WO2022069603A1 - Fundament für eine windkraftanlage - Google Patents

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WO2022069603A1
WO2022069603A1 PCT/EP2021/076890 EP2021076890W WO2022069603A1 WO 2022069603 A1 WO2022069603 A1 WO 2022069603A1 EP 2021076890 W EP2021076890 W EP 2021076890W WO 2022069603 A1 WO2022069603 A1 WO 2022069603A1
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elements
section
abutment
foundation
layers
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PCT/EP2021/076890
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French (fr)
Inventor
Gregor Prass
Christoph Schriefer
Original Assignee
Anker Werk I Port Mukran Gmbh
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to an anchor cage for a foundation of a wind turbine with at least one lower abutment, with at least one upper abutment, with at least one vertical connecting element between the at least one lower abutment and the at least one upper abutment, with at least one element for introducing a prestress into the at least one vertical connecting element and a foundation for a wind turbine with such an anchor cage,
  • the foundation essentially having prefabricated elements, preferably made of reinforced concrete, with a first, vertically extending section designed like a base, on which a tower of the wind turbine can be arranged, and a second substantially horizontally extending portion as a foundation body which is in contact with the ground, the first portion being located above the second portion.
  • Foundations for wind turbines are essentially designed as in-situ concrete foundations.
  • a pit is dug at the construction site, which is provided with a blinding layer.
  • the formwork and reinforcement are then erected and the whole thing filled with concrete on site.
  • a flat body is erected, if necessary with a base, see for example US 20160369520 A1 or WO 2008/036934 A2.
  • the foundations are provided with connecting means via which a tower of the wind turbine is connected to the foundation.
  • connecting means via which a tower of the wind turbine is connected to the foundation.
  • anchor rods are provided in the foundation against which a tower flange is bolted. These anchor rods can be provided in holes in the foundation or cast directly into the concrete will. If necessary, they are screwed against an abutment below. An abutment can also be provided at the top, which may hold the anchor rods in a desired arrangement. Such arrangements are also called anchor baskets.
  • US 20160369520 A1 or WO 2008/036934 A2 include a prefabricated anchor cage to enable connection to the wind turbine tower.
  • WO 2008/036934 A2 shows a combination of prefabricated elements and classic formwork/reinforcement construction. As a result, the aforementioned disadvantages are reduced only insignificantly. Further approaches for the manufacture of foundations for wind turbines from prefabricated components are shown in the prior art as follows:
  • EP 1 058 787 B1 discloses a foundation for a wind power plant in order to construct offshore wind power plants which are transported completely pre-assembled—ie including the foundation—and set down on the seabed in one piece at the erection site.
  • the foundation has individual prefabricated segments. These can be made of concrete.
  • a planar portion and a base portion are disclosed.
  • the base section consists of circular rings.
  • the flat section consists of individual basic elements with a trapezoidal base area, on which the base section is mounted vertically at the inner end, which has vertical passages.
  • the flat base sections are connected to one another by means of tongue and groove connections.
  • the base section and the flat base section are connected with a diagonal strut for reinforcement.
  • the circular segments of the base section also have vertical passages.
  • EP 1 058 787 B1 discloses a foundation made of individual prefabricated concrete parts, with a surface section and a base section, with at least these two sections being connected to one another vertically and horizontally.
  • EP 1 074663 A1 discloses a foundation for a wind turbine with a central body as a base with laterally extending star-shaped ribs/projections/beams screwed to it. ribs and central body are screwed together horizontally on site. The parts are prefabricated from concrete, among other things, and are delivered to the construction site by truck, arranged by crane and connected to one another horizontally on site using flanges and screw connections. Furthermore, anchors are necessary on the outside of the ribs in order to ensure adequate load transfer.
  • WO 2004/101898 A2 discloses a foundation for a wind turbine made of prefabricated concrete parts, with either a central body being provided to which flat bodies are screwed horizontally, or the foundation consists exclusively of components that have both a flat section and a base-like section, with these then connected horizontally to each other by screwing against flanges.
  • EP 2 182 201 A1 discloses two different foundations for a wind turbine.
  • a foundation is erected from prefabricated concrete parts after a corresponding delivery on site. Both include a planar section and a socket-like section.
  • a central body is provided.
  • the ribs/surface elements are attached to these. When assembled, the ribs form a polygonal body.
  • the central body has a projection which is embraced by a corresponding recess on the ribs.
  • the ribs are additionally locked against the central body by means of a lashing ring.
  • Anchor rods for mounting the tower are provided on the surface bodies.
  • the ribs have horizontally projecting anchor elements which, in the assembled state, extend radially into the center of the foundation.
  • Plates are provided below and above the anchors.
  • the in-situ concrete is introduced into the cavity thus formed in order to connect the anchors to one another and to form a central body.
  • the horizontal connection is simplified.
  • both the ribs and the central body has dimensions and masses that make transport complicated.
  • the connection to the tower is done with vertical anchor rods.
  • WO 2017/141095 A1 and WO 2017/141098 A1 also disclose a foundation for a wind turbine.
  • This foundation is formed from prefabricated ribbed bodies which have a base section at their inner end, on which the tower of the wind turbine is arranged.
  • the ribs radiate outward.
  • the sections between the ribs are in a further embodiment filled with plate elements which are screwed against the flanged ribs to produce a plate.
  • a steel sleeve is provided, which is connected to reinforcements provided inside the ribs and reinforcement beams provided in the inner cavity.
  • the ribs have a base plate. On which a diagonal reinforcement member and the base portion are integrally arranged.
  • the base sections are connected to one another horizontally via tongue and groove elements. Furthermore, the base sections have horizontal openings in which clamping elements are provided for horizontally connecting the base sections. Furthermore, anchor rods for connecting the tower to the foundation are cast into the base sections. Furthermore, external ground anchors are also disclosed. It is connected to the tower with cast-in vertical anchor rods.
  • WO 2019/115622 A1 and WO 2019/201714 A2 disclose the first successful foundations for wind turbines made from precast concrete parts for a steel tower and for a concrete tower for a wind turbine.
  • the foundations have two sections.
  • rib elements are provided which have a central section on which a base section is provided.
  • the tower of the wind turbine is then arranged on the base section.
  • the base section consists of individual segments that are connected to each other.
  • the rib elements and the base elements are clamped together by means of tensioning members which are provided in openings in the central section and in the elements of the base section.
  • the object of the invention is therefore to further improve the aforementioned foundations and to make them economically erectable or more erectable from prefabricated elements.
  • the object is achieved in that the at least one lower abutment and/or the at least one upper abutment is formed from at least two abutment segments arranged one above the other, and that at least one of the two abutment segments is composed of at least two abutment elements.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one upper and/or the at least one lower abutment is designed in the form of a closed ring, preferably as a circular ring or as a polygon.
  • a further teaching of the invention provides that the at least two abutment elements are arranged butted, preferably on one level. This makes it possible to divide the abutment into several parts so that these can be transported particularly easily and at the same time can be easily erected on the construction site.
  • a further teaching of the invention provides that gaps are provided between the abutment elements arranged in abutted manner.
  • a further teaching of the invention provides that at least two abutment segments arranged one above the other are each formed from at least two abutment elements. It is advantageous that more than two, preferably 5 to 6 Abutment elements are arranged one above the other. The more layers are provided, the lower the loss of load capacity compared to a one-piece abutment. The loss is approximately 1/n, where n is the number of layers.
  • a further teaching of the invention provides that the at least two abutment segments arranged one above the other are arranged in such a way that the joints are not arranged in an overlapping manner. As a result, the performance of the abutment can be increased in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that the abutment elements have at least one opening in which the at least one vertical connecting element is provided.
  • the vertical connecting means is a tensioning element, preferably an anchor rod, particularly preferably with at least one nut for introducing the pretension.
  • a further teaching of the invention provides that a bearing element is a flange plate.
  • a further teaching of the invention provides that the lower and/or the upper abutment are formed from at least two concentrically arranged abutments.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one upper abutment is a flange of the tower of the wind turbine.
  • a further teaching of the invention provides that a foundation for a wind turbine in one of the embodiments described below has an anchor basket as described above.
  • Such a foundation is a foundation for a wind turbine, the foundation essentially having prefabricated elements, preferably made of reinforced concrete, with a first, vertically extending section designed like a base, on which a tower of the wind turbine can be arranged, and a second one in the Substantially horizontally extending section as a foundation body, which in is in contact with the ground, with the first portion being positioned above the second portion.
  • the foundation is provided in such a way that the first, vertically extending, pedestal-like section is formed from at least three layers arranged one on top of the other, of which the upper and lower layers consist of at least two ring-like layers and the middle layer consists of at least one ring-like layer is formed in that the height of the upper and/or lower layer is less than the height of the middle layer, and that the layers are braced vertically with the second section by means of at least two vertical tension members.
  • Such foundations are suitable for both concrete towers and steel towers.
  • the advantage here is that with this foundation there is no need for horizontal connecting means, with sufficient stability being provided even in extreme load situations.
  • this is achieved in particular by the upper and lower layer of at least two ring-like layers in connection with bracing by prestressed tendons.
  • such a foundation is a foundation for a wind turbine, the foundation essentially having prefabricated elements, preferably made of reinforced concrete, with a first, vertically extending section designed like a base, on which a tower of the wind turbine can be arranged, with a second substantially horizontally extending section as a foundation body in contact with the ground, comprising at least two horizontal members with at least one bearing section at its inner end, the first section being located above the at least two bearing sections of the second section, and a third Section located below the at least two bearing sections of the second section.
  • the foundation is provided in such a way that a base is provided, which is formed at least from the first, vertically extending section designed like a base, from the at least two support sections of the second section and from the third, extending section designed like a base, so that the three sections thereby form at least three layers arranged one on top of the other, of which the upper and lower layer is formed from at least two ring-like layers and the middle layer (from at least one ring-like layer is formed such that the height of the upper and/or lower layer is less than the height of the middle tier, and that the tiers are braced vertically to the second section by means of at least two vertical tendons.
  • Such foundations are also suitable for both concrete towers and steel towers.
  • the advantage here is that with this foundation there is no need for horizontal connecting means, with sufficient stability being provided even in extreme load situations. Surprisingly, this is achieved in particular by the upper and lower layer of at least two ring-like layers in connection with bracing by prestressed tendons.
  • These foundations preferably provide that the total height, for example H+1, 2xI and/or 2xJ, of the upper and lower layers is less than the height of the middle layer. As a result, an optimal load distribution in the foundation can surprisingly be achieved.
  • At least one of the layers consists of at least one prefabricated element, preferably reinforced concrete.
  • at least one of the layers consists of at least two prefabricated elements, preferably of reinforced concrete.
  • at least two adjacent layers consist of at least two prefabricated elements, preferably of reinforced concrete. This facilitates the standardized erection of the foundation and reduces the necessary number of transports to the construction site, in particular of in-situ concrete.
  • the at least two elements are arranged butted and form the ring-like layer in the vertical joints between the at least two elements without horizontal fastening means. It is advantageous that the vertical joints are provided without tension and/or that the at least two elements are arranged without contact in the vertical joints. This in turn facilitates the standardized erection of the foundation and at the same time keeps the costs low because the prefabricated components in the area of the vertical butt joints can be worked with, for example, at distances of up to 3 cm, with the tolerances customary in concrete construction during manufacture. Surprisingly it has also shown that with such an arrangement there is sufficient stability even in extreme load situations in the foundation.
  • prefabricated elements of the first and/or second section are connected to one another essentially without horizontal connecting means, preferably with a vertical spacing between the prefabricated elements.
  • the prefabricated elements of the lower and/or upper layer have reinforced reinforcement in the normal direction (tension/compression reinforcement) and/or that the prefabricated elements of the middle layer have at least one reinforced reinforcement for dissipating shear loads, particularly in the radial direction Direction, having The provision of the reinforcements in the manner described above enables a cost-effective construction of the foundation.
  • At least one horizontal joint between the prefabricated elements of the first and/or second section is arranged one on top of the other without in-situ concrete and/or mortar. It has been shown that the provision of horizontal contact of the prefabricated elements with sufficiently precise manufacture (small tolerances in the horizontal direction of the prefabricated elements) causes sufficient friction in the horizontal joints by the prestressing, so that there is sufficient stability in the foundation even under extreme conditions stressful situation is given.
  • the prestressing by the at least two tendons is designed in such a way that all horizontal joints between the layers are under pressure in every operating state and in every extreme load state of the wind turbine. This creates sufficient friction in a particularly simple manner, particularly in the horizontal joints between the prefabricated elements of the prefabricated elements, so that the foundation is given sufficient stability for the horizontal joints, even in the event of extreme loads, even without materially bonded connections.
  • At least two ring-like abutments are provided, against which the tendons act, with at least one abutment on the upper side of the first section and at least one abutment on the underside of the second or third Section is arranged.
  • at least one abutment and/or at least one abutment ring consists of at least two prefabricated elements which are arranged in abutting manner in order to produce the ring-like abutment and/or abutment ring. This facilitates the transport of the prefabricated elements.
  • At least one abutment has at least two layers arranged one above the other. This makes it possible to erect the foundation in a standardized manner depending on the prestress introduced. Furthermore, it is advantageous that the layers each have at least two elements that are arranged butted, with the joints of two layers lying directly one above the other not being arranged in alignment. This avoids costly welding work on site and reduces the construction time of the foundation. Furthermore, it is possible in a simple manner to derive the prestressing loads adequately via the abutment constructed in this way, depending on the foundation design
  • the second section is formed from at least three horizontal elements and that the horizontal elements can be arranged depending on the parameters of the tower to be erected, in particular the tower radius. It is advantageous that the horizontal elements are arranged laterally spaced apart from one another, or that the horizontal elements are arranged laterally parallel and spaced apart from one another. This makes it possible in a particularly simple manner to provide a foundation depending on the dimensions of the tower to be erected. In particular, it is possible to create foundations for different tower radii with one type of horizontal element by moving the horizontal elements in parallel accordingly.
