WO2023194629A1 - Estructura vertical de hormigón con pretensado variable y aerogenerador con dicha estructura - Google Patents

Estructura vertical de hormigón con pretensado variable y aerogenerador con dicha estructura Download PDF

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WO2023194629A1
WO2023194629A1 PCT/ES2022/070204 ES2022070204W WO2023194629A1 WO 2023194629 A1 WO2023194629 A1 WO 2023194629A1 ES 2022070204 W ES2022070204 W ES 2022070204W WO 2023194629 A1 WO2023194629 A1 WO 2023194629A1
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wall
vertical structure
post
structure according
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Application number
PCT/ES2022/070204
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jose Ramón CARRIL GONZÁLEZ
Jokin BENAVIDES OCHOA-AIZPURUA
Álvaro LANDEIRA PEREIRA
Álvaro HERNANDO ARAGÓN
Original Assignee
Windtechnic Engineering S.L.
Ms Techno Rditech S.L.
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors

Definitions

  • the present invention is included in the field of vertically arranged structures, such as towers, masts, etc. , prestressed concrete, susceptible to receiving horizontal loads in any direction.
  • a tensioning effort can be applied prior to the stress that the structure will receive, which is called prestressing.
  • Prestressing can be applied before concreting, being pre-tensioning, or after concreting, being then post-tensioning.
  • a tube, hole or similar is left inside the structure in which the element on which to apply the tensioning effort is placed, normally a cable or tendon.
  • a grout can be applied that forms a body with the concrete element, saying that it is adherent.
  • a corrosion inhibitor (wax, oil or any other) is applied to allow movement between the prestressed element and the hole in which it is housed.
  • the prestressed element for post-tensioning can go inside the concrete or outside the concrete; When it goes outside the concrete if it is arranged towards the interior of the structure, such as inside a box beam, it is said to be intradosado.
  • variable and adaptive prestressing systems may be more advantageous to employ variable and adaptive prestressing systems (whether active, organic, etc.) for non-directional systems, such as pillars, masts, towers or chimneys, where horizontal loads can act. In any direction .
  • the present invention is established and characterized in the independent claims, while the dependent claims describe other characteristics thereof.
  • the object of the invention is a vertical structure with variable prestressing and a wind turbine that includes it.
  • the technical problem to be solved is to configure the vertical structure and the variable prestressing so that it can receive horizontal loads in any direction and adapt to them.
  • the present invention refers to a vertical concrete structure with variable prestressing that comprises a post and a foundation shoe on which the post is supported;
  • the post has a first internal wall, a first external wall, a first upper wall and a first lower wall, said walls forming a solid tubular body, normally cylindrical, conical or prismatic, as is known in the state of the art.
  • the invention is characterized by the fact that the solid body includes a through hole inside at least a portion of said solid body; It further comprises: a connecting element with an upper end and a lower end configured to be arranged through the through hole, an actuator that can be arranged connected to the upper or lower end of the connecting element so that it can shorten or lengthen its length, a sensor arranged on the post or on the shoe to measure an external stress on the vertical structure, and a control unit connected to the sensor and the actuator; so that the control unit, depending on the signal received by the sensor, can issue an order to the actuator to shorten or lengthen the length of the connection element and change the tension state of the post to counteract the external stress.
  • vertical structure we mean a structure that in its final position of use has an eminently vertical arrangement, whether it is made up of a single element or several elements arranged stacked on top of each other, such as a tower, a post, a pillar, etc.
  • solid tubular body we mean a body generated by the translation of an annular base, being circular or polygonal, generating a cylindrical or prismatic body.
  • connection element As the configuration of the prestressed element, connection element, has been explained, not being adherent, the type of prestressing referred to is of the post-tensioning type, said connection element being able to go inside the concrete or outside the concrete, when it goes through outside is towards the interior of the structure, which is said to be intradosado.
  • inside at least one portion we mean that it is at least one portion, without limiting its size, and can be from very small to the entire element to which it refers, from a small portion of the body. solid to the entire solid body.
  • the actuator can be any of the known ones, normally a hydraulic element that acts on the connecting element, usually a tendon or a cable.
  • the control unit is any element capable of managing signals, such as an industrial-type processor for this purpose, and the sensor can be any of the known ones, as mentioned here below in the detailed presentation.
  • tendon or cable as a prestressing element we mean any of those known in the state of the art, being composed of high resistance steel, fiberglass, carbon or any other material. Said tendon or cable can be formed by a set of wires, cords or bars of the aforementioned materials.
