WO2020164660A1 - Construction section, structure and use of construction section and/or structure - Google Patents

Construction section, structure and use of construction section and/or structure Download PDF

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WO2020164660A1
WO2020164660A1 PCT/DE2020/100071 DE2020100071W WO2020164660A1 WO 2020164660 A1 WO2020164660 A1 WO 2020164660A1 DE 2020100071 W DE2020100071 W DE 2020100071W WO 2020164660 A1 WO2020164660 A1 WO 2020164660A1
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construction
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construction section
sections
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PCT/DE2020/100071
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Christian Keindorf
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Fachhochschule Kiel
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Definitions

  • the invention relates to a construction section comprising at least two wall elements each with two longitudinal edges and two transverse edges, and connecting pieces for connecting the wall elements via their longitudinal edges, two wall elements being connected to one another via one or at least one molded piece, as well as a structure and the use of the construction section and / or of the structure.
  • an antenna mast which is to be designed in at least two parts.
  • Hollow profile segments can be made positively by means of interlocking profile ends according to the tongue and groove principle. However, it does not describe how the segments should actually be produced, transported and assembled. In addition, it is not explained how the hollow profile segments are to be connected to one another at the transverse edges. The focus is on the geometry of the hollow profile segments, which are to be made of either plastic or aluminum. In contrast to this, other materials can be used with the present invention, the individual wall elements not being hollow profiles, but rather plate or shell segments.
  • a modular tower structure is known from the document US 2009/0090069 A1, in which modules are delivered by truck and then assembled with a device to form a tower.
  • the connections along the longitudinal edges of the partial shells are made with the aid of screws, the disadvantages of a flange connection or load-bearing bolts, which are state of the art here, are to be avoided
  • the modular tower structure is intended to comprise a plurality of sections, the sections being formed from a plurality of segments.
  • Connection is intended to include an inner vertical friction plate which is positioned over a seam between adjacent segments and an outer vertical friction plate which is over the same seam is arranged.
  • no screws should be used along the longitudinal edges of the wall elements in the present invention.
  • not only curved segments but flat segments are planned for the new modular principle.
  • the document US 2006/0213145 A1 describes tower constructions exclusively for wind turbines, the sections of which can have not only a cylindrical cross section but also a polygonal cross section. Steel is the only preferred material for the individual segments. The longitudinal edges of the segments have bores through which screws / bolts / pins can be inserted. In contrast to this, in the case of the present invention no screws / bolts / pins are required on the longitudinal edges of the wall elements, but shaped pieces and round bars.
  • the tower construction has several radial struts on the end faces of the sections, which are not required in the present invention.
  • the sections are not connected to one another using flanges and corner connectors as described in the present invention.
  • connection element is described which is used between two adjacent wall segments.
  • This connecting element should be able to enclose an angle of 10 ° to 70 ° together with the two wall segments.
  • the angled fitting of the present invention also allows smaller and larger included angles between the wall elements.
  • DE 11 2010 005 382 T5 always provides that the connecting elements with the help of Screws / bolts / pins are connected along the longitudinal edges of the wall segments. In contrast to this, no screws / bolts / pins are required on the longitudinal edges of the wall elements in the present invention.
  • a tower is known from US Pat. No. 7,160,085 B2 which is composed of segments in such a way that it forms a polygonal cross section.
  • the tower can also consist of round segments.
  • the connection technology consists of horizontally running flanges.
  • the longitudinal edges of the segments are stepped or wave-shaped, which does not correspond to the present invention.
  • the butt joints of the segments are not comparable to the fittings, round bars and corner connectors of the present invention.
  • Tower sections can be in several parts, which are connected by means of flanges and screws along their longitudinal edges.
  • the flanges and screws on the longitudinal edges of the segments are avoided because fittings and round rods are to be used instead for form and force locking.
  • the present invention is not limited to steel towers with cylindrical or conical tower sections with curved segments, but also allows
  • Polygon cross-sections with flat wall elements made of other materials.
  • a connecting device for connecting two components which is characterized by the fastening elements being plugged into one another or pushed one inside the other.
  • the area of application is mainly in house and building construction.
  • the connecting device consists of a receiving part and an insert part, which is inserted via a longitudinally extending slot-shaped opening and that between the receiving part and the insert part at least one locking element is provided for locking the insert part inserted into the receiving part at a predetermined position.
  • the present invention enables not only the use of partial shells, but also flat wall elements for the assembly of a section. Because of this, not only tubular, but also polygonal cross-sectional shapes can be produced for a section. Furthermore, in DE 10 2011 054 567 A1 no angled fittings are recorded, so that only fittings with a bevel angle of 0 ° would represent a match.
  • the present invention also shows solutions as to how the sections can be non-positively connected to one another at the transverse edges, for which corner connectors were developed. The corner connectors take on a further function in the context of assembly, namely the inclusion of a clamping device, which is in the
  • the tensioning device developed is not only able to insert a single shaped piece between the wall elements via a rope or a pull rod, but also represents a solution with which several
  • Moldings can be pushed between the wall elements at the same time.
  • connection technology for tower-like structures is always a new challenge when larger systems are planned.
  • use of screwed ring flange connections between the tower sections now requires very large flange and screw dimensions. This leads to a high production, assembly and maintenance effort of the ring flange connections, which also affects fatigue,
  • Tower dimensions are not only for the tower wall, but also for the connections new or improved solutions in terms of manufacturing as well as transport and
  • the construction section (or also construction kit with one or more
  • Sections at least two curved and / or flat wall elements with two each
  • the wall elements having a profile with a cross-section on the longitudinal edges and at least two shaped pieces for connecting the wall elements over their longitudinal edges, each shaped piece having at least two
  • flanges and / or corner connectors can be provided on the transverse edges of the wall elements and / or frictionally attached and / or used, these enabling a connection and / or a connection between two adjacent sections and / or corner connectors and / or Flanges can be designed as crossing areas of longitudinal and transverse joints, wherein these can be arranged on the transverse edges and / or at least in sections on the longitudinal edges of the wall elements.
  • the shaped pieces can be designed in the same way in the form of a rod and / or round rod and / or profile rod.
  • the assembled wall elements can in particular span a cylindrical or an elliptical or polygonal space or an open space section in a U-shape or C-shape, which can then be used accordingly.
  • the wall elements can in particular made of metal and / or plastic and / or
  • the wall elements can also have special sections such as doors, hatches or windows.
  • the thickness and / or width and / or height of a wall element or a plurality of wall elements can be designed to be constant, different or tapered to one another over the respective extent. In this way straight walls or also tapering rooms, for example in tower construction and the like, can be formed.
  • Construction sections can be designed without screws and / or welds and / or adhesives, so that a simple construction as well as any necessary dismantling of the construction sections or of constructions from individual construction sections is possible quickly and easily.
  • the opening in the shaped piece for receiving the profile of the wall element when receiving the complementary profile has a remaining gap of less than or equal to 1 mm;
  • the base material is metal and / or plastic and / or fiber-reinforced plastic and / or wood and / or concrete;
  • At least one bore is provided for the non-positive connection of a tension element
  • At least one through-hole is provided for the implementation of a tension element
  • - Sealing elements are provided in the region of the opening in the molding for receiving the profiling, which are in contact with the profile ends of the wall elements;
  • the side edges of the shaped pieces are designed to be geometrically complementary to the end faces of the adjacent flanges;
  • the fittings and / or corner connectors enter into a systematically releasable connection with the wall elements and a longitudinal thrust of the fittings along the longitudinal edges of the wall elements can be made possible by means of a feed device to be used temporarily for production and / or dismantling;
  • a tension element can be fastened to the end face of a shaped piece by means of an end plate and / or a tensioning anchor;
  • At least one through hole is present in at least two corner connectors through which connecting means and / or screws and / or bolts and / or pins for frictional connection between corner connector and flange and / or corner connector and corner connector of an adjacent construction section are passed.
  • At least two construction sections can be combined to form one structure, the construction sections being connected to one another along the transverse edges of the wall elements and, if necessary, additional safeguards are provided, selected from a connection to a foundation and / or a Foundation, and / or connection to an abutment, and / or connection by a plurality or by all construction sections connected to one another by clamping devices.
  • construction sections according to the invention can be used as:
  • Fig. 1 the modular system is shown in the variant as a tower-like construction. However, it can also be used as a mobile or temporary construction, as an onshore and offshore structure for energy generation, in facade construction, hall and exhibition construction or in systems for storing materials (silos, tanks, containers).
  • It can also be used, for example, as a mast in shipbuilding or as a composite wing or rotor blade in aviation.
  • the new modular system consists of several wall elements 7, which can be curved or flat (shells or plates).
  • the wall elements 7 have a profile 14 on their longitudinal edges 13, which e.g. a round rod 15 can be. With the help of fittings 16, the longitudinal edges 13 are to be connected, but without screws, welds or
  • Adhesive The power transmission takes place predominantly via contact pressures and friction between the round rod 15 and the fitting 16. This requires a high degree of accuracy of fit in order to minimize the slippage between the elements.
  • the wall elements 7 become a hollow body 17 with the aid of the molded pieces 16
  • the shaped pieces have any desired bevel angle 22 so that the hollow body 17 e.g. forms a polygonal cross section 18.
  • the shaped pieces 16 can also have different bevel angles if this should be necessary geometrically for the overall cross section of the section 8.
  • the fittings 16 do not have to have one at each corner
  • Polygonal cross-section 18 can be used since, for example, the wall elements 7 themselves can have a bevel, ie the polygonal cross-section 18 can also have more corners than molded pieces 16.
  • bolts or screws 20 are used, for which the flanges 19 have corresponding through bores 21.
  • a corner connector 23 is used in the intersection area of the longitudinal and transverse edges so that the corner areas of the section 8 are flush and have no gaps.
  • the shaped pieces 16 have one or more through holes 26 for the implementation of a cable 24 or a pull rod 25 or equivalent pulling element which is required for the assembly.
  • Metallic materials can be used for the wall elements.
  • concrete or wood are also conceivable as the basic material for the modular principle.
  • the modular principle can be used in aviation for wings or rotor blades and in shipbuilding for masts, with glass fiber reinforced or carbon fiber reinforced
  • Plastics are to be preferred for the individual wall elements.
  • two half-shells are preferably constructed, the shaped pieces on the front and side
  • the shaped pieces and corner connectors can be made from the same materials that have already been listed for the wall elements.
  • Metallic materials are preferably used for the tension elements (rope, tie rod, etc.) as well as screws and bolts.
  • the fittings are scalable and can be adapted to the respective geometry (diameter,
  • Bending angle, number and length of the wall elements can be adjusted as required. This enables numerous layouts of the modular system to be made possible. Due to the
  • Connecting elements are modular and mobile constructions that can be added subsequently but can also be dismantled non-destructively, which is also a big one
  • Wall elements are planned.
  • the new modular system is not limited to cylindrical designs with curved wall elements, partial shells. Due to the angular position of the shaped piece, polygon-like designs with flat wall elements, plates can also be recorded in order to obtain a closed section of the kit.
  • the sheet metal or plates can be used directly as flat products by the supplier without first having to form them into pipe sections. Furthermore, the Longitudinal orientation also no longer welds within the
  • Wall elements / pipe sections required, which further reduces the manufacturing effort. Only the longitudinal edges have to be equipped with suitable profiles (e.g. round bars), for which a welded connection is conceivable.
  • the fittings can be used for wall elements of different thicknesses, because only the round rod has to be designed to fit the fitting, i.e. the left wall element can have a smaller sheet metal thickness than the right wall element.
  • the invention also takes into account positions for sealing elements along the longitudinal edges (pressure-tight).
  • a grouting material can be provided for the annular gap between the round rod and the shaped piece, so that a certain redundancy with regard to the tightness requirements can be guaranteed.
  • connection piece which serves as a connection or termination for the longitudinally oriented fittings, see Fig. Fig. 3.