  • the elements of the at least three layers of the first section have at least two essentially vertical openings, in each of which a tendon, preferably a threaded rod or an anchor bolt with counter elements, is arranged.
  • a tendon preferably a threaded rod or an anchor bolt with counter elements.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first embodiment of a foundation with a first embodiment of an anchor cage according to the invention
  • Fig. 2 is a three-dimensional view of Fig. 1,
  • Fig. 3 is a plan view of Fig. 1,
  • 5a is a plan view of arranged surface elements of the foundation
  • Fig. 5b shows a detailed view of Fig. 5a
  • 9a, 9b a top view and a side view of a cover plate
  • FIG. 10a to 10d different arrangement options to Fig. 5a. 11 shows a sectional view of a second embodiment of a foundation with a second embodiment of an anchor cage according to the invention
  • Fig. 12 is a three-dimensional view of Fig. 11,
  • Fig. 13 is a plan view of Fig. 11,
  • 1 5a is a plan view of arranged surface elements of the foundation
  • Fig. 15b shows a detailed view of Fig. 15a
  • 19a, 19b a top view and a side view of a cover plate according to the invention.
  • Fig. 20a to 20d different arrangement options to Fig. 15a.
  • 21a is a spatial view of an anchor cage according to the invention.
  • Fig. 21b shows a detailed view of Fig. 9a
  • FIG. 22 shows a top view of an upper abutment ring of the anchor cage of FIG. 9a
  • FIG. 23 shows a plan view of a lower abutment ring of the anchor cage of FIG. 9a
  • FIG. 24a shows a sectional view through the anchor cage according to the invention according to FIG. 9a
  • Fig. 24b shows a detailed view of Fig. 12a
  • 25 shows a plan view of an upper abutment ring according to the invention as an upper and/or lower connection for the tendons of the foundation according to the invention
  • FIG. 26 an abstracted three-dimensional detailed view of Fig. 27,
  • FIG. 27 shows a sectional view through an embodiment of the upper and lower abutment ring according to FIG. 25 with installed clamping elements
  • Fig. 29 is an enlarged view of section A' of Fig. 28,
  • Fig. 30 is a plan view of Fig. 28,
  • 31 shows a three-dimensional view of 5 layers arranged one on top of the other in a stepped manner
  • Fig. 32 is a sectional view B'-B' of Fig. 30,
  • FIG. 33 shows an enlarged view of a detail C' of the upper abutment of FIG. 32.
  • Fig. 34 is an enlarged view of detail D' of the lower abutment of Fig. 32
  • a first embodiment of a foundation 10 is arranged in a sectional view in a pit 101 in the ground 100, optionally on an optionally compacted blinding layer 102.
  • the foundation 10 has a first section 11 and a second section 12 .
  • a third section can optionally be provided under the second section 12, which is then preferably provided in a recess (not shown) if it should be necessary for static reasons to extend the base 20 further into the ground .
  • the first section 11 is designed as a base 20 which is made up of several layers 13, 16, 17, the layers 13, 16, 17 being made up of, for example, 5 layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b. If necessary, further layers can be provided.
  • the layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b are made up of closed base sections 14, which in turn are made up of individual base segments 33, 34, 35 (see FIGS. 6a to 8b).
  • the base sections 14 are preferably designed here as circular rings, so that the base section 11 has an interior space 15 .
  • An alternative structure, for example a polygonal structure, is possible.
  • the layers 13, 16, 17 are preferably composed of the individual layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b, the layers themselves being composed of base segments 33, 34, 35 that match the layers.
  • the top layer 13 has two layers 13a, 13b.
  • the upper layer 13a is composed of base segments 33 with a height H, for example according to FIGS. 6a, 6b.
  • three recesses 37 are provided on its upper side 36, into which an upper connection flange 51 of an anchor cage 50, see FIGS. 21a to 24b, can be inserted.
  • the openings 18 for the clamping elements 19 are provided in the depressions 37 .
  • a layer 13b is provided underneath, which is composed of base segments 35 (FIGS. 7a, 7b) with a height I, which are also provided with openings 18 for the clamping elements 19.
  • the height I can be identical to the height H of the base segments 34 and is preferably the same.
  • the layer 16a As the middle layer 16. This is composed of base segments 34 with a height J.
  • the base segments 34 are also provided with openings 18 for the clamping elements 19.
  • the base segments 33, 34, 35 are preferably designed very precisely with regard to the height H, I, J, ie with the smallest possible height deviations in order to have the largest possible Bearing surface of the base segments 33, 34, 35 to cause each other when they are mounted to the base 20 arranged one above the other and are biased.
  • the height H, I of the base segments 33, 35 is designed in such a way that, when installed, it is essentially only subjected to tensile/compressive loads, ie it is subjected to loads in the normal direction.
  • the reinforcement is also designed for this (not shown), which essentially consists of reinforcement in the normal direction.
  • the heights H and I are preferably the same.
  • the height J of the base segments 34 is designed in such a way that, in the installed state, it is essentially only subjected to a shearing load.
  • the reinforcement is also designed for this (not shown), which essentially consists of reinforcement in the radial direction, particularly preferably in the form of stirrups.
  • the arrangement of the segments 33, 34, 35 to ring-like layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b and the arrangement of layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b on top of each other to form the layers 13, 16, 17, which then form the base, is shown spatially in FIG.
  • the base segments 33, 34, 35 are provided butted next to one another, so that there are vertical joints 38 between them. These are preferably designed as a gap with a thickness of several millimeters, e.g. 30 mm. These vertical joints 38 are preferably not filled with mortar or cast-in-place concrete. Furthermore, preferably no horizontal connecting means are provided.
  • the vertical joints of the individual layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b are preferably provided in such a way that the vertical joints 38 of adjacent layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b are not aligned, ie are not arranged one above the other. As illustrated in FIG. 2, it is advantageous if the vertical gaps 38 are always offset by substantially the same amount in the clockwise or counterclockwise direction.
  • the base segments 33, 34, 35 have vertical openings 18 in which, during the assembly of the foundation 10, tendons 19, for example anchor rods or reinforcement rods 19 with counter elements such as nuts 21, are provided in order to Foundation 10 bias. Together with abutments 51, 54 composed of flange plates 52, 55, these form an anchor cage 50.
  • the connection adapter 53 for the tower can also be a component of the upper abutment 51 if, for example, the tower is a steel tower.
  • the second section 12 is flat. Alternatively, it can also be realized in a star shape.
  • a plan view of the foundation 10 is shown in FIG. Fig. 2 shows a three-dimensional view of the foundation 10.
  • the second section 12 is made of horizontal elements 22 in the form of rib elements. These are shown in Figures 4a to 4e. Seen from the interior 15, these extend radially outwards.
  • a base plate 23 which is designed, for example, in the shape of a trapezium, so that all assembled base plates form a polygonal surface (see FIGS. 3, 5a) which approximates a circular shape.
  • Distances B can preferably be provided between side walls 44 of the base plates 23, which distances depend on the diameter of the tower to be erected.
  • a support section 25 with a body and side walls 29 which preferably essentially corresponds to the base 20 of the first section 11 .
  • Breakthroughs 18 can also be provided in the support section 25 .
  • reinforcing bars or anchor rods 19 can be installed in the support section 25, which extend outwards from the concrete of the base-like section 25 of the horizontal element 22.
  • the base 20 with its at least one base element 14 is arranged on the support section 25 .
  • the stiffening wall 26 is arranged at right angles to the base plate, the height of which decreases towards the outer end 27 of the base plate 23, for example.
  • the base plate 23 is tapered in parallel with respect to the side surfaces 29 of the body 30 of the support section 25 .
  • the parallel taper 31 is represented by the arrow D in FIG. 4c. A reduction in material is preferably achieved as a result.
  • the body 30 has a transition region 32 with which the stiffening wall 26 is connected to the support section 25 in a reinforcing manner.
  • a distance C is preferably provided as a vertical joint 40 when the horizontal elements 22 are arranged, which is preferably designed as an air gap. This creates vertical joints 40, which are also preferably not filled with mortar or in-situ concrete. Furthermore, preferably no horizontal connecting means are provided.
  • An upwardly open cavity 28 is formed between two adjacent stiffening walls 26, into which backfill soil 104 can be introduced, as a result of which a load can be applied to the second section 12 of the foundation 10.
  • locking elements can be placed against the body 30 of the support section 25 or the transition region 32.
  • cover plates 48 (FIGS. 9a, 9b) are provided, which are placed on two adjacent base plates 23 in order to cover the distance B between two side surfaces 44, so that the bottom 104 does not get into the distance B or through the distance B can.
  • the cover plates 48 have a tapered section 49 which is adapted to the transition area 32 . Through the cover plate 48, the full load of the heap base 104 can be applied to the second section 12 by introducing it into the cavity 28.
  • the interior space 15 can be filled with fill soil 104 and covered with a cover element 103 .
  • a horizontal member 22 it is possible with a horizontal member 22 to form a second section having interior spaces 15 of different sizes by sliding the horizontal members 22 inwards or outwards along a ray emanating from the center, like this one is represented by the double arrow A in FIG. 19d. Inwards, this is limited by the fact that the side surfaces 44 of the base plates 23 of the horizontal elements 22 touch. Outward this depends on the radius 45 of the tower to be erected, which is represented by a circle 46 in FIGS. 14a to 14d.
  • the distance B is preferably the same over the entire length of the side surfaces 44 from the inner end 24 to the outer end 27, so that two side surfaces 44 are arranged parallel to one another. In this way, foundations for towers with different diameters can be erected in a simple manner, preferably with a single horizontal element 22 .
  • an anchor basket 50 is formed as a first embodiment of an anchor basket according to the invention, as shown in Fig. 21a to 24b, which consists of a upper and a lower abutment 51, 54, which are shown in Fig. 22 and Fig. 23, which are connected to prestressing elements 19, for example in the form of anchor rods or reinforcement rods and counter elements 21, for example nuts.
  • the upper and lower abutment elements 51, 54 are composed, for example, of three concentric abutment rings 51a, 51b, 51c, 54a, 54b, 54c, of which the middle abutment ring 51b preferably contains the connection adapter 53 for the tower of the wind turbine here.
  • the abutment rings 51a, 51b, 51c, 54a, 54b, 54c can be provided from individual flange plates 52, 55 which are arranged butted against one another, as is the case in FIG. 3, FIG. 21b as detail F of FIG. 21 and FIG. 24b is shown as section G of FIG. 24a.
  • several flange plates 52, 55 can be arranged one above the other.
  • the flange plates 52, 55 are preferably not welded to one another, but rest on or against one another.
  • the flange plates 52, 55 have openings 57 and can be provided with different widths and different numbers of rows of openings 57 per flange plate 52, 55.
  • the abutment ring 51b can preferably be designed integrally with the connection adapter 53 as a flange plate 52 .
  • FIG. 11 shows a second embodiment of a foundation in a sectional view in a pit 101 in the ground 100, optionally on an optionally compacted blinding layer 102 10 arranged.
  • the foundation 10 has a first section 11 which is arranged on a second section 12 .
  • a third section 12a is provided under the second section 12 and is provided in a recess 105 of the construction pit 101 .
  • the three sections 11, 12, 12a form a base 20, which in turn is made up of several layers 13, 16, 17, the layers 13, 16, 17 here being made up of 5 layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b, for example . If necessary, further layers can be provided.
  • the layers 13a, 13b, 17a, 17b are made up of closed base sections 14, which in turn are made up of individual base segments 33, 34, 35 (see FIGS. 16a to 18b).
  • the base sections 14 are preferably designed here as circular rings, so that the base section 11 has an interior space 15 .
  • An alternative structure, for example a polygonal structure, is possible.
  • the layers 13, 16, 17 are preferably composed of the individual layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b, the layers 13a, 13b, 17a, 17b themselves being composed of base segments 33, 34, 35 that match the layers .
  • the top layer 13 has two layers 13a, 13b.
  • the upper layer 13a is composed of base segments 33 with a height H, for example according to FIGS. 16a, 16b.
  • On the upper side 36 a recess 37 is provided, for example, in which a connecting flange for the tower of the wind turbine or directly the bottom segment of the tower of the wind turbine is placed (not shown).
  • the openings 18a are provided for tendons (not shown. Tower of the wind turbine.
  • openings 18 are provided for the tendons 19.
  • abutment flanges 51 are arranged on the upper side 36, for example according to FIG. 25 , against which the tendons 19 are braced via the counter elements 21.
  • a layer 13b is provided underneath, which is composed of base segments 34 (FIGS. 17a, 17b) with a height I, which are also provided with openings 18 for the clamping elements 19 and openings 18a.
  • the height I can be identical to the height H of the base segments 33 and is preferably the same.
  • the layer 16a as the middle layer 16. This is formed from the body 30 of the support sections 25 of the horizontal segments 22. These have the height K.
  • the body 30 are also provided with openings 18 for the 19 clamping members.
  • the lower tier 17 with the layers 17a, 17b formed of base segments 35 with a height J.
  • the base segments 35 are also provided with openings 18 for the 19 tendons.
  • the base segments 33, 34, 35 and the body 30 of the horizontal element 22 are preferably designed very precisely with regard to the height H, I, J, K, i.e. with the smallest possible height deviations, in order to have the largest possible contact surface for the base segments 33, 34, 35 and the Body 30 to cause each other when they are mounted to the base 20 arranged one above the other and are biased.
  • the height H, I, j of the base segments 33, 35 is designed in such a way that, when installed, it is essentially only subjected to tensile/compressive loads, ie it is subjected to loads in the normal direction.
