WO2016042193A1 - Método para la fabricación de segmentos tubulares de hormigón y para la erección de torres mediante dichos segmentos tubulares - Google Patents

Método para la fabricación de segmentos tubulares de hormigón y para la erección de torres mediante dichos segmentos tubulares Download PDF

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WO2016042193A1
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tubular
tubular segment
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Francisco Javier MARTÍNEZ DE CASTAÑEDA
Manuel Cidoncha Escobar
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Pacadar S.A.
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Definitions

  • the present invention concerns the field of manufacturing concrete tubular segments and the erection of towers by joining said tubular segments, especially for the support of large wind turbines at heights of the order of 80, 120 or 160 meters above the ground or water level.
  • wind turbine towers composed of tubular segments of precast concrete.
  • WO2011029965 describes a method for erection of towers by stacking prefabricated concrete tubular segments, but said method provides for prefabricating segments in a factory, transporting said segments to the erection location of the tower, joining the segments forming a tubular segment with its longitudinal axis in a horizontal position, and then lift from said horizontal position and tilt each tubular segment to place its longitudinal axis in a vertical position, and proceed to the stack forming the tower.
  • Document EP1889988 describes a support structure that allows assembling a few segments directly in vertical position, thus obtaining a tubular segment already with its longitudinal axis arranged vertically, in a position adjacent to the tower site, for its subsequent lifting and stacking, forming the tower body.
  • WO2011135172 describes a method for erecting towers, in which tubular concrete segments are assembled vertically, from prefabricated segments, and in which the tubular segments are stacked from top to bottom, starting with the upper segments and introducing the lower segments below by means of a lifting device of the upper segments.
  • document ES2371960 describes a factory for the production of large segments that are designed to transport the entire factory and be installed in a location close to the erection site of the towers, thus avoiding the aforementioned problems related to the road transport of large segments, but the problems inherent in the need to join the segments with each other continue to exist, as well as the need to tilt the pieces before placing them, since the proposed factory produces the said segments in a horizontal position .
  • Document DE2011087025 describes a tower formed by annular segments and more particularly a device that allows to obtain an upper surface of completely horizontal and smooth coupling, in said prefabricated concrete annular segments, made of a single piece and manufactured from an exterior formwork and an internal formwork, with its longitudinal axis arranged vertically.
  • said segments can be of prestressed or post-tensioned concrete, highlighting the fact that the device claimed to level said upper face of the annular segment would make it very difficult to implement said post-tensioned or prestressed reinforcements that would require in said extreme zones of anchors for active reinforcements.
  • the document US2008313972 also describes a device that allows to produce tubular segments of considerable height made of a single piece and manufactured from an external formwork concentric to an internal formwork, both with its longitudinal axis arranged vertically, said device being provided to be injecting concrete liquid by its base and, as said concrete hardens, pushing it in a vertical direction by the pressure exerted by new liquid concrete injected by the base, making the piece of concrete already hardened by the upper opening of the formwork protrude as a extruder
  • This device requires that the tubular piece of concrete produced be of constant section, since when extruding in concrete, it cannot have protrusions or changes in thickness, nor variable section, and therefore it cannot produce tubular conical segments.
  • Another limitation of this technique is the enormous pressure at which the liquid concrete must be injected to produce the hardening of the hardened concrete, as well as the immense pressure that the walls of the formwork must withstand, making its application hardly feasible. Furthermore, using this technique, it is impossible to include horizontal reinforcements as rings, since they cannot be introduced into the liquid concrete from the upper opening of the formwork, as it is sealed by hardened concrete, nor by the base of the formwork, as the great pressure at which the concrete is injected makes it impossible to open it to introduce said reinforcements.
  • the present invention solves the above and other problems by means of a method for the manufacture of tubular concrete segments and for the erection of towers by means of said tubular segments, which includes the steps, already known, of:
  • the foundations will be built or arranged at the definitive location of the tower, using the usual known techniques in the sector, and depending on the characteristics of the ground and the tower to be erected.
  • a base On top of these foundations a base will be provided with a coupling configuration of a size and shape complementary to a coupling configuration provided on a lower face of a tubular segment, which should form the lower segment of the tower, allowing this thus, the correct seat of said lower tubular segment in its final position on the foundations, and the correct transmission of the tower loads to said foundations.
  • the base can be flush with the mentioned foundations, or protrude forming another section of the tower, or even be below the upper level of the foundations. It is also proposed, as an alternative possibility, that said foundations are submerged, and that they are built in said submerged location, or that they are built in another location and subsequently be moved, submerged and deposited in their final location.
  • Said at least one tubular concrete segment is constructed so that it has two open ends that connect the hollow interior of the tubular segment with the outside, and having at least one of said open ends, of a coupling configuration that allows to be coupled on the coupling configuration of the tower base, or on the coupling configuration of other adjacent upper or lower tubular segments, or with the wind turbine.
  • Said tubular segments are transferred, and are arranged vertically aligned on the base of the tower, the longitudinal axis of the tubular segment being in vertical orientation, and at least one of its coupling configurations being coupled to the coupling configuration of a previously tubular segment arranged in the tower, or in the coupling configuration of the tower base.
  • the longitudinal axis of the tubular segment is understood to be the imaginary axis that runs through the hollow interior of the tubular segment, by the center of the transverse sections of said tubular segment.
  • the at least one tubular segment disposed in the tower must be anchored, either to other tubular segments disposed above or below said tubular segment, either to the base or to the foundation. This will confer the rigidity and stability necessary to the tower to withstand the required loads.
  • the tower can therefore be composed of a plurality of stacked tubular segments and joined together or with the base or with the foundations, or be composed of a single tubular segment. It is also contemplated as an option that some of the segments have different characteristics to those of the tubular concrete segment described.
  • the proposed method includes the following steps, not previously known in the prior art:
  • said at least one tubular segment in a single tubular piece of reinforced concrete its height being equal to or greater than its width, the height preferably being greater than 10 meters, and obtained by concreting and setting concrete in a tubular formwork chamber closed by the base formed by an external formwork, modular and reusable, which defines the geometry of the outer face of the tubular segment and by a tubular, modular and reusable inner formwork, which defines the geometry of the inner face of the tubular segment, the inner formwork being arranged inside the outer formwork and determining the separation between the two the thickness of the wall of the tubular segment, and the longitudinal axis of said exterior, interior formwork and said formwork chamber in an upright position during said manufacturing.
  • each tubular segment is monolithic, composed of a single annular piece of concrete, with a closed cross-section that forms the tubular segment.
  • Each tubular segment is obtained from a formwork composed of an external formwork and a concentric interior formwork, leaving one formwork chamber closed by its base containing the reinforcements and which can be filled with fluid concrete.
  • Said tubular concrete segment may be armed with passive reinforcements, with active or fiber reinforcement, or other equivalent or alternative reinforcement method.
  • Said tubular segment is manufactured, according to the proposed method, with its longitudinal axis arranged vertically, thanks to the fact that the inner and outer molds have this same orientation.
  • This characteristic together with the large size of the tubular segments, whose height has been defined as equal to or greater than their width, their width being at least 4 meters, means that the manufactured tubular segments will have a size that hinders or prevents a long transport by road or other public roads, because its height is greater than that of most bridges, and its width also prevents normal road transport.
  • the exterior and interior formwork are arranged with their longitudinal axis arranged vertically during the pouring and setting operations of the concrete, this means that the tubular segment is manufactured with its vertical longitudinal axis, the same orientation in which said tubular segment will be installed in the tower.
  • each tubular segment is manufactured with a closed annular shape, and in a vertical position brings technical advantages, since it allows to obtain pieces with greater resistance and thinner walls, with the consequent saving of material and weight.
  • Said weight saving also allows to manufacture tubular segments of greater size with equal or less weight, being able to use the same lifting means or cranes commonly used in these operations, despite handling larger pieces.
  • the manufacture of larger pieces also allows eliminating all vertical joints in the tower, since each segment lacks them, and the tubular segments are joined together by a smaller number of horizontal joints, resulting in a faster assembly, and in A more robust construction.
  • Other options are also contemplated, such as the use of the described tubular segments mixed in the same tower with other different segments, for example tubular segments obtained from the joining of concrete segments, or segments of other materials such as steel, or manufactured with processes different than described.
  • the transfer of said at least one tubular segment from the location of its manufacture to its final location in the tower is carried out at all times maintaining its longitudinal axis in an upright position, so that both during its manufacture, as during its transport and placement of the tubular segment is maintained with the same orientation equal to its definitive orientation, with its longitudinal axis in vertical orientation.
  • This feature provides numerous advantages, since at all times the piece is subjected to loads with the same direction as those that it will have to support in the tower during its useful life, and therefore, since it is not subjected to other loads during its handling, for example, flector loads in their length by rotating the tubular segment from a lying orientation to an upright position, the assembly and thickness of the walls of the tubular segment can be optimized for the loads to resist in its useful life, thus reducing said reinforcement and said thickness of the walls, with the consequent saving of material, weight and money.
  • tubular segment maintaining the vertical orientation of its longitudinal axis, due to its large size, requires special transport, since said segment could hardly be transported by road from a factory to the construction site of the tower, and therefore it would be advisable that the manufacturing site of the tubular segments, that is the location where the concrete is poured into the exterior and interior formwork, is close to or annexed to said construction site of the tower, and preferably be inside the land that will contain the tower to build.
  • the tubular segment is manufactured in a position adjacent to the base of the tower, so that a crane can lift the manufactured tubular segment, and place it in position in the tower, without the base of said crane having to move, only working within its range.
  • the tubular segment is moved from its manufacturing site to said position adjacent to the base of the tower, or to a position superimposed with the base of the tower, by means of rolled translation means, supported by a platform, which allows the vertical orientation of the longitudinal axis of the tubular segment to be maintained during said transfer, either thanks to the flatness of the land between said two points of transfer, or thanks to the fact that the rolled means of translation are provided of leveling means that allow said rolling means of movement to circulate on terrain with a certain inclination, either transverse or longitudinal, maintaining the longitudinal axis of the tubular segment that they load in a vertical position.
  • the manufactured tubular segment would be arranged on said rolled translation means, then moved to the location adjacent to the base of the tower or coinciding with the base of the tower, and finally placed in its final position in the tower.
  • Rolled translation means can be, by way of non-limiting example, a wheeled platform arranged on rails, a vehicle, or a modular system of coordinating wheeled platforms to achieve their unit displacement.
  • Said leveling means could be, by way of non-limiting example, an individually adjustable suspension for each wheel or group of wheels of the rolled translation means, or it could also be a platform superimposed on the chassis containing the wheels, said platform being attached to said chassis by means of a system of pistons that allow to regulate the relative position between both, allowing to separate or to approach them or to alter their relative inclination. These systems would allow to maintain the platform on which the horizontal tubular segment is moved while the wheels move through a non-horizontal terrain.
  • the tubular segment to be moved can be arranged on the rolled means of translation, or removed therefrom, for example by means of a crane, or alternatively arranging and fixing said means of translation rolled around the tubular segment, and elevating it by means of lifting means integrated in said means of translation rolled.
  • the lifting means could be a piston system that will raise the fixations of the tubular segment with respect to the rolled translation means. Said lifting means could also perform the functions of the aforementioned leveling means.
  • This last embodiment would allow the tubular segment that forms the lower section of the tower to be arranged on the base without the intervention of any crane, simply by using said rolled means of translation.
  • the height of said at least one tubular segment is between 10 and 40 meters. Segments of such a large size allow the tower to be completed with very few segments, minimizing the number of joints in the tower, reducing assembly operations, weak points of the tower structure, and saving material and weight , by requiring less reinforced areas.
  • Tubular segments over 40 meters high also fall within the scope of the present invention, but the pressure of the fluid concrete at the base of the formwork would be very high and would require very reinforced formwork, or a pouring and setting in stages, in order to reduce the pressure at the base of the formwork during pouring and setting.
  • Each manufactured tubular segment has reinforcements arranged within the concrete of its walls.
  • Said reinforcements consist, according to one embodiment, of horizontal reinforcements surrounding said tubular segment, and vertical reinforcements.
  • said reinforcements can be replaced by fibers mixed in the concrete before setting.
  • Said vertical reinforcements can be passive reinforcements, they can be prestressed active reinforcements, for example cables that have been subjected to tension during the setting of the concrete, therefore the prestressed concrete remaining after its setting, can be active post-tensioned reinforcements, fixed in the upper and lower ends of the tubular segment, said post-tensioning active reinforcements being able to be arranged through covers that have been embedded in the concrete, and that have been tensioned and tensioned after the setting of the concrete, or it is also contemplated that said reinforcements post-active assets are located outside the wall of the tubular segment.
  • Vertical reinforcements can be a combination of passive and / or prestressed and / or post-tensioned reinforcements.
  • the set of tubular concrete segments that make up the tower is armed with vertical active reinforcements anchored in the base or in the foundations, said vertical active reinforcements being formed by post-tensioned cables arranged through vertical sleeves embedded in the concrete walls of all tubular segments, with the covers of the different tubular segments aligned.
  • the set of tubular segments of the tower they would be post-tensioned together with respect to the base, simultaneously increasing the resistance of said segments, and their union between them and with respect to the base.
  • each tubular segment is post-tensioned or prestressed, and the portions of two adjacent tubular segments are joined and reinforced with stretches of post-tensioned active trusses arranged through sleeves, which reinforce the ends of the adjacent tubular segments, said ends being normally the parts where the prestressed or post-tensioned of the tubular segment is weaker.
  • This configuration allows the prestressing or post-tensioning of each tubular segment to be continued throughout the height of the tower, by means of these intermediate sections of post-tensioning.
  • said method includes the following steps:
  • the mentioned reinforcements must be arranged with a separation with respect to the outer face of the inner formwork and with respect to a separation with respect to the inner face of the formwork exterior, so that after setting they are completely embedded in the concrete, having a sufficient coating to prevent water or external moisture from entering the concrete and reaching the mentioned reinforcements during the life of the tower.
  • each panel is provided with a smooth face that will define the formwork chamber, and a rear reinforcement structure, which allows said smooth face to withstand the pressure of fluid concrete before of its setting.
  • each formwork panel consists, in its perimeter, of anchors or fittings that allow its firm and hermetic fixation with other adjacent panels.
  • the formwork panels are assembled laterally forming modular annular segments, of regular height and of a portion of the height of the inner and outer formwork, said annular segments being joined together by overlapping , forming said exterior and interior formwork.
  • the reinforcements can be, optionally, pre-assembled in a location outside the exterior and interior formwork, and subsequently transferred and deposited on the exterior face of the internal formwork, with the necessary separation to be properly embedded within the concrete after setting.
  • Said preassembly of the reinforcements is carried out on a reinforcement guide, which provides temporary fixing supports for the temporary fixing of the horizontal reinforcements, said temporary fixing supports being provided to form horizontal reinforcements suitable for the assembly of the tubular sector to be manufactured.