  • the corner connectors have lateral recesses in order to obtain overlaps with the adjacent flange parts and via screws / bolts / pins or equivalent
  • the flanges are welded to the respective wall element via transverse seams.
  • Corner connector is used between two flanges, for which practical tolerances must be taken into account.
  • the production of the construction kit begins with the wall elements, which can be delivered as flat products. After the surfaces have preferably been sandblasted, they can be cut to the desired length and width, with a conical shape also being possible, ie the width tapers from one transverse edge of the wall element to the other transverse edge. During the cutting process with the help of a flame cutting machine, the weld seam preparation is already carried out on the longitudinal and transverse edges of the wall elements (chamfers for the respective seam shape).
  • the wall elements can have a variable sheet metal thickness, viewed over the length. This optimization of the use of materials can be desired through static-constructive criteria.
  • the round bars can also be delivered as semi-finished products and should or must have a sandblasted surface.
  • the round bars are attached to the
  • the flanges and corner connectors are semi-finished products that can best be delivered in a sandblasted condition. After the flanges have been cut to size, including the bevels for the weld seam preparation, the through-holes are made. The flanges are then connected to the transverse edges of the on a welding portal
  • the coating for corrosion protection is produced.
  • the coating is cured, they are
  • the sections may have a maximum diameter of 4.3 m if they have to be transported overland with bridges.
  • the circumference-oriented production is not suitable for larger dimensions because none
  • the wall elements are lifted into the transporter with a crane from above or pushed in from the rear.
  • Side rails along the entire length and padded Clamping devices on the front sides of the transporter ensure that the
  • the clamping devices are precisely matched to the round bars on the longitudinal edges of the wall elements. Contact between the wall elements must be ruled out in order to avoid damage to the corrosion protection that has already been applied.
  • the fittings have factory connections for tie rods or ropes, which are guided through a tensioning device.
  • the clamping device is positioned on the corner connector and is supported on it when the clamping process is carried out.
  • Corner connector therefore also serves as a support block, which the forces from the
  • Clamping device transfers to the adjacent flanges. Via a hydraulic, electrical or mechanical drive of the tensioning device, a tensile force is applied to the rope or the pull rod with the help of clamps, see Fig. Fig. 6.
  • Fig. 6 shows the end position of the fitting after the clamping process.
  • the tensioning device including the cables / tie rods is dismantled again and can be used again for the next assembly step between two other wall elements.
  • the assembly of a section ends when the kit is completely closed.
  • the length of the wall elements is greater than the maximum possible length of a fitting. In this case, several fittings are required along the longitudinal edge of a wall element. So that the tensioning process can still be carried out from the position of the corner connector, the rope or the pull rod is passed through all the holes in the fittings and attached to the last fitting with an end plate and a tensioning anchor is installed, see Fig. Fig. 7. The tensile force is introduced at the front end of the last fitting and transmitted via pressure contact at each butt joint between two adjacent fittings. This ensures that all fittings are pushed in simultaneously and evenly between the wall elements during the clamping process.
  • the invention should not only cover the option of a horizontal or inclined displacement, but also a displacement in the vertical.
  • the forces and moments resulting from functional and climatic influences are non-positively transmitted via the intended connecting elements, so that the closed modular system is flexurally and torsionally rigid can be grouped. Due to the operating loads and the possibility of setting up the kit outdoors, its load-bearing elements must be regularly serviced.
  • the structures must be dismantled. Since the fittings and rods are basically to be classified as detachable connections, dismantling can be carried out non-destructively. Appropriate devices are to be used for this, but these are not the subject of this invention. Due to the non-destructive dismantling, it is possible to use the individual elements of the kit for another use or
  • Connection technology as well as manufacturing and assembly technology must be viewed as a complete system.

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Abstract

The invention relates to a construction section comprising at least two curved and/or flat wall elements each having two longitudinal edges and two transverse edges, wherein: the wall elements have, on the longitudinal edges, a profiled portion with a cross section and at least two shaped pieces for connecting the wall elements by means of the longitudinal edges of the wall elements; each shaped piece has at least two receptacles each for receiving one longitudinal edge of the wall elements; the receptacle is formed with a cross section that geometrically complements the cross section of the profiled portion of the longitudinal edge of the wall element; and two wall elements are connected to one another by means of one or at least one shaped piece. The invention further relates to a structure and the use of the construction section and/or the structure.

Description

Bausektion, Bauwerk sowie Verwendung der Bausektion und / oder des Bauwerks Construction section, structure and use of the construction section and / or structure
Die Erfindung betrifft eine Bausektion aufweisend wenigstens zwei Wandelemente mit je zwei Längskanten und zwei Querkanten, und Verbindungsstücke zur Verbindung der Wandelemente über deren Längskanten, wobei zwei Wandelemente miteinander über ein oder wenigstens ein Formstück verbunden sind sowie ein Bauwerk und die Verwendung der Bausektion und / oder des Bauwerks. The invention relates to a construction section comprising at least two wall elements each with two longitudinal edges and two transverse edges, and connecting pieces for connecting the wall elements via their longitudinal edges, two wall elements being connected to one another via one or at least one molded piece, as well as a structure and the use of the construction section and / or of the structure.
Der Stand der Technik zu den relevanten Konstruktionsformen ist bspw. in der Druckschrift DE 10 2011 054 567 A1 dargelegt, deren Inhalt und entsprechend darin aufgeführte The state of the art for the relevant forms of construction is presented, for example, in the publication DE 10 2011 054 567 A1, its content and correspondingly listed therein
Druckschriften hiermit einbezogen werden. In den darin zitierten Literaturquellen sind auch die bisherigen Verbindungstechniken beschrieben. Publications are hereby included. The previous connection techniques are also described in the literature sources cited therein.
Aus der Druckschrift DE 20 2005 010 139 U1 ist ein Antennenmast bekannt, der mindestens zweiteilig auszubilden ist. Die Verbindungsstelle entlang der Längskante der From the publication DE 20 2005 010 139 U1, an antenna mast is known which is to be designed in at least two parts. The junction along the long edge of the
Hohlprofilsegmente kann formschlüssig mittels ineinandergreifender Profilenden nach dem Nut- Feder-Prinzip erfolgen. Allerdings wird nicht beschrieben, wie Herstellung, Transport und Montage der Segmente tatsächlich erfolgen sollen. Außerdem wird nicht erläutert, wie die Hohlprofilsegmente an den Querkanten miteinander verbunden werden sollen. Der Fokus liegt auf der Geometrie der Hohlprofilsegmente, die entweder aus Kunststoff oder Aluminimum gefertigt werden sollen. Im Gegensatz dazu können mit der vorliegenden Erfindung andere Werkstoffe zum Einsatz kommen, wobei die einzelnen Wandelemente keine Hohlprofile darstellen, sondern Platten- oder Schalensegmente. Hollow profile segments can be made positively by means of interlocking profile ends according to the tongue and groove principle. However, it does not describe how the segments should actually be produced, transported and assembled. In addition, it is not explained how the hollow profile segments are to be connected to one another at the transverse edges. The focus is on the geometry of the hollow profile segments, which are to be made of either plastic or aluminum. In contrast to this, other materials can be used with the present invention, the individual wall elements not being hollow profiles, but rather plate or shell segments.
In der Druckschrift DE 20 2005 011 492 U1 wird ein Mast beschrieben, der an den Längskanten Elemente aufweist, die auf dem Nut-Feder-Prinzip basieren. Auch für diese Art einer Mast- oder Turmkonstruktion werden lediglich Hohlprofilsegmente beansprucht. Im Unterschied dazu können mit der vorliegenden Erfindung auch andere Segmentformen als gekrümmte oder ebene Wandelemente zum Einsatz kommen. The publication DE 20 2005 011 492 U1 describes a mast which has elements on the longitudinal edges that are based on the tongue and groove principle. For this type of mast or tower construction, too, only hollow profile segments are claimed. In contrast to this, other segment shapes than curved or planar wall elements can also be used with the present invention.
Aus der Druckschrift US 2009/0090069 A1 ist eine modulare Turmstruktur bekannt, bei der Module mit einem LKW angeliefert werden und anschließend mit einer Vorrichtung zu einem Turm zusammengesetzt werden. Die Verbindungen entlang der Längskanten der Teilschalen werden mit Hilfe von Schrauben hergestellt, wobei die Nachteile einer Flanschverbindung oder lasttragender Bolzen vermieden werden sollen, welche hier als Stand der Technik A modular tower structure is known from the document US 2009/0090069 A1, in which modules are delivered by truck and then assembled with a device to form a tower. The connections along the longitudinal edges of the partial shells are made with the aid of screws, the disadvantages of a flange connection or load-bearing bolts, which are state of the art here, are to be avoided
vorausgesetzt werden. Die modulare Turmstruktur soll eine Mehrzahl von Sektionen umfassen, wobei die Sektionen aus einer Mehrzahl von Segmenten ausgebildet sind. Die vertikale are assumed. The modular tower structure is intended to comprise a plurality of sections, the sections being formed from a plurality of segments. The vertical
Verbindung soll eine innere vertikale Reibplatte umfassen, welche über eine Naht zwischen benachbarten Segmenten angeordnet ist und eine äußere vertikale Reibplatte, welche über die gleiche Naht angeordnet ist. Im Gegensatz dazu sollen bei der vorliegenden Erfindung keine Schrauben entlang der Längskanten der Wandelemente eingesetzt werden. Außerdem sind nicht nur gekrümmte Segmente sondern ebene Segmente für das neue Baukastenprinzip geplant. Connection is intended to include an inner vertical friction plate which is positioned over a seam between adjacent segments and an outer vertical friction plate which is over the same seam is arranged. In contrast, no screws should be used along the longitudinal edges of the wall elements in the present invention. In addition, not only curved segments but flat segments are planned for the new modular principle.
In der Druckschrift US 2006/0213145 A1 werden Turmkonstruktionen ausschließlich für Windturbinen beschrieben, deren Sektionen nicht nur einen zylindrischen Querschnitt, sondern auch einen polygonalen Querschnitt besitzen können. Als Werkstoff für die einzelnen Segmente wird lediglich Stahl favorisiert. Die Längskanten der Segmente weisen Bohrungen auf, um Schrauben/Bolzen/Stifte hindurchzustecken. Im Unterschied dazu sind bei der vorliegenden Erfindung keine Schrauben/Bolzen/Stifte an den Längskanten der Wandelemente erforderlich, sondern Formstücke und Rundstäbe. Des Weiteren besitzt die Turmkonstruktion mehrere radiale Verstrebungen an den Stirnseiten der Sektionen, die bei der vorliegenden Erfindung nicht benötigt werden. Außerdem erfolgt die Verbindung der Sektionen miteinander nicht über Flansche und Eckverbinder, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben sind. The document US 2006/0213145 A1 describes tower constructions exclusively for wind turbines, the sections of which can have not only a cylindrical cross section but also a polygonal cross section. Steel is the only preferred material for the individual segments. The longitudinal edges of the segments have bores through which screws / bolts / pins can be inserted. In contrast to this, in the case of the present invention no screws / bolts / pins are required on the longitudinal edges of the wall elements, but shaped pieces and round bars. In addition, the tower construction has several radial struts on the end faces of the sections, which are not required in the present invention. In addition, the sections are not connected to one another using flanges and corner connectors as described in the present invention.
Aus der Druckschrift US 2006/0000185 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Flansche, insbesondere Flansche von Segmenten eines Pylons bekannt. Hierbei werden sowohl herkömmliche, einfach gehaltene Flanschverbindungen angegeben, wie auch Ineinandergriffe, wobei hierbei Segmente hakenartig ineinander eingreifen sollen, so dass die Segmente nicht unbeabsichtigt voneinander wegrutschen. Hierbei müssen jedoch Segmentstöße mit From the document US 2006/0000185 A1 a method for connecting two flanges, in particular flanges of segments of a pylon, is known. Both conventional, simply held flange connections are specified here, as well as interlocking, with segments here being intended to engage in one another like a hook, so that the segments do not inadvertently slip away from one another. However, segment joints must also be included here
Flanschverbindungen an welcher Stelle auch immer noch vorhanden sein. Im Gegensatz dazu werden bei der vorliegenden Erfindung keine Flanschverbindungen entlang der Längskanten der Wandelemente eingesetzt. Die Geometrie und Funktionsweise des Eckverbinders ist ebenfalls nicht in US 2006/0000185 A1 aufgeführt. Flange connections are still present at whatever point. In contrast, no flange connections are used along the longitudinal edges of the wall elements in the present invention. The geometry and functionality of the corner connector is also not listed in US 2006/0000185 A1.