  • the reinforcement is also designed for this (not shown), which essentially consists of reinforcement in the normal direction.
  • the heights H, I and J are preferably the same.
  • the height K of the body 30 is designed in such a way that, in the installed state, it is essentially only subjected to a shearing load.
  • the reinforcement can also be designed for this (not shown), which consists essentially of reinforcement in the radial direction, particularly preferably in the form of stirrups.
  • the arrangement of the segments 33, 34, 35 and the body 30 to ring-like layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b and the arrangement of layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b on top of each other to form the layers 13, 16, 17, which then form the base 20 is shown spatially in FIG.
  • the base segments 33, 34, 35 and the body 30 are provided butted next to each other, so that there are vertical gaps 38, 40 between them. These are preferably designed as a gap with a thickness of several millimeters, for example 30 mm.
  • These vertical joints 38, 40 are preferably not filled with mortar or cast-in-place concrete. Furthermore, preferably no horizontal connecting means are provided.
  • the vertical joints of the individual layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b are preferably provided in such a way that the vertical joints 38, 40 of adjacent layers 13a, 13b, 16a, 17a, 17b are not aligned, ie are not arranged one above the other.
  • the vertical gaps 38 are always offset by substantially the same amount in the clockwise or counterclockwise direction.
  • the base segments 33, 34, 35 and the body 30 have vertical openings 18 in which 10 tendons 19, such as anchor or rebars 19 are provided with counter elements such as nuts 21 in conjunction with washers 21a to the foundation during assembly of the foundation 10 to bias. Together with abutments 51a composed of flange plates 52, these form an anchor basket (not shown).
  • the connection adapter 53 for the tower can also be part of the upper abutment 51a if, for example, the tower is a steel tower.
  • the second section 12 is flat. Alternatively, it can also be realized in a star shape.
  • a plan view of the foundation 10 is shown in FIG. Fig. 12 shows a three-dimensional view of the foundation 10.
  • the second section 12 is made of horizontal elements 22 in the form of rib elements. These are shown in Figures 14a to 14e. Seen from the interior 15, these extend radially outwards.
  • a base plate 23 which is designed, for example, in the shape of a trapezium, so that all assembled base plates form a polygonal surface (see FIGS. 13, 5a) which approximates a circular shape.
  • Distances B can preferably be provided between side walls 44 of the base plates 23, which distances depend on the diameter of the tower to be erected.
  • Breakthroughs 18 can also be provided in the support section 25 .
  • reinforcing bars or anchor rods 19 can be installed in the support section 25, which extend outwards from the concrete of the base-like section 25 of the horizontal element 22.
  • the base 20 with its at least one base element 14 is arranged on the support section 25 .
  • a tower is erected using prestressing elements (not shown) and braced accordingly, then, as shown here, it is advantageous to provide a recess 30a in the body 30 in order to check the counter elements of the tower prestressing and to retension if necessary.
  • the openings 18a preferably open into the area of the recess, as shown here. Furthermore, the openings 18a are preferably provided at an angle, so that the pretensioning elements of the tower can be passed directly through.
  • the stiffening wall 26 is arranged at right angles to the base plate, the height of which decreases towards the outer end 27 of the base plate 23, for example.
  • the base plate 23 is tapered in parallel with respect to the side surfaces 29 of the body 30 of the support section 25 .
  • the parallel taper 31 is represented by the arrow D in FIG. 14c. A reduction in material is preferably achieved as a result.
  • the body 30 has a transition area 32 with which the stiffening wall 26 is connected to the support section 25 in a reinforcing manner.
  • a distance C is preferably provided as a vertical joint 40 when the horizontal elements 22 are arranged, which is preferably designed as an air gap. This creates vertical joints 40, which are also preferably not filled with mortar or in-situ concrete. Furthermore, preferably no horizontal connecting means are provided.
  • An upwardly open cavity 28 is formed between two adjacent stiffening walls 26, into which backfill soil 104 can be introduced, as a result of which a load can be applied to the second section 12 of the foundation 10. So that the cavities 28 can be filled with backfill 104 and this cannot enter the interior space 15, locking elements (not shown) can be placed against the body 30 of the support section 25 or the transition region 32.
  • cover plates 48 (FIGS. 9a, 9b) are provided, which are placed on two adjacent base plates 23 in order to cover the distance B between two side surfaces 44, so that the bottom 104 does not get into the distance B or through the distance B can.
  • the cover plates 48 have a tapered section 49 which is adapted to the transition area 32 . Through the cover plate 48, the full load of the heap base 104 can be applied to the second section 12 by introducing it into the cavity 28.
  • the interior space 15 can be filled with fill soil 104 and covered with a cover element (not shown).
  • a horizontal member 22 it is possible with a horizontal member 22 to form a second section having interior spaces 15 of different sizes by sliding the horizontal members 22 inwards or outwards along a ray emanating from the center, like this one is represented by the double arrow A in FIG. 10d. Inwards, this is limited by the fact that the side surfaces 44 of the base plates 23 of the horizontal elements 22 touch. To the outside, this depends on the radius 45 of the tower to be erected, which is represented by a circle 46 in FIGS. 10a to 10d.
  • the distance B is preferably the same over the entire length of the side surfaces 44 from the inner end 24 to the outer end 27, so that two side surfaces 44 are arranged parallel to one another. In this way, foundations for towers with different diameters can be erected in a simple manner, preferably with a single horizontal element 22 .
  • an anchor cage is formed as a second embodiment of an anchor cage according to the invention, which consists of an upper and a lower abutment 51a, which is shown in Fig 25 is formed, which are connected to tendons 19, for example in the form of anchor rods or reinforcement rods and counter elements 21, for example nuts.
  • the upper and the lower abutment element 51a are composed, for example, of an abutment ring 51b.
  • the abutment ring 51b can be provided from individual flange plates 52 which are arranged butted against one another, as is shown in FIG. 26 as an indicated anchor cage detail.
  • flange plates 52 can also be arranged one above the other, as is shown in FIGS. 26 and 27 . In this case, they are then preferably arranged in such a way that their vertical joints 56 do not overlap in adjacent layers of the flange plates 52 .
  • the flange plates 52 are preferably not welded to one another, but rest on or against one another.
  • the flange plates 52 have openings 57 and can be provided with different widths and different numbers of rows of openings 57 per flange plate 52, 55.
  • the abutment ring 51b can preferably be designed integrally with the connection adapter 53 as a flange plate 52 .
  • FIG. 28 to 34 show a further embodiment of an anchor cage 50 according to the invention, as can be used, for example, in one of the embodiments of the foundation 10.
  • FIG. 28 to 34 show a further embodiment of an anchor cage 50 according to the invention, as can be used, for example, in one of the embodiments of the foundation 10.
  • the anchor cage 50 has an upper abutment 51 and a lower abutment 54, which are connected with connecting means here preferably in the form of anchor rods 19 as tendons.
  • the anchor rods 19 here preferably have a threaded section 58 on both sides, onto which clamping elements in the form of nuts 21 can be screwed, in order to introduce a prestress into the anchor rods 19 and at the same time the abutments 51, 54 against the elements of the foundation 10, here preferably the base elements and to clamp the surface elements/rib elements or to clamp them together.
  • the upper abutment 51 is here preferably made up of 6 abutment segments arranged one above the other, here preferably in the form of abutment rings, which are each here preferably made up of 4 abutment elements, here preferably in the form of flange plates 52 .
  • the lower abutment 54 is here preferably made up of 6 abutment segments arranged one above the other, here preferably in the form of abutment rings, which are each here preferably made up of 4 abutment elements, here preferably in the form of flange plates 55 .
  • Other arrangements and numbers are possible.
  • the flange plates 52 and flange plates 55 of an abutment segment, which are arranged on one level, are arranged butted so that there are gaps 56 between the flange plates, as is shown in FIGS. 29, 30, 33, 34.
  • the flange plates 52 are preferably not welded to one another, but rest on or against one another.
  • the flange plates 52 have openings 57 and can be provided with different widths and different numbers of rows of openings 57 per flange plate 52, 55.
  • the anchor rods 19 are arranged in the openings 57 in the flange plates 52, 55.
  • the structure of the abutments 51 , 54 can be varied as required for the anchor cage 50 .
  • the upper abutment 51 can have the structure described above, or only the lower abutment 54.
  • abutment rings can also be provided concentrically in analogy to, for example, FIG. 22 or FIG. 23 in this embodiment of the anchor cage.
  • connection adapter 53 Furthermore, it is also possible to integrate a connection adapter 53 .

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ankerkorb für ein Fundament einer Windkraftanlage mit wenigstens einem unteren Widerlager, mit wenigstens einem oberen Widerlager, mit wenigstens einem vertikalen Verbindungselement zwischen dem wenigstens einen unteren Widerlager und dem wenigstens einen oberen Widerlager, mit wenigstens einem Element zum Einbringen einer Vorspannung in das wenigstens eine vertikale Verbindungselement. Dabei ist vorgesehen, dass das wenigstens eine untere Widerlager und/oder das wenigstens eine obere Widerlager aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Widerlagersegmenten gebildet ist, und dass wenigstens eines der zwei Widerlagersegmente aus wenigstens zwei Wiederlagerelementen zusammengesetzt ist.

Description

Beschreibung
Fundament für eine Wind Kraftanlage
Die Erfindung betrifft einen Ankerkorb für ein Fundament einer Windkraftanlage mit wenigstens einem unteren Widerlager, mit wenigstens einem oberen Widerlager, mit wenigstens einem vertikalen Verbindungselement zwischen dem wenigstens einen unteren Widerlager und dem wenigstens einen oberen Widerlager, mit wenigstens einem Element zum Einbringen einer Vorspannung in das wenigstens eine vertikale Verbindungselement sowie ein Fundament für eine Windkraftanlage mit einem solchen Ankerkorb, wobei das Fundament im Wesentlichen vorgefertigte Elemente, bevorzugt aus bewehrtem Beton, aufweist, mit einem ersten, sich vertikal erstreckenden sockelartig ausgeführten Abschnitt, auf dem ein Turm der Windkraftanlage anordbar ist, und einem zweiten sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Abschnitt als Fundamentkörper, der sich in Kontakt mit dem Boden befindet, wobei der erste Abschnitt oberhalb des zweiten Abschnitts angeordnet ist.
Fundamente für Windkraftanlagen werden im Wesentlichen als In-Situ-Betonfundamente ausgeführt. Dafür wird am Errichtungsort eine Grube ausgehoben, diese wird mit einer Sauberkeitsschicht versehen. Anschließend werden die Schalung und die Bewehrung errichtet und das Ganze mit Beton vor Ort gefüllt. Dabei wird ein flächiger Körper ggf. mit einem Sockel errichtet, siehe beispielsweise US 20160369520 A1 oder WO 2008/036934 A2.
Weiterhin sind die Fundamente mit Verbindungsmitteln versehen, über die ein Turm der Windkraftanlage mit dem Fundament verbunden wird. Hierfür werden unterschiedliche Konstruktionen vorgesehen. So werden beispielsweise Ankerstangen im Fundament vorgesehen, gegen die ein Turmflansch verschraubt wird. Diese Ankerstangen können in Bohrungen im Fundament vorgesehen werden oder direkt mit im Beton eingegossen werden. Ggf. werden sie gegen ein Widerlager unten verschraubt. Oben kann ebenfalls ein Widerlager vorgesehen sein, dass die Ankerstangen ggf. in einer gewünschten Anordnung hält. Solche Anordnungen werden auch Ankerkorb genannt.
US 20160369520 A1 oder WO 2008/036934 A2 beinhalten einen vorgefertigten Ankerkorb, um eine Verbindung mit dem Turm der Windkraftanlage zu ermöglichen.
Neben dem Transportaufwand durch die Lieferung des Betons, der Schalung, des Ankerkorbs und der Bewehrung ist dieses vor Ort sehr arbeitsintensiv. Auch ist die Qualitätssicherung aufwendig bzw. je nach Witterung auch problem behaftet. Weiterhin ist der Rückbau nach dem Ende der Lebensdauer der Windkraftanlage teuer und sehr aufwendig. Dieses gilt insbesondere für Betontürme für Windkraftanlagen, die optimaler Weise ein Durchmesser zu Höhenverhältnis von ca. 1:10 aufweisen, wodurch Durchmesser von 8 bis 15 m keine Seltenheit sind. Fundamente für solche Türme werden bisher in Ortbeton hergestellt. Weiterhin müssen Bereiche vorgesehen sein, in denen die Vorspannelemente des Turms am Fundament angebracht und vorgespannt werden können. Das Vorspannen erfolgt mit dafür vorgesehenen Vorrichtungen, die in die Vorspannbereiche gebracht werden müssen. Als Widerlager für das Vorspannen bzw. für das Anbringen der Vorspannelemente (Litzen/Seile) werden im Inneren des Fundaments für gewöhnlich aufwendige Krag Strukturen vorgesehen, unter denen dann die Vorrichtungen gebracht werden. Diese Strukturen sind aufwendig und verbesserungswürdig.
Weiterhin gibt es prinzipiell Bedarf, Fundamente von Windkraftanlagen aus vorgefertigten Elementen zu errichten, womit die vorgenannten Probleme reduziert bzw. eliminiert werden könnten. Prinzipiell ist vorteilhaft, dass bei einem Vorfertigen die Bauteile unter definierten Bedingungen standardisiert produziert werden können. Auch reduziert sich der Arbeitsaufwand vor Ort. Hierfür wurden verschiedene Ansätze im Stand der Technik beschrieben.