  • An advantage is that a safer structure design is achieved and at a lower cost than if variable prestressing were not included, which would force the structure to be oversized.
  • Another advantage is that it reduces the load that the structure must resist by acting with the prestressing in an opposite manner to the load resulting from the external stress and thus counteracting it. This has the consequence that once fixed to a foundation, the structure will be smaller, with less material and complexity of work, than if it were without the prestressing of the invention.
  • the invention is also a wind turbine comprising a nacelle and some blades, and also a vertical structure as described above. And the sensor is arranged in the nacelle, with the advantage of also making measurements in that very important component of the wind turbine.
  • Figure 1 represents a perspective view of a vertical structure of the invention forming part of a wind turbine.
  • Figure 2 represents a longitudinal section of the upper part of a vertical structure forming part of a wind turbine.
  • Figure 3 represents a side view of the lower part of a vertical structure with the fixation of the connecting element to the shoe using bolts.
  • Figure 4 represents a side sectional view of the lower part of a vertical structure with the fixation of the connecting element to a footing pit.
  • Figure 5 represents a sectional side view of the lower part of a vertical structure with the fixation of the connecting element to the outside of the footing.
  • Figure 6 represents a side sectional view of the lower part of a vertical structure with the fixation of the connection element to the post and this in turn to the footing.
  • Figure 7 represents a sectional side view of a post composed of several sections, showing four sections and with the connecting element arranged from one section to two sections below.
  • Figure 8 represents a plan view of the first upper wall of a post forming part of a wind turbine with three actuators arranged in a triangle.
  • Figures 9A and 9B show helical arrangements of the connection element along the pole, Figure 9A showing three helical configurations running parallel that are repeated throughout the perimeter of the pole in Figure 9B.
  • Figure 10 represents a diagram with the control unit and its connection with the sensor and the actuator.
  • Figure 1 shows a vertical concrete structure with variable prestressing arranged as part of the mast of a wind turbine.
  • the wind turbine represented is a hybrid type, with a pole
  • (1) in this embodiment is formed by sections (1. 8), although it could also be made of one piece, each being one of said sections (1.8) complete rings in the upper part of the post (1) and split rings in the rest of it, as is known in the state of the art.
  • the post (1) has a first internal wall (1.1), a first external wall
  • Said solid body (1.5) includes a through hole (1.51) inside at least a portion of said solid body
  • the vertical structure further comprises: a connecting element (3) with an upper end (3.1), as seen in Figures 2 and 7, and a lower end (3.2), Figures 3 to 7, configured to be arranged by the through hole (1.51), figures 2 to 7, an actuator (4) that can be arranged connected to the upper end (3.1), figures 2 and 7, or lower end (3.2) of the connection element
  • FIG. 1 shows various sensors (5), which can be placed in any number and in any position.
  • Figure 10 shows a diagram of the path followed by the signal received by the sensor (5), which passes to the control unit (6) and creates the corresponding order for each actuator (4).
  • connection element (3) is arranged in correspondence with the first upper wall (1.3), in this way it is located on a surface that usually has space to arrange different elements such as the actuator
  • connection element (3) having relatively comfortable access both for its installation and for its maintenance, analogous to the option that the lower end (3.2) of the connection element (3) is arranged in correspondence with the first lower wall (1. 4). ), not represented in the figures.
  • Figures 6 and 7 show the option in which the post (1) also comprises a first intermediate wall.
  • the intermediate section (1.8) is arranged in correspondence with the first intermediate wall (1.6). With this configuration you can adjust the resistance of the vertical structure in the desired portion, according to the needs of each application.
  • the shoe (2) comprises a second external wall (2.2), a second upper wall (2.3) and a second lower wall (2.4);
  • the upper end (3.1) of the connection element (3) is arranged in correspondence with the first upper wall (1.3), as in Figure 2, or with the first intermediate wall (1.6), as in Figure 7 in the section (1.8) upper, the lower end (3.2) is in correspondence with a bolt (7) arranged anchored to the shoe (2) by its second upper wall (2.3).
  • shoe (2) comprises a second internal wall (2.1), a second external wall (2.2), a second upper wall (2.3), a second lower wall (2.4), a third wall internal
  • the shoe (2) comprises a second external wall (2.2), a second upper wall (2.3), a second lower wall (2.4), a third external wall (2.7) and a third intermediate wall (2.8) that connects the second external wall (2.2) and the third external wall (2.7), in the case shown, the third intermediate wall (2.8) is formed by two sections, although it could also be formed by one section in order to create a separation between the second external wall
  • connection element (3) is arranged in correspondence with the first upper wall (1.3), as in figure 2, or with the first intermediate wall (1.6), as in figure 7 in the section (1.8) upper, the lower end (3.2) is arranged in correspondence with the third intermediate wall (2.8).