Aus der DE 10 2009 048 984 A1 ist bekannt, dass mehrere Rohre für eine Sektion From DE 10 2009 048 984 A1 it is known that several pipes for one section
zusammengesetzt werden, um ein Turmbauwerk zu errichten. Allerdings wird nicht put together to build a tower structure. However, it won't
beschrieben, mit welchen Verbindungselementen die Längs- und Querkanten ausgeführt werden sollen. Außerdem sind keine Polygonquerschnitte mit ebenen Wandelementen darüber abgedeckt. describes the fasteners with which the longitudinal and transverse edges should be made. In addition, no polygon cross-sections are covered with flat wall elements above them.
In der DE 11 2010 005 382 T5 wird eine Turmkonstruktion ausschließlich für In DE 11 2010 005 382 T5 a tower construction is used exclusively for
Windenergieanlagen beansprucht, die mit ihren ebenen Wandsegmenten einen Wind turbines claimed that with their flat wall segments a
Polygonquerschnitt je Sektion bildet. Es wird ein Verbindungselement beschrieben, welches zwischen zwei benachbarten Wandsegmenten eingesetzt wird. Dieses Verbindungselement soll zusammen mit den beiden Wandsegmenten einen Winkel von 10° bis 70° einschließen können. Im Unterschied dazu erlaubt das abgewinkelte Formstück der vorliegenden Erfindung auch kleinere und größere eingeschlossene Winkel zwischen den Wandelementen. Außerdem ist in der DE 11 2010 005 382 T5 immer vorgesehen, dass die Verbindungselemente mit Hilfe von Schrauben/Bolzen/Stifte entlang den Längskanten der Wandsegmente angeschlossen werden. Im Gegensatz dazu sind bei der vorliegenden Erfindung keine Schrauben/Bolzen/Stifte an den Längskanten der Wandelemente erforderlich. Forms polygonal cross-section per section. A connection element is described which is used between two adjacent wall segments. This connecting element should be able to enclose an angle of 10 ° to 70 ° together with the two wall segments. In contrast, the angled fitting of the present invention also allows smaller and larger included angles between the wall elements. In addition, DE 11 2010 005 382 T5 always provides that the connecting elements with the help of Screws / bolts / pins are connected along the longitudinal edges of the wall segments. In contrast to this, no screws / bolts / pins are required on the longitudinal edges of the wall elements in the present invention.
Aus der US 7,160,085 B2 ist ein Turm bekannt, der aus Segmenten derart zusammengesetzt wird, dass er ein Polygonquerschnitt bildet. In einer weiteren Ausführungsform kann der Turm auch aus runden Segmenten bestehen. Die Verbindungstechnik besteht aus horizontal verlaufenden Flanschen. Die Längskanten der Segmente sind gestuft oder wellenförmig ausgebildet, was nicht der vorliegenden Erfindung entspricht. Die Stoßfugen der Segmente sind nicht mit den Formstücken, Rundstäben und Eckverbindern der vorliegenden Erfindung vergleichbar. A tower is known from US Pat. No. 7,160,085 B2 which is composed of segments in such a way that it forms a polygonal cross section. In a further embodiment, the tower can also consist of round segments. The connection technology consists of horizontally running flanges. The longitudinal edges of the segments are stepped or wave-shaped, which does not correspond to the present invention. The butt joints of the segments are not comparable to the fittings, round bars and corner connectors of the present invention.
Aus der DE 203 21 855 U1 ist ein Turm für eine Windenergieanlage bekannt, wobei die From DE 203 21 855 U1 a tower for a wind power plant is known, the
Turmsektionen mehrteilig sein können, die mittels Flansche und Schrauben entlang ihrer Längskanten verbunden werden. Im Gegensatz dazu werden mit der vorliegenden Erfindung die Flansche und Schrauben an den Längskanten der Segmente vermieden, weil Formstücke und Rundstäbe stattdessen für den Form- und Kraftschluss eingesetzt werden sollen. Tower sections can be in several parts, which are connected by means of flanges and screws along their longitudinal edges. In contrast to this, with the present invention, the flanges and screws on the longitudinal edges of the segments are avoided because fittings and round rods are to be used instead for form and force locking.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf Stahltürme mit zylindrischen oder konischen Turmabschnitten mit gekrümmten Segmenten beschränkt, sondern erlaubt auch In addition, the present invention is not limited to steel towers with cylindrical or conical tower sections with curved segments, but also allows
Polygonquerschnitte mit ebenen Wandelementen aus anderen Werkstoffen. Polygon cross-sections with flat wall elements made of other materials.
Aus der US 2005/0166521 A1 sind Turmkonstruktionen mit zylindrischen, konischen oder polygonalen Querschnitten bekannt, deren Segmente über Winkelprofile entlang der From US 2005/0166521 A1 tower constructions with cylindrical, conical or polygonal cross-sections are known, the segments of which via angle profiles along the
Längskanten verbunden werden sollen. Allerdings müssen dafür Schrauben/Bolzen/Stifte als Verbindungsmittel eingesetzt werden, die bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind. Außerdem weisen die Winkelprofile keine ineinandergreifenden Elemente auf, über deren Formschluss direkt eine Kraftübertragung ohne Schrauben stattfinden könnte. Des Weiteren sind bei der vorliegenden Erfindung keine Querverstrebungen im Inneren des Turms erforderlich, um Verbindungselemente entlang den Längskanten in ihrer Lage zu halten bzw. zu stabilisieren. Long edges are to be connected. However, screws / bolts / pins must be used as connecting means, which are not required in the present invention. In addition, the angle profiles do not have any interlocking elements through whose form fit a power transmission could take place directly without screws. Furthermore, in the case of the present invention, no cross struts are required in the interior of the tower in order to hold or stabilize connecting elements in their position along the longitudinal edges.
In der DE 28 26 687 A1 wird eine rohrförmige Konstruktionseinheit mit verriegelten Profilen an den Längskanten beschrieben. Der Einsatzbereich ist vorwiegend bei Masten für Segelboote oder als Lampenmaste zu sehen. Allerdings sind die ersten 12 Patentansprüche ausschließlich auf rohrförmige Konstruktionseinheiten beschränkt, wohingegen die vorliegende Erfindung auch Polygonquerschnitte zulässt, die nicht nur aus gekrümmten Teilschalen sondern auch aus ebenen Wandelementen zusammengesetzt sein können. Außerdem weisen die Längskanten der Teilschalen keine Rundstäbe und Formstücke auf, wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Eckverbinder sowie die Elemente für die Spannvorrichtung sind ebenfalls nicht Gegenstand des Patents DE 28 26 687 A1. Des Weiteren werden mit der vorliegenden Erfindung keine Düsen und einzuspritzenden Kunststoffe benötigt, um die Verbindungen an den Längskanten der Segmente herzustellen. DE 28 26 687 A1 describes a tubular construction unit with locked profiles on the longitudinal edges. The area of application is mainly to be seen in masts for sailing boats or as lamp masts. However, the first 12 claims are limited exclusively to tubular construction units, whereas the present invention also allows polygonal cross-sections that can be composed not only of curved partial shells but also of flat wall elements. In addition, the longitudinal edges of the partial shells do not have any round bars or fittings, as described in the present invention. The corner connector and the elements for the clamping device are also not the subject of patent DE 28 26 687 A1. Furthermore, with the present Invention does not require nozzles and plastics to be injected to produce the connections on the longitudinal edges of the segments.
Aus der EP 1 717 452 A1 ist eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von zwei Bauteilen bekannt, die durch ein Ineinanderstecken oder Ineinanderschieben der Befestigungselemente gekennzeichnet ist. Der Einsatzbereich liegt vorwiegend im Haus- und Gebäudebau. Die Verbindungsvorrichtung besteht aus einem Aufnahmeteil und einem Einschubteil, welches über eine in Längsrichtung verlaufende schlitzförmige Öffnung eingeführt wird und dass zwischen dem Aufnahmeteil und dem Einschubteil wenigstens ein Verriegelungselement zur Verriegelung des in das Aufnahmeteil eingeschobenen Einschubteiles an einer vorgegebenen Position vorgesehen ist. Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Erfindung kein From EP 1 717 452 A1 a connecting device for connecting two components is known, which is characterized by the fastening elements being plugged into one another or pushed one inside the other. The area of application is mainly in house and building construction. The connecting device consists of a receiving part and an insert part, which is inserted via a longitudinally extending slot-shaped opening and that between the receiving part and the insert part at least one locking element is provided for locking the insert part inserted into the receiving part at a predetermined position. In contrast, in the present invention, there is no
Verriegelungselement erforderlich. Außerdem sind keine Ansprüche in Bezug auf die Locking element required. Also, no claims are made regarding the
Verbindung der Querkanten gestellt, wohingegen die vorliegende Erfindung eine Lösung mit Hilfe von Flanschen und Eckverbindern darlegt. Außerdem werden keine Verfahren für Transport und Montage der Bauteile beschrieben, die erforderlich wären, um letztendlich einen zusammengesetzten Baukasten zu erhalten. Connection of the transverse edges provided, whereas the present invention presents a solution with the help of flanges and corner connectors. In addition, no procedures are described for transporting and assembling the components that would be required to ultimately obtain an assembled kit.
In der DE 10 2011 054 567 A1 wird ein Turmbauwerk beschrieben, welches insbesondere als Tragstruktur für Antennen-, Fernmelde- oder Windenergieanlagen eingesetzt werden kann. Derartige Turmbauwerke sollen zylindrisch und/oder konisch röhrenartig ausgebildet sein, wobei die Turmsektionen wiederum mit segmentartigen Elementen errichtet werden. Im DE 10 2011 054 567 A1 describes a tower structure which can be used in particular as a support structure for antenna, telecommunications or wind energy systems. Such tower structures should be cylindrical and / or conical tubular, the tower sections in turn being constructed with segment-like elements. in the
Unterschied dazu ermöglicht die vorliegende Erfindung nicht nur den Einsatz von Teilschalen, sondern auch ebene Wandelemente für den Zusammenbau einer Sektion. Aufgrund dessen sind nicht nur röhrenartige, sondern auch polygonale Querschnittsformen für eine Sektion herstellbar. Des Weiteren werden in DE 10 2011 054 567 A1 keine abgewinkelten Formstücke erfasst, sodass lediglich Formstücke mit einem Abkantwinkel von 0° eine Übereinstimmung darstellen würden. Die vorliegende Erfindung zeigt darüber hinaus auch Lösungen auf, wie die Sektionen miteinander an den Querkanten kraftschlüssig verbunden werden können, wofür Eckverbinder entwickelt wurden. Die Eckverbinder übernehmen im Rahmen der Montage eine weitere Funktion, nämlich die Aufnahme einer Spannvorrichtung, die in der In contrast to this, the present invention enables not only the use of partial shells, but also flat wall elements for the assembly of a section. Because of this, not only tubular, but also polygonal cross-sectional shapes can be produced for a section. Furthermore, in DE 10 2011 054 567 A1 no angled fittings are recorded, so that only fittings with a bevel angle of 0 ° would represent a match. The present invention also shows solutions as to how the sections can be non-positively connected to one another at the transverse edges, for which corner connectors were developed. The corner connectors take on a further function in the context of assembly, namely the inclusion of a clamping device, which is in the
DE 10 2011 054 567 A1 nicht enthalten ist. Außerdem ist die entwickelte Spannvorrichtung in der Lage, nicht nur ein einzelnes Formstück über ein Seil oder eine Zugstange zwischen die Wandelemente einzuschieben, sondern auch eine Lösung darstellt, mit der mehrere DE 10 2011 054 567 A1 is not included. In addition, the tensioning device developed is not only able to insert a single shaped piece between the wall elements via a rope or a pull rod, but also represents a solution with which several
Formstücke gleichzeitig zwischen die Wandelemente eingeschoben werden können. Moldings can be pushed between the wall elements at the same time.