Beispielsweise zeigt WO 2008/036934 A2 eine Kombination aus vorgefertigten Elementen und klassischem Schalungs-/Bewehrungsbau. Dadurch werden die zuvor genannten Nachteile nur unwesentlich reduziert. Weitere Ansätze für das Herstellen von Fundamenten für Windkraftanlagen aus vorgefertigten Bauteilen sind wie folgt im Stand der Technik gezeigt:
EP 1 058 787 B1 offenbart ein Fundament für eine Windkraftanlage, um offshore Windkraftanlagen zu errichten, die vollständig vormontiert - also inklusive Fundament - transportiert und am Errichtungsort auf den Meeresgrund in einem Stück abgesetzt werden. Das Fundament weist dabei einzelne vorgefertigte Segmente auf. Diese können aus Beton bestehen. Es sind ein flächiger Abschnitt und ein Sockelabschnitt offenbart. Der Sockelabschnitt besteht aus Kreisringen. Der flächige Abschnitt besteht aus einzelnen in der Grundfläche trapezförmigen Grundelementen, auf dem der Sockelabschnitt am inneren Ende vertikal montiert ist, der vertikale Durchgänge aufweist. Die flächigen Grundabschnitte sind mittels Nut-Feder-Verbindungen miteinander verbunden. Der Sockelabschnitt und der flächige Grundabschnitt sind mit einer Diagonalstrebe zur Aussteifung verbunden. Die Kreissegmente des Sockel abschnitts weisen ebenfalls vertikale Durchgänge auf. In die Durchgänge werden Verbindungskabel/Ankerstangen eingebracht. Falls die Fundamentteile aus Beton vorgesehen sind, ist unterhalb der Grundelemente im Bereich der vertikalen Durchgänge ein flacher Widerlagerring aus Stahl vorgesehen. Mit den Verbindungskabeln/Ankerstangen wird das Fundament ankerkorbartig montierten und die Windkraftanlage am Fundament befestigt. Zusätzlich sind horizontale Durchgänge in Grundelementen und Diagonalstreben vorgesehen, in denen ebenfalls Verbindungskabel/Ankerstangen angeordnet werden, mit denen die Elemente des Fundaments horizontal vorgespannt werden. Erst durch das horizontale Vorspannen wird das Fundament belastbar fertiggestellt. Somit offenbart EP 1 058 787 B1 ein Fundament aus einzelnen vorgefertigten Betonteilen, mit einem Flächenabschnitt und einem Sockelabschnitt, wobei zumindest diese beiden Abschnitte vertikal und horizontal miteinander verbunden werden.
Nachteilig hierbei ist, dass erhebliche Kosten und erheblicher Arbeitsaufwand für das Verbinden der Elemente und das Herstellen des statisch belastbaren Fundaments notwendig sind.
EP 1 074663 A1 offenbart ein Fundament für eine Windkraftanlage mit einem Zentralkörper als Sockel mit daran angeschraubten sich seitlich erstreckenden sternförmig angeordneten Rippen/Vorsprüngen/Trägern. Rippen und Zentralkörper werden vor Ort horizontal miteinander verschraubt. Die Teile sind unter anderem aus Beton vorgefertigt und werden mittels LKW zur Baustelle angeliefert, per Kran angeordnet und vor Ort miteinander horizontal über Flansche und Verschraubungen verbunden. Weiterhin sind an der Außenseite der Rippen Anker notwendig, um einen hinreichenden Lastabtrag zu gewährleisten.
Nachteilig hierbei ist, dass auch hier erhebliche Kosten und erheblicher Arbeitsaufwand für Verbinden der Elemente und das Herstellen des statisch belastbaren Fundaments notwendig sind. Weiterhin sind zusätzliche Verankerungen notwendig.
WO 2004/101898 A2 offenbart ein Fundament für eine Windkraftanlage aus vorgefertigten Betoneinzelteilen, wobei entweder ein Zentralkörper vorgesehen ist, an dem Flächenkörper horizontal angeschraubt werden, oder das Fundament besteht ausschließlich aus Bauteilen, die sowohl einen flächigen Abschnitt und einen sockelartigen Abschnitt aufweisen, wobei diese dann horizontal miteinander mittels Verschraubung gegen Flansche verbunden werden.
Nachteilig hierbei ist, dass auch hier erhebliche Kosten und erheblicher Arbeitsaufwand für Verbinden der Elemente und das Herstellen des statisch belastbaren Fundaments notwendig sind.
EP 2 182 201 A1 offenbart zwei unterschiedliche Fundamente für eine Windkraftanlage. Bei beiden wird aus vorgefertigten Betonteilen nach einer entsprechenden Anlieferung vor Ort ein Fundament errichtet. Beide enthalten einen flächigen Abschnitt und einen sockelartigen Abschnitt. In Variante 1 ist ein Zentralkörper vorgesehen. Die Rippen/Flächenelemente werden an diesen angesetzt. Montiert bilden die Rippen einen polygonalen Körper. Der Zentralkörper weist einen Vorsprung auf, der von einem entsprechenden Rücksprung an den Rippen umgriffen wird. Die Rippen werden zusätzlich mittels eines Zurrrings gegen den Zentralkörper arretiert. An den Flächenköpern sind Ankerstangen zur Montage des Turms vorgesehen. Bei der zweiten Variante weisen die Rippen horizontal vorspringende Ankerelemente auf, die sich im montierten Zustand radial in das Zentrum des Fundaments erstrecken. Unterhalb und oberhalb der Anker sind Platten vorgesehen. In den so gebildeten Hohlraum wird der Ortbeton eingebracht, um die Anker miteinander zu verbinden und einen Zentralkörper zu bilden. Bei beiden Varianten wird das horizontale Verbinden vereinfacht. Allerdings weisen sowohl die Rippen als auch der Zentralkörper Dimensionen und Massen auf, die einen Transport kompliziert gestalten. Das Verbinden mit dem Turm erfolgt per vertikaler Ankerstangen.
WO 2017/141095 A1 und WO 2017/141098 A1 offenbaren ebenfalls ein Fundament für eine Windkraftanlage. Dieses Fundament wird aus vorgefertigten Rippenkörpern gebildet, die an ihrem inneren Ende einen Sockelabschnitt aufweisen, auf dem der Turm der Windkraftanlage angeordnet wird. Die Rippen erstrecken sich strahlenförmig nach außen. Die Abschnitte zwischen den Rippen werden in einer weiteren Ausführungsform mit Plattenelementen, die gegen die Rippen mit Flanschen geschraubt werden, zur Herstellung einer Platte gefüllt. Mittig ist anstelle eines Zentralkörpers eine Stahlhülse vorgesehen, die mit im Rippeninneren vorgesehenen Bewehrungen und in inneren Hohlraum vorgesehenen Verstärkungsbalken verbunden ist. Die Rippen weisen eine Grundplatte auf. Auf der ein diagonales Verstärkungselement und der Sockelabschnitt einstückig angeordnet sind. Die Sockelabschnitte sind horizontal über Nut-Feder- Elemente miteinander verbunden. Weiterhin weisen die Sockelabschnitte horizontale Öffnungen auf, in denen Spannelemente zum horizontalen Verbinden der Sockelabschnitte vorgesehen werden. Weiterhin sind in den Sockelabschnitten Ankerstangen für das Verbinden des Turms mit dem Fundament eingegossen. Weiterhin sind ebenfalls außenliegenden Bodenanker offenbart. Das Verbinden mit dem Turm erfolgt per eingegossener vertikaler Ankerstangen.
Nachteilig hierbei ist, dass auch hier erhebliche Kosten und erheblicher Arbeitsaufwand für Verbinden der Elemente und das Herstellen des statisch belastbaren Fundaments notwendig sind.
WO 2019/115622 A1 und WO 2019/201714 A2 offenbaren erste erfolgreiches Fundamente für Windkraftanlagen aus Betonfertigteilen für einen Stahlturm und für einen Betonturm für eine Windkraftanlage. Die Fundamente weisen zwei Abschnitte auf. Dabei sind Rippenelemente vorgesehen, die eine zentralen Abschnitt aufweisen, auf dem ein Sockelabschnitt vorgesehen ist. Auf dem Sockelabschnitt wird dann der Turm der Windkraftanlage angeordnet. Der Sockelabschnitt besteht dabei aus einzelnen Segmenten, die miteinander verbunden werden. Mittels Spanngliedern, die in Öffnungen im Zentralenabschnitt und in den Elementen des Sockelabschnitts vorgesehen sind, werden die Rippenelementen und die Sockelelemente miteinander verspannt. Bei Weiterentwicklungen dieser Fundamente haben sich überraschende und besonders effiziente Verbesserungen im Bereich des Sockels ergeben. Diese Spannglieder bilden dabei eine Art Ankerkorb.
Aufgabe der Erfindung ist daher, die vorgenannten Fundamente weiter zu verbessern und aus vorgefertigten Elementen wirtschaftlich errichtbar bzw. errichtbarer zu machen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das wenigstens eine untere Widerlager und/oder das wenigstens eine obere Widerlager aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Widerlagersegmenten gebildet ist, und dass wenigstens eines der zwei Widerlagersegmente aus wenigstens zwei Wiederlagerelementen zusammengesetzt ist.
Hierdurch wird es auf einfache weise möglich, einen Ankerkorb bereitzustellen, mit dem sich Elemente des Fundaments verspannen lassen. Weiterhin wird es möglich, den Ankerkorb zur Baustelle des Fundaments zu transportieren. Zusätzlich hat sich überraschend gezeigt, dass durch den Aufbau der Ankerkorb in der Lage ist, Zug- und Druckkräfte der Windkraftanlage, die auf das Fundament einwirken aufzunehmen, wodurch der Ankerkorb bei der Auslegung des Fundaments statisch und dynamisch mitberücksichtigt werden kann.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine obere und/oder das wenigstens eine untere Widerlager geschlossen ringförmig, bevorzugt als Kreisring oder als Polygon, ausgeführt sind.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens zwei Widerlagerelemente gestoßen angeordnet sind, bevorzugt auf einer Ebene. Hierdurch wird es möglich, das Widerlager in mehrere Teile aufzuteilen, so dass diese besonders einfach transportierbar und gleichzeitig einfach auf der Baustelle errichtbar zu halten.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass zwischen den gestoßen angeordneten Wiederlagerelementen Fugen vorgesehen sind.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei übereinander angeordnete Widerlagersegmente jeweils aus wenigstens zwei Widerlagerelementen gebildet sind. Dabei ist vorteilhalt, dass mehr als zwei bevorzugt 5 bis 6 Widerlagerelemente übereinander angeordnet werden. Je mehr Lagen vorgesehen sind, desto geringer ist der Verlust an Lastaufnahme gegenüber einem einstückigen Widerlager. Der Verlust beträgt näherungsweise 1/n, wobei n die Anzahl der Lagen ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens zwei übereinander angeordneten Widerlagersegmente so angeordnet sind, dass die Fugen nicht überlappend angeordnet sind. Dadurch kann auf einfache Weise die Leistungsfähigkeit des Widerlagers erhöht werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Widerlagerelemente wenigstens einen Durchbruch aufweisen, in den das wenigstens eine vertikale Verbindungselement vorgesehen ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei den vertikalen Verbindungsmittel um ein Spannelement, bevorzugt eine Ankerstange besonders bevorzugt mit wenigstens einer Mutter zum Einbringen der Vorspannung, handelt.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei einem Wederlagerelement um ein Flanschblech handelt.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das untere und/oder das obere Widerlager aus wenigstens zwei konzentrisch angeordneten Widerlagern gebildet sind.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine oberer Widerlager ein Flansch des Turms der Windkraftanlage ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass ein Fundament für eine Windkraftanlage in einer der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen einen zuvor beschriebenen Ankerkorb aufweist.
Ein solches Fundament ist ein Fundament für eine Windkraftanlage, wobei das Fundament im Wesentlichen vorgefertigte Elemente, bevorzugt aus bewehrtem Beton, aufweist, mit einem ersten, sich vertikal erstreckenden sockelartig ausgeführten Abschnitt, auf dem ein Turm der Windkraftanlage anordbar ist, und einem zweiten sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Abschnitt als Fundamentkörper, der sich in Kontakt mit dem Boden befindet, wobei der erste Abschnitt oberhalb des zweiten Abschnitts angeordnet ist. Das Fundament ist dabei so vorgesehen, dass der erste, sich vertikal erstreckende sockelartig ausgeführte Abschnitt aus wenigstens drei übereinander angeordneten Lagen gebildet ist, von denen die obere und die untere Lage aus mindestens zwei ringartig ausgeführten Schichten und die mittlere Lage aus wenigstens einer ringartig ausgeführten Schicht gebildet ist, dass die Höhe der oberen und/oder unteren Lage kleiner als die Höhe der mittleren Lage ist, und dass die Lagen mittels wenigstens zwei vertikalen Spanngliedern mit dem zweiten Abschnitt vertikal verspannt sind.
Derartige Fundamente sind sowohl für Betontürme wie auch für Stahltürme geeignet. Vorteilhaft dabei ist, dass bei diesem Fundament vollständig auf horizontale Verbindungsmittel verzichtet werden kann, wobei eine hinreichende Stabilität auch in extremen Belastungssituationen gegeben ist. Dieses wird überraschender Weise insbesondere durch die obere und untere Lage aus mindestens zwei ringartig ausgeführten Schichten in Verbindung mit dem Verspannen durch vorgespannte Spannglieder erreicht.