  • the geometry adopted by each of the horizontal reinforcements arranged in said temporary fixing supports coincides with the geometry of the cross section of the tubular segment to be manufactured, and the dimensions adopted by the geometry of each horizontal reinforcement is greater than the section transverse of the internal formwork and smaller than the cross section of the external formwork, in the location that said horizontal reinforcement must adopt, thus being in the middle of the formwork chamber.
  • the vertical separation between the horizontal reinforcements temporarily fixed in the fixing supports of the reinforcement guide is less than the vertical separation between said horizontal reinforcements after its arrangement on the outer face of the inner formwork. It It allows the armor guide to have a height less than the height of the exterior and interior formwork, and therefore be more accessible to the workers, by stairs, platforms integrated in the armor guide, scaffolding or by lifting platforms, facilitating its preassembly and being able to combine with the formwork assembly.
  • the separation of the horizontal reinforcements arranged in the reinforcement guide being less than their definitive distance
  • the length of the vertical active reinforcement sections fixed between two successive horizontal reinforcements be equal to the vertical separation between said horizontal reinforcements after their arrangement on the outer face of the inner formwork, so that said sections are bent while the horizontal reinforcements are arranged in the reinforcement guide.
  • these vertical reinforcements be cables, which facilitates their flexion and their total extension.
  • the installation of the reinforcements requires the following stages:
  • the concrete is poured into the formwork chamber. Said pouring is carried out from a point located below the upper opening of the formwork chamber, since pouring the concrete from above the formwork chamber would produce a great impact of said concrete upon reaching the bottom of said formwork chamber. , can cause damage to the formwork, failures in its tightness, or displacement of the reinforcements, all serious problems of difficult solution having the chamber half full of fluid concrete.
  • the pouring is carried out through sealable openings arranged at different levels of the inner or outer formwork, said sealable openings provided with gates that allow their hermetic and pressure resistant sealing, when the level of the chamber of Formwork filled with fluid concrete reaches the level of said sealable opening.
  • Said sealable gates can be, by way of example, windows that operators can open or close, and through which they can pour fluid concrete raised in batches by means of buckets or pumped, or according to another alternative embodiment the openings are valves to the that some pipes are connected through which the concrete is poured by gravity or by pumping, and these valves can be closed.
  • the formwork lacks sealable openings, and the concrete is poured through a conduit introduced from the upper opening of the formwork chamber to a depth that may be less than or greater than the concrete filling height of the formwork chamber , through which the concrete is pumped or poured avoiding the free fall of the poured concrete.
  • the reinforcements must provide a space to allow the introduction of said conduit.
  • the interior and / or exterior formwork can have working platforms at different heights, with their respective railings, access stairs, and other safety measures for the operators, as a scaffolding.
  • Said platforms can be integrated in the formwork panels in a fixed, folding or removable form, or be easily attachable to them. This allows that simultaneously with the assembly of the formwork, the scaffolding that facilitates its own construction is assembled, and that will serve for future operations.
  • Said tubular segments can also integrate the aforementioned sealable openings.
  • the formwork panels can integrate supports for fixing the conduits of the heat-carrying fluid, or incorporate said conduits together with connections that allow their connection to other conduits of other panels.
  • the heat carrier fluid will preferably be water, steam or air.
  • the method for decoupling includes the following stages:
  • the described method is proposed, according to which the external formwork is opened at least by a vertical joint, enlarging the separation between the lips of said at least one vertical joint, thus producing a separation of the external formwork with respect to the concrete wall of the tubular segment.
  • the release of the manufactured tubular segment can be achieved by extracting the tubular segment from inside the formwork chamber by its elevation, or in another embodiment, by a first stage of extraction of the exterior and / or interior formwork by elevation and, Once the formwork is removed, proceed to remove the tubular segment by lifting it.
  • the outer or inner formwork or both are disassembled to release the tubular segment.
  • the thickness of the walls of the tubular segment obtained is determined by the separation between the outer and inner formwork.
  • the thickness of said walls will be included in a range between 9 and 17 cm.
  • exterior and interior formwork will be obtained with such a size that its separation is included in said range.
  • spacer plates can be included in one or several vertical joints of said interior or exterior formwork, which will increase the sectional size of the external formwork or the internal formwork or both, thus increasing or decreasing their separation and therefore both regulating the thickness of the walls of the tubular segment to be manufactured.
  • the upper and lower ends of the manufactured tubular segment must withstand greater loads than the rest of the section, therefore it is proposed that at these ends there is a greasing of the concrete wall that allow better distribution of these loads, and provide greater surface area for anchoring.
  • the concrete lip resulting from said greasing will preferably have a thickness equal to or greater than 17 centimeters.
  • the upper and lower rings of the inner and / or outer formwork must be special formwork pieces that conform said greasing in the formwork chamber.
  • tubular segment Once the tubular segment has been removed, it can be moved and placed in its final position in the tower, and it can be fixed to the rest of the tubular segments or the base or the foundation.
  • the geometry that allows to obtain a greater resistance of the tubular segments with a smaller quantity of material is the geometry of circular section, being able to be said cylindrical or frustoconical tubular segments, thus also achieving a reduction of the section and of the weight and of the material in the top of the tower, where the loads are lower.
  • the tower will consist of no more than seven tubular segments, with a tower consisting of four or less tubular segments being more preferable.
  • Fig. 1 shows a schematic elevation view, showing the exterior and interior formwork assembled at the manufacturing site of the tubular segments, a pair of already manufactured tubular segments, of different size, stored in a collection site , a tubular segment being transported by means of translation, maintaining its vertical longitudinal axis despite being an inclined terrain thanks to leveling means integrated in the means of translation, and a construction site of a tower in which means lifting, like a crane, can lift and stack the tubular segments on foundations with a base;
  • Fig. 2A shows a first example of a tower embodiment, composed of three superimposed tubular segments, each tubular segment provided with an upper and lower concrete lip raised towards the hollow interior of said tubular segments, said concrete lips providing configurations of coupling complementary to those of the other successive segments, and showing two details enlarged in section of an example of realization of the connection between two overlapping segments, in this case by a post-tensioned cable segment introduced through sleeves embedded in the concrete, and of the anchoring of the lifting means to the tubular segment, to allow its elevation and transport;
  • Fig. 2B shows a second example of a tower embodiment, composed of three superimposed tubular segments, each tubular segment being provided with an upper concrete lip raised towards the hollow interior of the tubular segment, and a lower concrete lip raised outside of the tubular segment, said concrete lips providing complementary coupling configurations with those of the other successive segments, and showing two enlarged sectional details of an example of embodiment of the connection between two superimposed segments, in this case by a cable segment post-tension introduced through covers embedded in concrete, and from the anchoring of the lifting means to the tubular segment, to allow its elevation and transport;
  • Fig. 3 shows a schematic sectional side view of an initial stage of the proposed method, in which some prepared cyannes are shown at the erection site of the tower, an assembled interior formwork, an armature guide on which they have been pre-assembled reinforcements, and an exterior formwork assembled in a location attached to the interior formwork;
  • Fig. 4 shows a schematic sectional side view of a later stage of the proposed method, in which the same as in Fig. 3 is shown, but in which the pre-assembled reinforcement has been lifted from the reinforcement guide, remaining then extended throughout its length and suspended from the lifting means;
  • Fig. 5 shows a schematic sectional side view of a further stage of the proposed method, in which said pre-assembled and extended reinforcements overlap the pre-assembled interior formwork;
  • Fig. 6 shows a schematic sectional side view of an even later stage of the proposed method, in which it is shown how the outer formwork has been hoisted and strung into the inner formwork on which the pre-assembled reinforcements have been placed;
  • Fig. 7 shows a schematic sectional side view of a next stage of the proposed method, in which the exterior and interior formwork are shown joined and sealed by its base, forming the formwork chamber, in which the process has started of concrete pouring.
  • Fig. 8a shows a first proposed concrete pouring method, according to which the concrete is raised in buckets and poured into the formwork chamber through sealable openings, in the form of windows, provided with gates that allow its Hermetic seal, arranged at different heights or levels of the internal formwork, allowing a discharge from a low height above the maximum level of filling of the formwork chamber, said sealable openings being able to be arranged in different radial positions of the formwork to allow a distributed and homogeneous pouring ;
  • Fig. 8b shows a second proposed concrete pouring method, according to which the concrete is pumped from the base through vertical ducts that connect with the formwork chamber at different levels, through sealable openings to the that said ducts are connected, and that allow a tight seal by means of gates or valves, which allows to control from what height the concrete is poured through the opening and closing of the gates or valves of the different levels;
  • Fig. 8c shows a third proposed concrete pouring method, according to which the concrete is pumped from the base through vertical ducts to the upper end of the formwork chamber, wherein said vertical uprights are connected to ducts flexible that can be introduced into the formwork chamber through its upper opening, and descend inside to the maximum level of fluid concrete filling, which allows the concrete to be poured avoiding falling from a great height, and allowing both to be removed the flexible ducts inside the formwork chamber, for example by winding it, to raise its lower end by keeping it slightly above said maximum filling level, which will rise during pouring;
  • Fig. 9a is a horizontal section of the tubular segment and shows the process of decoupling both the exterior and interior formwork after the setting of the concrete, in this example the exterior formwork being opened by three vertical joints, separating it into three segments that can be separated mutually distancing themselves from the tubular segment, and the inner formwork being opened by six vertical joints, separating it into six segments that allow three of said segments to be introduced into the hollow interior of the tubular segment, thus freeing up spaces that allow the other three segments of the inner formwork approaching each other, separating from the tubular segment and producing its formwork;
  • Fig. 9b shows a formwork solution equivalent to that described in Fig. 9a, but only opening a vertical joint of the outer formwork, and two vertical joints of the inner formwork;
  • Fig. 10 shows a schematic sectional side view of an extraction stage of the tubular segment inside the formwork chamber of the proposed method, in which the outer and inner formwork shown from the wall of the tubular segment is shown, by means of the formwork techniques set forth in Figs. 9a or 9b, and in which the outer formwork is disassembled from the inner formwork by its elevation, for later storage in an adjacent position shown in a broken line;
  • Fig. 11 shows a later stage than the one shown in the preceding Fig., in which once the outer formwork has been removed, the manufactured tubular segment is removed by means of its elevation, for later deposition in a collection area, shown dashed line;
  • Fig. 12 shows a stage subsequent to that shown in the preceding Fig., in which once the outer formwork has been removed and after storage of the tubular segment in the collection area, it is moved to a position adjacent to the construction site of the tower by means of rolled translation means, to later proceed to its deposition in its definitive location in the tower;
  • Fig. 10b shows a method of extracting the tubular segment from the interior of the alternative formwork chamber to that shown in Fig. 10, according to which after opening the exterior and interior formwork by the process described in Fig. 9a or 9b, the tubular segment inside the formwork chamber is removed by lifting it, without prior removal of the exterior and interior formwork, which would allow producing a new identical tubular segment with the same formwork in a shorter period , after the extraction of the tubular segment, it can be stored in a storage area or arranged directly at its definitive location in the tower, as shown with broken lines.
  • the present invention proposes a method for the manufacture of tubular concrete segments and for the erection of towers by joining said segments, especially for the erection of towers of great height, for example of more than 80 meters, destined to support wind turbines.
  • the tubular segments have a circular section, which results in an optimal geometry, but other polygonal or oval geometries, or others are admissible.
  • a manufacturing site of tubular segments 20 is shown by pouring and setting concrete in a vertical axis formwork chamber 30 defined by an external formwork 32 and an internal formwork 31, said manufacturing location being in the near the erection site of the tower where foundations are planned.
  • the tubular segment Since the outer and inner formwork 32 and 31 and the formwork chamber 30 are arranged with its longitudinal axis E in an upright position, the tubular segment is manufactured with its longitudinal axis E in a vertical orientation, which is the same orientation it will have once placed in its final location in the tower.
  • Rolled translation means 60 are responsible for moving the tubular segments 20 from the manufacturing site to the erection site of the tower, maintaining at all times the longitudinal axis of said tubular segment manufactured in vertical orientation during said transport.
  • Said translation means 60 are, in this exemplary embodiment, cordial mobile rolling platforms, which can be grouped together and whose movement can be controlled together to ensure that they move unitarily, thus being able to transport a large load together.
  • the translation means 60 are provided with leveling means 61, in the example shown in the attached Figs.
  • Said leveling means 61 consist of platforms equipped with a mobile fixation driven by hydraulic pistons, which are mounted on the means of translation 60. Said platforms can regulate their separation and inclination with respect to said means of translation 60, thus maintaining a horizontal loading surface despite that the terrain is not.
  • each tubular segment 20 it has concrete lips 25 formed by a thickening of its walls at the upper and lower ends, said thickening towards the hollow interior of the tubular segment 20 at said two ends, so that the visible outer face of the tower 1 is not it is affected by said concrete lips 25.
  • These concrete lips 25 allow to accommodate coupling configurations 24 that facilitate the assembly of the tower 1, while providing structural reinforcement in that part of each tubular segment 20.
  • the upper concrete lip 25 is produced by a thickening of the walls 23 towards the hollow interior of the tubular segment 20, while the lower concrete lip 25 is produced by a thickening of the walls 23 towards the outside of the tubular segment 20, producing a projection on the face exterior of said tubular segment, and producing a stepped profile tower 1 as shown in said Fig. 2B.
  • tubular segments 20 have vertical walls, although it has not been shown in any of the attached Figs.
  • FIG. 3 an initial stage of the manufacturing process of a tubular segment 20 is shown in a position adjacent to the foundations 10 of the tower 1.
  • sufficient foundations have already been built to support the entire tower 1 provided in its definitive location, and said foundations 10 have been provided with a base 11 with a coupling configuration 12 provided to facilitate the coupling and fixation of the tubular segments 20.
  • said foundations 10 could be built at a later time, simultaneous construction with some of the construction stages that will be explained below, thus shortening the execution deadlines.
  • an internal formwork 31 has been assembled, from the union of a plurality of modular annular segments, of regular height and a portion of the height of the internal formwork 31, each annular segment also being formed by the union of a plurality of modular and reusable formwork panels 40.
  • Said inner formwork is provided with a smooth outer face provided to define the internal geometry of the tubular segment 20 and on which a release agent can be extended before the concrete is poured.
  • Said inner formwork may include at its upper and / or lower end an annular lip formwork segment 35, which allows the formwork chamber 30, and the tubular segment 20 to be manufactured to have a greasing at said upper and / or lower end, or concrete lip 25, which serves to reinforce that area and to house a coupling configuration 24 that facilitates the coupling and fixing of tubular segments 20 with others, or with the coupling configuration 12 of the base 11.
  • Said ring annular formwork segment 35 may additionally or alternatively be arranged in the outer formwork 32.
  • Said interior formwork 31 can also include work platforms 36 housed therein, allowing operators to safely access the entire height of the interior formwork 31 to perform the necessary tasks.
