AT519189A1

AT519189A1 - Fundament für eine Windmühle

Info

Publication number: AT519189A1
Application number: ATA439/2016A
Authority: AT
Original assignee: Holcim Technology Ltd
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2018-04-15
Also published as: EP3516134A1; AU2017330583A1; AU2017330583B2; US10724204B2; AT519189B1; CN109844243B; AR109719A1; US20200018035A1; EP3516134B1; WO2018055446A1; DK3516134T3; CN109844243A; ES2895967T3

Abstract

Bei einem Fundament für eine Windmühle mit einem kreisförmigen oder polygonalen Standfuß zum Tragen eines Windmühlenturms und mehreren Rippen, die vom Standfuß radial nach außen vorstehen, ist der Standfuß in mehrere Umfangsabschnitte unterteilt, wobei ein Umfangsabschnitt und eine Rippe jeweils von wenigstens einem vorgefertigten Betonelement gebildet sind und wobei die vorgefertigten Betonelemente aus verstärktem Beton bestehen, der eine erste Verstärkungsstruktur aufweist, welche radiale Spannelemente, insbesondere Spannstangen oder Spannseile, zum Zusammenspannen der vorgefertigten Betonelemente umfasst. Es ist weiters eine zweite Verstärkungsstruktur bereitgestellt, welche die Umfangsabschnitte zusammenhält und mit der ersten Verstärkungsstruktur, insbesondere den radialen Spannelementen, gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fundament für eine Windmühle mit einem kreisförmigen oder polygonalen Standfuß zum Tragen eines Windmühlenturms und mehreren Rippen, die vom Standfuß radial nach außen vorstehen, wobei der Standfuß in mehrere Umfangsabschnitte unterteilt ist, wobei ein Umfangsabschnitt und eine Rippe jeweils von wenigstens einem vorgefertigten Betonelement gebildet sind, wobei die vorgefertigten Betonelemente aus verstärktem Beton bestehen, der eine erste Verstärkungsstruktur aufweist, welche radiale Spannelemente zum Zusammenspannen der vorgefertigten Betonelemente umfasst.

Ferner betrifft die Erfindung eine Windturbine mit einem

Mast und einem am Mast montierten Rotor, wobei der Mast auf einem Fundament montiert ist.

Für die Herstellung des Fundaments von OnshoreWindkraftanlagen ist ein hoher manueller und administrativer Aufwand erforderlich, und die Herstellung ist sehr zeitaufwendig. Angesichts der zunehmenden Abmessungen moderner Windturbinen ist das Fundament sehr hohen Lasten ausgesetzt und muss entsprechend dimensioniert werden. Heutige Windturbinen haben einen Turm mit einer Höhe von bis zu 150 m und erzeugen bis zu 6 MW. In der Mehrzahl der Fälle besteht der Turm oder Mast von Windturbinen aus verstärktem Beton und wird unter Verwendung vorgefertigter Betonelemente gebaut. Alternativ kann der Windmühlenturm auch von einer Stahlkonstruktion gebildet sein.

Bisher wurden die Fundamente für Windkraftanlagen im Wesentlichen durch Ausgraben einer Baugrube, Einbringen einer körnigen Unterstruktur, Errichten einer

2/28

Fundamentkomponente, Ausfuhren der notwendigen Einschalungs- und Verstärkungsarbeiten und anschließendes Füllen der Baugrube mit Ortbeton hergestellt, wobei der Beton als Transportbeton durch Fertigmischlaster zur Arbeitsstelle transportiert und in die Baugrube gegossen wurde. Die zentrale Fundamentkomponente weist gewöhnlich eine hohlzylindrische Konfiguration auf und wird im Allgemeinen vorgefertigt und als Einheit zur jeweiligen Montagestelle transportiert.

Die Herstellung eines Windmühlenfundaments durch Ortbeton ist mit einer Mehrzahl von Nachteilen verbunden. Sie erfordert eine komplexe Logistik für die Planung der Herstellungsaktivitäten an der Baustelle und sie ist im Hinblick auf die Errichtung der Einschalung und der Verstärkungsstruktur sowie auf das Transportieren und Gießen des Betons mit zeitaufwendigen und kostspieligen Vorgängen an der Baustelle verbunden. Dies gilt insbesondere angesichts dessen, dass bis zu 1000 m³ Beton für große Fundamente erforderlich sein können.