Alternativ ist ein solches Fundament ein Fundament für eine Windkraftanlage, wobei das Fundament im Wesentlichen vorgefertigte Elemente, bevorzugt aus bewehrtem Beton, aufweist, mit einem ersten, sich vertikal erstreckenden sockelartig ausgeführten Abschnitt, auf dem ein Turm der Windkraftanlage anordbar ist, mit einem zweiten sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Abschnitt als Fundamentkörper, der sich in Kontakt mit dem Boden befindet, der wenigstens zwei Horizontalelemente mit wenigstens einem Auflagerabschnitt an seinem inneren Ende aufweist, wobei der erste Abschnitt oberhalb der wenigsten zwei Auflagerabschnitte des zweiten Abschnitts angeordnet ist, und mit einem dritten Abschnitt der unterhalb der wenigsten zwei Auflagerabschnitte des zweiten Abschnitts angeordnet ist. Das Fundament ist dabei so vorgesehen, dass ein Sockel vorgesehen ist, der wenigstens aus dem ersten, sich vertikal erstreckende sockelartig ausgeführte Abschnitt, aus den wenigstens zwei Auflagerabschnitten des zweiten Abschnitts und aus dem dritten, sich vertikal erstreckende sockelartig ausgeführte Abschnitt gebildet ist, dass die drei Abschnitte dabei wenigstens drei übereinander angeordnete Lagen bilden, von denen die obere und die untere Lage aus mindestens zwei ringartig ausgeführten Schichten und die mittlere Lage(aus wenigstens einer ringartig ausgeführten Schicht gebildet ist, dass die Höhe der oberen und/oder unteren Lage kleiner als die Höhe der mittleren Lage ist, und dass die Lagen mittels wenigstens zwei vertikalen Spanngliedern mit dem zweiten Abschnitt vertikal verspannt sind.
Auch derartige Fundamente sind sowohl für Betontürme wie auch für Stahltürme geeignet. Vorteilhaft dabei ist, dass bei diesem Fundament vollständig auf horizontale Verbindungsmittel verzichtet werden kann, wobei eine hinreichende Stabilität auch in extremen Belastungssituationen gegeben ist. Dieses wird überraschender Weise insbesondere durch die obere und untere Lage aus mindestens zwei ringartig ausgeführten Schichten in Verbindung mit dem Verspannen durch vorgespannte Spannglieder erreicht.
Diese Fundamente sehen dabei bevorzugt vor, dass die die Höhe beispielsweise H+l, 2x I und/oder 2x J, der oberen und unteren Lage in Summe kleiner als die Höhe der mittleren Lage ist. Hierdurch kann überraschender Weise eine optimale Lastverteilung im Fundament erreicht werden.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass wenigstens eine der Schichten aus wenigstens einem vorgefertigten Element, bevorzugt aus bewehrtem Beton, besteht. Alternativ ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Schichten aus wenigstens zwei vorgefertigten Elementen, bevorzugt aus bewehrtem Beton, besteht. Weiterhin alternativ ist vorgesehen, dass wenigstens zwei benachbarte Schichten aus wenigstens zwei vorgefertigten Elementen, bevorzugt aus bewehrtem Beton, bestehen. Hierdurch wird die standardisierte Errichtung des Fundaments erleichtert und die notwendige Anzahl von Transporten zur Baustelle insbesondere von Ortbeton reduziert.
Dabei ist vorteilhaft, dass die wenigstens zwei Elemente gestoßen angeordnet sind und ohne horizontale Befestigungsmittel in den vertikalen Fugen zwischen den wenigstens zwei Elementen die ringartig ausgeführte Schicht bilden. Dabei ist vorteilhaft, dass die vertikalen Fugen spannungsfrei vorgesehen sind, und/oder dass die wenigstens zwei Elemente in den vertikalen Fugen berührungsfrei angeordnet sind. Hierdurch wird wiederum die standardisierte Errichtung des Fundaments erleichtert und gleichzeitig die Kosten niedrig gehalten, weil die vorgefertigten Bauteile im Bereich der vertikalen Stoßfugen beispielsweise bei Abständen von bis zu 3 cm, mit im Betonbau üblichen Toleranzen bei der Herstellung gearbeitet werden kann. Überraschender Weise hat sich weiterhin gezeigt, dass bei einer derartigen Anordnung eine hinreichende Stabilität auch in extremen Belastungssituationen im Fundament gegeben ist.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass die Stöße bzw. vertikalen Fugen zweier direkt übereinander liegender Schichten nicht fluchtend angeordnet sind. Es hat sich überraschender weise gezeigt, dass es möglich wird, die einzelnen ringarten Schichten in einzelne Elemente zu zerlegen und gleichzeitig eine hinreichende Stabilität auch in extremen Belastungssituationen im Fundament zu erreichen.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass die vorgefertigten Elemente des ersten und/oder zweiten Abschnittes im Wesentlichen ohne horizontale Verbindungmittel untereinander verbunden angeordnet sind, bevorzugt mit vertikalem Abstand zwischen den vorgefertigten Elementen.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass die vorgefertigten Elemente der unteren und/oder oberen Schicht eine verstärkte Bewehrung in Normalrichtung (Zug-/Druckbewehrung) aufweist und/oder dass die vorgefertigten Elemente die mittlere Schicht wenigstens eine verstärkte Bewehrung zur Ableitung von Schubbelastungen, insbesondere in radiale Richtung, aufweist Das Vorsehen der Bewehrungen in der zuvor beschrieben weise ermöglicht, einen kostengünstigen Aufbau des Fundaments.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass wenigstens eine horizontale Fuge zwischen den vorgefertigten Elementen des ersten und/oder zweiten Abschnittes ortbetonfrei und/oder mörtelfrei aufeinander angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, dass das Bereitstellen von horizontalen Berührungen der vorgefertigten Elemente bei hinreichend genau Fertigung (kleine Toleranzen in horizontaler Richtung der vorgefertigten Elemente) hinreichend Reibung in die horizontalen Fugen durch die Vorspannung bewirkt wird, so dass im Fundament eine hinreichende Stabilität selbst bei extremen Belastungssituation gegeben ist.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass die Vorspannung durch die wenigstens zwei Spannglieder so ausgelegt ist, dass alle horizontalen Fugen zwischen den Schichten in jedem Betriebszustand und in jedem extremen Lastzustand der Windkraftanlage unter Druck stehen. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise insbesondere in den horizontalen Fugen zwischen den vorgefertigten Elementen eine hinreichende Reibung der vorgefertigten Elemente bewirkt, so dass das Fundament auch ohne stoffschlüssige Verbindungen den horizontalen Fugen eine hinreichende Stabilität selbst bei extremen Belastungssituation gegeben ist.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass wenigstens zwei ringartig ausgeführte Widerlager, bevorzugt in Form von wenigstens einem Widerlagerring, vorgesehen sind, gegen die die Spannglieder wirken, wobei wenigstens ein Widerlager auf der Oberseite des ersten Abschnitts und wenigstens ein Widerlager auf der Unterseite des zweiten oder dritten Abschnitts angeordnet ist. Hierdurch wird auf einfache Weise das notwendige Belastungswiderlager für die Spannglieder und die darüber eingeleitete Vorspannung gegeben. Dabei ist vorteilhaft, dass wenigstens ein Widerlager und/oder wenigstens ein Widerlagerring aus wenigstens zwei vorgefertigten Elementen besteht, die stoßend zur Ausfertigung des ringartigen Widerlagers und/oder Widerlagerrings angeordnet sind. Hierdurch wird der Transport von den vorgefertigten Elementen erleichtert. Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass wenigstens ein Widerlager wenigstens zwei übereinander angeordneten Schichten aufweist. Hierdurch wird es möglich in Abhängigkeit der eingeleiteten Vorspannung standardisiert das Fundament zu errichten. Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass das die Schichten jeweils wenigstens zwei Elemente aufweisen, die gestoßen angeordnet sind, wobei die Stöße zweier direkt übereinander liegender Schichten nicht fluchtend angeordnet sind. Hierdurch werden aufwändige Schweißarbeiten vor Ort auf der Baustelle vermieden und es die Errichtungszeit des Fundaments reduziert. Weiterhin wird es auf einfache Weise möglich, die Lasten der Vorspannung über das so konstruierte Widerlager adäquat in Abhängigkeit der Fundamentauslegung abzuleiten
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass der zweite Abschnitt aus wenigstens drei Horizontalelementen gebildet ist, und dass die Horizontalelemente in Abhängigkeit von den Parametern des zu errichtenden Turmes, insbesondere dem Turmradius, anordbar sind. Dabei ist vorteilhaft, dass die Horizontalelemente seitlich beabstandet zueinander angeordnet sind, oder dass die Horizontalelemente seitlich parallel beabstandet zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, ein Fundament in Abhängigkeit der Maße des zu errichtenden Turms bereitzustellen. Insbesondere ist es möglich, mit einem Horizontalelementtyp Fundamente für unterschiedliche Turmradien zu erstellen, indem die Horizontalelemente entsprechend parallel verschoben werden. Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass die Elemente der wenigstens drei Lagen des ersten Abschnitts wenigstens zwei im Wesentlichen vertikalen Durchbrüche aufweisen, in denen jeweils ein Spannglied, bevorzugt eine Gewindestange oder ein Ankerbolzen mit Konterelementen, angeordnet ist. Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, dass Fundament kostengünstig und schnell bereitzustellen. Bei der Bereitstellung der Durchbrüche ist ein genaues Arbeiten mit lediglich geringen Abweichungen notwendig, damit die Spannglieder einsetzbar sind und gleichzeitig, die Montierbarkeit der vorgefertigten Elemente zu bewirken. Diese wird insbesondere durch die Vertikalen Abstände der Elemente auf besonders einfache Weise erleichtert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Fundaments mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ankerkorbs,
Fig. 2 eine räumliche Ansicht zu Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1 ,
Fig. 4a bis 4e Ansichten zu einem Horizontalelement,
Fig. 5a eine Draufsicht auf angeordnete Flächenelemente des Fundaments,
Fig. 5b eine Detailansicht zu Fig. 5a,
Fig 6a bis 8b Ansichten zu Sockelsegmenten in Draufsicht und als räumliche Ansicht,
Fig. 9a, 9b eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Abdeckplatte, und
Fig. 10a bis 10d unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten zu Fig. 5a. Fig. 11 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Fundaments mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ankerkorbs,
Fig. 12 eine räumliche Ansicht zu Fig. 11 ,
Fig. 13 eine Draufsicht zu Fig. 11 ,
Fig. 14a bis 14e Ansichten zu einem Horizontalelement,
Fig.1 5a eine Draufsicht auf angeordnete Flächenelemente des Fundaments,
Fig. 15b eine Detailansicht zu Fig. 15a,
Fig 16a bis 18b Ansichten zu Sockelsegmenten in Draufsicht und als räumliche Ansicht,
Fig. 19a, 19b eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Abdeckplatte, und
Fig. 20a bis 20d unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten zu Fig. 15a.
Fig. 21a eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Ankerkorbs,
Fig. 21 b eine Detailansicht zu Fig. 9a,
Fig. 22 eine Draufsicht auf einen oberen Widerlagering des Ankerkorbs zu Fig. 9a,
Fig. 23 eine Draufsicht auf einen unteren Widerlagering des Ankerkorbs zu Fig. 9a,
Fig. 24a eine Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Ankerkorb gemäß Fig. 9a,
Fig. 24b eine Detailansicht zu Fig. 12a, Fig. 25 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen oberen Widerlagering als oberer und/oder unterer Anschluss für die Spannglieder des erfindungsgemäßen Fundaments,
Fig. 26, eine abstrahierte räumliche Detailansicht zu Fig. 27,
Fig. 27 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform von oberem und unterem Widerlagerring nach Fig. 25 mit montierten Spanngliedern,
Fig. 28 eine räumliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ankerkorbs,
Fig. 29 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts A‘ zu Fig. 28,
Fig. 30 eine Draufsicht zu Fig. 28,
Fig. 31 eine räumliche Ansicht von 5 Lagen gestuft übereinander angeordneter
Flanschbleche des oberen und/oder unteren Widerlagers zu Fig. 28,
Fig. 32 eine Schnittansicht B‘-B‘ zu Fig. 30,
Fig. 33 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts C‘ des oberen Widerlagers zu Fig. 32, und
Fig. 34 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts D‘ des unteren Widerlagers zu Fig. 32
In der Fig. 1 ist in geschnittener Ansicht in einer Grube 101 im Boden 100 ggf. auf einer ggf. verdichteten Sauberkeitsschicht 102 eine erste Ausführungsform eines Fundament 10 angeordnet. Das Fundament 10 weist dabei einen ersten Abschnitt 11 und einen zweiten Abschnitt 12 auf. Weiterhin kann auch ein dritter Abschnitt (nicht dargestellt) optional unter dem zweiten Abschnitt 12 vorgesehen sein, der dann bevorzugt in einer Vertiefung (nicht dargestellt) vorgesehen ist, falls es aus statischen Gründen notwendig sein sollte, den Sockel 20 weiter in den Boden zu erstrecken. Der erste Abschnitt 11 ist als Sockel 20 ausgeführt, der aus mehreren Lagen 13, 16, 17 aufgebaut, wobei die Lagen 13, 16, 17 her beispielsweise aus 5 Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b aufgebaut sind. Falls erforderlich können weiter Schichten vorgesehen werden.
Die Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b sind aus geschlossenen Sockelabschnitten 14 aufgebaut, die wiederum aus einzelnen Sockelsegmenten 33, 34, 35 (siehe Fig. 6a bis 8b) aufgebaut sind. Die Sockelabschnitte 14 sind hier bevorzugt als Kreisringe ausgeführt sind, so dass der Sockelabschnitt 11 einen Innenraum 15 aufweist. Ein alternativer Aufbau, bspw. ein polygoner Aufbau, ist möglich.
Die Lagen 13, 16, 17 setzen sich hier bevorzugt aus den einzelnen Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b zusammen, wobei die Schichten selbst aus zu den Schichten passenden Sockelsegmenten 33, 34, 35 zusammengesetzt sind. Die obersten Lage 13 weist zwei Schichten 13a, 13b auf. Die obere Schicht 13a ist dabei aus Sockelsegmenten 33 beispielsweise gemäß Fig 6a, 6b mit einer Höhe H zusammengesetzt. Auf deren Oberseite 36 sind hier beispielsweise drei Vertiefungen 37 vorgesehen, in die ein oberer Anschlussflansch 51 eines Ankerkorbs 50, siehe Fig. 21a bis 24b einsetzbar ist. In den Vertiefungen 37 sind die Durchbrüche 18 für die Spannglieder 19 vorgesehen.