  • said Work platforms 36, and their respective stairs and railings are attached to the formwork panels 40 by means of joints, or fittings that allow easy and rapid folding or assembly, thus facilitating the assembly tasks of the interior formwork.
  • Said work platforms 36 allow the internal formwork 31 to act as a removable tubular segment manufacturing plant, since its assembly provides not only in mold of said tubular segment 20, but also the safe and protected work space for the operators, with the advantage that said plant occupies a small area, since its development is vertical.
  • an assembly guide 54 in the form of a frame, in a position close to the internal formwork.
  • Said assembly guide 54 serves as a support for the preassembly of the reinforcements 50 that will reinforce the concrete walls 23 of the tubular segment 20.
  • Said reinforcements 50 could be mounted directly on the outer face of the inner formwork 31, using it as a support and dispensing with the formwork guide 54, but due to the high height of the tubular segment 20, this would require expensive scaffolding that would have to be transported and assembled after the assembly of the internal formwork 31 to allow said assembly of the reinforcements 50 on the internal formwork 31, and disassemble to allow the installation of the external formwork 32, which would consume many resources and time.
  • Another option would be the use of wheeled lifting platforms, but it would be a slow and tedious job, or it would require the use of many such lifting platforms.
  • the use of the assembly guide 54 makes it possible to pre-assemble the reinforcements 50 before or during the assembly tasks of the interior formwork 31, saving time.
  • the total height of the assembly guide 54 is only a fraction of the total height that the reinforcement 50 must have to assemble the entire tubular segment 20 to be manufactured, allowing operators to access the operators much easier and safer, which results in a pre-assembly of the armor much faster and cheaper.
  • the tubular segments 20, and consequently the tower 1 have a circular section and a truncated conical geometry. Therefore, in this case, the assembly guide 54 is also a log, with minimum and maximum diameters approximately equal to those of the tubular segment 20 (considering that the assembly must be half the thickness of the walls 23 of the tubular segment 20), but of a much smaller height. It is even considered that the height is zero.
  • This construction of the assembly guide 54 allows the horizontal reinforcements 51 of the assembly 50 to be preassembled with the size and shape they should have once placed in its final location, ready for concrete pouring, but the vertical distance that separates them will be much smaller.
  • the vertical reinforcements 52 on the other hand, cannot be preassembled with their definitive geometry, therefore different solutions are foreseen.
  • a first solution consists in that the vertical reinforcements 52 are composed of cables, and that said cables are fixed in the successive horizontal reinforcements in sections equal to the length that the horizontal reinforcements 51 must have in their final position. Since the pre-assembly separation of the horizontal reinforcements 51 is smaller than the final separation, said cables forming the vertical reinforcements 52 will be flexed with the reinforcement 50 being pre-assembled in the reinforcement guide 54, or they should be spirally wound around the guide of reinforcements 54. Said pre-assembled reinforcement 50 may be lifted by means of a crane, thereby achieving its full extent, and then being able to superimpose it on the internal formwork 31, as shown in Figs. 4 and 5.
  • the vertical reinforcements 52 be replaced by flexible hollow sheaths, the pre-assembly of the reinforcements 50 being carried out in the manner described above, and after the setting of the concrete with said embedded covers, use them for the passage of vertical reinforcements 52, preferably cables of post-tensioned
  • pre-assembling the reinforcements 50 are also feasible, such as for example pre-assembling the horizontal reinforcement 51 on the reinforcement guide 54, and joining the vertical reinforcement 52 only to the upper horizontal reinforcement 51. Subsequently, during the lifting of the pre-assembled reinforcements 50, the vertical reinforcements 52 would be extended and joined to the horizontal reinforcements 51 as the elevation occurred, which would be carried out in stages. Upon completion of the lift all horizontal reinforcements would have been attached to vertical reinforcements 52, with their final correct separation.
  • an outer formwork 32 is assembled, whose inner face defines the outer geometry of the tubular segment to be manufactured, from the union of a plurality of modular annular segments, of regular height and of a portion of the height of the external formwork 32, each annular segment also being formed by joining a plurality of modular and reusable formwork panels 40.
  • the operation of lifting and overlapping the external formwork 32 on the internal formwork 31 can be replaced by the assembly of the external formwork directly around the internal formwork, after the placement of the reinforcements 50, or simultaneously with its installation.
  • the fluid concrete can be poured inside for filling and subsequent setting, as shown in Fig. 7, 8a, 8b and 8c.
  • the filling operation has certain difficulties arising from the high height of the formwork.
  • One is the pressure exerted by the fluid concrete on the base before setting, which requires the use of specially designed exterior and interior 31 formworks 31 or reinforced for this purpose.
  • Another difficulty is that the fall of fluid concrete from the upper opening of the formwork chamber could damage the reinforcements 50 or even the formwork, and even affect the quality and strength of the resulting concrete, so it is it is convenient to pour the concrete from a height less than the height of said upper opening.
  • a first method shown in Fig. 8A, is to provide a series of sealable openings 33, in the form of windows, provided with gates 34 that allow a tight and pressure-resistant seal of said sealable openings 33.
  • Said windows are arranged in the internal formwork, and at different levels, giving operators access to the interior of the formwork chamber 30 from the work platforms 36 provided in said interior formwork, as shown in Fig. 8A.
  • the sealable openings 33 and the gates 34 are composed of valves communicated with the formwork chamber 30, and which allow their connection with fluid concrete pumping conduits.
  • This embodiment allows operators to fill the formwork chamber simply by connecting some ducts from fluid concrete pumps to said valves, and proceed to the progressive opening and closing of said valves as the formwork chamber 30 is filled.
  • the vibrating tasks must be carried out with vibrators introduced from the upper opening of the formwork chamber, or by transmitting the vibration through the formwork panels, applying the vibrators on them.
  • said sealable openings 33 and their gates 34 or valves could be made in the outer formwork 32, and it is advisable to have several of said sealable openings 33 arranged with a predetermined angular separation at each level, for example having three sealable openings 33 spaced 120 ° at each level provided with said sealable openings 33, to achieve a homogeneous discharge.
  • a third embodiment of this part of the method shown in Fig. 8C, consists in introducing a conduit through the upper opening of the formwork chamber 30, said conduit descending to a position barely above the filling level of The formwork chamber. Through this conduit the fluid concrete could be pumped, and an uncontrolled fall of the concrete to the filling level would be avoided.
  • the duct would preferably be flexible, allowing its removal from inside the formwork chamber 30 by winding it, thus maintaining its lower opening slightly above the maximum filling level at all times. This solution would require providing the reinforcements 50 to leave a sufficient space for the introduction of said conduit, but on the contrary, it would not require the said sealable openings 33 or gates 34 made in the formwork.
  • the vertical reinforcements 52 are active prestressing reinforcements, said reinforcements must be subjected to tension before the setting of the concrete occurs.
  • thermal insulation integrated in the formwork panels 40 can be used, or additional heating of the formwork can be provided to maintain the temperature of said external faces.
  • the additional heating can be achieved, for example, by means of conduits that transport a heated-carrier fluid previously heated in a boiler or heater. Said heat-carrier fluid could be air that for example heated the entire inner enclosure of the inner formwork 31, or that was propelled against the inner face of the formwork panels 40 of the inner formwork 31.
  • Water could also be used as a fluid, which would circulate by conduits attached to said formwork panels 40, transmitting the heat of the heat-carrying fluid.
  • Said conduits could be added and fixed by means of an easy-to-install hardware system provided in the formwork panels 40, or said panels could already include said conduits that would be assembled after the assembly of the exterior and / or interior formworks 31.
  • post-tensioning of active post-tensioned reinforcements that run through covers embedded in the set concrete could be carried out, making each manufactured tubular segment 20 post-tensioned.
  • Said post-tensioned active reinforcements are also contemplated to run outside the wall 23 of the tubular segment 20, preferably by its inner face, having its ends fixed, for example on the concrete lips 25.
  • the formwork is achieved by opening the outer formwork 32 by three vertical joints, along its entire length, to subsequently separate the three outer formwork segments 32 obtained outwards, separating them from the tubular segment 20.
  • the outer formwork is opened by six vertical joints throughout its height, and three alternate segments of said inner form 31 are moved towards the hollow interior of the tubular segment 20, thus freeing up the space necessary to move the other three Alternate segments also inwards and separating from the manufactured tubular segment 20.
  • the fabricated tubular segment 20 can be released from the outer and inner formwork 32 and 31.
  • said release is produced by a first stage in which the outer formwork 32 is removed from the inner formwork 31, elevating it by means of lifting means such as a crane.
  • the extracted external formwork 32 can be stored in an attached location for disassembly or reuse in the manufacture of another tubular segment 20. It is also contemplated that said external formwork be removed by disassembly. After the removal of the external formwork 32, the manufactured tubular segment 20 is removed, by lifting it with lifting means. Said extracted tubular segment 20 can then be stored in a storage area (see Fig. 11), or it could be installed directly at its definitive location in tower 1.
  • translation means are responsible for transporting the tubular segment 20 to a position adjacent to the base of tower 1, maintaining the longitudinal axis at all times. E of the tubular segment 20 in an upright position. Once a position adjacent to tower 1 has been reached, said tubular segment 20 can be moved to its final position in tower 1.
  • one or more tubular segment 20 is coupled in its final position in the tower 1, with its longitudinal axis E vertical and aligned with the base 11, it is fixed, which can be carried out by means of bolts, screws, or similar joints that fix some pieces with the others, or by means of cables that run through all the tubular segments 20 of the tower 1, and that allow a post-tensioning of the tower assembly, with respect to the base or the foundations by tensioning said cables. It is also contemplated to join, by coupling systems, aligned cable segments of each tubular segment with cable segments of successive tubular segments 20, obtaining together cables with continuity throughout the height of the tower 1 to perform post-tensioning.
  • cable segments are introduced that join an end portion of a tubular segment 20, with an adjacent end section of an adjacent tubular segment 20, said cable segments being used to produce a local post-tensioning that affects said two adjacent end portions.
  • This together with the prestressing or post-tensioning of each of the tubular segments 20 will provide an active assembly with continuity throughout the entire length of the tower 1, without requiring the use of continuous cables that run throughout the tower 1.

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Abstract

El método incluye construir unos cimientos, obtener al menos un segmento tubular (20) de hormigón, con un ancho de al menos 5 metros, trasladar dicho segmento tubular hasta su posición definitiva en la torre, en la que su eje longitudinal (E) se encuentra en posición vertical, y fijar dicho segmento tubular (20), caracterizado por que también incluye: fabricar dicho al menos un segmento tubular en una única pieza tubular de hormigón armado, siendo su altura igual o superior a su anchura y obtenida mediante el hormigonado y fraguado de hormigón en una cámara de encofrado (30) tubular cerrada por la base estando el eje longitudinal (E) de dicha cámara de encofrado en posición vertical durante dicha fabricación.

Description

DESCRIPCION
MÉTODO PARA LA FABRICACIÓN DE SEGMENTOS TUBULARES DE HORMIGÓN Y PARA LA ERECCIÓN DE TORRES MEDIANTE DICHOS SEGMENTOS TUBULARES Campo de la técnica
La presente invención concierne al campo de la fabricación de segmentos tubulares de hormigón y a la erección de torres mediante la unión de dichos segmentos tubulares, especialmente para la sustentación de aerogeneradores de gran tamaño a alturas del orden de los 80, 120 o 160 metros sobre el nivel del suelo o del agua.
Estado de la técnica
La construcción de torres para aerogeneradores, compuestas de segmentos tubulares de hormigón prefabricado es conocida.
Por ejemplo, el documento WO2011029965 describe un método para la erección de torres mediante el apilado de segmentos tubulares prefabricados de hormigón, pero dicho método prevé prefabricar dovelas en una fábrica, transportar dichas dovelas hasta el emplazamiento de erección de la torre, unir las dovelas formando un segmento tubular con su eje longitudinal en posición horizontal, y posteriormente elevar desde dicha posición horizontal e inclinar cada segmento tubular para poner su eje longitudinal en posición vertical, y proceder al apilado conformando la torre.
El documento EP1889988 describe una estructura de soporte que permite ensamblar unas dovelas directamente en posición vertical, obteniendo así un segmento tubular ya con su eje longitudinal dispuesto verticalmente, en una posición adyacente al emplazamiento de la torre, para su posterior izado y apilado, conformando el cuerpo de la torre.
También el documento WO2011135172 describe un método para erigir torres, en el que segmentos tubulares de hormigón son ensamblados verticalmente, a partir de dovelas prefabricadas, y en el que los segmentos tubulares son apilados de arriba hacia abajo, empezando por los segmentos superiores e introduciendo los segmentos inferiores por abajo mediante un dispositivo elevador de los segmentos superiores.
Las soluciones técnicas expuestas en estos documentos requieren siempre del transporte de dovelas de gran tamaño por carretera, con las dificultades logísticas y legales, costes y limitaciones de tamaño que ello implica. Además en estos casos las dovelas y/o el elemento tubular deben ser inclinados desde la posición horizontal inicial, necesaria para el transporte de las dovelas por carretera o para su fabricación, hasta la posición vertical final, con la consiguiente necesidad de operaciones y equipos, y también sometiendo las dovelas y los elementos (segmento tubular) a esfuerzos y tensiones, durante dichas operaciones, que requerirán de refuerzos estructurales de las piezas que no resultarán necesarios en su posición definitiva, y que incrementarán su coste y peso.
Otro inconveniente adicional es el hecho de tener la necesidad de unir lateralmente las dovelas entre sí, lo que nuevamente requerirá de refuerzos estructurales e incrementos de peso y coste.
Por otro lado, el documento ES2371960 describe una fábrica para la producción de dovelas de gran tamaño que está concebida para transportar toda la fábrica y ser instalada en una emplazamiento próximo al emplazamiento de erección de las torres, evitando así los problemas anteriormente mencionados relacionados con el transporte por carretera de dovelas de gran tamaño, pero los problemas inherentes a la necesidad de unir las dovelas entre sí siguen existiendo, así como la necesidad de inclinar las piezas antes de su colocación, ya que la fábrica propuesta produce las citadas dovelas en posición horizontal.
En el documento DE10240708 utilizan segmentos que han sido fabricados con su eje longitudinal en posición vertical, pero para permitir un fácil transporte por carretera dichos segmentos no superan los 4 metros de altura, que es la altura máxima que puede ser transportada por carretera, con lo que la torre fabricada con dichos segmentos tiene gran cantidad de uniones horizontales, lo que repercute negativamente en su resistencia, en el peso de la torre (al requerir de más zonas reforzadas para acoplar los segmentos contiguos), en los plazos del montaje y por ende en el coste total. Esta solución tampoco permite fabricar segmentos anulares de más de 4 o 5 metros de diámetro, pues tampoco se permite un transporte por carretera de tanta anchura, por lo que los segmentos de ese diámetro o superiores deben fabricarse por partes, mediante dovelas que se transportan separadamente y se unen en el emplazamiento de construcción de la torre, dando lugar a juntas verticales.
