tendons are brought without crane to the transition element on the tower shaft, in particular by means of a winch.
14. Verfahren zum Herstellen eines Turmbauwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere nach dem Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannglieder von unten in den Turm eingezogen werden, indem eine am Turmschaftende vorhandene Winde die Spannglieder nach oben zieht. 14. A method for producing a tower structure according to one of claims 1 to 12, in particular according to the method of claim 13, characterized in that the tendons are pulled from below into the tower by a present at the tower end wind pulls the tendons upwards.
15. Verfahren zum Herstellen eines Turmbauwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere nach dem Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, die Spannglieder vorkonfektioniert angeliefert werden und lediglich über den Vorgang des Vorspannens in ein Widerlager eingehängt und befestigt werden. 15. A method for producing a tower structure according to any one of claims 1 to 12, in particular according to the method of claim 13 or 14, the tendons are delivered prefabricated and mounted and secured only in the process of biasing in an abutment.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente der Spannglieder so ausgebildet sind, daß die Bänder oder Drähte des Spanngliedes einzeln eingezogen und fixiert werden. 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fastening elements of the tendons are formed so that the bands or wires of the tendon are individually retracted and fixed.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbau der Spannglieder Kohlefaserspannpressen zum Einsatz kommen, vorzugsweise wobei die Pressen auch am oberen Einspannpunkt verwendet werden. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the installation of the tendons carbon fiber presses are used, preferably wherein the presses are also used at the upper clamping point.
PCT/EP2013/068318 2012-09-04 2013-09-04 Tower structure of a wind power plant and method for the production thereof WO2014037421A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012017426 2012-09-04
DE102012017426.8 2012-09-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014037421A1 true WO2014037421A1 (en) 2014-03-13

Family

ID=49117851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/068318 WO2014037421A1 (en) 2012-09-04 2013-09-04 Tower structure of a wind power plant and method for the production thereof

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014037421A1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013108692A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 Max Bögl Wind AG Tower with at least one tower section with fiber tendons
DE102014218073A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-10 Dywidag-Systems International Gmbh Method for introducing a plurality of tendons into a tower using a crane and unwinding device for use in this method
DE102016203494A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Ventur GmbH Adapter device for a tower and method of manufacture
WO2018108818A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-21 Senvion Gmbh Method for erecting a wind turbine tower from prestressed concrete and corresponding wind turbine tower
EP3372753A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-12 KB Vorspann-Technik GmbH Method, locking device and system for pretensioning a tower structure
DE102017203645A1 (en) 2017-03-07 2018-09-13 KB Vorspann-Technik GmbH Method, locking device and system for prestressing a tower construction
WO2019081491A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Wobben Properties Gmbh Annular bracket for externally loading a tower segment, external loading system of a hybrid tower, tower section of a hybrid tower, hybrid tower, wind turbine, and assembly method of an external loading system for a hybrid tower
EP3845354A2 (en) 2019-12-10 2021-07-07 Wobben Properties GmbH Method of manufacturing segments for a tower, prestressed segment, tower ring, tower, wind turbine and prestressing device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1262614A2 (en) * 2001-06-01 2002-12-04 Oevermann GmbH & Co. KG, Hoch- und Tiefbau Prestressed concrete tower
WO2008136717A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Antenna tower structure with installation shaft
EP2339094A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-29 Soletanche Freyssinet Tower having a pre-stressed concrete column and construction method
US20110239564A1 (en) * 2011-04-15 2011-10-06 General Electric Company Apparatus, Composite Section, and Method for On-Site Tower Formation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1262614A2 (en) * 2001-06-01 2002-12-04 Oevermann GmbH & Co. KG, Hoch- und Tiefbau Prestressed concrete tower
WO2008136717A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Antenna tower structure with installation shaft
EP2339094A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-29 Soletanche Freyssinet Tower having a pre-stressed concrete column and construction method
US20110239564A1 (en) * 2011-04-15 2011-10-06 General Electric Company Apparatus, Composite Section, and Method for On-Site Tower Formation