  • placing the actuators (4) towards the outside means that they are not protected as in the case of the pit, however, the construction of the shoe (2) is simpler.
  • (1) is made up of several sections (1.8) arranged successively stacked. Specifically, the upper end
  • connection element (3) can be arranged in a section (1.8) and the lower end (3.2) can be arranged in another section (1.8), said upper ends
  • the sensor (5) is one selected from the following: acceleration, tension, displacement and temperature. As many sensors (5) as required by the application can be placed, repeating the same type or combining type and number as required.
  • Figures 2 to 7 show the connection element.
  • Figures 9A and 9B represent the option for the connection element (3) to be arranged in a helical manner, therefore, in different planes such as the definition itself. of a propeller sets.
  • linear manner we mean that it follows a line, which can be made up of straight sections, curved sections, or a combination of both.
  • connection element (3) is a tendon or cable, a known element and whose appropriate dimensioning for each application and its consequent behavior is known.
  • the vertical structure comprises three connection elements (3), Figure 8, and their corresponding through holes (1.51) and actuators (4) arranged equidistantly, so that they are arranged in an equilateral triangle configuration.
  • connection elements (3) Figure 8
  • actuators (4) arranged equidistantly, so that they are arranged in an equilateral triangle configuration.
  • the post (1) having a prismatic section and various connection elements (2) being placed, from the minimum of one to any other number in cylindrical or prismatic section.
  • Figures 2, 6 and 7 show rods (8) as joining elements.
  • Figure 2 shows a rod (8) that joins the post (1) and a flange (9), this one for joining various sections (1.8) in the case of a wind turbine.
  • Figure 6 shows that a rod
  • one application of the vertical structure of the invention is as part of a wind turbine.
  • said wind turbine which comprises a nacelle (1.10) and some blades (1.11), Figure 1, has the sensor (5) arranged in the nacelle (1.10), not shown in the figures.

Abstract

Estructura vertical con pretensado variable que puede recibir cargas horizontales en cualquier dirección y adaptarse a las mismas, comprende un poste y una zapata; el poste presenta paredes que configuran un cuerpo macizo tubular que incluye un orificio pasante al menos en una porción; además comprende: un elemento de conexión dispuesto por el orificio pasante, un actuador al elemento de conexión para acortarlo o alargarlo, un sensor en el poste o en la zapata para medir una solicitación externa, y una unidad de control conectada al sensor y al actuador; la unidad de control en función de la señal recibida por el sensor puede emitir una orden al actuador para acortar o alargar la longitud del elemento de conexión y cambiar el estado tensional del poste para contrarrestar la solicitación externa. Aerogenerador que incluye la estructura vertical, con el sensor en la góndola.

Description

ESTRUCTURA VERTICAL DE HORMIGÓN CON PRETENSADO VARIABLE Y
AEROGENERADOR CON DICHA ESTRUCTURA
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se engloba en el campo de las estructuras en disposición vertical, como torres, mástiles, etc . , de hormigón pretensado, susceptibles de recibir cargas horizontales en cualquier dirección .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En las estructuras de hormigón se puede aplicar un esfuerzo de tensado anterior a la solicitación que va a recibir la estructura, lo que se denomina pretensado . El pretensado se puede aplicar antes de hormigonar, siendo un pretesado, o después de hormigonar, siendo entonces un postesado .
Cuando es un postesado se deja dentro de la estructura un tubo, orificio o similar en el que se dispone el elemento sobre el que aplicar el esfuerzo de tensado, normalmente un cable o tendón . Tras el hormigonado, en el postesado, se puede aplicar una lechada que forma cuerpo con el elemento de hormigón, diciéndose que es adherente . Cuando no es adherente se aplica un inhibidor de corrosión (cera, aceite o cualquier otro) que permite el movimiento entre el elemento pretensado y el orificio en el que se aloja .
El elemento pretensado para postesado siendo no adherente puede ir por el interior del hormigón o fuera del hormigón; cuando va por fuera del hormigón si se dispone hacia el interior de la estructura, como en el interior de una viga cajón, se dice que es intradosado .