El documento DE2011087025 describe una torre formada por segmentos anulares y más particularmente un dispositivo que permite obtener una superficie superior de acople totalmente horizontal y lisa, en dichos segmentos anulares de hormigón prefabricados, hechos de una sola pieza y fabricados a partir de un encofrado exterior y un encofrado interior, con su eje longitudinal dispuesto verticalmente. En este documento no se menciona en ningún punto que dichos segmentos puedan ser de hormigón pretensado o postensado, destacando el hecho que el dispositivo reivindicado para nivelar dicha cara superior del segmento anular dificultaría sobremanera la posibilidad de implementar dichas armaduras postensadas o pretensadas que precisarían en dichas zonas extremas de unos anclajes para las armaduras activas.
El documento US2008313972 también describe un dispositivo que permite producir segmentos tubulares de considerable altura hechos de una sola pieza y fabricados a partir de un encofrado exterior concéntrico a un encofrado interior, ambos con su eje longitudinal dispuesto verticalmente, estando dicho dispositivo previsto para ir inyectando hormigón líquido por su base y, a medida que dicho hormigón se endurece, irlo empujando en dirección vertical mediante la presión ejercida por nuevo hormigón líquido inyectado por la base, haciendo sobresalir la pieza de hormigón ya endurecido por la abertura superior de los encofrados a modo de extrusor. Este dispositivo requiere que la pieza tubular de hormigón producida sea de sección constante, pues al ir extrusionando en hormigón, éste no puede tener resaltes ni cambios de grosor, ni sección variable, y por lo tanto tampoco puede producir segmentos tubulares troncocónicos. Otra limitación de esta técnica es la enorme presión a la que hay que inyectar el hormigón líquido para producir la elevación del hormigón endurecido, así como la inmensa presión que deben resistir las paredes del encofrado, resultando su aplicación difícilmente factible. Además mediante esta técnica resulta imposible incluir armaduras horizontales a modo de anillos, pues no pueden introducirse en el hormigón líquido desde la abertura superior del encofrado, al estar obturada por hormigón endurecido, ni por la base del encofrado, pues la gran presión a la que se inyecta el hormigón hace imposible abrirla para introducir dichas armaduras.
Ni en el documento US2008313972, ni en el documento DE2011087025 tampoco se hace mención alguna al emplazamiento de la fabricación, o al posible transporte de los segmentos anulares, así como tampoco se hace referencia al tamaño que podrían tener dichos segmentos.
En el caso del documento DE2011087025, la única referencia a la altura del segmento fabricado proviene de las figuras adjuntas, en las que queda claro que se trata de segmentos anulares de escasa altura. La fabricación de segmentos de gran altura implica unas dificultades añadidas como las presiones hidrostáticas, u otros problemas como el impacto que produciría la caída del hormigón si se vertiera desde el borde superior en caso de ser piezas unitarias de gran altura, problemas de control del calor del fraguado, o el acceso de los operarios de forma segura. Ninguno de los documentos anteriormente citados hace referencia a que el sistema de encofrados pueda ser modular y reutilizable, permitiendo su combinación y adaptación para la producción de segmentos tubulares o torres de diferentes alturas, diámetros, o grosores de pared.
Breve descripción de la invención
La presente invención solventa los anteriores y otros problemas mediante un método para la fabricación de segmentos tubulares de hormigón y para la erección de torres mediante dichos segmentos tubulares, que incluye las etapas, ya conocidas, de:
· construir unos cimientos para la torre con una base dotada de una configuración de acople en su cara superior;
• obtener al menos un segmento tubular de hormigón, de sección transversal circular o poligonal, con un ancho de al menos 4 metros, dotado de unas configuraciones de acople en una posición adyacente a al menos uno de sus dos extremos abiertos; · trasladar dicho al menos un segmento tubular hasta su posición definitiva en la torre, en la que su eje longitudinal se encuentra en posición vertical, y en la que su o sus configuraciones de acople quedan acopladas a configuraciones de acople de segmentos tubulares colindantes, previamente dispuestos en la torre, y/o a la configuración de acople de la base;
· fijar dicho al menos un segmento tubular con la base y/o con los cimientos y/o con otros segmentos tubulares previamente dispuestos en la torre;
Los cimientos se construirán o dispondrán en el emplazamiento definitivo de la torre, mediante las técnicas conocidas habituales en el sector, y en función de las características del suelo y de la torre a erigir. Encima de dichos cimientos se habrá previsto una base dotada de una configuración de acople de un tamaño y forma complementario con una configuración de acople prevista en una cara inferior de un segmento tubular, el cual debe formar el segmento inferior de la torre, permitiendo de este modo el correcto asiento de dicho segmento tubular inferior en su posición definitiva sobre los cimientos, y la correcta transmisión de las cargas de la torre hacia dichos cimientos. La base puede estar enrasada con los citados cimientos, o sobresalir conformando un tramo más de la torre, o incluso quedar por debajo del nivel superior de los cimientos. También se plantea, como posibilidad alternativa, que dichos cimientos se encuentren sumergidos, y que se construyen en dicho emplazamiento sumergido, o que se construyan en otro emplazamiento y posteriormente sean trasladados, sumergidos y dipuestos en su emplazamiento definitivo.
El citado al menos un segmento tubular de hormigón es construido de modo que disponga de dos extremos abiertos que comunican el interior hueco del segmento tubular con el exterior, y disponiendo al menos uno de dichos extremos abiertos, de una configuración de acople que permite ser acopladas sobre la configuración de acople de la base de la torre, o sobre la configuración de acople de otros segmentos tubulares contiguos superiores o inferiores, o con el aerogenerador.
Dichos segmentos tubulares son trasladados, y se disponen verticalmente alineados sobre la base de la torre, quedando el eje longitudinal del segmento tubular en orientación vertical, y quedando al menos una de sus configuraciones de acople acoplada a la configuración de acople de un segmento tubular previamente dispuesto en la torre, o en la configuración de acople de la base de la torre.
Se entiende por eje longitudinal del segmento tubular el eje imaginario que discurre por el interior hueco del segmento tubular, por el centro de las secciones transversales de dicho segmento tubular.
El al menos un segmento tubular dispuesto en la torre debe ser anclado, ya sea a otros segmentos tubulares dispuestos por encima o por debajo del citado segmento tubular, ya sea a la base o a los cimientos. Ello conferirá la rigidez y estabilidad necesaria a la torre para soportar las cargas requeridas.
La torre pues puede componerse de una pluralidad de segmentos tubulares apilados y unidos entre ellos o con la base o con los cimientos, o estar compuesta de un único segmento tubular. También se contempla como opción que alguno de los segmentos tenga unas características diferentes a las del segmento tubular de hormigón descrito.
Además el método propuesto incluye las siguientes etapas, no conocidas anteriormente en el estado de la técnica existente:
Fabricar dicho al menos un segmento tubular en una única pieza tubular de hormigón armado, siendo su altura igual o superior a su anchura, siendo la altura preferiblemente superior a 10 metros, y obtenida mediante el hormigonado y fraguado de hormigón en una cámara de encofrado tubular cerrada por la base formada por un encofrado exterior, modular y reutilizable, que define la geometría de la cara exterior del segmento tubular y por un encofrado interior tubular, modular y reutilizable, que define la geometría de la cara interior del segmento tubular, estando el encofrado interior dispuesto dentro del encofrado exterior y determinando la separación entre ambos el grosor de la pared del segmento tubular, y estando el eje longitudinal de dichos encofrados exterior, interior y de dicha cámara de encofrado en posición vertical durante dicha fabricación.
Así pues cada segmento tubular es monolítico, compuesto de una única pieza anular de hormigón, de sección transversal cerrada que conforma el segmento tubular. Cada segmento tubular es obtenido de un encofrado compuesto de un encofrado exterior y un encofrado interior concéntricos, dejando entre sí una cámara de encofrado cerrada por su base que contiene las armaduras y que puede ser rellenada con hormigón fluido.
Dicho segmento tubular de hormigón puede estar armado con armaduras pasivas, con armaduras activas o con fibras, u otro método de refuerzo equivalente o alternativo.
Dicho segmento tubular se fabrica, según el método propuesto, con su eje longitudinal dispuesto vertical mente, gracias a que los moldes interior y exterior tienen esta misma orientación. Esta característica, junto con el gran tamaño de los segmentos tubulares, cuya altura se ha definido como igual o superior a su anchura, siendo su anchura de al menos 4 metros, significa que los segmentos tubulares fabricados tendrán un tamaño que dificulta o impide un largo transporte por carretera u otras vías públicas, pues su altura es superior a la de la mayoría de puentes, y su ancho también impide un transporte normal por carretera. Los encofrados exterior e interior se encuentran dispuestos con su eje longitudinal dispuesto en posición vertical durante las operaciones de vertido y fraguado del hormigón, esto significa que el segmento tubular se fabrica con su eje longitudinal vertical, la misma orientación en la que dicho segmento tubular será instalado en la torre.
El hecho de que cada segmento tubular sea fabricado con forma anular cerrada, y en posición vertical acarrea ventajas técnicas, pues permite obtener piezas con mayor resistencia y de paredes más delgadas, con el consiguiente ahorro de material y peso. Dicho ahorro de peso también permite fabricar segmentos tubulares de mayor tamaño con igual o menor peso, pudiendo utilizar los mismos medios de elevación o grúas habitualmente utilizadas en estas operaciones, a pesar de manejar piezas de mayor tamaño. La fabricación de piezas de mayor tamaño también permite eliminar todas las juntas verticales en la torre, pues cada segmento carece de ellas, y los segmentos tubulares se unen entre sí mediante un menor número de juntas horizontales, repercutiendo en un montaje más rápido, y en una construcción más robusta. Otras opciones también se contemplan, como la utilización de los segmentos tubulares descritos mezclados en una misma torre con otros segmentos diferentes, por ejemplo segmentos tubulares obtenidos de la unión de dovelas de hormigón, o segmentos de otros materiales como el acero, o fabricados con procedimientos diferentes al descrito.
Adicionalmente, el traslado del citado al menos un segmento tubular desde el emplazamiento de su fabricación hasta su emplazamiento definitivo en la torre se realiza manteniendo en todo momento su eje longitudinal en posición vertical, de modo que tanto durante su fabricación, como durante su transporte y colocación el segmento tubular se mantiene con una misma orientación igual a su orientación definitiva, con su eje longitudinal en orientación vertical.
Esta característica aporta numerosas ventajas, pues en todo momento la pieza está sometida a cargas con la misma dirección que las que tendrá que soportar en la torre durante su vida útil, y por lo tanto, al no estar sometida a otras cargas durante su manipulación, por ejemplo cargas flectoras en su longitud al girar el segmento tubular desde una orientación tumbada hasta una posición erguida, el armado y grosor de las paredes del segmento tubular se puede optimizar para las cargas a resistir en su vida útil, reduciéndose así dicha armadura y dicho grosor de las paredes, con el consiguiente ahorro de material, peso y dinero.
El transporte de dicho segmento tubular, manteniendo la orientación vertical de su eje longitudinal, debido a su gran tamaño, requiere de un transporte especial, pues dicho segmento muy difícilmente podría ser trasladado por carretera desde una fábrica hasta el emplazamiento de construcción de la torre, y por ello sería recomendable que el emplazamiento de fabricación de los segmentos tubulares, o sea el emplazamiento en el que se vierte el hormigón dentro de los encofrados exterior e interior, sea próximo o anexo a dicho emplazamiento de construcción de la torre, y preferiblemente encontrarse dentro del terreno que contendrá la torre a construir.
Según una realización preferida el segmento tubular se fabrica en una posición adyacente a la base de la torre, de modo que una grúa pueda elevar el segmento tubular fabricado, y emplazarlo en su posición en la torre, sin que la base de dicha grúa tenga que desplazarse, solamente trabajando dentro de su radio de acción.
Según una realización alternativa el segmento tubular se traslada desde su emplazamiento de fabricación hasta dicha posición adyacente a la base de la torre, o hasta una posición superpuesta con la base de la torre, mediante unos medios de traslación rodados, sustentados en una plataforma, que permitan mantener la orientación vertical del eje longitudinal del segmento tubular durante dicho traslado, ya sea gracias a la planicidad del terreno existente entre dichos dos puntos de traslado, o ya sea gracias a que los medios de traslación rodados están dotados de unos medios de nivelación que permiten a dichos medios de traslación rodados circular por terrenos con cierta inclinación, ya sea transversal o longitudinal, manteniendo el eje longitudinal del segmento tubular que cargan en posición vertical.
En ese caso el segmento tubular fabricado sería dispuesto sobre dichos medios de traslación rodados, luego trasladado hasta el emplazamiento adyacente a la base de la torre o coincidente con la base de la torre, y finalmente emplazado en su posición definitiva en la torre.
Los medios de traslación rodados pueden ser, a modo de ejemplo no limitativo, una plataforma rodada dispuesta sobre raíles, un vehículo, o un sistema modular de plataformas rodadas coordinables para conseguir su desplazamiento unitario.
Dichos medios de nivelación podrían ser, a modo de ejemplo no limitativo, una suspensión regulable individualmente para cada rueda o grupo de ruedas de los medios de traslación rodados, o también podría ser una plataforma superpuesta al chasis que contiene las ruedas, estando dicha plataforma unida a dicho chasis mediante un sistema de pistones que permiten regular la posición relativa entre ambos, permitiendo separar o acercarlos o alterar su inclinación relativa. Estos sistemas permitirían mantener la plataforma sobre la que se traslada el segmento tubular horizontal mientras las ruedas se desplazan por un terreno no horizontal.
El segmento tubular a trasladar puede ser dispuesto sobre los medios de traslación rodados, o retirados de los mismos, por ejemplo mediante una grúa, o alternativamente disponiendo y fijando dichos medios de traslación rodados alrededor del segmento tubular, y elevándolo mediante unos medios elevadores integrados en dichos medios de traslación rodados.
Los medios elevadores podría ser un sistema de pistones que elevaran las fijaciones del segmento tubular respecto a los medios de traslación rodados. Dichos medios elevadores podrían también hacer las funciones de los anteriormente citados medios de nivelación. Esta última realización permitiría que el segmento tubular que forma el tramo inferior de la torre, sea dispuesto sobre la base sin la intervención de ninguna grúa, simplemente mediante el uso de dichos medios de traslación rodados. Según otras realizaciones opcionales, la altura de dicho al menos un segmento tubular está comprendida entre 10 y 40 metros. Segmentos de tan gran tamaño permiten que con muy pocos segmentos se pueda completar la torre, minimizando el número de uniones en la torre, lo que reduce las operaciones de montaje, los puntos débiles de la estructura de la torre, y permite ahorrar material y peso, al requerir menos zonas reforzadas.
Todo ahorro de peso repercute en una reducción de las cargas a soportar por los segmentos inferiores de la torre, con lo que estos pueden ser más esbeltos o tener menor sección o grosor de pared.