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013108692A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 Max Bögl Wind AG Tower with at least one tower section with fiber tendons
DE102014218073A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-10 Dywidag-Systems International Gmbh Method for introducing a plurality of tendons into a tower using a crane and unwinding device for use in this method
DE102016203494A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Ventur GmbH Adapter device for a tower and method of manufacture
DE102016203526A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Ventur GmbH Adapter device for a tower and method of manufacture
WO2018108818A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-21 Senvion Gmbh Method for erecting a wind turbine tower from prestressed concrete and corresponding wind turbine tower
EP3372753A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-12 KB Vorspann-Technik GmbH Method, locking device and system for pretensioning a tower structure
DE102017203645A1 (en) 2017-03-07 2018-09-13 KB Vorspann-Technik GmbH Method, locking device and system for prestressing a tower construction
DE102017203645B4 (en) 2017-03-07 2020-07-02 KB Vorspann-Technik GmbH System for prestressing a tower structure
CN111356812A (en) * 2017-10-26 2020-06-30 乌本产权有限公司 Ring support for an external tension tower section, external tension system for a hybrid tower, tower section for a hybrid tower, wind energy installation and method for mounting an external tension system for a hybrid tower
WO2019081491A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Wobben Properties Gmbh Annular bracket for externally loading a tower segment, external loading system of a hybrid tower, tower section of a hybrid tower, hybrid tower, wind turbine, and assembly method of an external loading system for a hybrid tower
JP2021500501A (en) * 2017-10-26 2021-01-07 ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハーWobben Properties Gmbh How to assemble an annular bracket for external tensioning of a tower segment, an external tensioning system for a hybrid tower, a tower section of a hybrid tower, a hybrid tower, wind power generation equipment, and an external tensioning system for a hybrid tower.
US11136780B2 (en) 2017-10-26 2021-10-05 Wobben Properties Gmbh Annular bracket for externally loading a tower segment, external loading system of a hybrid tower, tower section of a hybrid tower, hybrid tower, wind turbine, and assembly method of an external loading system for a hybrid tower
CN111356812B (en) * 2017-10-26 2022-07-08 乌本产权有限公司 Ring support for an external tension tower section, external tension system for a hybrid tower, tower section for a hybrid tower, wind energy installation and method for mounting an external tension system for a hybrid tower
JP7101769B2 (en) 2017-10-26 2022-07-15 ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー An annular bracket for external tensioning of tower segments and external tensioning system for hybrid towers
JP2022109933A (en) * 2017-10-26 2022-07-28 ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー Annular bracket for externally tensioning tower segment, external tensioning system for hybrid tower, tower section of hybrid tower, hybrid tower, wind power facility, and method of assembling external tensioning system for hybrid tower
EP3845354A2 (en) 2019-12-10 2021-07-07 Wobben Properties GmbH Method of manufacturing segments for a tower, prestressed segment, tower ring, tower, wind turbine and prestressing device
US11566605B2 (en) 2019-12-10 2023-01-31 Wobben Properties Gmbh Method for manufacturing segments for a tower, prestressed segment, tower ring, tower, wind turbine, and prestressing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014037421A1 (en) Tower structure of a wind power plant and method for the production thereof
EP1262614B2 (en) Wind power plant
EP3092357B1 (en) Arrangement with a concrete foundation and a tower and method for erecting a tower
EP2673505B1 (en) Tower for a wind turbine
DE102008053454B4 (en) Hybrid tower construction
EP3497325B1 (en) Tower segment, tower section, tower, wind turbine, and method for producing a tower segment and for connecting tower segments
EP3004490B1 (en) Assembly and method for reinforcing support structures
EP2434143B1 (en) Rotor blade or rotor blade segment for a wind turbine
EP3662122A1 (en) Foundation for a structure
DE102012001109A1 (en) hybrid tower
WO2013010738A1 (en) Tower-shaped supporting structure
WO2013098086A1 (en) Tower-shaped supporting structure
EP3921494A1 (en) Device and method for releasing a stressing strand
DE102014100814B4 (en) Tower construction for a wind energy plant
EP3891386B1 (en) Method for pretensioning a tower of a wind power plant
DE102008009057A1 (en) Anchorage for wooden pole structure carrying e.g. inter-urban electric lines, of power supply industry, has tube with upper section that holds base of wooden pole, where grit layer and filling grit support pole within upper section of tube
WO2019201641A1 (en) Method for erecting a wind turbine tower
WO2002012657A1 (en) Construction module for producing bridges, buildings and towers, for example for wind power plants
WO2022008142A1 (en) Tower for a wind turbine
EP4013927A1 (en) Assembly crossbeam and method for drawing in cable-like elements, in particular tendons, along a tower of a wind turbine
DE102010040332B4 (en) foundation element
EP3845354A2 (en) Method of manufacturing segments for a tower, prestressed segment, tower ring, tower, wind turbine and prestressing device
WO2002016768A1 (en) Cantilever wind energy turbine
DE102010035035A1 (en) Sandwich-base structure for erection of wind turbine in off-shore wind farm, has foundation piles comprising wall formed from surface part with inner, outer and intermediate layers, where core material is arranged as intermediate layer

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13758857

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13758857

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1