La aplicabilidad del uso del pretensado en estructuras de hormigón ha sido ampliamente estudiada . En muchas de estas aplicaciones el uso de un pretensado adaptativo no resulta conveniente, debido a la direccionalidad de las cargas que actúan sobre ellos . Por ejemplo, en el caso de una viga, la carga principal está aplicada en la dirección vertical, por lo que el pretensado debe dimensionarse para contrarrestar estas acciones verticales, y el armado requerido para este pretensado se basará en el momento flector que debe resistir la viga, lo cual significa que es más improbable una reducción directa de costes aplicando un pretensado adaptativo . Sin embargo, existen investigaciones que estudian el uso de los sistemas de pretensado variable en vigas (Daniel Steiner and Martina
Schnellenbach-Held, Realization of Adaptive Prestressing,
Proceedings of the 7th GACM Colloquium on Computational
Mechanics for Young Scientists from Academia and Industry,
October 11-13, 2017, Stuttgart, Germany) . La principal ventaja de este tipo de sistemas es la posibilidad de controlar los desplazamientos que se producen en una estructura, tanto frente a cargas estáticas como dinámicas .
Diferentes estudios han verificado los beneficios de las estructuras de pretensado adaptativo empleando distintas metodologías en su realización . Los enfoques más importantes de estas investigaciones son, por ejemplo, el control activo de las deformaciones (Domke, H . ( 1985) ,
Survey advantages and restrains of ADC in civil engineering, Proceedings of the Second International
Symposium on Structural Control, University of Waterloo,
Ontario, Canada) , la búsqueda de un pretensado orgánico
(Pacheco, P . , Guerra, A. , Borges, P . , & Coelho, H . (200)7 ,
A Scaffolding System strengthened with Organic, Structural Engineering International (4) , 314-321) y una adaptación especial de este concepto para puentes de hormigón pretensado (Barin, T . (2006) , Adaptative- controlled Externally Prestressed Concrete Bridges with the use of fuzzy logic, Phd Thesis, Essen : Institute for
Structural Concrete and Solid Structures, University of
Duisburg-Essen) .
Estos estudios están basados en sistemas de cargas direccionales, predominantemente en dirección vertical .
Sin embargo, en algunas aplicaciones, puede ser más ventajoso el emplear los sistemas de pretensado variable y adaptativo (ya sea activo, orgánico, etc .) para sistemas no direccionales, como pilares, mástiles, torres o chimeneas, donde las cargas horizontales pueden actuar en cualquier dirección .
En estos casos, existe la problemática de que la indefinición en la dirección de aplicación de las cargas obliga a sobredimensionar los diseños para lograr la seguridad del sistema estructural . En cambio, mediante la implementación de un sistema variable de pretensado se evita este problema, pues las cargas aplicadas pueden ser soportadas simplemente variando la fuerza de tensado y ajustándolo en función de la dirección de aplicación de cargas .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma . El objeto de la invención es una estructura vertical con pretensado variable y un aerogenerador que la incluye . El problema técnico a resolver es configurar la estructura vertical y el pretensado variable de manera que pueda recibir cargas horizontales en cualquier dirección y adaptarse a las mismas .
A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a una estructura vertical de hormigón con pretensado variable que comprende un poste y una zapata de cimentación sobre la que queda apoyado el poste; el poste presenta una primera pared interna, una primera pared externa, una primera pared superior y una primera pared inferior, dichas paredes configuran un cuerpo macizo tubular, normalmente cilindrico, cónico o prismático, como es conocido en el estado de la técnica .
Caracteriza a la invención el que el cuerpo macizo incluye un orificio pasante por el interior de al menos una porción de dicho cuerpo macizo; además comprende : un elemento de conexión con un extremo superior y un extremo inferior configurado para quedar dispuesto por el orificio pasante, un actuador que puede disponerse conectado con el extremo superior o inferior del elemento de conexión de manera que puede acortar o alargar su longitud, un sensor dispuesto en el poste o en la zapata para medir una solicitación externa a la estructura vertical, y una unidad de control conectada al sensor y al actuador; de manera que la unidad de control en función de la señal recibida por el sensor puede emitir una orden al actuador para acortar o alargar la longitud del elemento de conexión y cambiar el estado tensional del poste para contrarrestar la solicitación externa . Con "estructura vertical" se quiere significar una estructura que en su posición final de uso tiene una disposición eminentemente vertical, tanto si está formada por un único elemento como si son varios elementos dispuestos apilados uno sobre otro, como una torre, un poste, un pilar, etc .
Con "cuerpo macizo tubular" se quiere significar un cuerpo generado por traslación de una base anular, siendo circular o poligonal, generando un cuerpo cilindrico o prismático .