Segmentos tubulares de más de 40 metros de altura también entran dentro del alcance de la presente invención, pero la presión del hormigón fluido en la base del encofrado serían muy elevadas y requerirían de unos encofrados muy reforzados, o de un vertido y fraguado por etapas, a fin de reducir la presión en la base del encofrado durante el vertido y fraguado.
Cada segmento tubular fabricado dispone de unas armaduras dispuestas dentro del hormigón de sus paredes. Dichas armaduras constan, según una realización, de armaduras horizontales que rodean dicho segmento tubular, y de armaduras verticales. En una realización alernativa o complementaria dichas armaduras pueden ser sustituidas por fibras mezcladas en el hormigón antes de su fraguado.
Dichas armaduras verticales pueden ser armaduras pasivas, pueden ser armaduras activas pretensadas, por ejemplo cables que han sido sometidos a tensión durante el fraguado del hormigón, quedando por lo tanto el hormigón pretensado tras su fraguado, pueden ser armaduras activas de postensado, fijadas en los extremos superior e inferior del segmento tubular, pudiendo dichas armaduras activas de postensado estar dispuestas a través de fundas que han quedado embebidas en el hormigón, y que han sido tensadas y fijadas en tensión tras el fraguado del hormigón, o también se contempla que dichas armaduras activas postensadas se encuentren por el exterior de la pared del segmento tubular.
Las armaduras verticales pueden ser una combinación de armaduras pasivas y/o pretensadas y/o postensadas.
Según otra realización alternativa, el conjunto de los segmentos tubulares de hormigón que conforman la torre está armado con armaduras activas verticales ancladas en la base o en los cimientos, estando dichas armaduras activas verticales formadas por cables postensados dispuestos a través de fundas verticales embebidas en las paredes de hormigón de todos los segmentos tubulares, estando las fundas de los diferentes segmentos tubulares alineadas. Según esta realización, el conjunto de segmentos tubulares de la torre estarían postensados conjuntamente respecto a la base, consiguiendo simultáneamente incrementar la resistencia de dichos segmentos, y su unión entre ellos y respecto a la base.
Existen multitud de otros métodos conocidos que permiten la unión de los segmentos entre sí o con la base o cimientos de la torre, por ejemplo mediante simples tornillos, o por ejemplo la solución descrita en el documento EP2253782, según la cual cada segmento tubular está postensado o pretensado, y las porciones de dos segmentos tubulares contiguas se unen y se refuerzan con tramos de armaduras activas postensadas dispuestas a través de fundas, que refuerzan los extremos de los segmentos tubulares contiguos, siendo normalmente dichos extremos las partes donde el pretensado o postensado del segmento tubular es más débil. Esta configuración permite dar continuidad en toda la altura de la torre al pretensado o postensado de cada segmento tubular, mediante esos tramos intermedios de postensados.
En lo referente al método para la obtención de los segmentos tubulares mediante hormigonado y fraguado de hormigón fluido en una cámara de encofrado, según una realización dicho método incluye las siguientes etapas:
• ensamblar el encofrado interior, formado por una pluralidad de paneles de encofrado unidos entre sí;
• disponer las armaduras sobre la cara exterior del encofrado interior con cierta separación respecto a la misma;
· disponer el encofrado exterior alrededor del encofrado interior, siendo dicho encofrado exterior ensamblado a partir de una pluralidad de paneles de encofrado unidos entre sí,
• quedando dichos encofrados exterior e interior distanciados entre sí una distancia igual al grosor de la cámara de encofrado y quedando las armaduras confinadas en dicha cámara de encofrado;
• verter hormigón fluido en el interior de la cámara de encofrado;
• dejar reposar el hormigón hasta su fraguado;
• desencofrar
• extraer el segmento tubular del emplazamiento de fabricación manteniendo su eje longitudinal en posición vertical.
Las citadas armaduras deben disponerse con una separación respecto a la cara exterior del encofrado interior y respecto a una separación respecto a la cara interior del encofrado exterior, de modo que tras el fraguado queden totalmente embebidas en el hormigón, disponiendo de un recubrimiento suficiente para evitar que el agua o humedad exterior penetre en el hormigón y alcance las citadas armaduras durante la vida útil de la torre.
Los encofrados exterior e interior se componen de paneles de encofrado ensamblados entre sí, estando cada panel dotado de una cara lisa que definirá la cámara de encofrado, y una estructura posterior de refuerzo, que permite que dicha cara lisa resista la presión del hormigón fluido antes de su fraguado. Además cada panel de encofrado consta, en su perímetro, de unos anclajes o herrajes que permitan su fijación firme y hermética con otros paneles adyacentes.
Preferiblemente, en la etapa del ensamblado de los encofrados interior y exterior, los paneles de encofrado se ensamblan lateralmente formando segmentos anulares modulares, de altura regular y de una porción de la altura del encofrado interior y exterior, ensamblándose dichos segmentos anulares entre sí por superposición, formando dichos encofrados exterior e interior.
Las armaduras pueden ser, de modo opcional, premontadas en un emplazamiento ajeno a los encofrados exterior e interior, y posteriormente trasladadas y depositadas sobre la cara exterior del encofrado interior, con la separación necesaria para quedar correctamente embebidas dentro del hormigón tras su fraguado.
Ello permite realizar simultáneamente las tareas de armado y las de ensamblado del encofrado interior, ahorrando tiempo.
Dicho premontaje de las armaduras se realiza sobre una guía de armaduras, que proporciona unos apoyos de fijación temporal para la fijación temporal de las armaduras horizontales, siendo dichos apoyos de fijación temporal previstos para conformar unas armaduras horizontales aptas para el armado del sector tubular a fabricar. Es decir que la geometría que adoptan cada una de las armaduras horizontales dispuestas en dichos apoyos de fijación temporal coincide con la geometría de la sección transversal del segmento tubular a fabricar, y las dimensiones que adopta la geometría de cada armadura horizontal es mayor que la sección transversal del encofrado interior y menor que la sección transversal del encofrado exterior, en el emplazamiento que debe adoptar dicha armadura horizontal, quedando así en medio de la cámara de encofrado.
La separación vertical entre las armaduras horizontales temporalmente fijadas en los apoyos de fijación de la guía de armadura es menor que la separación vertical entre dichas armaduras horizontales tras su disposición sobre la cara exterior del encofrado interior. Ello permite que la guía de armaduras tenga una altura menor que la altura de los encofrados exterior e interior, y que por lo tanto sea más accesible a los obreros, mediante escaleras, plataformas integradas en la guía de armaduras, andamiajes o mediante plataformas elevadoras, facilitando su premontaje y pudiendo simultanearse con el ensamblado de los encofrados.
Para poder premontar las armaduras verticales, siendo la separación de las armaduras horizontales dispuestas en la guía de armaduras menor a su distancia definitiva, se propone que la longitud de los tramos de las armaduras activas verticales fijados entre dos armaduras horizontales sucesivas, sea igual a la separación vertical entre dichas armaduras horizontales tras su disposición sobre la cara exterior del encofrado interior, de modo que dichos tramos quedan flexionados estando las armaduras horizontales dispuestas en la guía de armaduras. Para ello es muy recomendable que dichas armaduras verticales sean cables, lo que facilita su flexión y su extensión total.
Así pues, según el método propuesto, la instalación de las armaduras requiere de las siguientes etapas:
• realizar el premontaje de las armaduras horizontales y verticales sobre la guía de armaduras;
• extender, durante el traslado de las armaduras premontadas y antes de su deposición sobre la cara exterior del encofrado interior, la longitud de las armaduras verticales y/o de las fundas, de modo que la altura total de las armaduras activas verticales alcance al menos la altura del encofrado interior.
Una vez ensamblado el encofrado interior, depositadas las armaduras a su alrededor, y ensamblado y depositado el encofrado exterior alrededor de dicho encofrado interior y de dichas armaduras, se procede al vertido del hormigón dentro de la cámara de encofrado. Dicho vertido se realiza desde un punto situado por debajo de la abertura superior de la cámara de encofrado, ya que verter el hormigón desde arriba de la cámara de encofrado produciría un gran impacto de dicho hormigón al llegar a la parte inferior de dicha cámara de encofrado, pudiendo causar daños en los encofrados, fallos en su hermeticidad, o desplazamiento de las armaduras, todos ellos problemas graves de difícil solución teniendo la cámara medio llena de hormigón fluido.
Así pues, a fin de evitar los citados problemas, se recomienda que el vertido de hormigón se realice desde una altura máxima de 5 metros por encima del nivel de la cámara de encofrado lleno con hormigón fluido. Para poder acceder al interior de la cámara de encofrado a dicha altura de 5 metros por encima del nivel de llenado, que será variable, e irá ascendiendo por la cámara de encofrado a medida que se complete el vertido, se proponen varias alternativas.
Según una primera alternativa propuesta el vertido se realiza a través de unas aberturas sellables dispuestas a diferentes niveles del encofrado interior o exterior, estando dichas aberturas sellables dotadas de compuertas que permiten su sellado hermético y resistente a la presión, cuando el nivel de la cámara de encofrado lleno con hormigón fluido alcanza el nivel de dicha abertura sellable. Dichas compuertas sellables pueden ser, a modo de ejemplo, unas ventanas que los operarios puedan abrir o cerrar, y a través de las cuales puedan verter hormigón fluido elevado por tandas mediante cubetas o bombeado, o según otra realización alternativa las aberturas son unas válvulas a las que se conectan unos conductos por los que el hormigón se vierte por gravedad o por bombeo, pudiendo dichas válvulas cerrarse.
Según otra alternativa, los encofrados carecen de aberturas sellables, y el hormigón se vierte mediante un conducto introducido desde la abertura superior de la cámara de encofrado hasta una profundidad que puede ser inferior o superior a la altura de llenado de hormigón de la cámara de encofrado, a través del cual se bombea o se vierte el hormigón evitándose la caída libre del hormigón vertido. Las armaduras deben prever un espacio para permitir la introducción de dicho conducto.
Para facilitar la tarea de los operarios, el encofrado interior y/o exterior puede disponer de unas plataformas de trabajo a diferentes alturas, con sus respectivas barandillas, escaleras de acceso, y otras medidas de seguridad para los operarios, a modo de endamiaje. Dichas plataformas pueden estar integradas en los paneles de encofrado de forma fija, plegable o removible, o ser fácilmente acoplables a los mismos. Ello permite que simultáneamente con el ensamblado de los encofrados, se ensamblen los andamiajes que facilitan su propia construcción, y que servirán para futuras operaciones.
Dichos segmentos tubulares también pueden integrar las anteriormente citadas aberturas sellables.
Ello permite que el propio encofrado actúe como planta de fabricación de segmentos tubulares transportable y auto-ensamblable, que además es una planta vertical que requiere de muy poco terreno y de escasa o nula cimentación. El propio encofrado puede además servir de protección de los operarios en caso de climatología adversa. Mediante dicho método se pueden producir grandes segmentos tubulares prefabricados mayores que los que permiten las técnicas de fabricación conocidas, y también permite obtener un grado y control de la calidad del fraguado iguales a los realizados en las plantas de prefabricación tradicionales, gracias a que dicho encofrado exterior y/o interior también permite ser calentado mediante la circulación de un fluido calo-portador.
La reacción química del fraguado libera calor, que se disipa a través de los encofrados. Si la disipación es demasiado veloz, las caras más externas de las paredes de hormigón se enfrían demasiado, generando tensiones internas en el hormigón y problemas de resistencia, lo que puede producir una disminución de la resistencia general del hormigón, u otras patologías como el craquelado de la cara externa del hormigón, propiciando futuras oxidaciones del armado. Un calentamiento excesivo del hormigón también es perjudicial para la resistencia final del hormigón.
Todos esos problemas se evitan mediante el uso propuesto de un fluido calo-portador conectado a una fuente de calor o de frío. Ello permite mantener calientes, o enfriar, las caras externas de las paredes de hormigón durante el fraguado sin la necesidad de contener los encofrados dentro de edificios climatizados.
Los paneles de encofrado pueden integrar unos soportes para la fijación de los conductos del fluido calo-portador, o incorporar dichos conductos junto con unas conexiones que permiten su conexión a otros conductos de otros paneles.
El fluido calo-portador será preferiblemente agua, vapor o aire.
De forma complementaria o alternativa, se puede evitar dicho enfriamiento o calentamiento excesivo mediante la inclusión de aislante térmico integrado en los paneles de encofrado.
Una vez completado el fraguado del hormigón dentro de la cámara de encofrado, hay que proceder al desencofrado. Para facilitar dicha tarea previamente al vertido del hormigón se habrá esparcido líquido desencofrante sobre las paredes de la cámara de encofrado.
El método para el desencofrado incluye las siguientes etapas:
• abrir el encofrado exterior por al menos una junta vertical, en toda su altura, mediante el desacople de la unión entre paneles de encofrado lateralmente colindantes;
• separar las dos aristas de dicha al menos una junta vertical;
· aumentar el tamaño de la sección horizontal del encofrado exterior mediante el desplazamiento relativo de porciones opuestas de dicho encofrado exterior; • abrir el encofrado interior por al menos una junta vertical, en toda su altura, mediante el desacople de la unión entre paneles de encofrado lateralmente colindantes;
• desplazar hacia el interior del encofrado interior al menos una de las aristas de dicha junta vertical;
· reducir el tamaño de la sección horizontal del encofrado interior mediante el desplazamiento relativo de porciones opuestas de dicho encofrado interior.
Para poder extraer el segmento tubular hay que separarlo de los encofrados exterior e interior. Por ello se propone el método descrito, según el cual el encofrado exterior se abre al menos por una junta vertical, agrandando la separación entre los labios de dicha al menos una junta vertical, produciéndose así una separación del encofrado exterior respecto a la pared de hormigón del segmento tubular.
Una operación similar se reproduce para el desencofrado del encofrado interior, pero en este caso se requiere encoger dicho encofrado interior, por lo que se propone que, tras la abertura de dicha al menos una junta vertical, al menos uno de los labios de dicha junta se desplace hacia el interior del hueco del segmento tubular, lo que permite que posteriormente se pueda encoger la sección del encofrado interior mediante un desplazamiento relativo de acercamiento de porciones opuestas de dicho encofrado interior, consiguiéndose así su encogimiento y su separación de la pared de hormigón.
Una vez conseguida la separación de los encofrados de la pared de hormigón se puede proceder a la extracción del segmento tubular, o de los encofrados interior y exterior, mediante su elevación. También se contempla su extracción mediante el desensamblado de los anillos o los paneles de encofrado.
Así pues la liberación del segmento tubular fabricado puede conseguirse mediante la extracción del segmento tubular del interior de la cámara de encofrado mediante su elevación, o en según otra realización, mediante una primera etapa de extracción del encofrado exterior y/o interior por elevación y, una vez extraído dicho encofrado, proceder a retirar el segmento tubular mediante su elevación. Alternativamente también se contempla que el encofrado exterior o interior o ambos se desensamblen para liberar el segmento tubular.