Darunter ist eine Schicht 13b vorgesehen, die aus Sockelsegmenten 35 (Fig. 7a, 7b) mit einer Höhe I zusammengesetzt ist, die ebenfalls mit Durchbrüchen 18 für die Spannglieder 19 versehen sind. Die Höhe I kann identisch zur Höhe H der Sockelsegmente 34 sein und ist bevorzugt gleich.
Darunter befindet sich die Schicht 16a als mittlere Lage 16. Diese ist zusammengesetzt aus Sockelsegmenten 34 mit einer Höhe J. Die Sockelsegmente 34 sind ebenfalls mit Durchbrüchen 18 für die Spannglieder 19 versehen.
Hierunter vorgesehen ist die untere Lage 17 mit den Schichten 17a, 17b, die wiederum aus Sockelsegmenten 34 gebildet sind.
Die Sockelsegmente 33, 34, 35 sind bevorzugt hinsichtlich der Höhe H, I, J sehr genau ausgeführt, also mit möglichst geringen Höhenabweichungen, um eine möglichst große Auflagefläche der Sockelsegmente 33, 34, 35 aufeinander zu bewirken, wenn diese zum Sockel 20 montiert übereinander angeordnet sind und vorgespannt sind.
Die Höhe H, I der Sockelsegmente 33, 35 ist dabei so ausgelegt, dass es im eingebauten Zustand im Wesentlichen lediglich auf Zug/Druck belastet wird, also eine Belastung in Normalrichtung erfährt. Hierfür ist auch die Bewehrung ausgelegt (nicht dargestellt), die im Wesentlichen aus Bewehrung in Normalrichtung besteht. Bevorzugt sind die Höhe H und I gleich.
Die Höhe J der Sockelsegmente 34 ist dabei so ausgelegt, dass es im eingebauten Zustand im Wesentlichen lediglich auf Schub belastet wird. Hierfür ist auch die Bewehrung ausgelegt (nicht dargestellt), die im Wesentlichen aus Bewehrung in radialer Richtung, besonders bevorzugt in Form von Bügeln, besteht.
Die Anordnung der Segmente 33, 34, 35 zu ringartigen Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b und die Anordnung Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b übereinander zu den Lagen 13, 16, 17, die dann den Sockel bilden, ist in Fig. 2 räumlich dargestellt. Die Sockelsegmente 33, 34, 35 sind gestoßen nebeneinander vorgesehen, so dass zwischen diesen vertikale Fugen 38 bestehen. Diese sind bevorzugt als Spalt beispielsweise mit einer Stärke von mehreren Millimetern, z.B. 30 mm, ausgeführt. Diese vertikalen Fugen 38 werden bevorzugt nicht mit Mörtel oder Ortbeton gefüllt. Weiterhin werden bevorzugt keine horizontalen Verbindungsmittel vorgesehen.
Weiterhin werden die vertikalen Fugen der einzelnen Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b bevorzugt so vorgesehen, dass die vertikalen Fugen 38 benachbarter Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b nicht fluchten, also nicht übereinander angeordnet sind. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist es vorteilhaft, wenn die vertikalen Fugen 38 immer im Wesentlichen um den gleichen Wert im oder gegen den Uhrzeigersinn versetzt angeordnet sind.
Zwischen den Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b bestehen horizontale Fugen 39, die bevorzugt nicht mit Mörtel oder Ortbeton gefüllt werden.
Die Sockelsegmente 33, 34, 35 weisen vertikale Durchbrüche 18 auf, in denen bei der Montage des Fundaments 10 Spannglieder 19, beispielsweise Anker- oder Bewehrungsstangen 19 mit Konterelementen wie Muttern 21 vorgesehen sind, um das Fundament 10 vorzuspannen. Diese bilden zusammen mit aus Flanschblechen 52, 55 zusammengesetzten Widerlagern 51 , 54 eine Ankerkorb 50. Bestandteil des oberen Widerlager 51 kann auch der Anschlussadapter 53 für den Turm sein, wenn es sich beispielsweise bei dem Turm um einen Stahlturm handelt.
Der zweite Abschnitt 12 ist flächig ausgeführt. Alternativ kann er aber auch eine sternform realisiert werden. Eine Draufsicht auf das Fundament 10 ist in Fig. 3 gezeigt. Fig. 2 zeigt eine räumliche Ansicht des Fundaments 10. Der zweite Abschnitt 12 ist aus Horizontalelementen 22 in Form von Rippenelementen ausgeführt. Diese sind in den Fig. 4a bis 4e dargestellt. Diese erstrecken sich vom Innenraum 15 aus gesehen radial nach außen.
Sie weisen eine Grundplatte 23 auf, die beispielsweise trapezförmig ausgeführt ist, so dass alle zusammengesetzten Grundplatten eine polygonale Fläche bilden (siehe Fig. 3, 5a), die sich einer Kreisform annähert. Alternativ sind auch Kreissegmente oder eine Mischform aus Kreissegment und Trapezform möglich. Zwischen Seitenwänden 44 der Grundplatten 23 können bevorzugt Abstände B vorgesehen sein, die vom Durchmesser des zu errichtenden Turms abhängig sind.
Am inneren Ende 24 der Grundplatte 23 ist ein Auflagerabschnitt 25 mit einem Körper und seitenwänden 29 vorgesehen, der im Wesentlichen bevorzugt mit dem Sockel 20 des ersten Abschnitts 11 korrespondiert. Im Auflagerabschnitt 25 können ebenfalls Durchbrüche 18 vorgesehen sein. Alternativ können fluchtend zu den Durchbrüchen 18 im ersten Abschnitt 11 Bewehrungseisen oder Ankerstangen 19 im Auflagerabschnitt 25 eingebaut sein, die sich nach außen aus dem Beton des sockelartigen Abschnitts 25 des Horizontalelements 22 heraus erstrecken. Auf dem Auflagerabschnitt 25 wird der Sockel 20 mit seinem wenigstens einen Sockelelement 14 angeordnet.
Rechtwinklig auf der Grundplatte ist die Versteifungswand 26 angeordnet, deren Höhe beispielsweise hin zum äußeren Ende 27 der Grundplatte 23 abnimmt.
Die Grundplatte 23 ist parallelverjüngt gegenüber den Seitenflächen 29 des Körper 30 des Auflageabschnitts 25 ausgeführt. Die Parallelverjüngung 31 ist in Fig. 4c durch den Pfeil D dargestellt. Hierdurch wird bevorzugt eine Materialreduktion erreicht. Der Körper 30 weist einen Übergangsbereich 32 auf mit dem verstärkend die Versteifungswand 26 mit dem Auflagerabschnitt 25 verbunden ist.
Zwischen den Seitenflächen 29 der Auflageabschnitte 25 ist wie in Fig 5b als Ausschnitt E zu Fig. 5a dargestellt ist, bevorzugt ein Abstand C als vertikale Fuge 40 vorgesehen, wenn die horizontalen Elemente 22 angeordnet sind, der bevorzugt als Luftspalt ausgeführt ist. Dabei entstehen vertikale Fugen 40, die ebenfalls bevorzugt nicht mit Mörtel oder Ortbeton gefüllt werden. Weiterhin werden bevorzugt keine horizontalen Verbindungsmittel vorgesehen.
Zwischen zwei benachbarten Versteifungswänden 26 bildet sich ein nach oben offener Hohlraum 28, in den Aufschüttboden 104 einbringbar ist, wodurch eine Auflast auf den zweiten Abschnitt 12 des Fundaments 10 aufbringbar ist.
Damit die Hohlräume 28 mit Aufschüttboden 104 gefüllt werden können und dieser nicht in den Innenraum 15 eintreten kann, können Sperrelemente (nicht dargestellt), die gegen den Körper 30 des Auflageabschnitts 25 bzw. des Übergangsbereichs 32 gestellt werden.
Weiterhin sind Abdeckplatten 48 (Fig. 9a, 9b) vorgesehen, die auf zwei benachbarte Grundplatten 23 aufgelegt werden, um den Abstand B zwischen zwei Seitenflächen 44 abzudecken, damit der Boden 104 nicht in den Abstand B hinein bzw. durch den Abstand B hindurch gelangen kann. Die Abdeckplatten 48 weisen einen zulaufenden Abschnitt 49 auf, der an den Übergangsbereich 32 angepasst ist. Durch die Abdeckplatte 48 kann die volle Auflast des Aufschüttboden 104 auf den zweiten Abschnitt 12 durch Einbringen in den Hohlraum 28 aufgebracht werden.
Der Innenraum 15 kann nach Fertigstellung des Fundaments 10 mit Aufschüttboden 104 verfüllt werden und mit einem Deckelelement 103 abgedeckt werden.
Wie in Fig. 10a bis 10d dargestellt ist, ist es möglich mit einem Horizontalelement 22 einen zweiten Abschnitt zu bilden, der unterschiedlich große Innenräume 15 aufweist, indem die Horizontalelemente 22 entlang eines vom Mittelpunkt ausgehenden Strahls nach innen oder nach außen verschoben werden, wie dieses in Fig. 19d durch den Doppelpfeil A dargestellt ist. Nach innen wird dieses dadurch begrenzt, dass sich die Seitenflächen 44 der Grundplatten 23 der Horizontalelemente 22 berühren. Nach außen ist dieses abhängig vom Radius 45 des zu errichtenden Turms, der in den Fig. 14a bis 14d durch einen Kreis 46 dargestellt ist. Der Abstand B ist bevorzugt über die gesamte Länge der Seitenflächen 44 vom inneren Ende 24 zum äußeren Ende 27 hin gleich, so dass zwei Seitenflächen 44 parallel zueinander angeordnet sind. Hierdurch können auf einfache Weise bevorzugt mit einem einzigen Horizontalelement 22 Fundamente für Türme mit unterschiedlichen Durchmessern errichtet werden.
Zum Bereitstellen der notwendigen Verspannung zwischen den Lagen 13, 16, 17 des ersten Abschnitts und den Horizontalelementen 22 des zweiten Abschnitts 12 wird ein Ankerkorb 50 als eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ankerkorbs gebildet, wie in Fig. 21a bis 24b gezeigt ist, der aus einem oberen und einem unteren Widerlager 51, 54, die in Fig. 22 und Fig. 23 dargestellt sind, gebildet ist, die mit Spanngliedern 19 beispielsweise in Form von Ankerstangen oder Bewehrungsstangen und Konterelementen 21, beispielsweise Muttern, verbunden sind.
Das obere und das untere Widerlagerelement 51, 54 setzt sich dabei beispielsweise aus drei konzentrischen Widerlagerringen 51a, 51b, 51c, 54a, 54b, 54c zusammen, von denen das mittlere Widerlagerring 51b den Anschlussadapter 53 für den Turm der Windkraftanlage hier bevorzugt beinhaltet. Die Widerlagerringe 51a, 51b, 51c, 54a, 54b, 54c können aus einzelnen Flanschblechen 52, 55 vorgesehen werden, die gestoßen aneinander angeordnet sind, wie dieses in Fig. 3, Fig. 21b als Ausschnitt F zu Fig. 21 und Fig. 24b als Ausschnitt G zu Fig. 24a dargestellt ist. Weiterhin können auch mehrere Flanschbleche 52, 55 übereinander angeordnet werden. Hierbei werden diese dann bevorzugt so angeordnet, dass sich deren vertikale Fugen 56 bei benachbarten Lagen der Flanschbleche 52, 55 nicht überlappen. Bevorzugt werden die Flanschbleche 52, 55 nicht miteinander verschweißt, sondern liegen auf- bzw. aneinander an. Die Flanschbleche 52, 55 weisen Durchbrüche 57 auf und können mit unterschiedlichen Breiten und unterschiedlichen Anzahlen von Reihen von Durchbrüche 57 pro Flanschblech 52, 55 vorgesehen werden.
Bevorzugt kann der Widerlagerring 51b integral mit dem Anschlussadapter 53 als ein Flanschblech 52 ausgeführt sein.
In der Fig. 11 ist in geschnittener Ansicht in einer Grube 101 im Boden 100 ggf. auf einer ggf. verdichteten Sauberkeitsschicht 102 eine zweite Ausführungsform eines Fundament 10 angeordnet. Das Fundament 10 weist dabei einen ersten Abschnitt 11 , der auf einem, zweiten Abschnitt 12 angeordnet ist. Weiterhin ist unter dem zweiten Abschnitt 12 ein dritter Abschnitt 12a vorgesehen, der in einer Vertiefung 105 der Baugrube 101 vorgesehen ist.
Die drei Abschnitte 11, 12, 12a bilden einen Sockel 20, der wiederum aus mehreren Lagen 13, 16, 17 aufgebaut ist, wobei die Lagen 13, 16, 17 hier beispielsweise aus 5 Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b aufgebaut sind. Falls erforderlich können weiter Schichten vorgesehen werden.
Die Schichten 13a, 13b, 17a, 17b sind aus geschlossenen Sockelabschnitten 14 aufgebaut, die wiederum aus einzelnen Sockelsegmenten 33, 34, 35 (siehe Fig. 16a bis 18b) aufgebaut sind. Die Sockelabschnitte 14 sind hier bevorzugt als Kreisringe ausgeführt sind, so dass der Sockelabschnitt 11 einen Innenraum 15 aufweist. Ein alternativer Aufbau, bspw. ein polygoner Aufbau, ist möglich.