Tal y como se ha expuesto la configuración del elemento pretensado, elemento de conexión, no siendo adherente, el tipo de pretensado referido es del tipo postesado, pudiendo ir dicho elemento de conexión por el interior del hormigón o por fuera del hormigón, cuando va por fuera es hacia el interior de la estructura, con lo que se dice que es intradosado .
Con "por el interior de al menos una porción" se quiere significar que como mínimo es una porción, sin limitar el tamaño de la misma, pudiendo ser desde muy pequeña hasta ser todo el elemento al que se refiere, desde una pequeña porción del cuerpo macizo hasta todo el cuerpo macizo .
El que el actuador pueda disponerse conectado con el extremo superior o inferior del elemento de conexión implica que dicho actuador se sitúa en una parte superior respecto al elemento de conexión, es decir, éste se extiende hacia abajo respecto al actuador o viceversa .
Con "solicitación externa" se quiere significar cualquier tipo de esfuerzo, tensión o similar cuyo origen es externo a la estructura vertical y que actúa sobre ella .
El actuador puede ser cualquiera de los conocidos , normalmente un elemento hidráulico que actúa sobre el elemento de conexión, habitualmente un tendón o un cable . Igualmente , la unidad de control es cualquier elemento capaz de gestionar señales , como puede ser un procesador de tipo industrial a tal efecto, y el sensor puede ser cualquiera de los conocidos , como se cita aqui más abajo en la exposición detallada .
Con "tendón o cable" como elemento de pretensado se quiere referir a cualquiera de los conocidos en el estado de la técnica, estando compuestos por acero de alta resistencia, fibra de vidrio, de carbono o cualquier otro material . Dicho tendón o cable puede estar formado por un conjunto de alambres , cordones o barras de los materiales antes mencionados .
Una ventaja es que se alcanza un diseño de estructura más seguro y con menor coste que si no se incluyera el pretensado variable , que obligaría a sobredimensionar la estructura .
Otra ventaja es que disminuye la carga que debe resistir la estructura al actuar con el pretensado de manera opuesta a la carga consecuencia de la solicitación externa y asi contrarrestarla . Esto tiene como consecuencia que una vez fijada a una cimentación, la estructura será menor, menor material y complejidad de obra, que si fuera sin el pretensado de la invención .
La invención es también un aerogenerador que comprende una góndola y unas palas, y además una estructura vertical según se ha descrito aquí arriba Y el sensor queda dispuesto en la góndola, con la ventaja de hacer las mediciones también en ese componente tan importante del aerogenerador .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, Y nunca limitativas de la invención .
La figura 1 representa una vista en perspectiva de una estructura vertical de la invención formando parte de un aerogenerador .
La figura 2 representa una sección longitudinal de la parte superior de una estructura vertical formando parte de un aerogenerador .
La figura 3 representa una vista lateral de la parte inferior de una estructura vertical con la fijación del elemento de conexión a la zapata mediante pernos .
La figura 4 representa una vista lateral en sección de la parte inferior de una estructura vertical con la fi jación del elemento de conexión a un foso de la zapata .
La figura 5 representa una vista lateral en sección de la parte inferior de una estructura vertical con la fi jación del elemento de conexión a la parte exterior de la zapata .
La figura 6 representa una vista lateral en sección de la parte inferior de una estructura vertical con la fi jación del elemento de conexión al poste y de éste a su vez a la zapata .
La figura 7 representa una vista lateral en sección de un poste compuesto de varios tramos, mostrando cuatro tramos y con el elemento de conexión dispuesto desde un tramo hasta dos tramos por debajo .
La figura 8 representa una vista en planta de la primera pared superior de un poste formando parte de un aerogenerador con tres actuadores dispuestos en triángulo .
Las figuras 9A y 9B muestran disposiciones helicoidales del elemento de conexión a lo largo del poste, mostrando la figura 9A tres configuraciones helicoidales discurriendo paralelas que se repiten en todo el perímetro del poste en la figura 9B .
La figura 10 representa un esquema con la unidad de control y su conexión con el sensor y el actuador .
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se muestra una estructura vertical de hormigón con pretensado variable dispuesta formando parte del mástil de un aerogenerador . En concreto, el aerogenerador representado es de tipo híbrido, con un poste
(1) y una zapata (2) de cimentación sobre la que queda apoyado el poste (1) formando la estructura vertical de la invención y una sección superior ( 1 . 9) metálica . El poste
(1) en esta realización está formado por tramos (1 . 8 ) , aunque pudiera ser igualmente de una pieza, siendo cada uno de dichos tramos (1.8) anillos completos en la parte superior del poste (1) y anillos partidos en el resto del mismo, como es conocido en el estado de la técnica.