El grosor de las paredes del segmento tubular obtenido se determinan mediante la separación existente entre los encofrados exterior e interior. De modo preferido, el grosor de dichas paredes se encontrará incluido en un rango de entre 9 y 17 cm. A fin de determinar y regular con precisión dicho grosor de las paredes, adaptándolo a cada caso particular, pero permitiendo la utilización de paneles de encofrado modulares y estandarizados, se prevé que del ensamblado de dichos paneles de encofrado se obtenga unos encofrados exterior e interior con un tamaño tal que su separación quede incluida en dicho rango. Adicionalmente se pueden incluir una o varias placas distanciadoras en una o varias juntas verticales de dichos encofrados interior o exterior, lo que incrementará el tamaño en sección del encofrado exterior o del encofrado interior o de ambos, consiguiendo así incrementar o disminuir su separación y por lo tanto regulando el grosor de las paredes del segmento tubular a fabricar.
Como se ha comentado anteriormente, los extremos superior e inferior del segmento tubular fabricado, especialmente sus configuraciones de acople, deben resistir mayores cargas que el resto de la sección, por ello se propone que en dichos extremos exista un engrasamiento de la pared de hormigón que permita repartir mejor dichas cargas, y proporcione mayor superficie para el anclaje. El labio de hormigón fruto de dicho engrasamiento tendrá preferiblemente un grosor igual o superior a los 17 centímetros.
Para conseguir dichos engrasamientos, los anillos superior e inferior del encofrado interior y/o exterior deben ser piezas de encofrado especiales que conformen dicho engrasamiento en la cámara de encofrado.
Una vez desencofrado el segmento tubular se puede proceder a su traslado y emplazamiento en su posición definitiva en la torre, y se puede proceder a su fijación al resto de segmentos tubulares o a la base o a los cimientos.
La geometría que permite obtener una mayor resistencia de los segmentos tubulares con una menor cantidad de material es la geometría de sección circular, pudiendo ser dichos segmentos tubulares cilindricos o troncocónico, consiguiendo así además una reducción de la sección y del peso y del material en la parte superior de la torre, donde las cargas son menores.
De modo preferido, la torre estará constituida por no más de siete segmentos tubulares, siendo más preferible una torre constituida de cuatro o menos segmentos tubulares.
Además del método descrito, el producto obtenido mediante dicho método también entra dentro del alcance de la invención propuesta.
Se entenderá que las referencias a posición geométricas, como por ejemplo paralelo, perpendicular, vertical, horizontal, etc. admiten desviaciones de hasta ±5° respecto a la posición teórica definida por dicha nomenclatura. Otras características de la invención aparecerán en la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización.
Breve descripción de las figuras
Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:
la Fig. 1 muestra una vista de alzado esquemática, en la que se muestran los encofrados exterior e interior ensamblados en el emplazamiento de fabricación de los segmentos tubulares, un par de segmentos tubulares ya fabricados, de diferente tamaño, almacenados en un emplazamiento de acopio, un segmento tubular siendo transportado mediante unos medios de traslación, manteniendo su eje longitudinal vertical a pesar de ser un terreno inclinado gracias a unos medios de nivelación integrados en los medios de traslación, y un emplazamiento de construcción de una torre en la que unos medios de elevación, como una grúa, pueden elevar y apilar los segmentos tubulares sobre unos cimientos dotados de una base;
la Fig. 2A muestra un primer ejemplo de realización de torre, compuesta de tres segmentos tubulares superpuestos, estando cada segmento tubular dotado de un labio de hormigón superior e inferior recrecido hacia el interior hueco de dichos segmentos tubulares, proporcionando dichos labios de hormigón unas configuraciones de acople complementarias con las de los otros segmentos sucesivos, y mostrando dos detalles ampliados en sección de un ejemplo de realización de la unión entre dos segmentos superpuestos, en este caso mediante un segmento de cable postensado introducido a través de fundas embebidas en el hormigón, y del anclaje de los medios de elevación al segmento tubular, para permitir su elevación y transporte;
la Fig. 2B muestra un segundo ejemplo de realización de torre, compuesto de tres segmentos tubulares superpuestos, estando cada segmento tubular dotado de un labio de hormigón superior recrecido hacia el interior hueco del segmento tubular, y un labio de hormigón inferior recrecido hacia el exterior del segmento tubular, proporcionando dichos labios de hormigón unas configuraciones de acople complementarias con las de los otros segmentos sucesivos, y mostrando dos detalles ampliados en sección de un ejemplo de realización de la unión entre dos segmentos superpuestos, en este caso mediante un segmento de cable postensado introducido a través de fundas embebidas en el hormigón, y del anclaje de los medios de elevación al segmento tubular, para permitir su elevación y transporte;
la Fig. 3 muestra una vista esquemática lateral en sección de una etapa inicial del método propuesto, en la que se muestra unos cimienos preparados en el emplazamiento de erección de la torre, un encofrado interior ensamblado, una guía de armaduras sobre la que se han premontado unas armaduras, y un encofrado exterior ensamblado en un emplazamiento anexo al encofrado interior;
la Fig. 4 muestra una vista esquemática lateral en sección de una etapa posterior del método propuesto, en la que se muestra lo mismo que en la Fig. 3, pero en la que la armadura premontada ha sido izada de la guía de armaduras, quedando entonces extendida en toda su longitud y suspendida de los medios de elevación;
la Fig. 5 muestra una vista esquemática lateral en sección de una etapa ulterior del método propuesto, en la que dichas armaduras premontadas y extendidas se superponen al encofrado interior premontado;
la Fig. 6 muestra una vista esquemática lateral en sección de una etapa aún más posterior del método propuesto, en la que se muestra como el encofrado exterior ha sido izado y se ensarta en el encofrado interior sobre el que se han colocado las armaduras premontadas; la Fig. 7 muestra una vista esquemática lateral en sección de una etapa siguiente del método propuesto, en la que se muestran el encofrado exterior e interior unidos y sellados por su base, conformando la cámara de encofrado, en la que se ha iniciado el proceso de vertido de hormigón.
la Fig. 8a muestra un primer método de vertido de hormigón propuesto, según el cual el hormigón se eleva en cubetas y se vierte al interior de la cámara de encofrado a través de aberturas sellables, en forma de ventanas, dotadas de compuertas que permiten su cierre hermético, dispuestas a diferentes alturas o niveles del encofrado interior, permitiendo un vertido desde escasa altura por encima del nivel máximo de llenado de la cámara de encofrado, pudiendo disponerse dichas aberturas sellables en diferentes posiciones radiales del encofrado para permitir un vertido repartido y homogéneo;
la Fig. 8b muestra un segundo método de vertido de hormigón propuesto, según el cual el hormigón se bombea desde la base a través de unos conductos verticales que se conectan con la cámara de encofrado a diferentes niveles, a través de unas aberturas sellables a las que dichos conductos están conectadas, y que permiten un cierre hermético mediante unas compuertas o válvulas, lo que permite controlar desde que altura se vierte el hormigón mediante la abertura y cierre de las compuertas o válvulas de los diferentes niveles;
la Fig. 8c muestra un tercer método de vertido de hormigón propuesto, según el cual el hormigón se bombea desde la base a través de unos conductos verticales hasta el extremo superior de la cámara de encofrado, en donde dichos montantes verticales se conectan a unos conductos flexibles que pueden introducirse dentro de la cámara de encofrado por su abertura superior, y descender por su interior hasta el nivel máximo de llenado del hormigón fluido, lo que permite verter el hormigón evitando la caída desde gran altura, y permitiendo a la vez ir extrayendo los conductos flexibles del interior de la cámara de encofrado, por ejemplo mediante su enrollado, para elevar su extremo inferior manteniéndolo ligeramente por encima de dicho nivel de llenado máximo, que irá elevándose durante el vertido;
la Fig. 9a es una sección horizontal del segmento tubular y muestra el proceso de desencofrado tanto del encofrado exterior como del interior tras el fraguado del hormigón, siendo en este ejemplo el encofrado exterior abierto por tres juntas verticales, separándolo en tres segmentos que pueden separarse mutuamente distanciándose del segmento tubular, y siendo el encofrado interior abierto por seis juntas verticales, separándolo en seis segmentos que permiten introducir tres de dichos segmentos hacia el interior hueco del segmento tubular, liberando así unos espacios que permiten a los otros tres segmentos del encofrado interior acercarse entre sí, separándose del segmento tubular y produciendo su desencofrado;
la Fig. 9b muestra una solución de desencofrado equivalente a la descrita en la Fig. 9a, pero abriendo únicamente una junta vertical del encofrado exterior, y dos juntas verticales del encofrado interior;
la Fig. 10 muestra una vista esquemática lateral en sección de una etapa de extracción del segmento tubular del interior de la cámara de encofrado del método propuesto, en la que se muestra el encofrado exterior e interior separados de la pared del segmento tubular, mediante las técnicas de desencofrado expuestas en las Fig. 9a o 9b, y en la que el encofrado exterior es desensartado del encofrado interior mediante su elevación, para su posterior almacenaje en una posición adyacente mostrada en línea discontinua;
la Fig. 11 muestra una etapa posterior a la mostrada en la Fig. precedente, en la que una vez retirado el encofrado exterior, se procede a extraer el segmento tubular fabricado mediante su elevación, para su posterior deposición en una zona de acopio, mostrado en línea discontinua; la Fig. 12 muestra una etapa posterior a la mostrada en la Fig. precedente, en la que una vez retirado el encofrado exterior y tras el almacenaje del segmento tubular en la zona de acopio, este es trasladado hasta una posición adyacente al emplazamiento de construcción de la torre mediante unos medios de translación rodados, para posteriormente proceder a su deposición en su emplazamiento definitivo en la torre;
la Fig. 10b muestra un procedimiento de extracción del segmento tubular del interior de la cámara de encofrado alternativa a la mostrada en la Fig. 10, según la cual tras la abertura de los encofrados exterior e interior mediante el proceso descrito en las Fig. 9a o 9b, se procede a extraer el segmento tubular del interior de la cámara de encofrado mediante su elevación, sin efectuar la retirada previa de los encofrados exterior e interior, lo que permitiría producir un nuevo segmento tubular idéntico con los mismos encofrados en un plazo menor, tras la extracción del segmento tubular, este puede ser almacenado en una zona de acopio o dispuesto directamente en su emplazamiento definitivo en la torre, del modo mostrado con líneas discontinuas.
Descripción detallada de un ejemplo de realización
Según una realización preferida con carácter no limitativo mostrado en la Fig. 1 adjunta, la presente invención propone un método para la fabricación de segmentos tubulares de hormigón y para la erección de torres mediante la unión de dichos segmentos, especialmente para la erección de torres de gran altura, por ejemplo de más de 80 metros, destinadas a sostener aerogeneradores.
En los ejemplos de realización ilustrados, los segmentos tubulares disponen de una sección circular, que resulta una geometría óptima, pero otras geometrías poligonales u ovales, u otras son admisibles.
En dicha Fig. 1 se muestra un emplazamiento de fabricación de segmentos tubulares 20 mediante el vertido y fraguado de hormigón en una cámara de encofrado 30 de eje vertical definida por un encofrado exterior 32 y un encofrado interior 31 , estando dicho emplazamiento de fabricación en las cercanías del emplazamiento de erección de la torre en el que se han previsto unos cimientos.
Al estar los encofrados exterior e interior 32 y 31 y la cámara de encofrado 30 dispuestos con su eje longitudinal E en posición vertical, el segmento tubular es fabricado con su eje longitudinal E en orientación vertical, que es la misma orientación que tendrá una vez situado en su ubicación definitiva en la torre. Unos medios de traslación 60 rodados se encargan de trasladar los segmentos tubulares 20 desde el emplazamiento de fabricación hasta el emplazamiento de erección de la torre, manteniendo en todo momento el eje longitudinal de dicho segmento tubular fabricado en orientación vertical durante dicho transporte. Dichos medios de traslación 60 son, en este ejemplo de realización, unas plataformas rodadas móviles cordinables, que permiten ser agrupadas y cuyo desplazamiento se puede controlar conjuntamente para conseguir que se desplacen unitariamente, pudiendo así transportar conjuntamente una carga de gran tamaño.
Para conseguir mantener la orientación vertical de la carga transportada salvando las posibles irregularidades del terreno o pendientes, los medios de traslación 60 están dotados de unos medios de nivelación 61 , en el ejemplo mostrado en las Fig. adjuntas dichos medios de nivelación 61 constan de unas plataformas dotadas de una fijación móvil accionada mediante pistones hidráulicos, que se encuentran montadas sobre los medios de traslación 60. Dichas plataformas pueden regular su separación y su inclinación con respecto a dichos medios de traslación 60, consiguiendo así mantener una superficie de carga horizontal a pesar de que el terreno no lo sea.
Una vez trasladada la carga hasta el emplazamiento de erección de la torre 1 , una grúa procede a elevar el segmento tubular 20 transportado y sobreponerlo a los segmentos tubulares 20 inferiores de la torre 1. Esta operación debe repetirse tantas veces como segmentos tubulares de hormigón formen la torre 1.
En las Fig. 2A y 2B se muestran dos configuraciones alternativas de la geometría de los segmentos tubulares 20, y de cómo eso afecta a la geometría general de la torre 1. En el primer ejemplo mostrado en la Fig. 2A, cada segmento tubular 20 dispone de unos labios de hormigón 25 formados por un engrosamiento de sus paredes en los extremos superior e inferior, siendo dicho engrosamiento hacia el interior hueco del segmento tubular 20 en dichos dos extremos, de modo que la cara exterior visible de la torre 1 no se ve afectada por dichos labios de hormigón 25. Estos labios de hormigón 25 permiten alojar unas configuraciones de acople 24 que facilitan el ensamblado de la torre 1 , a la vez que proporcionan un refuerzo estructural en esa parte de cada segmento tubular 20.
En el segundo ejemplo mostrado en la Fig. 2B, el labio de hormigón 25 superior se produce por un engrosamiento de las paredes 23 hacia el interior hueco del segmento tubular 20, mientras que el labio de hormigón 25 inferior se produce por un engrosamiento de las paredes 23 hacia el exterior del segmento tubular 20, produciendo un resalte en la cara exterior de dicho segmento tubular, y produciendo una torre 1 de perfil escalonado como el mostrado en dicha Fig. 2B.
Otras configuraciones de los labios de hormigón 23 son posibles, produciendo diferentes geometrías de torre 1. También se plantea que los segmentos tubulares 20 tengan paredes verticales, aunque no se ha mostrado en ninguna de las Fig. adjuntas.
En la Fig. 3 se muestra una etapa inicial del proceso de fabricación de un segmento tubular 20 en una posición adyacente a los cimientos 10 de la torre 1. En esta etapa ya se han construido unos cimientos suficientes para sostener toda la torre 1 prevista en su emplazamiento definitivo, y se ha dotado a dichos cimientos 10 de una base 11 con una configuración de acople 12 prevista para facilitar el acople y fijación de los segmentos tubulares 20. Evidentemente dichos cimientos 10 podrían ser construidos en momentos posteriores, simultaneando su construcción con algunas de las etapas de construcción que se expondrán a continuación, acortando así los plazos de ejecución.