Die Lagen 13, 16, 17 setzen sich hier bevorzugt aus den einzelnen Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b zusammen, wobei die Schichten 13a, 13b, 17a, 17b selbst aus zu den Schichten passenden Sockelsegmenten 33, 34, 35 zusammengesetzt sind. Die obersten Lage 13 weist zwei Schichten 13a, 13b auf. Die obere Schicht 13a ist dabei aus Sockelsegmenten 33 beispielsweise gemäß Fig. 16a, 16b mit einer Höhe H zusammengesetzt. Auf deren Oberseite 36 ist hier beispielsweise eine Vertiefungen 37 vorgesehen, in die ein Anschlussflansch für den Turm der Windkraftanlage oder direkt das unterste Segment des Turms der Windkraftanlage gestellt wird (nicht dargestellt). In den Vertiefungen 37 sind die Durchbrüche 18a für Spannglieder (nicht dargestellt des .Turms der Windkraftanlage vorgesehen. Weiterhin sind Durchbrüche 18 für die Spannglieder 19 vorgesehen. Im Bereich der Durchbrüche 18 werden auf der Oberseite 36 beispielsweise Widerlagerflansche 51, beispielsweise gemäß Fig. 25 angeordnet, gegen die die Spannglieder 19 über die Konterelemente 21 verspannt werden.
Darunter ist eine Schicht 13b vorgesehen, die aus Sockelsegmenten 34 (Fig. 17a, 17b) mit einer Höhe I zusammengesetzt ist, die ebenfalls mit Durchbrüchen 18 für die Spannglieder 19 und Durchbrüchen 18a versehen sind. Die Höhe I kann identisch zur Höhe H der Sockelsegmente 33 sein und ist bevorzugt gleich. Darunter befindet sich die Schicht 16a als mittlere Lage 16. Diese ist gebildet aus den Köper 30 der Auflageabschnitte 25 der Horizontalsegmente 22. Diese weisen die Höhe K auf. Die Körper 30 sind ebenfalls mit Durchbrüchen 18 für die Spannglieder 19 versehen.
Hierunter vorgesehen, und damit unterhalb der Horizontalelemente 22, ist die untere Lage 17 mit den Schichten 17a, 17b, die aus Sockelsegmenten 35 mit einer Höhe J gebildet sind. Die Sockelsegmente 35 sind ebenfalls mit Durchbrüchen 18 für die Spannglieder 19 versehen.
Die Sockelsegmente 33, 34, 35 und die Körper 30 des Horizontalelements 22 sind bevorzugt hinsichtlich der Höhe H, I, J, K sehr genau ausgeführt, also mit möglichst geringen Höhenabweichungen, um eine möglichst große Auflagefläche der Sockelsegmente 33, 34, 35 und des Körpers 30 aufeinander zu bewirken, wenn diese zum Sockel 20 montiert übereinander angeordnet sind und vorgespannt sind.
Die Höhe H, I, j der Sockelsegmente 33, 35 ist dabei so ausgelegt, dass es im eingebauten Zustand im Wesentlichen lediglich auf Zug/Druck belastet wird, also eine Belastung in Normalrichtung erfährt. Hierfür ist auch die Bewehrung ausgelegt (nicht dargestellt), die im Wesentlichen aus Bewehrung in Normalrichtung besteht. Bevorzugt sind die Höhe H, I und J gleich.
Die Höhe K der Köper 30 ist dabei so ausgelegt, dass es im eingebauten Zustand im Wesentlichen lediglich auf Schub belastet wird. Hierfür kann auch die Bewehrung ausgelegt sein (nicht dargestellt), die im Wesentlichen aus Bewehrung in radialer Richtung, besonders bevorzugt in Form von Bügeln, besteht.
Die Anordnung der Segmente 33, 34, 35 und des Körpers 30 zu ringartigen Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b und die Anordnung Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b übereinander zu den Lagen 13, 16, 17, die dann den Sockel 20 bilden, ist in Fig. 12 räumlich dargestellt. Die Sockelsegmente 33, 34, 35 und die Körper 30 sind gestoßen nebeneinander vorgesehen, so dass zwischen diesen vertikale Fugen 38, 40 bestehen. Diese sind bevorzugt als Spalt beispielsweise mit einer Stärke von mehreren Millimetern, z.B. 30 mm, ausgeführt. Diese vertikalen Fugen 38, 40 werden bevorzugt nicht mit Mörtel oder Ortbeton gefüllt. Weiterhin werden bevorzugt keine horizontalen Verbindungsmittel vorgesehen. Weiterhin werden die vertikalen Fugen der einzelnen Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b bevorzugt so vorgesehen, dass die vertikalen Fugen 38, 40 benachbarter Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b nicht fluchten, also nicht übereinander angeordnet sind. Wie in Fig. 12 dargestellt ist, ist es vorteilhaft, wenn die vertikalen Fugen 38 immer im Wesentlichen um den gleichen Wert im oder gegen den Uhrzeigersinn versetzt angeordnet sind.
Zwischen den Schichten 13a, 13b, 16a, 17a, 17b bestehen horizontale Fugen 39, die bevorzugt nicht mit Mörtel oder Ortbeton gefüllt werden.
Die Sockelsegmente 33, 34, 35 und die Körper 30 weisen vertikale Durchbrüche 18 auf, in denen bei der Montage des Fundaments 10 Spannglieder 19, beispielsweise Anker- oder Bewehrungsstangen 19 mit Konterelementen wie Muttern 21 in Verbindung mit Unterlegscheiben 21a vorgesehen sind, um das Fundament 10 vorzuspannen. Diese bilden zusammen mit aus Flanschblechen 52 zusammengesetzten Widerlagern 51a einen Ankerkorb (nicht dargestellt). Bestandteil des oberen Widerlager 51a kann auch der Anschlussadapter 53 für den Turm sein, wenn es sich beispielsweise bei dem Turm um einen Stahlturm handelt.
Der zweite Abschnitt 12 ist flächig ausgeführt. Alternativ kann er aber auch eine sternform realisiert werden. Eine Draufsicht auf das Fundament 10 ist in Fig. 13 gezeigt. Fig. 12 zeigt eine räumliche Ansicht des Fundaments 10. Der zweite Abschnitt 12 ist aus Horizontalelementen 22 in Form von Rippenelementen ausgeführt. Diese sind in den Fig. 14a bis 14e dargestellt. Diese erstrecken sich vom Innenraum 15 aus gesehen radial nach außen.
Sie weisen eine Grundplatte 23 auf, die beispielsweise trapezförmig ausgeführt ist, so dass alle zusammengesetzten Grundplatten eine polygonale Fläche bilden (siehe Fig. 13, 5a), die sich einer Kreisform annähert. Alternativ sind auch Kreissegmente oder eine Mischform aus Kreissegment und Trapezform möglich. Zwischen Seitenwänden 44 der Grundplatten 23 können bevorzugt Abstände B vorgesehen sein, die vom Durchmesser des zu errichtenden Turms abhängig sind.
Am inneren Ende 24 der Grundplatte 23 ist ein Auflagerabschnitt 25 mit einem Körper und Seitenwänden 29 vorgesehen, der im Wesentlichen bevorzugt mit dem Sockel 20 des ersten Abschnitts 11 korrespondiert. Im Auflagerabschnitt 25 können ebenfalls Durchbrüche 18 vorgesehen sein. Alternativ können fluchtend zu den Durchbrüchen 18 im ersten Abschnitt 11 Bewehrungseisen oder Ankerstangen 19 im Auflagerabschnitt 25 eingebaut sein, die sich nach außen aus dem Beton des sockelartigen Abschnitts 25 des Horizontalelements 22 heraus erstrecken. Auf dem Auflagerabschnitt 25 wird der Sockel 20 mit seinem wenigstens einen Sockelelement 14 angeordnet.
Wird ein Turm mittels Vorspannelementen (nicht dargestellt) errichtet und entsprechend verspannt, dann ist, wie hier dargestellt, es vorteilhat, eine Aussparung 30a im Körper 30 vorzusehen, um die Konterelemente der Turmvorspannung zu prüfen und bei Bedarf nachzuspannen. Die Durchbrüche 18a münden dabei bevorzugt in den Bereich der Aussparung, wie dieses hier gezeigt ist. Weiterhin sind die Durchbrüche 18a bevorzugt geneigt vorgesehen, so dass die Vorspannelemente des Turms direkt hindurchgeführt werden können.
Rechtwinklig auf der Grundplatte ist die Versteifungswand 26 angeordnet, deren Höhe beispielsweise hin zum äußeren Ende 27 der Grundplatte 23 abnimmt.
Die Grundplatte 23 ist parallelverjüngt gegenüber den Seitenflächen 29 des Körper 30 des Auflageabschnitts 25 ausgeführt. Die Parallelverjüngung 31 ist in Fig. 14c durch den Pfeil D dargestellt. Hierdurch wird bevorzugt eine Materialreduktion erreicht. Der Körper 30 weist einen Übergangsbereich 32 auf mit dem verstärkend die Versteifungswand 26 mit dem Auflagerabschnitt 25 verbunden ist.
Zwischen den Seitenflächen 29 der Auflageabschnitte 25 ist wie in Fig 5b als Ausschnitt E zu Fig. 15a dargestellt ist, bevorzugt ein Abstand C als vertikale Fuge 40 vorgesehen, wenn die horizontalen Elemente 22 angeordnet sind, der bevorzugt als Luftspalt ausgeführt ist. Dabei entstehen vertikale Fugen 40, die ebenfalls bevorzugt nicht mit Mörtel oder Ortbeton gefüllt werden. Weiterhin werden bevorzugt keine horizontalen Verbindungsmittel vorgesehen.
Zwischen zwei benachbarten Versteifungswänden 26 bildet sich ein nach oben offener Hohlraum 28, in den Aufschüttboden 104 einbringbar ist, wodurch eine Auflast auf den zweiten Abschnitt 12 des Fundaments 10 aufbringbar ist. Damit die Hohlräume 28 mit Aufschüttboden 104 gefüllt werden können und dieser nicht in den Innenraum 15 eintreten kann, können Sperrelemente (nicht dargestellt), die gegen den Körper 30 des Auflageabschnitts 25 bzw. des Übergangsbereichs 32 gestellt werden.
Weiterhin sind Abdeckplatten 48 (Fig. 9a, 9b) vorgesehen, die auf zwei benachbarte Grundplatten 23 aufgelegt werden, um den Abstand B zwischen zwei Seitenflächen 44 abzudecken, damit der Boden 104 nicht in den Abstand B hinein bzw. durch den Abstand B hindurch gelangen kann. Die Abdeckplatten 48 weisen einen zulaufenden Abschnitt 49 auf, der an den Übergangsbereich 32 angepasst ist. Durch die Abdeckplatte 48 kann die volle Auflast des Aufschüttboden 104 auf den zweiten Abschnitt 12 durch Einbringen in den Hohlraum 28 aufgebracht werden.
Der Innenraum 15 kann nach Fertigstellung des Fundaments 10 mit Aufschüttboden 104 verfüllt werden und mit einem Deckelelement .(nicht dargestellt) abgedeckt werden.
Wie in Fig. 10a bis 10d dargestellt ist, ist es möglich mit einem Horizontalelement 22 einen zweiten Abschnitt zu bilden, der unterschiedlich große Innenräume 15 aufweist, indem die Horizontalelemente 22 entlang eines vom Mittelpunkt ausgehenden Strahls nach innen oder nach außen verschoben werden, wie dieses in Fig. 10d durch den Doppelpfeil A dargestellt ist. Nach innen wird dieses dadurch begrenzt, dass sich die Seitenflächen 44 der Grundplatten 23 der Horizontalelemente 22 berühren. Nach außen ist dieses abhängig vom Radius 45 des zu errichtenden Turms, der in den Fig. 10a bis 10d durch einen Kreis 46 dargestellt ist. Der Abstand B ist bevorzugt über die gesamte Länge der Seitenflächen 44 vom inneren Ende 24 zum äußeren Ende 27 hin gleich, so dass zwei Seitenflächen 44 parallel zueinander angeordnet sind. Hierdurch können auf einfache Weise bevorzugt mit einem einzigen Horizontalelement 22 Fundamente für Türme mit unterschiedlichen Durchmessern errichtet werden.
Zum Bereitstellen der notwendigen Verspannung zwischen den Lagen 13, 16, 17 des ersten, zweiten und dritten Abschnitts 11, 12, 12a wird ein Ankerkorb als eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ankerkorbs gebildet, der aus einem oberen und einem unteren Widerlager 51a, das in Fig. 25 dargestellt ist, gebildet ist, die mit Spanngliedern 19 beispielsweise in Form von Ankerstangen oder Bewehrungsstangen und Konterelementen 21, beispielsweise Muttern, verbunden sind. Das obere und das untere Widerlagerelement 51a setzt sich dabei beispielsweise aus einem Widerlagerring 51b zusammen. Der Widerlagerring 51b kann aus einzelnen Flanschblechen 52 vorgesehen werden, die gestoßen aneinander angeordnet sind, wie dieses in Fig. 26 als angedeutetem Ankerkorbausschnitt dargestellt ist, dargestellt ist. Weiterhin können auch mehrere Flanschbleche 52 übereinander angeordnet werden, wie dieses in Fig. 26 und Fig. 27 gezeigt ist. Hierbei werden diese dann bevorzugt so angeordnet, dass sich deren vertikale Fugen 56 bei benachbarten Lagen der Flanschbleche 52 nicht überlappen. Bevorzugt werden die Flanschbleche 52 nicht miteinander verschweißt, sondern liegen auf- bzw. aneinander an. Die Flanschbleche 52 weisen Durchbrüche 57 auf und können mit unterschiedlichen Breiten und unterschiedlichen Anzahlen von Reihen von Durchbrüche 57 pro Flanschblech 52, 55 vorgesehen werden.
Bevorzugt kann der Widerlagerring 51b integral mit dem Anschlussadapter 53 als ein Flanschblech 52 ausgeführt sein.