Como se aprecia en la figura 2, el poste (1) presenta una primera pared interna (1.1), una primera pared externa
(1.2), una primera pared superior (1.3) y una primera pared inferior (1.4), dichas paredes (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) configuran un cuerpo macizo (1.5) tubular. Dicho cuerpo macizo (1.5) incluye un orificio pasante (1.51) por el interior de al menos una porción de dicho cuerpo macizo
(1.5) . En la figura 2 se muestra en la parte izquierda que el orificio pasante (1.51) recorre todo el cuerpo macizo
(1.5), mientras que en la parte derecha el orificio pasante
(1.51) sólo discurre por una porción del cuerpo macizo
(1.5), siendo ambas configuraciones posibles . Por aprovechar la representación de la figura 2 se han incluido las dos configuraciones aquí mencionadas, lo cual es posible, aunque poco habitual.
La estructura vertical además comprende: un elemento de conexión (3) con un extremo superior (3.1), como se ve en las figuras 2 y 7, y un extremo inferior (3.2), figuras 3 a 7, configurado para quedar dispuesto por el orificio pasante (1.51), figuras 2 a 7, un actuador (4) que puede disponerse conectado con el extremo superior (3.1), figuras 2 y 7, o inferior (3.2) del elemento de conexión
(3), figuras 3 a 7, de manera que puede acortar o alargar su longitud, un sensor (5) dispuesto en el poste (1) o en la zapata (2), figuras 2 y 3, para medir una solicitación externa a la estructura vertical, y una unidad de control
(6), figura 10, conectada al sensor (5) y al actuador (4); de manera que la unidad de control (6) en función de la señal recibida por el sensor (5) puede emitir una orden al actuador ( 4) para acortar o alargar la longitud del elemento de conexión (3 ) y cambiar el estado tensional del poste (1) para contrarrestar la solicitación externa . En las figuras 2 Y 3 se muestran diversos sensores (5) , pudiendo colocarse en cualquier número y en cualquier posición . En la figura 10 se muestra un esquema del camino que sigue la señal recibida por el sensor (5) , que pasa a la unidad de control ( 6) y crea la orden correspondiente para cada actuador (4) .
Una opción representada en la figura 2 es que el extremo superior (3 .)1 del elemento de conexión ( 3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1 . 3) , de esta manera se sitúa en una superficie que suele tener espacio para disponer distintos elementos como el actuador
(4) , teniendo un acceso relativamente cómodo tanto para su instalación como para su mantenimiento, análogamente a la opción de que el extremo inferior (3.2) del elemento de conexión (3 ) quede dispuesto en correspondencia con la primera pared inferior (1 . 4) , no representado en las figuras .
En las figuras 6 y 7 se muestra la opción en la que el poste (1) comprende además una primera pared intermedia
(1 . 6) , el extremo superior (3.)1 , figura 7 tramo (1 .8) superior, o el extremo inferior ( 3. )2 , figura 6 y figura
7 tramo (1 .8) intermedio, queda dispuesto en correspondencia con la primera pared intermedia (1 . 6) . Con esta configuración se puede ajustar la resistencia de la estructura vertical en la porción que se desee, según las necesidades de cada aplicación . Otra opción mostrada en la figura 3 es que la zapata (2) comprende una segunda pared externa (2.2), una segunda pared superior (2.3) y una segunda pared inferior (2.4); el extremo superior (3.1) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1.3), como en la figura 2, o con la primera pared intermedia (1.6) , como en la figura 7 en el tramo (1.8) superior, el extremo inferior (3.2) queda en correspondencia con un perno (7) dispuesto anclado a la zapata (2) por su segunda pared superior (2.3) . El perno
(7) permite una ejecución más sencilla de la zapata (2), pero se encarece la ejecución de la misma.
Otra opción mostrada en la figura 4 es que la zapata (2) comprende una segunda pared interna (2.1), una segunda pared externa (2.2), una segunda pared superior (2.3), una segunda pared inferior (2.4), una tercera pared interna
(2.5) y una segunda pared intermedia (2.6) que conecta la segunda pared interna (2.1) y la tercera pared interna
(2.5) ; el extremo superior (3.1) del elemento de conexión
(3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1.3), como en la figura 2, o con la primera pared intermedia (1.6) , como en la figura 7 en el tramo (1.8) superior, el extremo inferior (3.2) queda dispuesto en correspondencia con la segunda pared intermedia (2.6) . De esta manera se crea en la zapata (2) lo que se conoce como un foso, ahuecamiento inferior que permite la disposición de elementos, como los actuadores (4) . Así, el actuador
(4) queda protegido y es fácilmente accesible, aunque se complica la ejecución de la zapata (2) .