En un emplazamiento cercano se ha ensamblado un encofrado interior 31 , a partir de la unión de una pluralidad de segmentos anulares modulares, de altura regular y de una porción de la altura del encofrado interior 31 , estando además cada segmento anular formado por la unión de una pluralidad de paneles de encofrado 40 modulares y reutilizables.
Dicho encofrado interior está dotado de una cara exterior lisa prevista para definir la geometría interior del segmento tubular 20 y sobre la que se puede extender un producto desencofrante antes del vertido del hormigón.
Dicho encofrado interior puede incluir en su extremo superior y/o inferior un segmento de encofrado anular de labio 35, que permite que la cámara de encofrado 30, y el segmento tubular 20 a fabricar tengan un engrasamiento en dicho extremo superior y/o inferior, o labio de hormigón 25, que sirve para reforzar esa zona y para albergar una configuración de acople 24 que facilite el acople y fijación de unos segmentos tubulares 20 con otros, o con la configuración de acople 12 de la base 11.
Dicho segmento de encofrado anular de labio 35, tanto del extremo inferior como del extremo superior, puede adicionalmente o alternativamente disponerse en el encofrado exterior 32.
Dicho encofrado interior 31 también puede incluir unas plataformas de trabajo 36 alojadas en su interior, permitiendo a los operarios acceder de forma segura a toda la altura del encofrado interior 31 para realizar las tareas necesarias. En esta realización dichas plataformas de trabajo 36, y sus respectivas escaleras y barandillas, están unidas a los paneles de encofrado 40 mediante articulaciones, o herrajes que permitan su fácil y rápido plegado o montaje, facilitando así las tareas de ensamblado del encofrado interior.
Dichas plataformas de trabajo 36 permiten que el encofrado interior 31 actúe como una planta de fabricación de segmentos tubulares desmontable, ya que su ensamblaje proporciona no solo en molde de dicho segmento tubular 20, sino también el espacio de trabajo seguro y protegido para los operarios, con la ventaja de que dicha planta ocupa poca superficie, pues su desarrollo es vertical.
En la presente realización que ha previsto una guía de armado 54, en forma de armazón, en una posición cercana al encofrado interior. Dicha guía de armado 54 sirve de soporte para el premontaje de las armaduras 50 que reforzarán las paredes 23 de hormigón del segmento tubular 20. Dichas armaduras 50 podrían ser montadas directamente sobre la cara exterior del encofrado interior 31 , utilizándolo de soporte y prescindiendo de la guía de encofrado 54, pero debido a la gran altura del segmento tubular 20, ello requeriría de andamiajes caros que habría que transportar y montar tras el ensamblado del encofrado interior 31 para permitir dicho montaje de las armaduras 50 sobre el encofrado interior 31 , y desmontar para permitir la instalación del encofrado exterior 32, lo que consumiría muchos recursos y tiempo. Otra opción sería el uso de plataformas elevadoras rodadas, pero sería un trabajo lento y tedioso, o requeriría del uso de muchas de dichas plataformas elevadoras.
El uso de la guía de armado 54 permite premontar las armaduras 50 antes o durante las tareas de ensamblado del encofrado interior 31 , ganando tiempo. Además se ha previsto que la altura total de la guía de armado 54 sea solo una fracción de la altura total que deberá tener la armadura 50 para armar todo el segmento tubular 20 a fabricar, permitiendo un acceso mucho más fácil y seguro a los operarios, lo que repercute en un premontaje de las armaduras mucho más rápido y económico.
En el presente ejemplo de realización, los segmentos tubulares 20, y por consiguiente la torre 1 , tienen una sección circular y una geometría troncocónica. Por lo tanto en este caso la guía de armado 54 también es un troncocono, de diámetros mínimo y máximo aproximadamente iguales a los que tendrá el segmento tubular 20 (considerando que el armado debe quedar en la mitad del grosor de las paredes 23 del segmento tubular 20), pero de una altura mucho menor. Incluso se plantea que la altura sea cero.
Esta construcción de la guía de armado 54 permite que las armaduras horizontales 51 del armado 50 puedan premontarse con el tamaño y forma que deberán tener una vez colocados en su ubicación definitiva, listas para el vertido de hormigón, pero la distancia vertical que las separa será mucho menor. Las armaduras verticales 52 en cambio, no podrán ser premontadas con su geometría definitiva, por ello se prevén diferentes soluciones.
Una primera solución consiste en que las armaduras verticales 52 se compongan de cables, y que dichos cables se fijen en las armaduras horizontales sucesivas en tramos de una longitud igual a la separación que las armaduras horizontales 51 deben tener en su posición final. Al ser la separación de premontaje de las armaduras horizontales 51 menor que la separación final, dichos cables que forman las armaduras verticales 52 quedarán flexionados estando la armadura 50 premontada en la guía de armaduras 54, o deberán ser enrolladas en espiral alrededor de la guía de armaduras 54. Dicha armadura 50 premontada podrá ser elevada por medio de una grúa, consiguiéndose entonces que alcance su extensión total, y pudiendo entonces sobreponerla al encofrado interior 31 , tal y como se muestra en las Fig. 4 y 5.
También se plantea que las armaduras verticales 52 sean sustituidas por fundas huecas flexibles, realizándose el premontaje de las armaduras 50 del modo antes expuesto, y tras el fraguado del hormigón con dichas fundas embebidas, utilizarlas para el paso de armaduras verticales 52, preferiblemente cables de postensado.
Otras opciones de premontaje de las armaduras 50 también son factibles, como por ejemplo premontar sobre la guía de armaduras 54 las armaduras horizontales 51 , y unir las armaduras verticales 52 únicamente a la armadura horizontal 51 superior. Posteriormente, durante el izado de las armaduras 50 premontadas, se irían extendiendo las armaduras verticales 52 y se irían uniendo a las armaduras horizontales 51 a medida que se produjera la elevación, que se realizaría por etapas. Al completarse la elevación todas las armaduras horizontales habrían sido unidas a las armaduras verticales 52, con su separación correcta definitiva.
En una posición también adyacente al encofrado interior 31 , se ensambla un encofrado exterior 32, cuya cara interior define la geometría exterior del segmento tubular a fabricar, a partir de la unión de una pluralidad de segmentos anulares modulares, de altura regular y de una porción de la altura del encofrado exterior 32, estando además cada segmento anular formado por la unión de una pluralidad de paneles de encofrado 40 modulares y reutilizables. Una vez completado el ensamblado del encofrado interior 31 , el premontaje de las armaduras (Fig. 3), y dichas armaduras 50 premontadas hayan sido extendidas y superpuestas a la cara exterior del encofrado interior 31 (Fig. 4 y 5) dejando unas separaciones suficientes para asegurar que dichas armaduras queden correctamente posicionadas para el hormigonado posterior, se procede al izado y superposición de dicho encofrado exterior 32 sobre el encofrado interior 31 , confinando las armaduras 50 entre ambos encofrados, y definiendo la cámara de encofrado 30 entre dichos encofrado exterior 32 e interior 31 (Fig. 6).
El grosor de la cámara de encofrado 30, definido por la separación entre el encofrado exterior 32 e interior 31 , determina el grosor de las paredes 23 del segmento tubular 20 a fabricar. Como dichos encofrados han sido ensamblados a partir de paneles de encofrado 40 modulares, dicha separación queda definida por el módulo de los paneles de encofrado 40 utilizados. Con el fin de permitir que con un número limitado de paneles de encofrado 40 modulares se pueda fabricar una gran cantidad de segmentos tubulares 20 de tamaños diferentes y con grosores de paredes 23 diferentes, se ha previsto que el añadido de unas placas distanciadoras, de escasa anchura, entre paneles de encofrado 40 lateralmente adyacentes en toda la altura del encofrado exterior y/o interior. Dichas placas distanciadoras permiten aumentar el perímetro del encofrado ya sea interior 31 como exterior 32, consiguiendo así regular su mutua separación y con ello el grosor de la cámara de encofrado 30. Esta solución permite conseguir segmentos tubulares 20 con paredes 23 de diferente grosor empleando los mismos paneles de encofrado 40.
La operación de elevación y superposición del encofrado exterior 32 sobre el encofrado interior 31 puede ser sustituida por el ensamblado del encofrado exterior directamente alrededor del encofrado interior, tras la colocación de las armaduras 50, o simultáneamente a su instalación.
Una vez completado el montaje de la cámara de encofrado 30, y se ha procedido al sellado hermético de su base, se puede proceder al vertido del hormigón fluido en su interior para su llenado y posterior fraguado, como se muestra en las Fig. 7, 8a, 8b y 8c.
La operación de llenado tiene ciertas dificultades derivadas de la gran altura de los encofrados. Una es la presión que ejerce el hormigón fluido en la base antes del fraguado, que obliga a utilizar unos encofrados exterior 32 e interior 31 especialmente diseñados o reforzados a tal efecto. Otra dificultad es que la caída del hormigón fluido desde la abertura superior de la cámara de encofrado podría dañar las armaduras 50 o incluso los encofrados, e incluso repercutir en la calidad y resistencia del hormigón resultante, por lo que es conveniente verter el hormigón desde una altura inferior a la altura de dicha abertura superior.
Para conseguir ese vertido se proponen tres métodos alternativos. Un primer método, mostrado en la Fig. 8A, consiste en proporcionar una serie de aberturas sellables 33, en forma de ventanas, dotadas de compuertas 34 que permiten un sellado hermético y resistente a la presión de dichas aberturas sellables 33. Dichas ventanas se disponen en el encofrado interior, y a diferentes niveles, dando acceso a los operarios al interior de la cámara de encofrado 30 desde las plataformas de trabajo 36 previstas en dicho encofrado interior, tal y como se muestra en la Fig. 8A. Los operarios utilizan las ventanas inferiores que aún se encuentran por encima del nivel de llenado de la cámara de encofrado 30 para verter el hormigón fluido al interior de dicha cámara, desde una altura escasamente superior al nivel de llenado de dicha cámara de hormigón, preferiblemente desde menos de 5 metros. El vertido puede efectuarse mediante bombeo, o mediante cubas llenas de hormigón que han sido elevadas hasta dicho nivel de la ventana por medio de grúas. Una vez el nivel de llenado alcanza este nivel de trabajo, se cierra la compuerta 34 de forma hermética, pasando a actuar dicha compuerta 34 como un nuevo trozo del encofrado, y se continúa el vertido desde el siguiente nivel dotado de aberturas sellables 33 hasta completar el llenado de toda la cámara de encofrado 30. Esta opción también facilita las tareas de control y vibrado por parte de los operarios.
En otra solución equivalente mostrada en la Fig. 8B, las aberturas sellables 33 y las compuertas 34 se componen de unas válvulas comunicadas con la cámara de encofrado 30, y que permiten su conexión con unos conductos de bombeo de hormigón fluido. Esta realización permite que los operarios puedan llenar la cámara de encofrado simplemente conectando unos conductos desde unas bombas de hormigón fluido a dichas válvulas, y procedan a la abertura y cierre progresivo de dichas válvulas a medida que la cámara de encofrado 30 se va llenando. En este caso, las tareas de vibrado deben realizarse con vibradores introducidos desde la abertura superior de la cámara de encofrado, o transmitiendo la vibración a través de los paneles de encofrado, aplicando los vibradores sobre estos.
Como resulta evidente a un experto, dichas aberturas sellables 33 y sus compuertas 34 o válvulas podrían estar practicadas en el encofrado exterior 32, y resulta recomendable tener varias de dichas aberturas sellables 33 dispuestas con una separación angular predeterminada en cada nivel, por ejemplo disponiendo de tres aberturas sellables 33 distanciadas 120° en cada nivel dotado de dichas aberturas sellables 33, para conseguir un vertido homogéneo.
Una tercera realización de esta parte del método, mostrada en la Fig. 8C, consiste en la introducción de un conducto a través de la abertura superior de la cámara de encofrado 30, descendiendo dicho conducto hasta una posición escasamente por encima del nivel de llenado de la cámara de encofrado. A través de ese conducto se podría bombear el hormigón fluido, y se evitaría una caída descontrolada del mismo hasta el nivel de llenado. El conducto sería preferiblemente flexible, permitiendo su extracción del interior de la cámara de encofrado 30 mediante su enrollado, consiguiendo así mantener su abertura inferior ligeramente por encima del nivel máximo de llenado en todo momento. Esta solución requeriría prever las armaduras 50 para dejar un espacio suficiente para la introducción de dicho conducto, pero por el contrario, no requeriría de las citadas aberturas sellables 33 ni compuertas 34 practicadas en los encofrados.
Es muy recomendable que a la vez que se va realizando el llenado se vaya efectuando un vibrado del hormigón vertido, para conseguir una correcta penetración del hormigón y evitar la aparición de coqueras.
En el caso de que las armaduras verticales 52 sean armaduras activas de pretensado, se deberá someter dichas armaduras a tensión antes de que se produzca el fraguado del hormigón.
Una vez completado el llenado, se produce el fraguado del hormigón. Durante dicho proceso es importante controlar un fraguado homogéneo, por lo que conviene evitar un enfriamiento excesivamente rápido de las caras externas de las paredes 23 del segmento tubular 20 que se está fabricando. Para evitar dicho enfriamiento se puede utilizar un aislamiento térmico integrado en los paneles de encofrado 40, o se puede proporcionar un calentamiento adicional de los encofrados para conseguir mantener la temperatura de dichas caras externas. El calentamiento adicional puede lograrse, por ejemplo, mediante unos conductos que transporten un fluido calo-portador previamente calentado en una caldera o calefactor. Dicho fluido calo-portador podría ser aire que por ejemplo calentara todo el recinto interior del encofrado interior 31 , o que fuera impulsado contra la cara interior de los paneles de encofrado 40 del encofrado interior 31. También se podría emplear agua como fluido, que circularía por unas conducciones adosadas a dichos paneles de encofrado 40, transmitiéndoles el calor del fluido calo-portador. Dichas conducciones podrían ser añadidas y fijadas mediante un sistema de herrajes de fácil colocación previstos en los paneles de encofrado 40, o dichos paneles podrían ya incluir dichos conductos que quedarían ensamblados tras el ensamblado de los encofrados exterior 32 y/o interior 31.
Una vez completado el fraguado se podría proceder a un postensado de unas armaduras activas postensadas que discurrieran a través de unas fundas embebidas en el hormigón fraguado, consiguiendo postensar cada segmento tubular 20 fabricado. Dichas armaduras activas postensadas también se contempla que discurran por fuera de la pared 23 del segmento tubular 20, preferiblemente por su cara interior, teniendo sus extremos fijados, por ejemplo en los labios de hormigón 25.