Fig. 28 bis 34 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ankerkorbs 50 wie er beispielsweise bei einer der Ausführungsformen des Fundaments 10 einsetzbar ist.
Der Ankerkorb 50 weist dabei ein oberes Widerlager 51 und ein unteres Widerlager 54 auf, die mit Verbindungsmitteln hier bevorzugt in Form von Ankerstangen 19 als Spannglieder verbunden sind. Die Ankerstangen 19 weisen dabei hier bevorzugt beidseitig einen Gewindeabschnitt 58 auf, auf den Spannelemente in Form von Mutter 21 aufschraubbar sind, um eine Vorspannung in die Ankerstangen 19 einzuleiten und gleichzeitig die Widerlager 51 , 54 gegen die Elemente des Fundaments 10, hier bevorzugt die Sockelelemente und die Flächenelemente/Rippenelemente, zu verspannen bzw. diese miteinander zu verspannen.
Das obere Widerlager 51 ist dabei hier bevorzugt aus 6 übereinander angeordneten Widerlagersegmenten, hier bevorzugt in Form von Wiederlagerringen, aufgebaut, die jeweils hier bevorzugt aus 4 Widerlagerelementen, hier bevorzugt in Form von Flanschblechen 52 aufgebaut sind. Andere Anordnungen und Anzahlen sind möglich. Das untere Widerlager 54 ist dabei hier bevorzugt aus 6 übereinander angeordneten Widerlagersegmenten, hier bevorzugt in Form von Wiederlagerringen, aufgebaut, die jeweils hier bevorzugt aus 4 Widerlagerelementen, hier bevorzugt in Form von Flanschblechen 55 aufgebaut sind. Andere Anordnungen und Anzahlen sind möglich.
Die auf einer Ebene angeordneten Flanschbleche 52 und Flanschbleche 55 eines Widerlagersegments sind dabei gestoßen angeordnet, so dass zwischen den Flanschblechen Fugen 56 bestehen, wie dieses in den Fig. 29, 30, 33, 34 dargestellt ist.
Hierbei werden diese dann bevorzugt so angeordnet, dass sich deren vertikale Fugen 56 bei benachbarten Lagen der Flanschbleche 52 nicht überlappen. Der Versatz der Flanschbleche 52, 55, um dieses zu erreichen ist, in Fig. 31 beispielhaft für das obere Widerlager 51 und dessen Flansche 52 dargestellt. Diese kann auch auf das untere Widerlager 54 und dessen Flanschbleche 55 zutreffen.
Bevorzugt werden die Flanschbleche 52 nicht miteinander verschweißt, sondern liegen auf- bzw. aneinander an. Die Flanschbleche 52 weisen Durchbrüche 57 auf und können mit unterschiedlichen Breiten und unterschiedlichen Anzahlen von Reihen von Durchbrüche 57 pro Flanschblech 52, 55 vorgesehen werden.
Die Ankerstangen 19 sind in den Durchbrüchen 57 in den Flanschblechen 52, 55 angeordnet.
Der Aufbau der Widerlager 51 , 54 kann je nach Bedarf für den Ankerkorb 50 variiert werden. So kann auch nur das obere Widerlager 51 den zuvor beschriebenen Aufbau aufweisen oder nur das untere Widerlager 54.
Weiterhin können mehrere solcher Widerlagerring analog beispielsweise Fig. 22 oder Fig 23 konzentrisch auch bei dieser Ausführungsform des Ankerkorbs vorgesehen werden.
Weiterhin ist es auch möglich einen Anschlussadapter 53 zu integrieren.
***** Bezugszeichenliste
Fundament 34 mittleres Sockelsegment erster Abschnitt 35 Sockelsegment zweiter Abschnitt 36 Oberseite a dritter Abschnitt 37 Vertiefung obere Lage 38 vertikale Fugea Schicht 39 horizontale Fugeb Schicht 39 horizontale Fuge Sockelabschnitt 40 vertikale Fuge Innenraum 44 Seitenfläche mittlere Lage 45 Radius a Schicht 46 Kreis untere Lage 48 Abdeckplatte a Schicht 49 zulaufender Abschnittb Schicht 50 Ankerkorb Durchbruch 51 oberes Widerlager
Spannglied/Ankerstangen 51a Widerlager Sockel 51b Widerlagerring
Konterelement/M utter 52 Flanschblecha Unterlegscheibe 53 Anschlussadapter Horizontalelement/ 54 unteres Widerlager Rippenelement 55 Flanschblech Grundplatte 56 vertikale Fuge Inneres Ende 57 Durchbruch Auflagerabschnitt 58 Gewindeabschnitt Versteifungswand 100 Boden äußeres Ende 101 Baugrube Hohlraum 102 Sauberkeitsschicht Seitenfläche 103 Deckelelement Körper 104 Aufschüttbodena Aussparung 105 Vertiefung Parallelverjüngung A Verschieberichtung Übergangsbereich B Abstand obere Sockelsegment C Abstand D Pfeil der Parallelverjüngung
E Ausschnitt
F Ausschnitt
G Ausschnitt
H Höhe
I Höhe
J Höhe
K Höhe

Claims

- 29 - Patentansprüche
1. Ankerkorb für ein Fundament einer Windkraftanlage mit wenigstens einem unteren Widerlager, mit wenigstens einem oberen Widerlager, mit wenigstens einem vertikalen Verbindungselement zwischen dem wenigstens einen unteren Widerlager und dem wenigstens einen oberen Widerlager, mit wenigstens einem Element zum Einbringen einer Vorspannung in das wenigstens eine vertikale Verbindungselement, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine untere Widerlager und/oder das wenigstens eine obere Widerlager aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Widerlagersegmenten gebildet ist, und dass wenigstens eines der zwei Widerlagersegmente aus wenigstens zwei Wiederlagerelementen zusammengesetzt ist.
2. Ankerkorb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine obere und/oder das wenigstens eine untere Widerlager geschlossen ringförmig, bevorzugt als Kreisring oder als Polygon, ausgeführt sind.
3. Ankerkorb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Widerlagerelemente gestoßen angeordnet sind, bevorzugt auf einer Ebene.
4. Ankerkorb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den gestoßen angeordneten Wiederlagerelementen Fugen vorgesehen sind.
5. Ankerkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei übereinander angeordnete Widerlagersegmente jeweils aus wenigstens zwei Widerlagerelementen gebildet sind.
6. Ankerkorb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei übereinander angeordneten Widerlagersegmente so angeordnet sind, dass die Fugen nicht überlappend angeordnet sind.
7. Ankerkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlagerelemente wenigstens einen Durchbruch aufweisen, in den das wenigstens eine vertikale Verbindungselement vorgesehen ist. - 30 -
8. Ankerkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den vertikalen Verbindungsmittel um ein Spannelement, bevorzugt eine Ankerstange besonders bevorzugt mit wenigstens einer Mutter zum Einbringen der Vorspannung, handelt.
9. Ankerkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einem Wederlagerelement um ein Flanschblech handelt.
10. Ankerkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das untere und/oder das obere Widerlager aus wenigstens zwei konzentrisch angeordneten Widerlagern gebildet sind.
11. Ankerkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine obere Widerlager ein Flansch des Turms der Windkraftanlage ist.
12. Fundament für eine Windkraftanlage, wobei das Fundament (10) im Wesentlichen vorgefertigte Elemente, bevorzugt aus bewehrtem Beton, aufweist, mit einem ersten, sich vertikal erstreckenden sockelartig ausgeführten Abschnitt (11), auf dem ein Turm der Windkraftanlage anordbar ist, und einem zweiten sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Abschnitt (12) als Fundamentkörper, der sich in Kontakt mit dem Boden (100) befindet, wobei der erste Abschnitt (11) oberhalb des zweiten Abschnitts (12) angeordnet ist, mit einem Ankerkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Fundament nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt wenigstens zwei Horizontalelemente (22) mit wenigstens einem Auflagerabschnitt (25) an seinem inneren Ende aufweist, dass der erste Abschnitt (11) oberhalb der wenigsten zwei Auflagerabschnitte (25) des zweiten Abschnitts (12) angeordnet ist, und mit einem dritten Abschnitt (12a) der unterhalb der wenigsten zwei Auflagerabschnitte (25) des zweiten Abschnitts (12) angeordnet ist.
14. Fundament nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, sich vertikal erstreckende sockelartig ausgeführte Abschnitt (11) aus wenigstens drei übereinander angeordneten Lagen (13, 16, 17) gebildet ist, von denen die obere und die untere Lage (13, 17) aus mindestens zwei ringartig ausgeführten Schichten (13a, 13b, 17a, 17b) und die mittlere Lage (16) aus wenigstens einer ringartig ausgeführten Schicht (16a) gebildet ist, dass die Höhe (H+l, 2x I) der oberen und/oder unteren Lage (13, 17) kleiner als die Höhe (J) der mittleren Lage (16) ist, und dass die Lagen (13, 16, 17) mittels wenigstens zwei vertikalen Spanngliedern (19) mit dem zweiten Abschnitt (12) vertikal verspannt sind.
15. Fundament nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sockel (20) vorgesehen ist, der wenigstens aus dem ersten, sich vertikal erstreckende sockelartig ausgeführte Abschnitt (11), aus den wenigstens zwei Auflagerabschnitten (25) des zweiten Abschnitts (12) und aus dem dritten, sich vertikal erstreckende sockelartig ausgeführte Abschnitt (12a) gebildet ist, dass die drei Abschnitte (11, 12, 12a) dabei wenigstens drei übereinander angeordnete Lagen (13, 16, 17) bilden, von denen die obere und die untere Lage (13, 17) aus mindestens zwei ringartig ausgeführten Schichten (13a, 13b, 17a, 17b) und die mittlere Lage (16) aus wenigstens einer ringartig ausgeführten Schicht (16a) gebildet ist, dass die Höhe (H+l, 2x J) der oberen und/oder unteren Lage (13, 17) kleiner als die Höhe (K) der mittleren Lage (16) ist, und dass die Lagen (13, 16, 17) mittels wenigstens zwei vertikalen Spanngliedern (19) mit dem zweiten Abschnitt (12) vertikal verspannt sind.
16. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die die Höhe (H+l, 2x I, 2x J) der oberen und unteren Lage (13, 17) in Summe kleiner als die Höhe (J, K) der mittleren Lage (16) ist.
17. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schichten (13a, 13b, 16, 17a, 17b) aus wenigstens einem vorgefertigten Element (30, 33, 34,35), bevorzugt aus bewehrtem Beton, besteht.
18. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 16dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schichten (13a, 13b, 16, 17a, 17b) aus wenigstens zwei vorgefertigten Elementen, bevorzugt aus bewehrtem Beton, besteht.
19. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei benachbarte Schichten (13a, 13b, 16, 17a, 17b) aus wenigstens zwei vorgefertigten Elementen (30, 33, 34, 35), bevorzugt aus bewehrtem Beton, bestehen.
20. Fundament nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elemente (30, 33, 34, 35) gestoßen angeordnet sind und ohne horizontale Befestigungsmittel in den vertikalen Fugen (38) zwischen den wenigstens zwei Elementen (33, 34, 35) die ringartig ausgeführte Schicht (13a, 13b, 16, 17a, 17b) bilden.
21. Fundament nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Fugen (38) spannungsfrei vorgesehen sind.
22. Fundament nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elemente (30, 33, 34, 35) in den vertikalen Fugen (38) berührungsfrei angeordnet sind.
23. Fundament nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Stöße bzw. vertikalen Fugen (38) zweier direkt übereinander liegender Schichten (13a, 13b, 16, 17a, 17b) nicht fluchtend angeordnet sind.
24. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (22, 33, 34, 35) des ersten und/oder zweiten Abschnittes (11 , 12) ohne horizontale Verbindungmittel untereinander verbunden angeordnet sind.
25. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (22, 33, 34, 35) des ersten und/oder zweiten Abschnittes (11 , 12) in den vertikalen Fugen (38, 40) spannungsfrei und/oder berührungsfrei angeordnet sind.
26. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (33, 35) der unteren und/oder oberen Schicht (13a, 13b, 17a, 17b) eine verstärkte Bewehrung in Normalrichtung (Zug-/Druckbewehrung) aufweist und/oder dass die vorgefertigten Elemente (34) die mittlere Schicht (16a) wenigstens eine verstärkte Bewehrung zur Ableitung von Schubbelastungen, insbesondere in radiale Richtung, aufweist.
27. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine horizontale Fuge (38, 40) zwischen den vorgefertigten Elementen des - 33 - ersten und/oder zweiten Abschnittes (11, 12) ortbetonfrei und/oder mörtelfrei aufeinander angeordnet sind.
28. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch die wenigstens zwei Spannglieder (19) so ausgelegt ist, dass alle horizontalen Fugen (39) zwischen den Schichten (13a, 13b, 16, 17a, 17b) in jedem Betriebszustand und in jedem extremen Lastzustand der Windkraftanlage unter Druck stehen.
29. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (12) aus wenigstens drei Horizontalelementen (22) gebildet ist, und dass die Horizontalelemente (22) in Abhängigkeit von den Parametern des zu errichtenden Turmes, insbesondere dem Turmradius, anordbar sind.
30. Fundament nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalelemente (22) seitlich beabstandet zueinander angeordnet sind, oder dass die Horizontalelemente (22) seitlich parallel beabstandet zueinander angeordnet sind.
31. Fundament nach einem der Ansprüche 12 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente der wenigstens drei Lagen des ersten Abschnitts (11) wenigstens zwei im Wesentlichen vertikalen Durchbrüche (18) aufweisen, in denen jeweils ein Spannglied (19), bevorzugt eine Gewindestange oder ein Ankerbolzen mit Konterelementen (21), angeordnet ist.
*****
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