Otra opción mostrada en la figura 5 es que la zapata (2) comprende una segunda pared externa (2.2), una segunda pared superior (2.3), una segunda pared inferior (2.4), una tercera pared externa (2.7) Y una tercera pared intermedia (2.8) que conecta la segunda pared externa (2.2) y la tercera pared externa (2.7), en el caso mostrado la tercera pared intermedia (2.8) está formada por dos tramos, aunque pudiera estar igualmente formada por un tramo con tal de crear una separación entre la segunda pared externa
(2.2) y la tercera pared externa (2.7); el extremo superior
(3.1) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1.3), como en la figura 2, o con la primera pared intermedia (1.6), como en la figura 7 en el tramo (1.8) superior, el extremo inferior (3.2) queda dispuesto en correspondencia con la tercera pared intermedia (2.8) . En este caso, la colocación de los actuadores (4) hacia el exterior hace que no queden protegidos como en el caso del foso, sin embargo, la elaboración de la zapata (2) es más sencilla.
Otra opción mostrada en las figuras 1 y 7 es que el poste
(1) está formado por varios tramos (1.8) dispuestos apilados sucesivamente. En concreto, el extremo superior
(3.1) del elemento de conexión (3) puede quedar dispuesto en un tramo (1.8) y el extremo inferior (3.2) puede quedar dispuesto en otro tramo (1.8), dichos extremos superior
(3.1) e inferior (3.2) en la primera pared superior (1.3), en la primera pared inferior (1.4) o en la primera pared intermedia (1.6), como se muestra en la figura 7 en tramos
(1.8) consecutivos . Esta opción permite una mayor flexibilidad a la hora de contrarrestar las cargas actuantes .
Otra opción es que el sensor (5) es uno seleccionado de entre los siguientes: aceleración, tensión, desplazamiento y temperatura . Se pueden colocar tantos sensores (5) como requiera la aplicación, repitiéndose del mismo tipo o combinarse en tipo y número como se requiera .
En las figuras 2 a 7 se representa el elemento de conexión
(3) dispuesto de manera lineal en un mismo plano, mientras que en las figuras 9A y 9B se representa la opción de que el elemento de conexión (3 ) quede dispuesto de manera helicoidal, por lo tanto, en diferentes planos como la propia definición de una hélice establece . Con "manera lineal" se quiere referir a que siga una línea, la cual puede estar formada por tramos rectos, curvos o combinación de ambos .
Una opción habitual y ventajosa es que el elemento de conexión (3 ) es un tendón o cable, elemento conocido y del que se sabe su dimensionamiento adecuado para cada aplicación y su comportamiento consecuente .
Otra opción es que la estructura vertical comprende tres elementos de conexión ( 3) , figura 8 , y sus correspondientes orificios pasantes (1 .51) Y actuadores (4) dispuestos equidistantes, de manera que quedan dispuestos en configuración de triángulo equilátero . Con esta configuración se consigue cubrir un perímetro circular de manera completa con el mínimo de elementos . Cualquier otra configuración es posible, como que el poste (1) sea de sección prismática y se coloquen diversos elementos de conexión (2) , desde el mínimo de uno hasta cualquier otro número en sección cilindrica o prismática .
En las figuras 2 , 6 Y 7 se muestran varillas ( 8 ) como elementos de unión . Por ejemplo, en la figura 2 se muestra una varilla (8) que une el poste (1) y una brida (9) , ésta para unión de diversos tramos (1.8) en el caso de un aerogenerador. En la figura 6 se muestra que una varilla
(8) une el poste (1) a la zapata (2) pues el elemento de conexión (3) no llega hasta la misma y no puede ejercer de elemento de unión . En la figura 7 las varillas (8) unen dos tramos (1.8) del poste (1) .
Como se ha descrito y expuesto en las figuras, una aplicación de la estructura vertical de la invención es formando parte de un aerogenerador . Un detalle es que dicho aerogenerador, que comprende una góndola (1.10) Y unas palas (1.11), figura 1, tiene el sensor (5) dispuesto en la góndola (1.10), no representado en las figuras.