A continuación se procede al desencofrado del segmento tubular 20 fabricado. Según una realización propuesta en la Fig. 9A, el desencofrado se logra abriendo el encofrado exterior 32 por tres juntas verticales, en toda su longitud, para posteriormente separar los tres segmentos de encofrado exterior 32 obtenidos hacia fuera, separándolos del segmento tubular 20.
Del mismo modo, el encofrado exterior se abre por seis juntas verticales en toda su altura, y se procede desplazando tres segmentos alternos de dicho encofrado interior 31 hacia el interior hueco del segmento tubular 20, liberando así el espacio necesario para poder desplazar los otros tres segmentos alternos también hacia el interior y separándose del segmento tubular 20 fabricado.
En una solución alternativa ilustrada en la Fig. 9B el encofrado exterior 32 se abre por una única junta vertical, y el encofrado interior 31 por solamente dos juntas verticales, pero el procedimiento resulta equivalente.
Tras el desencofrado del segmento tubular 20 mediante las técnicas descritas en las Fig. 9a o 9b, se puede proceder a liberar el segmento tubular 20 fabricado de los encofrados exterior 32 e interior 31.
Según una realización preferida mostrada en las Fig. 10, 11 y 12, dicha liberación se produce mediante una primera etapa en la que el encofrado exterior 32 es extraído del encofrado interior 31 , elevándolo mediante unos medios de elevación como por ejemplo una grúa. El encofrado exterior 32 extraído puede almacenarse en una ubicación anexa para proceder a su desmontaje o a su reutilización en la fabricación de otro segmento tubular 20. También se contempla que dicho encofrado exterior sea retirado mediante su desensamblado. Tras la retirada del encofrado exterior 32 se procede a extraer el segmento tubular 20 fabricado, mediante su elevación con unos medios de elevación. Dicho segmento tubular 20 extraído puede entonces almacenarse en una zona de acopio (ver Fig. 11), o podría instalarse directamente en su ubicación definitiva en la torre 1.
Si se almacena en la zona de acopio y esta está alejada del emplazamiento de la torre 1 , unos medios de traslación se encargan del transporte del segmento tubular 20 hasta una posición adyacente a la base de la torre 1 , manteniendo en todo momento el eje longitudinal E del segmento tubular 20 en posición vertical. Una vez alcanzada una posición adyacente a la torre 1 , se puede proceder a trasladar dicho segmento tubular 20 hasta su posición definitiva en la torre 1.
Evidentemente se podría proceder al desencofrado mediante técnicas más habituales, como por ejemplo mediante el desensamblado y retirada de los paneles de encofrado 40 que conforman los encofrados, pero estas técnicas son más lentas y encarecen el coste.
En una realización alternativa mostrada en la Fig. 10a, tras el desencofrado del segmento tubular, este es extraído del interior de la cámara de encofrado mediante su elevación, sin requerir la retirada previa del encofrado exterior 32.
Una vez acoplado uno o varios segmento tubular 20 en su posición definitiva en la torre 1 , con su eje longitudinal E vertical y alineado con la base 11 , se procede a su fijación, que puede realizarse por medio de pernos, tornillos, o similares uniones que fijen unas piezas con las otras, o por medio de unos cables que recorran todos los segmentos tubulares 20 de la torre 1 , y que permitan realizan un postensado del conjunto de la torre, respecto a la base o a los cimientos mediante el tensado de dichos cables. También se contempla unir, mediante sistemas de acoplado, segmentos de cable alineados de cada segmento tubular con segmentos de cables de segmentos tubulares 20 sucesivos, obteniendo en conjunto cables con continuidad en toda la altura de la torre 1 para realizar un postensado.
En una realización preferida mostrada en las Fig. 2A y 2B, se introducen unos segmentos de cables que unen una porción extrema de un segmento tubular 20, con una sección extrema colindante de un segmento tubular 20 colindante, utilizándose dichos segmentos de cable para producir un postensado local que afecte a dichas dos porciones extremas colindantes. Ello unido con el pretensado o postensado de cada uno de los segmentos tubulares 20 proporcionará un armado activo con continuidad en toda la longitud de la torre 1 , sin requerir la utilización de cables continuos que recorran toda la torre 1. Otras soluciones similares utilizan segmentos de los cables de pretensado o postensado utilizados en el pretensado de un segmento tubular, y que sobresalen de sus extremos, para introducirlos a través de fundas previstas en las porciones extremas de segmentos tubulares 20 colindantes, permitiendo utilizar dichos segmentos de cables para el postensado de dichas porciones extremas de los segmentos tubulares 20 colindantes, consiguiendo así dicho efecto de armado activo con continuidad.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Método para la fabricación de segmentos tubulares de hormigón y para la erección de torres mediante la unión de dichos segmentos tubulares, que incluye las etapas de:
· construir unos cimientos (10) para la torre con una base (11) dotada de una configuración de acople (12) en su cara superior;
• obtener al menos un segmento tubular (20) de hormigón, de sección transversal circular o poligonal, dotado de un eje longitudinal (E) que discurre por el interior hueco del segmento tubular (20), por el centro de las secciones transversales, teniendo dicho segmento tubular (20) un ancho de al menos 4 metros, y estando dotado de unas configuraciones de acople (24) dispuestas en una posición adyacente a al menos uno de sus dos extremos abiertos;
• trasladar dicho al menos un segmento tubular (20) hasta su posición definitiva en la torre, en la que su eje longitudinal (E) se encuentra en posición vertical, y en la que su o sus configuraciones de acople quedan acopladas a configuraciones de acople de segmentos tubulares (20) colindantes, previamente dispuestos en la torre (1), y/o a la configuración de acople de la base (11);
• fijar dicho al menos un segmento tubular (20) con la base (11) y/o con los cimientos y/o con otros segmentos tubulares (20) previamente dispuestos en la torre (1);
caracterizado por que incluye además:
fabricar dicho al menos un segmento tubular (20) en una única pieza tubular de hormigón armado, siendo su altura igual o superior a su anchura, y preferiblemente igual o superior a los 10 metros, y siendo dicho segmento tubular (20) obtenido mediante el hormigonado y fraguado de hormigón en una cámara de encofrado (30) tubular cerrada por la base formada por un encofrado exterior (32), modular y reutilizable, que define la geometría de una cara exterior del segmento tubular (20) y por un encofrado interior (31) tubular, modular y reutilizable, que define la geometría de una cara interior del segmento tubular (20), estando el encofrado interior (31) dispuesto dentro del encofrado exterior (32) y determinando la separación entre ambos un grosor de la pared (23) del segmento tubular (20), y estando el eje longitudinal (E) de dichos encofrados exterior (32), interior (31) y de dicha cámara de encofrado (30) en posición vertical durante dicha fabricación; y porque las configuraciones de acople de los extremos superior y/o inferior del segmento tubular fabricado tienen un labio de hormigón formado por un engrasamiento de la pared (23) de hormigón, obtenido mediante un segmento anular de labio (35) previsto en el extremo superior y/o inferior del encofrado exterior y/o interior.
2.- Método según reivindicación 1 caracterizado por que el traslado del citado al menos un segmento tubular (20) desde el emplazamiento de su fabricación hasta su emplazamiento definitivo en la torre se realiza manteniendo en todo momento su eje longitudinal (E) en posición vertical.
3. - Método según reivindicación 1 o 2 caracterizado por que la altura de dicho al menos un segmento tubular (20) está comprendida entre 10 y 25 metros.
4. - Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las armaduras (50) de cada segmento tubular (20) de hormigón constan de armaduras horizontales que rodean dicho segmento tubular (20), y de armaduras activas verticales seleccionadas entre cables pretensados, o cables de postensado dispuestos a través de fundas huecas verticales embebidas en el hormigón; o cables de postensado dispuestos por el exterior de las paredes (23) del segmento tubular (20).
5. - Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el conjunto de los segmentos tubulares (20) de hormigón que conforman la torre (1) está armado con armaduras activas verticales ancladas por un extremo en la base (11) o en los cimientos (10), y ancladas por el otro extremo en el segmento tubular (20) superior de la torre (1) estando dichas armaduras activas verticales formadas por cables postensados.
6. - Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fabricación de dicho al menos un segmento tubular (20) incluye las siguientes etapas:
• ensamblar el encofrado interior (31), formado por una pluralidad de paneles de encofrado (40) unidos entre sí;
• disponer las armaduras (50) sobre la cara exterior del encofrado interior (31) con cierta separación respecto a la misma;
• disponer el encofrado exterior (32) alrededor del encofrado interior (31), siendo dicho encofrado exterior (32) ensamblado a partir de una pluralidad de paneles de encofrado (40) unidos entre sí, • quedando dichos encofrados exterior (32) e interior (31) distanciados entre sí una distancia igual al grosor de la cámara de encofrado (30) y quedando las armaduras (50) confinadas en dicha cámara de encofrado (30);
• verter hormigón fluido en el interior de la cámara de encofrado (30);
· dejar reposar el hormigón hasta su fraguado;
• desencofrar
• extraer el segmento tubular (20) del emplazamiento de fabricación manteniendo su eje longitudinal (E) en posición vertical.
7. - Método según reivindicación 6 caracterizado por que el encofrado exterior (32) se ensambla en un emplazamiento adyacente al emplazamiento de ensamblado del encofrado interior (31), y posteriormente el encofrado exterior (32) se transporta y ensarta en el encofrado interior (31), quedando el encofrado exterior (32) envolviendo el encofrado interior (31).
8. - Método según reivindicación 6 o 7 caracterizado por que las armaduras (50) son premontadas en un emplazamiento ajeno a los encofrados exterior (32) e interior (31), y posteriormente trasladadas y depositadas sobre dicha cara exterior del encofrado interior (31).
9. - Método según reivindicación 8 caracterizado por que las armaduras (50) son premontadas sobre una guía de armaduras (54), que proporciona unos apoyos de fijación temporal para la fijación temporal de las armaduras horizontales, siendo dichos apoyos de fijación temporal previstos para conformar unas armaduras horizontales aptas para el armado del segmento tubular (20) a fabricar;
porque la separación vertical entre las armaduras horizontales temporalmente fijadas en los apoyos de fijación de la guía de armadura (54), es menor que la separación vertical entre dichas armaduras horizontales tras su disposición sobre la cara exterior del encofrado interior; y porque
la longitud de los tramos de las armaduras activas verticales fijados entre dos armaduras horizontales sucesivas, es igual a la separación vertical entre dichas armaduras horizontales tras su disposición sobre la cara exterior del encofrado interior, quedando dichos tramos flexionados estando las armaduras horizontales dispuestas en la guía de armaduras (54); y porque, durante el traslado de las armaduras (50) premontadas desde la guía de armaduras (54) hasta el encofrado interior (31), la longitud de las armaduras verticales (52) y/o de las fundas (53) se extienden, de modo que la altura total de las armaduras activas verticales alcance al menos la altura del encofrado interior (31).
10. - Método según reivindicación 6 caracterizado por que el vertido del hormigón dentro de la cámara de encofrado (30) se realiza desde un punto situado por debajo de la abertura superior de la cámara de encofrado (30), y preferiblemente el vertido del hormigón se realiza desde una altura máxima de 5 metros por encima del nivel de llenado con hormigón fluido de la cámara de encofrado (30).
11. - Método según reivindicación 10 caracterizado por que el vertido se realiza a través de unas aberturas sellables (33) dispuestas a diferentes niveles del encofrado interior (31) o exterior (32), estando dichas aberturas sellables (33) dotadas de compuertas (34) o válvulas que permiten su sellado hermético y resistente a la presión, cuando el nivel de la cámara de encofrado lleno con hormigón fluido alcanza el nivel de dicha abertura sellable (33).
12. - Método según reivindicación 10 caracterizado por que el vertido se realiza a través de conductos introducidos dentro de la cámara de encofrado (30) a través de la abertura superior de dicha cámara de encofrado (30) teniendo dichos conductos su abertura de vertido por encima del nivel de llenado con hormigón fluido de la cámara de vertido (30).
13. - Método según reivindicación 6 caracterizado por que durante el fraguado del hormigón se calienta o enfría el encofrado interior (31) y/o exterior (32) mediante la circulación de un fluido calo-portador.
14.- Método según reivindicación 6 caracterizado por que el desencofrado incluye:
• abrir el encofrado exterior (32) por al menos una junta vertical, en toda su altura, mediante el desacople de la unión entre paneles de encofrado (40) lateralmente colindantes;
• separar las dos aristas de dicha al menos una junta vertical;
· aumentar el tamaño de la sección horizontal del encofrado exterior (32) mediante el distanciamiento relativo de porciones de encofrado opuestas del mismo;
• abrir el encofrado interior por al menos una junta vertical, en toda su altura, mediante el desacople de la unión entre paneles de encofrado lateralmente colindantes;
• desplazar hacia el interior del encofrado interior al menos una de las aristas de dicha junta vertical;
• reducir el tamaño de la sección horizontal del encofrado interior mediante el desplazamiento relativo de porciones de encofrado opuestas del mismo.
15. - Método según reivindicación 6 caracterizado por que la distancia entre los encofrados exterior e interior (32 y 31), y por lo tanto el grosor de la cámara de encofrado (30), se regula mediante la inclusión de al menos una placa distanciadora dispuesta entre paneles de encofrado (40) lateralmente colindantes en toda la altura del encofrado interior o exterior (31 o 32), consiguiendo así aumentar, en sección transversal, el perímetro del encofrado portador de dicha al menos una placa distanciadora, regulando así la distancia entre el encofrado interior y exterior (31 y 32), estando dicha distancia comprendida en un rango de 9 a 17 cm.
16. - Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el extremo superior y/o inferior del encofrado exterior y/o interior se ha provisto un segmento anular de labio (35), que permite que en dicho extremo superior y/o inferior el grosor de la cámara de encofrado sea superior a los 17 cm, permitiendo obtener un labio de hormigón (25) en los extremos superior y/o inferior del segmento tubular (20) a fabricar, que facilita la unión entre segmentos tubulares (20) colindantes.
17.- Método según reivindicación 8 caracterizado por que comprende integrar en los paneles de encofrado interior uno o más elementos seleccionados entre: plataformas de trabajo plegables; aberturas sellables (33) dotadas de compuertas (34) o válvulas; soportes para la fijación de conductos de conducción del fluido calo-portador; o segmentos de dichos conductos de conducción del fluido calo-portador conectables con otros conductos situados en paneles adyacentes.
18. - Método según reivindicación 2 caracterizado por que tras la fabricación del segmento tubular (20), éste es trasladado hasta una posición adyacente o coincidente con la base (11) de la torre (1) mediante unos medios de traslación (60) rodados seleccionados de entre una plataforma rodada dispuesta sobre raíles, un vehículo a motor con una plataforma de carga, o un sistema modular de plataformas rodadas coordinadas para conseguir su desplazamiento unitario.
19. - Método según reivindicación 18 caracterizado por que los medios de traslación (60) rodados disponen de unos medios de nivelación (61) que les permiten circular sobre un terreno inclinado manteniendo el eje longitudinal (E) del segmento tubular cargado en posición vertical.
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