Bei der Bemessung von konventionellen Stahlrohrtürmen für Windenergieanlagen führen oftmals die Stabilitäts- und Ermüdungsprobleme infolge der hohen statischen und dynamischen Beanspruchungen zu großen Turmabmessungen. Das steht im Konflikt mit den When dimensioning conventional tubular steel towers for wind turbines, stability and fatigue problems as a result of the high static and dynamic loads often lead to large tower dimensions. That conflicts with the
Herstellungskosten, Transportmöglichkeiten, Fertigungstechniken sowie der Montagetechnik. Des Weiteren stellt die Verbindungstechnik für turmartige Bauwerke immer wieder eine neue Herausforderung dar, wenn größere Anlagen geplant werden. Speziell die Verwendung von geschraubten Ringflanschverbindungen zwischen den Turmsektionen erfordert mittlerweile sehr große Flansch- und Schraubenabmessungen. Dies führt zu einem hohen Fertigungs-, Montage- und Wartungsaufwand der Ringflanschverbindungen, die außerdem auf Ermüdung, Manufacturing costs, transport options, manufacturing techniques and assembly techniques. Furthermore, the connection technology for tower-like structures is always a new challenge when larger systems are planned. In particular, the use of screwed ring flange connections between the tower sections now requires very large flange and screw dimensions. This leads to a high production, assembly and maintenance effort of the ring flange connections, which also affects fatigue,
Imperfektionen und Vorspannkraftverluste zu prüfen sind. Check imperfections and loss of pre-tensioning force.
In den meisten Fertigungsstätten ist das Rundwalzen der Grobbleche mit einer Dicke bis zu 70 mm bislang eine limitierende Größe für die Turmsektionen. Beim Transport zum jeweiligen Einsatzort gibt es bei vielen Straßenbrücken wegen der begrenzten Durchfahrtshöhe von 4,5 m eine weitere Einschränkung hinsichtlich des Turmdurchmessers. Größere Durchmesser bei stählernen Rohrtürmen durch bauseitige Schweißung herzustellen, ist einerseits durch die geforderten Schweißnahtqualitäten und andererseits durch die Baustellenbedingungen problematisch. In most production facilities, the round rolling of heavy plates with a thickness of up to 70 mm has so far been a limiting factor for the tower sections. When transporting them to the respective site, many road bridges have a further limitation with regard to the tower diameter due to the limited passage height of 4.5 m. Producing larger diameters in steel tubular towers by on-site welding is problematic on the one hand due to the required weld seam quality and on the other hand due to the construction site conditions.
So führte der höhere Produktions- und Transportaufwand für Turmdurchmesser größer als 4,3 m zu alternativen Lösungen, wie z.B. dem Stahlbetonturm, der vor Ort mit einer The higher production and transport costs for tower diameters larger than 4.3 m led to alternative solutions, such as the reinforced concrete tower, which is on site with a
Kletterschalung hergestellt wird. Seit einigen Jahren werden auch Stahltürme eingesetzt, wobei die untersten Turmsektionen aus Teilschalen bestehen, die einzeln zur Baustelle transportiert werden. Climbing formwork is produced. For some years now, steel towers have also been used, with the lowest tower sections consisting of partial shells that are transported individually to the construction site.
Im Hinblick auf zunehmende Anlagengrößen für die Energieerzeugung sowie erhöhte With regard to increasing plant sizes for power generation as well as increased
Turmabmessungen sind nicht nur für die Turmwandung, sondern auch für die Verbindungen neue bzw. verbesserte Lösungen in Bezug auf Fertigung sowie Transport- und Tower dimensions are not only for the tower wall, but also for the connections new or improved solutions in terms of manufacturing as well as transport and
Montagetechniken zu entwickeln. Diesbezüglich wird auf Keindorf, Tragverhalten und Develop assembly techniques. In this regard, Keindorf, load-bearing behavior and
Ermüdungsfestigkeit von Sandwichtürmen für Windenergieanlagen, Schriftenreihe Heft 25 des Instituts für Stahlbau der Leibniz Universität Hannover, Dissertation, Hannover, 2010 verwiesen.Fatigue strength of sandwich towers for wind turbines, publication series No. 25 of the Institute for Steel Construction at Leibniz University Hannover, dissertation, Hannover, 2010.
Als Alternative zu den bisherigen Konstruktionsvarianten wird vom Erfinder eine neue As an alternative to the previous design variants, the inventor has developed a new one
Technologie vorgestellt, mit der ein modulares Baukastensystem und dessen Endmontage am Einsatzort möglich ist, wofür auch neuartige Verbindungselemente eingesetzt werden sollen.Technology presented with which a modular system and its final assembly at the place of use is possible, for which novel connecting elements are to be used.
Erfindungsgemäß weist die Bausektion (oder auch Baukasten mit einer oder mehreren According to the invention, the construction section (or also construction kit with one or more
Sektionen) wenigstens zwei gekrümmte und/oder ebene Wandelementen mit je zwei Sections) at least two curved and / or flat wall elements with two each
Längskanten und zwei Querkanten auf, wobei die Wandelemente an den Längskanten eine Profilierung mit einem Querschnitt aufweisen und wenigstens zwei Formstücke zur Verbindung der Wandelemente über deren Längskanten, wobei jedes Formstück wenigstens zwei Longitudinal edges and two transverse edges, the wall elements having a profile with a cross-section on the longitudinal edges and at least two shaped pieces for connecting the wall elements over their longitudinal edges, each shaped piece having at least two
Aufnahmen zur Aufnahme jeweils einer Längskante der Wandelemente aufweist und wobei die Aufnahme mit einem zu dem Querschnitt der Profilierung der Längskante des Wandelementes geometrisch komplementären Querschnitts ausgebildet ist, wobei zwei Wandelemente miteinander über ein oder wenigstens ein Formstück verbunden sind. Has receptacles for receiving in each case a longitudinal edge of the wall elements and wherein the receptacle with a profile to the cross-section of the longitudinal edge of the wall element geometrically complementary cross-section is formed, wherein two wall elements are connected to one another via one or at least one shaped piece.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform können an den Querkanten der Wandelemente Flansche und/oder Eckverbinder vorgesehen sein und/oder kraftschlüssig angearbeitet und/oder eingesetzt werden, wobei diese eine Verbindung und/oder einen Anschluss zwischen zwei aneinander gesetzten Sektionen ermöglichen und/oder Eckverbinder und/oder Flansche als Kreuzungsbereich von Längs- und Querfugen ausgebildet sein können, wobei diese an den Querkanten und/oder wenigstens abschnittsweise an den Längskanten der Wandelemente angeordnet sein können. In a preferred embodiment, flanges and / or corner connectors can be provided on the transverse edges of the wall elements and / or frictionally attached and / or used, these enabling a connection and / or a connection between two adjacent sections and / or corner connectors and / or Flanges can be designed as crossing areas of longitudinal and transverse joints, wherein these can be arranged on the transverse edges and / or at least in sections on the longitudinal edges of the wall elements.
Ferner können die Formstücke gleichartig in Form eines Stabes und/oder Rundstabes und/oder Profilstabes ausgebildet sein. Furthermore, the shaped pieces can be designed in the same way in the form of a rod and / or round rod and / or profile rod.
Die zusammengesetzten Wandelemente können insbesondere einen zylindrischen oder einen elliptischen oder polygonalen Raum oder einen offenen Raumabschnitt in U-Form oder C-Form aufspannen, der dann entsprechend genutzt werden kann. The assembled wall elements can in particular span a cylindrical or an elliptical or polygonal space or an open space section in a U-shape or C-shape, which can then be used accordingly.
Die Wandelemente können insbesondere aus Metall und/oder Kunststoff und/oder The wall elements can in particular made of metal and / or plastic and / or
faserverstärktem Kunststoff und/oder Holz und/oder Beton gefertigt sein. Ferner können die Wandelemente auch besondere Abschnitte wie Türen, Luken oder Fenster aufweisen. fiber-reinforced plastic and / or wood and / or concrete. Furthermore, the wall elements can also have special sections such as doors, hatches or windows.
In unterschiedlichen Ausgestaltungsvarianten können die Dicke und/oder Breite und/oder Höhe eines Wandelementes oder mehrerer Wandelemente zueinander über die jeweilige Erstreckung jeweils gleichbleibend, unterschiedlich oder sich verjüngend ausgebildet sein. Auf diesen Weisen können gerade Wände oder aber auch sich verjüngende Räume, beispielsweise im Turmbau und dergleichen ausgebildet werden. In different design variants, the thickness and / or width and / or height of a wall element or a plurality of wall elements can be designed to be constant, different or tapered to one another over the respective extent. In this way straight walls or also tapering rooms, for example in tower construction and the like, can be formed.
Insbesondere können die Bausektion und/oder eine Verbindung von wenigstens zwei In particular, the construction section and / or a connection of at least two
Bausektionen schraub- und/oder schweiß- und/oder klebelos ausgebildet sein, so dass ein einfacher Aufbau als auch ein etwaig notwendig werdender Abbau der Bausektionen bzw. von Bauwerken aus einzelnen Bausektionen schnell und einfach möglich ist. Construction sections can be designed without screws and / or welds and / or adhesives, so that a simple construction as well as any necessary dismantling of the construction sections or of constructions from individual construction sections is possible quickly and easily.
Nachfolgend werden unterschiedliche vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sowohl für das bzw. die Formstücke bzw. die Eckverbinder aufgezeigt, wonach die entsprechenden Elemente, nämlich Formstück bzw. Eckverbinder derart ausgebildet sein können, dass: In the following, different advantageous design variants are shown for the molded piece or pieces or the corner connector, according to which the corresponding elements, namely the molded piece or corner connector, can be designed such that:
- in den Flanschen und/oder Eckverbindern und/oder Formstücken Durchführungen und/oder Aufnahmen für Zugelemente und/oder Zug- / Stahlseile angeordnet sind; - In the flanges and / or corner connectors and / or fittings, bushings and / or receptacles for tension elements and / or tension / steel cables are arranged;
und/oder and or
- die Öffnung im Formstück zur Aufnahme der Profilierung des Wandelementes bei Aufnahme der komplementären Profilierung ein verbleibenden Spalt kleiner gleich 1 mm aufweist; - The opening in the shaped piece for receiving the profile of the wall element when receiving the complementary profile has a remaining gap of less than or equal to 1 mm;
und/oder - es einen Abkantwinkel von 0° bis 180° aufweist; and or - It has a bevel angle of 0 ° to 180 °;
und/oder and or
- der Grundwerkstoff Metall und/oder Kunststoff und/oder faserverstärkter Kunststoff und/oder Holz und/oder Beton ist; - the base material is metal and / or plastic and / or fiber-reinforced plastic and / or wood and / or concrete;
und/oder and or
- wenigstens eine Bohrung zum kraftschlüssigen Anschluss eines Zugelements vorgesehen ist; und/oder - At least one bore is provided for the non-positive connection of a tension element; and or
- wenigstens eine Durchgangsbohrung zur Durchführung eines Zugelementes vorgesehen ist; und/oder - At least one through-hole is provided for the implementation of a tension element; and or
- Dichtungselemente im Bereich der Öffnung im Formstück zur Aufnahme der Profilierung vorgesehen sind, die in Kontakt mit den Profilenden der Wandelemente stehen; - Sealing elements are provided in the region of the opening in the molding for receiving the profiling, which are in contact with the profile ends of the wall elements;
und/oder and or
- die Seitenkanten der Formstücke geometrisch komplementär zu den Stirnseiten der angrenzenden Flansche ausgebildet sind; - The side edges of the shaped pieces are designed to be geometrically complementary to the end faces of the adjacent flanges;
und/oder and or
- die Formstücke und/oder Eckverbinder mit den Wandelementen eine planmäßig lösbare Verbindung eingehen und ein Längsschub der Formstücke entlang der Längskanten der Wandelemente mittels einer temporär zum Herstellen und/oder Rückbauen anzusetzenden Vorschubeinrichtung ermöglicht werden kann; - The fittings and / or corner connectors enter into a systematically releasable connection with the wall elements and a longitudinal thrust of the fittings along the longitudinal edges of the wall elements can be made possible by means of a feed device to be used temporarily for production and / or dismantling;
und/oder and or
- ein Zugelement an der Stirnseite eines Formstücks mittels einer Stirnplatte und/oder eines Spannankers befestigbar ist; - A tension element can be fastened to the end face of a shaped piece by means of an end plate and / or a tensioning anchor;
und/oder and or
- wenigstens eine Durchgangsbohrung in wenigstens zwei Eckverbindern vorhanden sind, durch die Verbindungsmittel und/oder Schrauben und/oder Bolzen und/oder Stifte zum Kraftschluss zwischen Eckverbinder und Flansch und/oder Eckverbinder und Eckverbinder einer angrenzenden Bausektion hindurchgeführt sind. - At least one through hole is present in at least two corner connectors through which connecting means and / or screws and / or bolts and / or pins for frictional connection between corner connector and flange and / or corner connector and corner connector of an adjacent construction section are passed.