Claims

REIVINDICACIONES
1. -Estructura vertical de hormigón con pretensado variable que comprende un poste (1) y una zapata (2) de cimentación sobre la que queda apoyado el poste (i); el poste (1) presenta una primera pared interna (1.1), una primera pared externa (1.2), una primera pared superior (1.3) y una primera pared inferior (1.4), dichas paredes
(1.1, 1.2, 1.3, 1.4) configuran un cuerpo macizo (1.5) tubular; caracterizada por que el cuerpo macizo (1.5) incluye un orificio pasante (1.51) por el interior de al menos una porción de dicho cuerpo macizo (1.5); además comprende : un elemento de conexión (3) con un extremo superior (3.1) Y un extremo inferior (3.2) configurado para quedar dispuesto por el orificio pasante (1.51), un actuador (4) que puede disponerse conectado con el extremo superior (3.1) o inferior (3.2) del elemento de conexión
(3) de manera que puede acortar o alargar su longitud, un sensor (5) dispuesto en el poste (1) o en la zapata (2) para medir una solicitación externa a la estructura vertical, y una unidad de control (6) conectada al sensor
(5) y al actuador (4); de manera que la unidad de control
(6) en función de la señal recibida por el sensor (5) puede emitir una orden al actuador (4) para acortar o alargar la longitud del elemento de conexión (3) y cambiar el estado tensional del poste (1) para contrarrestar la solicitación externa .
2. -Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que el extremo superior (3.1) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1.3) .
3.-Estructura vertical según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el extremo inferior
(3.2) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared inferior (1.4) .
4.-Estructura vertical según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el poste (1) comprende además una primera pared intermedia (1.6), el extremo superior (3.1) o el extremo inferior (3.2) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared intermedia (1.6) .
5.-Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que la zapata (2) comprende una segunda pared externa (2.2), una segunda pared superior (2.3) Y una segunda pared inferior (2.4); el extremo superior (3.1) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1.3) o con la primera pared intermedia (1.6), el extremo inferior (3.2) queda en correspondencia con un perno (7) dispuesto anclado a la zapata (2) por su segunda pared superior (2.3) .
6.-Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que la zapata (2) comprende una segunda pared interna (2.1), una segunda pared externa (2.2), una segunda pared superior
(2.3), una segunda pared inferior (2.4), una tercera pared interna (2.5) y una segunda pared intermedia (2.6) que conecta la segunda pared interna (2.1) y la tercera pared interna (2.5); el extremo superior (3.1) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1.3) o con la primera pared intermedia (1.6), el extremo inferior (3.2) queda dispuesto en correspondencia con la segunda pared intermedia (2.6) .
7.-Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que la zapata (2) comprende una segunda pared externa (2.2), una segunda pared superior (2.3), una segunda pared inferior (2.4), una tercera pared externa (2.7) y una tercera pared intermedia (2.8) que conecta la segunda pared externa (2.2) y la tercera pared externa (2.7) ; el extremo superior (3.1) del elemento de conexión (3) queda dispuesto en correspondencia con la primera pared superior (1.3) o con la primera pared intermedia (1.6), el extremo inferior
(3.2) queda dispuesto en correspondencia con la tercera pared intermedia (2.8) .
8. -Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que el poste (1.1) está formado por varios tramos (1.8) dispuestos apilados sucesivamente.
9. -Estructura vertical según la reivindicación 8 en la que el extremo superior (3.1) del elemento de conexión (3) está dispuesto en un tramo (1.8) y el extremo inferior
(3.2) de dicho elemento de conexión (3) está dispuesto en otro tramo (1.8), en la primera pared superior (1.3), en la primera pared inferior (1.4) o en la primera pared intermedia (1.6) .
10. -Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que el sensor (5) es uno seleccionado de entre los siguientes : aceleración, tensión, desplazamiento y temperatura .
11. -Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que el elemento de conexión (3) queda dispuesto de manera lineal en un mismo plano o de manera helicoidal.
12. -Estructura vertical según la reivindicación 1 en la que el elemento de conexión (3) es un tendón o cable.
13.-Estructura vertical según la reivindicación 1 que comprende tres elementos de conexión (3) Y sus correspondientes orificios pasantes (1.51) dispuestos equidistantes, de manera que quedan dispuestos en configuración de triángulo equilátero.
14. -Aerogenerador que comprende una góndola (1.10) y unas palas (1.11), caracterizado por que además comprende una estructura vertical según la reivindicación 1 y el sensor
(5) queda dispuesto en la góndola (1.10) .
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