In einer Ausgestaltungs- bzw. Nutzungsvariante zur Nutzung der erfinderischen Bausektion können wenigstens zwei Bausektionen zu einem Bauwerk zusammengeführt werden, wobei die Bausektionen miteinander entlang der Querkanten der Wandelemente verbunden sind und bedarfsweise zusätzliche Sicherungen vorgesehen sind, ausgewählt aus Verbindung zu einem Fundament und/oder einer Gründung, und/oder Verbindung zu einem Widerlager, und/oder Verbindung durch eine Mehrzahl oder durch alle miteinander verbundenen Bausektionen durch Spannvorrichtungen. In an embodiment or use variant for using the inventive construction section, at least two construction sections can be combined to form one structure, the construction sections being connected to one another along the transverse edges of the wall elements and, if necessary, additional safeguards are provided, selected from a connection to a foundation and / or a Foundation, and / or connection to an abutment, and / or connection by a plurality or by all construction sections connected to one another by clamping devices.
Erfindungsgemäß können die erfindungsgemäßen Bausektionen genutzt werden als: According to the invention, the construction sections according to the invention can be used as:
temporäres und/oder mobiles und/oder stationäres und/oder permanentes Bausystem im Hoch und/oder Tiefbau, Tragelement und/oder Tragkonstruktion im Fahrzeugbau, Onshore- und/oder Offshore- Bauwerk zur Energieerzeugung, Bauwerk oder Bauwerkselement im Fassadenbau und/oder Hallen- und/oder Messebau, Speicher von flüssigen und/oder gasförmigen und/oder festen Stoffen und/oder Waren, in Form von Silos und/oder Tanks und/oder Containern, Mast und/oder Aufbauelement im Schiffsbau, zusammengesetzter Flügel und/oder Rotorblatt in der Luftfahrt, und/oder Senkkasten und/oder Pfahlgründung und/oder Baugrubensicherung und/oder Tunnelbauelement. temporary and / or mobile and / or stationary and / or permanent building system in high and / or civil engineering, support element and / or support structure in vehicle construction, onshore and / or offshore structure for energy generation, structure or structure element in facade construction and / or hall and / or exhibition construction, storage of liquid and / or gaseous and / or solid Materials and / or goods, in the form of silos and / or tanks and / or containers, mast and / or structural element in shipbuilding, composite blades and / or rotor blades in aviation, and / or caissons and / or pile foundations and / or excavation pit protection and / or tunnel element.
Die Erfindung sowie Ausgestaltungen davon werden nachfolgend exemplarisch und erläuternd erklärt, wobei diese Beschreibung nicht beschränkt zu werten ist, sondern mögliche The invention and configurations thereof are explained below by way of example and explanations, this description not being to be regarded as restricted, but rather possible
Ausgestaltungen exemplarisch ausführt. Executes embodiments by way of example.
In Abb. 1 ist das modulare Baukastensystem in der Variante als turmartige Konstruktion dargestellt. Es kann jedoch auch als mobile bzw. temporäre Konstruktion, als Onshore- und Offshore- Bauwerk zur Energieerzeugung, im Fassadenbau, Hallen- und Messebau oder bei Anlagen zur Speicherung von Stoffen (Silos, Tanks, Container) zum Einsatz kommen. In Fig. 1 the modular system is shown in the variant as a tower-like construction. However, it can also be used as a mobile or temporary construction, as an onshore and offshore structure for energy generation, in facade construction, hall and exhibition construction or in systems for storing materials (silos, tanks, containers).
Des Weiteren kann es exemplarisch als Mast im Schiffbau oder als zusammengesetzte Flügel bzw. Rotorblätter in der Luftfahrt verwendet werden. It can also be used, for example, as a mast in shipbuilding or as a composite wing or rotor blade in aviation.
Im Tiefbau sind z.B. für Senkkästen, Pfahlgründungen, Baugrubensicherungen und In civil engineering, e.g. for caissons, pile foundations, construction pit protection and
Tunnelbauten weitere Anwendungsgebiete denkbar. Tunnels, other areas of application are conceivable.
Das neue Baukastensystem besteht aus mehreren Wandelementen 7, die gekrümmt oder eben sein können (Schalen oder Platten). Die Wandelemente 7 weisen an ihren Längskanten 13 ein Profil 14 auf, welches z.B. ein Rundstab 15 sein kann. Mit Hilfe von Formstücken 16 sollen die Längskanten 13 verbunden werden, allerdings ohne Schrauben, Schweißnähte oder The new modular system consists of several wall elements 7, which can be curved or flat (shells or plates). The wall elements 7 have a profile 14 on their longitudinal edges 13, which e.g. a round rod 15 can be. With the help of fittings 16, the longitudinal edges 13 are to be connected, but without screws, welds or
Klebemittel. Die Kraftübertragung findet vorwiegend über Kontaktpressungen und Reibung zwischen Rundstab 15 und Formstück 16 statt. Hierfür ist eine hohe Passgenauigkeit erforderlich, um den Schlupf zwischen den Elementen zu minimieren. Adhesive. The power transmission takes place predominantly via contact pressures and friction between the round rod 15 and the fitting 16. This requires a high degree of accuracy of fit in order to minimize the slippage between the elements.
Die Wandelemente 7 werden mit Hilfe der Formstücke 16 zu einem Hohlkörper 17 The wall elements 7 become a hollow body 17 with the aid of the molded pieces 16
zusammengesetzt, der eine Sektion 8 von einem Bauwerk darstellt, z.B. von einem composed, representing a section 8 of a building, e.g. of a
Turmbauwerk 1. Die Formstücke weisen einen beliebigen Abkantwinkel 22 auf, sodass der Hohlkörper 17 z.B. einen Polygonquerschnitt 18 bildet. Die Formstücke 16 können auch unterschiedliche Abkantwinkel besitzen, falls dies geometrisch für den Gesamtquerschnitt der Sektion 8 erforderlich sein sollte. Die Formstücke 16 müssen nicht an jeder Ecke eines Tower structure 1. The shaped pieces have any desired bevel angle 22 so that the hollow body 17 e.g. forms a polygonal cross section 18. The shaped pieces 16 can also have different bevel angles if this should be necessary geometrically for the overall cross section of the section 8. The fittings 16 do not have to have one at each corner
Polygonquerschnitts 18 eingesetzt werden, da z.B. die Wandelemente 7 selbst eine Abkantung aufweisen können, d.h. der Polygonquerschnitt 18 kann auch mehr Ecken als Formstücke 16 besitzen. An den Querkanten 11 , 12 bzw. Stirnseiten der Wandelemente 7 am Fußende und Kopfende befinden sich Flansche 19, damit jeweils zwei Sektionen 8 miteinander verbunden werden können. Für den Kraftschluss zwischen den Flanschen 19 werden Bolzen oder Schrauben 20 eingesetzt, wofür die Flansche 19 entsprechende Durchgangsbohrungen 21 besitzen. Im Kreuzungsbereich von Längs- und Querkanten wird ein Eckverbinder 23 verwendet, damit die Eckbereiche der Sektion 8 bündig abschließen und keine Lücke aufweisen. Polygonal cross-section 18 can be used since, for example, the wall elements 7 themselves can have a bevel, ie the polygonal cross-section 18 can also have more corners than molded pieces 16. On the transverse edges 11, 12 or end faces of the wall elements 7 at the foot end and head end, there are flanges 19 so that two sections 8 can be connected to one another. For the frictional connection between the flanges 19, bolts or screws 20 are used, for which the flanges 19 have corresponding through bores 21. A corner connector 23 is used in the intersection area of the longitudinal and transverse edges so that the corner areas of the section 8 are flush and have no gaps.
Die Formstücke 16 besitzen ein oder mehrere Durchgangslöcher 26 für die Durchführung von einem Seil 24 oder einer Zugstange 25 oder gleichwertigem Zugelement, welches für die Montage benötigt wird. The shaped pieces 16 have one or more through holes 26 for the implementation of a cable 24 or a pull rod 25 or equivalent pulling element which is required for the assembly.
Für die Wandelemente können metallische Werkstoffe eingesetzt werden. Es sind aber auch Beton oder Holz als Grundwerkstoff für das Baukastenprinzip denkbar. Alternativ kann das Baukastenprinzip im Bereich der Luftfahrt für Flügel oder Rotorblätter sowie im Schiffbau für den Mast eingesetzt werden, wobei glasfaserverstärkte oder kohlenstofffaserverstärkte Metallic materials can be used for the wall elements. However, concrete or wood are also conceivable as the basic material for the modular principle. Alternatively, the modular principle can be used in aviation for wings or rotor blades and in shipbuilding for masts, with glass fiber reinforced or carbon fiber reinforced
Kunststoffe für die einzelnen Wandelemente zu bevorzugen sind. In diesen Fällen werden vorzugsweise zwei Halbschalen konstruiert, die Formstücke jeweils an der Vorder- und Plastics are to be preferred for the individual wall elements. In these cases, two half-shells are preferably constructed, the shaped pieces on the front and side
Hinterkante des Mastprofils bzw. Blattprofils aufweisen. Die Formstücke und Eckverbinder können aus den gleichen Werkstoffen hergestellt werden, die bereits für die Wandelemente aufgezählt wurden. Für die Zugelemente (Seil, Zugstange etc.) sowie Schrauben und Bolzen werden vorzugsweise metallische Werkstoffe verwendet. Have rear edge of the mast profile or leaf profile. The shaped pieces and corner connectors can be made from the same materials that have already been listed for the wall elements. Metallic materials are preferably used for the tension elements (rope, tie rod, etc.) as well as screws and bolts.
Die Formstücke sind skalierbar und können an die jeweilige Geometrie (Durchmesser, The fittings are scalable and can be adapted to the respective geometry (diameter,
Abkantwinkel, Anzahl und Länge der Wandelemente) beliebig angepasst werden. Dadurch können zahlreiche Grundrisse des Baukastens ermöglicht werden. Bedingt durch die Bending angle, number and length of the wall elements) can be adjusted as required. This enables numerous layouts of the modular system to be made possible. Due to the
Verbindungselemente sind modulare und mobile Bauweisen denkbar, die nachträglich ergänzt aber auch zerstörungsfrei demontiert werden können, was ebenfalls einen großen Connecting elements are modular and mobile constructions that can be added subsequently but can also be dismantled non-destructively, which is also a big one
wirtschaftlichen und umweltpolitischen Mehrwert mit sich bringt. brings economic and environmental added value with it.
In Abb. 2 sind die Verbindungselemente dargestellt, die entlang der Längskanten der In Fig. 2, the connecting elements are shown, which along the longitudinal edges of the
Wandelemente geplant sind. Wall elements are planned.
Als Weiterentwicklung zu den Varianten in der Druckschrift DE 10 2011 054 567 A1 ist das neue Baukastensystem nicht auf zylindrische Bauformen mit gekrümmten Wandelementen, Teilschalen beschränkt. Bedingt durch die Winkelstellung des Formstücks können auch polygonartige Bauformen mit ebenen Wandelementen, Platten erfasst werden, um eine geschlossene Sektion des Baukastens zu erhalten. As a further development of the variants in the publication DE 10 2011 054 567 A1, the new modular system is not limited to cylindrical designs with curved wall elements, partial shells. Due to the angular position of the shaped piece, polygon-like designs with flat wall elements, plates can also be recorded in order to obtain a closed section of the kit.
Dadurch werden Umformprozesse bei der Herstellung der Wandelemente eingespart. Es können direkt die Bleche bzw. Platten als Flacherzeugnisse vom Lieferanten eingesetzt werden, ohne diese zunächst zu Rohrschüssen umzuformen. Des Weiteren sind bei der längsorientierten Ausrichtung auch keine Schweißnähte mehr innerhalb der This saves forming processes in the production of the wall elements. The sheet metal or plates can be used directly as flat products by the supplier without first having to form them into pipe sections. Furthermore, the Longitudinal orientation also no longer welds within the
Wandelemente/Rohrschüsse erforderlich, was nochmals den Fertigungsaufwand reduziert. Lediglich die Längskanten sind mit passenden Profilen (z.B. Rundstäbe) auszustatten, wofür eine Schweißverbindung denkbar ist. Wall elements / pipe sections required, which further reduces the manufacturing effort. Only the longitudinal edges have to be equipped with suitable profiles (e.g. round bars), for which a welded connection is conceivable.
Die Formstücke können bei Bedarf für unterschiedlich dicke Wandelemente eingesetzt werden, weil lediglich der Rundstab zum Formstück passgenau ausgebildet werden muss, d.h. das linke Wandelemente kann eine geringere Blechdicke aufweisen als das rechte Wandelement. If necessary, the fittings can be used for wall elements of different thicknesses, because only the round rod has to be designed to fit the fitting, i.e. the left wall element can have a smaller sheet metal thickness than the right wall element.
Im Hinblick auf die Speicherung von Flüssigkeiten (Tankbauweise) berücksichtigt die Erfindung auch Positionen für abdichtende Elemente entlang der Längskanten (druckdichte With regard to the storage of liquids (tank construction), the invention also takes into account positions for sealing elements along the longitudinal edges (pressure-tight
Anwendungen). Zusätzlich zum Dichtungsgummi kann für den Ringspalt zwischen Rundstab und Formstück ein Verpressmaterial vorgesehen werden, damit eine gewisse Redundanz hinsichtlich der Anforderungen an die Dichtheit gewährleistet werden kann. Applications). In addition to the rubber seal, a grouting material can be provided for the annular gap between the round rod and the shaped piece, so that a certain redundancy with regard to the tightness requirements can be guaranteed.
An den Querkanten der Wandelemente werden einerseits Flansche mit Durchgangsbohrungen eingesetzt und weiter ein neuartiges Verbindungsstück, welches als Anbindung bzw. Abschluss für die längsorientierten Formstücke dient, s. Abb. 3. On the transverse edges of the wall elements, on the one hand, flanges with through-holes are used and, on the other hand, a new type of connection piece, which serves as a connection or termination for the longitudinally oriented fittings, see Fig. Fig. 3.
Die Eckverbinder besitzen seitliche Aussparungen, um Überlappungen zu den benachbarten Flanschteilen zu erhalten und über Schrauben/Bolzen/Stifte oder gleichwertige The corner connectors have lateral recesses in order to obtain overlaps with the adjacent flange parts and via screws / bolts / pins or equivalent
Verbindungsmittel kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Des Weiteren wird ein Kraftschluss zum Eckverbinder der zweiten Sektion dadurch erzielt, dass auch Durchgangsbohrungen im zweiten Flansch vorgesehen sind, um die Eckverbinder untereinander zu verbinden, s. Abb. 4.To connect connecting means with each other in a non-positive manner. Furthermore, a frictional connection to the corner connector of the second section is achieved in that through-holes are also provided in the second flange in order to connect the corner connectors to one another, see fig. Fig. 4.
Die Flansche sind über Quernähte an das jeweilige Wandelement angeschweißt. Ein The flanges are welded to the respective wall element via transverse seams. A
Eckverbinder wird zwischen zwei Flansche eingesetzt, wofür praxisrelevante Toleranzen zu berücksichtigen sind. Wenn die zweite Sektion auf die erste Sektion aufgesetzt und Corner connector is used between two flanges, for which practical tolerances must be taken into account. When the second section is placed on top of the first section and
ausgerichtet wurde, können einerseits die Flansche und andererseits die Eckverbinder kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Es sind auch Durchgangsbohrungen has been aligned, on the one hand the flanges and on the other hand the corner connectors can be positively connected to one another. There are also through holes
vorgesehen, wo Schrauben/Bolzen/Stifte oder gleichwertige Verbindungsmittel provided where screws / bolts / pins or equivalent fasteners
hindurchgesteckt werden, sodass auch ein Flansch mit einem Eckverbinder unmittelbar verbunden ist. be pushed through so that a flange is directly connected to a corner connector.
Die Herstellung des Baukastens beginnt bei den Wandelementen, die als Flacherzeugnisse angeliefert werden können. Nachdem bevorzugt ein Sandstrahlen der Oberflächen erfolgt ist, kann der Zuschnitt auf die gewünschte Länge und Breite erfolgen, wobei auch ein konischer Verlauf möglich ist, d.h. die Breite verjüngt sich von der einen Querkante des Wandelements bis zur anderen Querkante. Während des Zuschnitts mit Hilfe einer Brennschneidanlage wird bereits die Schweißnahtvorbereitung an den Längs- und Querkanten der Wandelemente durchgeführt (Fasen für die jeweilige Nahtform). Die Wandelemente können eine variable Blechdicke, über die Länge betrachtet, aufweisen. Diese Optimierung des Materialeinsatzes kann durch statisch-konstruktive Kriterien gewünscht sein. The production of the construction kit begins with the wall elements, which can be delivered as flat products. After the surfaces have preferably been sandblasted, they can be cut to the desired length and width, with a conical shape also being possible, ie the width tapers from one transverse edge of the wall element to the other transverse edge. During the cutting process with the help of a flame cutting machine, the weld seam preparation is already carried out on the longitudinal and transverse edges of the wall elements (chamfers for the respective seam shape). The wall elements can have a variable sheet metal thickness, viewed over the length. This optimization of the use of materials can be desired through static-constructive criteria.
Die Rundstäbe können ebenfalls als Halbfertigprodukte angeliefert werden und sollten bzw. müssen eine sandgestrahlte Oberfläche aufweisen. Die Rundstäbe werden an den The round bars can also be delivered as semi-finished products and should or must have a sandblasted surface. The round bars are attached to the
Längskanten der Wandelemente über Heftnähte fixiert und anschließend über Stumpfnähte kontinuierlich angeschweißt. Longitudinal edges of the wall elements are fixed with tack seams and then continuously welded on with butt seams.
Die Flansche und Eckverbinder sind Halbfertigprodukte, die am besten im sandgestrahlten Zustand angeliefert werden können. Nach dem Zuschnitt der Flansche, inklusive der Fasen für die Schweißnahtvorbereitung, werden die Durchgangsbohrungen hergestellt. Anschließend erfolgt auf einem Schweißportal der Anschluss der Flansche an die Querkanten der The flanges and corner connectors are semi-finished products that can best be delivered in a sandblasted condition. After the flanges have been cut to size, including the bevels for the weld seam preparation, the through-holes are made. The flanges are then connected to the transverse edges of the on a welding portal
Wandelemente mit Hilfe von Stumpfnähten. Wall elements with the help of butt welds.
Nach Kontrolle der Maßhaltigkeit und dem Reinigen der Wandelemente wird die Beschichtung für den Korrosionsschutz hergestellt. Wenn die Beschichtung ausgehärtet ist, sind die After checking the dimensional accuracy and cleaning the wall elements, the coating for corrosion protection is produced. When the coating is cured, they are
Wandelemente für den Transport vorzubereiten. Prepare wall elements for transport.
Für die Formstücke können metallische Werkstoffe vorgesehen sein, die durch das Metallic materials can be provided for the fittings
Stranggießen zunächst eine Grundform erhalten. Anschließend wird die tatsächliche Continuous casting initially received a basic shape. Then the actual
Querschnittsgeometrie der Formstücke mit Hilfe eines Press- oder Ziehverfahrens hergestellt. Die Oberflächen der Formstücke werden ebenfalls gereinigt und anschließend mit einer Beschichtung vor Korrosion geschützt. Zusätzlich können Dichtungsgummis an den Schenkeln der Formstücke angeordnet werden, die im montierten Zustand den Wasserzutritt in den Ringspalt zwischen Formstück und Rundstab verhindern sollen. Cross-sectional geometry of the fittings produced with the help of a pressing or drawing process. The surfaces of the fittings are also cleaned and then protected against corrosion with a coating. In addition, rubber seals can be arranged on the legs of the fittings, which are intended to prevent water from entering the annular gap between the fitting and the rod when installed.
Für bisherige Konstruktionen dürfen die Sektionen maximal einen Durchmesser von 4,3 m besitzen, wenn sie über Land mit Brückendurchfahrten transportiert werden müssen. Für größere Dimensionen ist die umfangsorientierte Fertigung nicht geeignet, weil keine For previous constructions, the sections may have a maximum diameter of 4.3 m if they have to be transported overland with bridges. The circumference-oriented production is not suitable for larger dimensions because none
Straßenbrücke mehr durchfahren werden kann (s. Abb. 5 links). Deshalb gibt es bereits Lösungen, wo gekrümmte Teilschalen transportiert werden, die vor Ort (Baustelle) endmontiert werden. In ähnlicher Weise ermöglicht die neue längsorientierte Fertigung von Sektionen den Transport von Teilschalen bzw. Wandelementen über Land (s. Abb. 5 rechts). Road bridge can be driven through more (see Fig. 5 left). Therefore, there are already solutions where curved partial shells are transported that are finally assembled on site (construction site). In a similar way, the new longitudinally oriented production of sections enables partial shells or wall elements to be transported over land (see Fig. 5 right).
Für die gleiche Turmsektion wird auch nur ein Transporter benötigt, der zudem nicht als Tieflader mit Überbreite gekennzeichnet sein muss und deshalb auch kein Begleitfahrzeug benötigt. Die Transportkosten reduzieren sich und die Auswahl an möglichen Transportrouten vergrößert sich. Only one transporter is required for the same tower section, which does not have to be marked as a low-loader with extra width and therefore does not require an escort vehicle. The transport costs are reduced and the choice of possible transport routes increases.
Die Wandelemente werden auf dem Transporter mit einem Kran von oben eingehoben oder von der Heckseite eingeschoben. Seitliche Schienen über die gesamte Länge und gepolsterte Klemmvorrichtungen an den Stirnseiten des Transporters stellen sicher, dass sich die The wall elements are lifted into the transporter with a crane from above or pushed in from the rear. Side rails along the entire length and padded Clamping devices on the front sides of the transporter ensure that the
Wandelemente nicht während der Fahrt lösen (Ladungssicherung). Die Klemmvorrichtungen sind auf die Rundstäbe an den Längskanten der Wandelemente passgenau abgestimmt. Ein Kontakt zwischen den Wandelementen muss ausgeschlossen sein, um Schäden am bereits aufgebrachten Korrosionsschutz zu vermeiden. Do not detach wall elements while driving (load securing). The clamping devices are precisely matched to the round bars on the longitudinal edges of the wall elements. Contact between the wall elements must be ruled out in order to avoid damage to the corrosion protection that has already been applied.
Die Formstücke, Eckverbinder, Schrauben, Bolzen sowie die Montagetechnik werden separat zum Einsatzort transportiert. The fittings, corner connectors, screws, bolts and the assembly technology are transported separately to the place of use.
Bei größeren Dimensionen erfolgt die Endmontage des Baukastens direkt am Einsatzort bzw. auf der Baustelle. Dafür müssen jeweils zwei Wandelemente entlang ihrer Längskanten parallel ausgerichtet werden, sodass die Formstücke von einer Querkante beginnend eingeführt werden können. In the case of larger dimensions, the final assembly of the modular system takes place directly on site or on the construction site. For this purpose, two wall elements must be aligned parallel along their longitudinal edges so that the fittings can be introduced starting from a transverse edge.
Dazu besitzen die Formstücke werkseitige Anschlüsse für Zugstangen oder Seile, die durch eine Spannvorrichtung geführt werden. Die Spannvorrichtung wird auf dem Eckverbinder positioniert und stützt sich darauf ab, wenn der Spannvorgang durchgeführt wird. Der For this purpose, the fittings have factory connections for tie rods or ropes, which are guided through a tensioning device. The clamping device is positioned on the corner connector and is supported on it when the clamping process is carried out. Of the
Eckverbinder dient demnach zusätzlich als Abstützblock, welcher die Kräfte von der Corner connector therefore also serves as a support block, which the forces from the
Spannvorrichtung an die benachbarten Flansche überträgt. Über einen hydraulischen, elektrischen oder mechanischen Antrieb der Spannvorrichtung wird eine Zugkraft auf das Seil bzw. die Zugstange mit Hilfe von Klemmen aufgebracht, s. Abb. 6. Clamping device transfers to the adjacent flanges. Via a hydraulic, electrical or mechanical drive of the tensioning device, a tensile force is applied to the rope or the pull rod with the help of clamps, see Fig. Fig. 6.
Während des Spannens erfolgen einzelne Verschubvorgänge für das Seil bzw. die Zugstange. Über den kraftschlüssigen Anschluss zum Formstück werden diese ebenfalls mit verschoben und zwar relativ zu den Wandelementen, die in Position gehalten werden. During the tensioning process, the rope or the pull rod are pushed individually. Via the non-positive connection to the fitting, these are also shifted relative to the wall elements that are held in position.
Der Spannvorgang wird beendet, wenn das Formstück soweit eingeschoben wurde, bis es direkten Kontakt zur Unterseite des Eckverbinders hat. In Abb. 6 ist die Endposition des Formstücks nach dem Spannvorgang dargestellt. The clamping process is ended when the fitting has been pushed in until it is in direct contact with the underside of the corner connector. Fig. 6 shows the end position of the fitting after the clamping process.
Die Spannvorrichtung inklusive der Seile/Zugstangen wird wieder demontiert und kann für den nächsten Montageschritt zwischen zwei anderen Wandelementen erneut eingesetzt werden. The tensioning device including the cables / tie rods is dismantled again and can be used again for the next assembly step between two other wall elements.
Die Montage einer Sektion endet, wenn der Baukasten vollumfänglich geschlossen ist. The assembly of a section ends when the kit is completely closed.
Alternativ sind bei den Formstücken Durchgangslöcher während der Herstellung zu Alternatively, through holes are closed in the fittings during manufacture
berücksichtigen, wenn die Länge der Wandelemente größer ist als die maximal mögliche Länge eines Formstücks. In diesem Fall werden mehrere Formstücke entlang der Längskante eines Wandelements benötigt. Damit der Spannvorgang trotzdem von der Position des Eckverbinders durchgeführt werden kann, wird das Seil bzw. die Zugstange durch alle Löcher der Formstücke hindurchgeführt und mit einer Stirnplatte am letzten Formstück befestigt und ein Spannanker montiert, s. Abb. 7. Die Zugkraft wird an dem Stirnende des letzten Formstücks eingeleitet und an jeder Stoßfuge zwischen zwei benachbarten Formstücken über Druckkontakt übertragen. Dadurch wird sichergestellt, dass während des Spannvorgangs alle Formstücke gleichzeitig und gleichmäßig zwischen die Wandelemente eingeschoben werden. take into account if the length of the wall elements is greater than the maximum possible length of a fitting. In this case, several fittings are required along the longitudinal edge of a wall element. So that the tensioning process can still be carried out from the position of the corner connector, the rope or the pull rod is passed through all the holes in the fittings and attached to the last fitting with an end plate and a tensioning anchor is installed, see Fig. Fig. 7. The tensile force is introduced at the front end of the last fitting and transmitted via pressure contact at each butt joint between two adjacent fittings. This ensures that all fittings are pushed in simultaneously and evenly between the wall elements during the clamping process.
Die Erfindung soll hinsichtlich des Montageverfahrens nicht nur die Option eines horizontalen oder geneigten Verschubes abdecken, sondern auch einen Verschub in der Senkrechten. With regard to the assembly method, the invention should not only cover the option of a horizontal or inclined displacement, but also a displacement in the vertical.
Während des Betriebs bzw. der Nutzung des Baukastens werden die Kräfte und Momente infolge von funktionalen und klimatischen Einwirkungen (Maschinenbetrieb im oder auf dem Baukasten, Wind, Schnee, Temperatur) über die vorgesehenen Verbindungselemente kraftschlüssig übertragen, sodass das geschlossene Baukastensystem als biege- und torsionssteif eingruppiert werden kann. Aufgrund der Betriebslasten und einer möglichen Aufstellung des Baukastens im Freien sind dessen tragende Elemente regelmäßig zu warten.During operation or use of the modular system, the forces and moments resulting from functional and climatic influences (machine operation in or on the modular system, wind, snow, temperature) are non-positively transmitted via the intended connecting elements, so that the closed modular system is flexurally and torsionally rigid can be grouped. Due to the operating loads and the possibility of setting up the kit outdoors, its load-bearing elements must be regularly serviced.
Da die Formstücke und Rundstäbe einen Form- und Kraftschluss ohne Schrauben/Bolzen/Stifte ermöglichen, sind diese Verbindungen entlang der Längskanten der Wandelemente als wartungsfrei einzustufen. Insofern bietet dieses Baukastenprinzip Vorteile in Bezug auf den Wartungsaufwand während der Nutzungsdauer. Im Gegensatz dazu müssen bei Since the fittings and round bars enable a form fit and force fit without screws / bolts / pins, these connections along the longitudinal edges of the wall elements are to be classified as maintenance-free. In this respect, this modular principle offers advantages in terms of maintenance effort during the service life. In contrast, with
Flanschverbindungen die Vorspannkräfte der Schrauben regelmäßig im Betrieb kontrolliert werden. Diese Anforderung gilt jedoch auch für die Flansche an den Querkanten der Flange connections the pre-tensioning forces of the screws are checked regularly during operation. However, this requirement also applies to the flanges on the transverse edges of the
Wandelemente. Wall elements.
Des Weiteren sind die Schweißnähte und die Dichtungselemente für jede Sektion des Furthermore, the welds and the sealing elements for each section of the
Baukastens regelmäßig zu inspizieren. To inspect the kit regularly.
Am Ende der Nutzungsdauer ist der Rückbau von Konstruktionen durchzuführen. Da die Formstücke und Rundstäbe grundsätzlich als lösbare Verbindung einzustufen sind, kann die Demontage zerstörungsfrei erfolgen. Dafür sind entsprechende Geräte einzusetzen, die jedoch nicht Gegenstand dieser Erfindung sind. Aufgrund der zerstörungsfreien Demontage besteht die Möglichkeit, die einzelnen Elemente des Baukastens für einen anderen Einsatz bzw. At the end of the useful life, the structures must be dismantled. Since the fittings and rods are basically to be classified as detachable connections, dismantling can be carried out non-destructively. Appropriate devices are to be used for this, but these are not the subject of this invention. Due to the non-destructive dismantling, it is possible to use the individual elements of the kit for another use or
Anwendungsbereich wiederzuverwenden. Reuse scope.
Anhand der Beschreibung wird ersichtlich, dass bei der Entwicklung dieser neuen Technologie nicht nur allein das Kriterium der Tragfähigkeit herangezogen werden darf, sondern im The description shows that when developing this new technology, not only the criterion of load-bearing capacity may be used, but also the
Zusammenhang mit Fragestellungen zur Ermüdungsfestigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Connection with questions about fatigue strength, serviceability,
Verbindungstechnik sowie Fertigungs- und Montagetechnik als Gesamtsystem betrachtet werden muss. Connection technology as well as manufacturing and assembly technology must be viewed as a complete system.
Im Folgenden werden die Vorteile zusammenfassend aufgeführt: The advantages are summarized below:
Fertigung: Production:
- keine Umformtechnik erforderlich bei ebenen Wandelementen - keine Schweißnähte zwischen den Rohrschlüssen notwendig wenn längsorientierte Fertigung- No forming technology required for flat wall elements - No weld seams between the pipe connections necessary if lengthwise-oriented production
- skalierbare Verbindungselemente in Serienproduktion möglich - Scalable connecting elements in series production possible
- beliebige Grundrissformen für den Baukasten denkbar, weil Formstücke geometrisch angepasst werden können - Any floor plan shapes are conceivable for the construction kit, because fittings can be geometrically adapted
Transport: Transport:
- Transport sowohl über Land als auch über See - Transport both by land and by sea
- keine Beschränkung auf 4,5 m für die Hauptabmessungen des Baukastens - No restriction to 4.5 m for the main dimensions of the construction kit
- keine Überbreite bei LkW-Transport für die einzelnen Wandelemente - No excess width for truck transport for the individual wall elements
Montage: Assembly:
- horizontaler, geneigter oder senkrechter Verschub möglich - Horizontal, inclined or vertical displacement possible
- eine einzige Spannvorrichtung wird für alle Verbindungen entlang der Längskanten benötigt - a single jig is required for all connections along the long edges
- robuster und einfacher Spannvorgang - robust and simple clamping process
- keine Anziehvorgänge für Schrauben an den Längskanten - No tightening processes for screws on the longitudinal edges
- keine Schweißarbeiten und Korrosionsschutzmaßnahmen am Einsatzort erforderlich - No welding work and corrosion protection measures required on site
Betrieb: Business:
- direkte Kraftübertragung ohne Schlupf zwischen Formstück und Rundprofilen - Direct power transmission without slippage between the fitting and round profiles
- höhere Stabilität für die Wandelemente (Platten oder Schalen), da die Formstücke dazwischen als aussteifende Elemente fungieren - greater stability for the wall elements (panels or shells), as the shaped pieces in between act as stiffening elements
- keine Wartung der Verbindungen an den Längskanten (ohne Schrauben) erforderlich - No maintenance of the connections on the longitudinal edges (without screws) required
- zerstörungsfreie Demontage möglich. - Non-destructive dismantling possible.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Turmbauwerk 1 tower structure
2 Innenrohr 2 inner tube
3 Außenrohr 3 outer tube
4 Ringspalt 4 annular gap
5 Füllmaterial 5 filler material
6 Mantel 6 coat
7 Wandelement 7 wall element
8 Sektion 8 section
9 Verbindungselement 9 connecting element
10 Teilschalen 10 partial shells
11 Querkante am Fuß eines Wandelements 11 Transverse edge at the foot of a wall element
12 Querkante am Kopf eines Wandelements12 Transverse edge at the head of a wall element
13 Längskante 13 long edge
14 Profil 14 profile
15 Rundstab 15 round bar
16 Formstück 16 fitting
17 Hohlkörper 17 hollow body
18 Polygonquerschnitt 18 polygonal cross-section
19 Flansch 19 flange
20 Schrauben bzw. Bolzen 20 screws or bolts
21 Durchgangsbohrung 21 through hole
22 Abkantwinkel 22 chamfer angles
23 Eckverbinder 23 corner connectors
24 Seil 24 rope
25 Zugstange 25 drawbar
26 Durchgangsloch im Formstück 26 through hole in the fitting
27 Spannvorrichtung 27 Jig
28 Stirn platte 28 forehead plate
29 Spannanker 29 tension anchor
30 Schweißnaht 30 weld seam
31 Klemme 31 clamp
32 Anschluss für Zugelement 32 Connection for tension element
33 Dichtungselement 33 sealing element
34 Öffnung für Zugelement 34 Opening for tension element

Claims

A N S P R Ü C H E EXPECTATIONS
1. Bausektion aufweisend: 1. Construction section comprising:
- wenigstens zwei gekrümmte und/oder ebene Wandelementen (7) mit je zwei - At least two curved and / or flat wall elements (7), each with two
Längskanten (13) und zwei Querkanten (11 , 12), wobei die Wandelemente (7) an den Längskanten (13) eine Profilierung (14, 15) mit einem Querschnitt aufweisen Longitudinal edges (13) and two transverse edges (11, 12), the wall elements (7) having a profile (14, 15) with a cross section on the longitudinal edges (13)
und and
- wenigstens zwei Formstücke (16) zur Verbindung der Wandelemente (7) über deren Längskanten (13), wobei jedes Formstück (16) wenigstens zwei Aufnahmen (16-4) zur Aufnahme jeweils einer Längskante (13) der Wandelemente (7) aufweist und wobei die Aufnahme mit einem zu dem Querschnitt der Profilierung (14) der Längskante (13) des Wandelementes (7) geometrisch komplementären Querschnitts ausgebildet ist, wobei zwei Wandelemente (7) miteinander über ein oder wenigstens ein Formstück (16) verbunden sind. - At least two shaped pieces (16) for connecting the wall elements (7) via their longitudinal edges (13), each shaped piece (16) having at least two receptacles (16-4) for receiving one longitudinal edge (13) of the wall elements (7) and the receptacle being designed with a cross-section that is geometrically complementary to the cross-section of the profiling (14) of the longitudinal edge (13) of the wall element (7), two wall elements (7) being connected to one another via one or at least one shaped piece (16).
2. Bausektion nach Anspruch 1 , 2. Construction section according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- an den Querkanten (11 , 12) der Wandelemente (7) Flansche (19) und/oder Eckverbinder (23) vorgesehen und/oder kraftschlüssig angearbeitet und/oder eingesetzt sind, wobei diese eine Verbindung und/oder einen Anschluss zwischen zwei aneinander gesetzten Sektionen (8) ermöglichen - On the transverse edges (11, 12) of the wall elements (7) flanges (19) and / or corner connectors (23) are provided and / or frictionally attached and / or inserted, these being a connection and / or a connection between two juxtaposed Allow sections (8)
und/oder and or
- Eckverbinder (23) und/oder Flansche (19) als Kreuzungsbereich von Längs- und - Corner connectors (23) and / or flanges (19) as the intersection of longitudinal and
Querfugen ausgebildet sind, wobei diese an den Querkanten (11 , 12) und/oder wenigstens abschnittsweise an den Längskanten (13) der Wandelemente (7) angeordnet sind. Transverse joints are formed, these being arranged on the transverse edges (11, 12) and / or at least in sections on the longitudinal edges (13) of the wall elements (7).
3. Bausektion nach Anspruch 1 oder 2, 3. Construction section according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Formstücke (16) gleichartig in Form eines Stabes und/oder Rundstabes (15) und/oder the shaped pieces (16) similarly in the form of a rod and / or round rod (15) and / or
Profilstabes ausgebildet sind. Profile rod are formed.
4. Bausektion nach einem der vorangehenden Ansprüche, 4. Construction section according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die zusammengesetzten Wandelemente (7) einen zylindrischen oder einen elliptischen oder polygonalen Raum oder einen offenen Raumabschnitt in U-Form oder C-Form aufspannen. the composite wall elements (7) are cylindrical or elliptical or span a polygonal space or an open space section in a U-shape or C-shape.
5. Bausektion nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5. Construction section according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Wandelemente (7) gefertigt sind aus Metall und/oder Kunststoff und/oder faserverstärktem Kunststoff und/oder Holz und/oder Beton. the wall elements (7) are made of metal and / or plastic and / or fiber-reinforced plastic and / or wood and / or concrete.
6. Bausektion nach einem der vorangehenden Ansprüche, 6. Construction section according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Dicke und/oder Breite und/oder Höhe eines Wandelementes (7) oder mehrerer Wandelemente (7) zueinander über die jeweilige Erstreckung jeweils gleichbleibend, unterschiedlich oder sich verjüngend ausgebildet ist. the thickness and / or width and / or height of a wall element (7) or a plurality of wall elements (7) is designed to be constant, different or tapered to one another over the respective extent.
7. Bausektion nach einem der vorangehenden Ansprüche, 7. Construction section according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Bausektion und/oder eine Verbindung von wenigstens zwei Bausektionen schraub- und/oder schweiß- und/oder klebelos ausgebildet ist. the construction section and / or a connection of at least two construction sections is designed without screws and / or welds and / or adhesives.
8. Bausektion nach einem der vorangehenden Ansprüche, 8. Construction section according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Formstück (16) und/oder Eckverbinder (23) derart ausgebildet ist, dass: the shaped piece (16) and / or corner connector (23) is designed such that:
- in den Flanschen (19) und/oder Eckverbindern (23) und/oder Formstücken (16) Durchführungen (32) und/oder Aufnahmen für Zugelemente und/oder Zug- / Stahlseile (24, 25) angeordnet sind; - In the flanges (19) and / or corner connectors (23) and / or shaped pieces (16) passages (32) and / or receptacles for tension elements and / or tension / steel cables (24, 25) are arranged;
und/oder and or
- die Öffnung (4) im Formstück (16) zur Aufnahme der Profilierung (14) des - The opening (4) in the shaped piece (16) for receiving the profiling (14) of the
Wandelementes (7) bei Aufnahme der komplementären Profilierung (14) ein verbleibenden Spalt kleiner gleich 1 mm aufweist; Wall element (7) has a remaining gap smaller than or equal to 1 mm when receiving the complementary profile (14);
und/oder and or
- es einen Abkantwinkel von 0° bis 180° aufweist; - It has a bevel angle of 0 ° to 180 °;
und/oder and or
- der Grundwerkstoff Metall und/oder Kunststoff und/oder faserverstärkter Kunststoff und/oder Holz und/oder Beton ist; - the base material is metal and / or plastic and / or fiber-reinforced plastic and / or wood and / or concrete;
und/oder and or
- wenigstens eine Bohrung zum kraftschlüssigen Anschluss eines Zugelements (21 , 32, 34) vorgesehen ist; und/oder - At least one bore is provided for the non-positive connection of a tension element (21, 32, 34); and or
- wenigstens eine Durchgangsbohrung (21 , 32) zur Durchführung eines Zugelementes (24, 25) vorgesehen ist; - At least one through hole (21, 32) is provided for the passage of a tension element (24, 25);
und/oder and or
- Dichtungselemente (33) im Bereich der Öffnung (16-4) im Formstück (16) zur Aufnahme der Profilierung (14) vorgesehen sind, die in Kontakt mit den Profilenden der - Sealing elements (33) are provided in the region of the opening (16-4) in the shaped piece (16) for receiving the profiling (14) which are in contact with the profile ends of the
Wandelemente (7) stehen; Wall elements (7) stand;
und/oder and or
- die Seitenkanten der Formstücke (16) geometrisch komplementär zu den Stirnseiten der angrenzenden Flansche (19) ausgebildet sind; - The side edges of the shaped pieces (16) are designed geometrically complementary to the end faces of the adjacent flanges (19);
und/oder and or
- die Formstücke (16) und/oder Eckverbinder (23) mit den Wandelementen (7) eine planmäßig lösbare Verbindung eingehen und ein Längsschub der Formstücke (16) entlang der Längskanten der Wandelemente (7) mittels einer temporär zum Herstellen und/oder Rückbauen anzusetzenden Vorschubeinrichtung ermöglicht werden kann; und/oder - The shaped pieces (16) and / or corner connectors (23) enter into a planned detachable connection with the wall elements (7) and a longitudinal thrust of the shaped pieces (16) along the longitudinal edges of the wall elements (7) by means of a temporary to be used for production and / or dismantling Feed device can be made possible; and or
- ein Zugelement (24, 25) an der Stirnseite eines Formstücks (16) mittels einer Stirnplatte (28) und/oder eines Spannankers (29) befestigbar ist; - A tension element (24, 25) can be fastened to the end face of a shaped piece (16) by means of an end plate (28) and / or a tensioning anchor (29);
und/oder and or
- wenigstens eine Durchgangsbohrung (21) in wenigstens zwei Eckverbindern (23) vorhanden sind, durch die Verbindungsmittel und/oder Schrauben und/oder Bolzen (20) und/oder Stifte zum Kraftschluss zwischen Eckverbinder (23) und Flansch (19) und/oder Eckverbinder (23) und Eckverbinder (23) einer angrenzenden Bausektion - At least one through hole (21) is present in at least two corner connectors (23) through which connecting means and / or screws and / or bolts (20) and / or pins for frictional connection between corner connector (23) and flange (19) and / or Corner connector (23) and corner connector (23) of an adjacent construction section
hindurchgeführt sind. are passed through.
9. Bauwerk umfassend wenigstens zwei Bausektionen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bausektionen miteinander entlang der Querkanten (11 , 12) der Wandelemente (7) verbunden sind und bedarfsweise zusätzliche Sicherungen 9. Building comprising at least two building sections according to one of the preceding claims, wherein the building sections are connected to one another along the transverse edges (11, 12) of the wall elements (7) and, if necessary, additional safeguards
vorgesehen sind, ausgewählt aus: are provided, selected from:
- Verbindung zu einem Fundament und/oder einer Gründung; - Connection to a foundation and / or foundation;
und/oder and or
- Verbindung zu einem Widerlager; - connection to an abutment;
und/oder and or
- Verbindung durch eine Mehrzahl oder durch alle miteinander verbundenen - Connection by a plurality or by all interconnected
Bausektionen durch Spannvorrichtungen (27). Construction sections by jigs (27).
10. Verwendung der Bausektion nach einem der vorangehenden Ansprüche als:10. Use of the construction section according to one of the preceding claims as:
- temporäres und/oder mobiles und/oder stationäres und/oder permanentes Bausystem im Hoch und/oder Tiefbau; - Temporary and / or mobile and / or stationary and / or permanent construction system in building and / or civil engineering;
- Tragelement und/oder Tragkonstruktion im Fahrzeugbau; - Support element and / or support structure in vehicle construction;
- Onshore- und/oder Offshore-Bauwerk zur Energieerzeugung; - Onshore and / or offshore structures for generating energy;
- Bauwerk oder Bauwerkselement im Fassadenbau und/oder Hallen- und/oder Messebau; - Building or building element in facade construction and / or hall and / or exhibition construction;
- Speicher von flüssigen und/oder gasförmigen und/oder festen Stoffen und/oder Waren, in Form von Silos und/oder Tanks und/oder Containern; - Storage of liquid and / or gaseous and / or solid substances and / or goods, in the form of silos and / or tanks and / or containers;
- Mast und/oder Aufbauelement im Schiffsbau; - Mast and / or superstructure element in shipbuilding;
- zusammengesetzter Flügel und/oder Rotorblatt in der Luftfahrt; - composite wing and / or rotor blade in aviation;
und/oder and or
- Senkkasten und/oder Pfahlgründung und/oder Baugrubensicherung und/oder - Caisson and / or pile foundation and / or excavation support and / or
Tunnelbauelement. Tunnel element.
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