Um den Bauprozess eines Fundaments zu verbessern, wurde bereits in WO 2004/101898 A2 vorgeschlagen, das Fundament unter Verwendung vorgefertigter Betonelemente zu bauen. Solche Betonelemente werden in einer Vorfertigungsanlage hergestellt und zur Arbeitsstelle transportiert, wo sie durch die Verwendung eines Krans in Position gebracht und dann miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kann die Dauer der Bauvorgänge an der Arbeitsstelle erheblich verringert werden. Die vorgefertigten Betonelemente bilden, wenn sie miteinander verbunden sind, ein Fundament mit einem zentralen Standfuß und mehreren Rippen, die jeweils vom Standfuß radial nach außen vorstehen. Jedes

3/28

• · ·· ···· ··· • · • · · ·· • · · ·· · • · · ·· · • · ·· ··· · vorgefertigte Betonelement bildet eine der Rippen und einen zugeordneten Umfangsabschnitt des Standfußes. Die Umfangsabschnitte des Standfußes werden durch verschraubte Flansche miteinander verbunden. Wie in WO 2004/101898 A2 beschrieben ist, können die vorgefertigten Betonelemente stahlverstärkt sein. Nachdem das Fundament gebildet wurde, wird der Turm oder Mast der Windmühle auf dem Standfuß errichtet und durch die Verwendung von Ankerbolzen am Standfuß befestigt.

Weiters ist aus der EP 2475872 Bl ein Fundament bekannt, das aus vorgefertigten Betonelementen besteht und bei dem die Betonelemente mit Hilfe von Spannelementen zusammengespannt werden.

Durch die Verwendung vorgefertigter Betonelemente können die Elemente in einer kontrollierten Umgebung hergestellt werden, sodass die Qualität des gehärteten Betons verbessert werden kann. Von einem finanziellen Gesichtspunkt betrachtet können die in einer Vorfertigungsanlage verwendeten Formen viele Male wiederverwendet werden, bevor sie ersetzt werden müssen, sodass die Kosten für die Form bzw. die Einschalung pro Einheit niedriger sind als bei einer Herstellung mit Ortbeton, die jedes Mal eine eigens errichtete und wiederverwendbare Schalung erfordert.

Windturbinen sind Lasten und Beanspruchungen spezifischer Natur ausgesetzt, die vom Fundament aufgenommen werden müssen. Der Wind selbst wirkt in einer nicht vorhersehbaren und veränderlichen Weise. Andererseits wirken mit immer größeren Anlagen dynamische Lastkomponenten infolge von Vibrationen und Resonanzen auf die Struktur. Ferner

4/28 übertragen Türme mit einer Höhe von 100 Metern und mehr infolge des auftretenden Kippmoments erhebliche exzentrische Lasten auf das Fundament. Der Beton des Fundaments muss dabei einer Kompression widerstehen, die in der komprimierten Zone auftritt, und die Verstärkungsstruktur des Betons muss die Dehnungskräfte im entgegengesetzten Teil des Fundaments aufnehmen, weil der Beton selbst eine verhältnismäßig geringe Dehnungsfestigkeit aufweist.

Fundamente aus vorgefertigten verstärkten Betonelementen haben den Vorteil, dass die Leistungsfähigkeit und die Qualität des Betons höher sind, so dass ein geringeres Risiko einer Rissbildung und eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber dynamischen und statischen Lasten gegeben sind. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass im Gegensatz zu aus Ortbeton gegossenen Fundamenten keine monolithische Struktur bereitgestellt wird, so dass technische Lösungen für das sichere Verbinden der vorgefertigten Betonelemente miteinander zur Nachahmung einer monolithischen Struktur entwickelt werden müssen.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Fundament für eine Windmühle bereitzustellen, das aus vorgefertigten verstärkten Betonelementen besteht, sich jedoch ähnlich wie ein monolithisches Fundament verhält, um hohen statischen und dynamischen Lasten zu widerstehen.

Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben sieht die Erfindung ein Fundament für eine Windmühle der eingangs definierten Art vor, das einen kreisförmigen oder polygonalen Standfuß zum Tragen eines Windmühlenturms und mehreren Rippen

5/28 • ·

«· ·· ········ • · · · · · • ·· ···· · • · · · · · • · · · · · ·· ·· ··· · aufweist, die vom Standfuß radial nach außen vorstehen, wobei der Standfuß in mehrere Umfangsabschnitte unterteilt ist, wobei ein Umfangsabschnitt und eine Rippe jeweils von wenigstens einem vorgefertigten Betonelement gebildet sind, wobei die vorgefertigten Betonelemente aus verstärktem Beton bestehen, der eine erste Verstärkungsstruktur aufweist, welche radiale Spannelemente zum Zusammenspannen der vorgefertigten Betonelemente umfasst, und dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zweite Verstärkungsstruktur bereitgestellt wird, welche die vorgefertigten Betonelemente zusammenhält und mit der ersten Verstärkungsstruktur gekoppelt ist.

Die zweite Verstärkungsstruktur kann von einer beliebigen Art sein, die dafür geeignet ist, die vorgefertigten Betonelemente starr zusammenzuhalten, um eine monolithische Struktur zu bilden. Die zweite Verstärkungsstruktur ist von der ersten Verstärkungsstruktur verschieden und wird daher vorzugsweise weder in die vorgefertigten Betonelemente eingebettet noch von die Betonelemente durchsetzenden Spannelementen gebildet. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die zweite Verstärkungsstruktur mit der ersten Verstärkungsstruktur gekoppelt, wodurch ein ununterbrochener Lastweg zwischen den Verstärkungsstrukturen ermöglicht wird, so dass die in das Fundament eingebrachten Kräfte wirksam verteilt werden. Im Kontext der Erfindung bedeutet das Koppeln der ersten und der zweiten Verstärkungsstruktur, dass die auf die erste Verstärkungsstruktur einwirkenden Kräfte auf die zweite Verstärkungsstruktur übertragen werden, ohne dass Beton dazwischen angeordnet wird, und umgekehrt. Demgemäß können die erste und die zweite Verstärkungsstruktur direkt oder

6/28

♦· ·· ···· ···· ·· • · · · · · · • · · · ··· · ··· ♦ · · ·· · · • · · ·· · · • · e · ··· ·· über ein von Beton verschiedenes starres Verbindungselement miteinander verbunden werden.

Die erste Verstärkungsstruktur weist radiale Spannelemente auf, die vorzugsweise aus Stahl oder einem ähnlich zugfesten Material bestehen. Vorzugsweise erstrecken sich die Spannelemente in Längsrichtung der Rippen. Die radialen Spannelemente dienen dabei dazu, die vorgefertigten Betonelemente im Sinne eines Spannbetons einer Druckkraft auszusetzen, wodurch eine Erhöhung der Zugfestigkeit der Betonelemente erreicht wird. Die Vorspannung wird dabei vorzugsweise nach dem Aushärten des Betons aufgebracht. Hierzu werden die Spannelemente, wie z.B.

Spannstangen, -profile, -drähte oder -litzen, üblicherweise in ein Blech- oder Kunststoffhüllrohr eingelegt und mit Ankerkörpern an beiden Enden ohne Vorspannung in das Betonelement einbetoniert. Nach dem Abbinden des Betons werden die Spannelemente an den Ankern gespannt. Wenn ein einziges Betonelement einen Umfangsabschnitt des Standfußes und eine Rippe ausbildet, erstreckt sich wenigstens ein Spannelement in radialer Richtung des Fundaments durch das gesamte Betonelement und spannt diese vor. Im Falle, dass wenigstens zwei in radialer Richtung aneinander anschließende Betonelemente gemeinsam einen Umfangsabschnitt des Standfußes und eine Rippe ausbilden, erstreckt sich das wenigstens eine Spannelement durch die jeweilige Mehrzahl von Betonelementen und hat die zusätzliche Funktion die Betonelemente zusammenzuspannen.

Die Spannelemente sind bevorzugt so angeordnet, dass sie jeweils lediglich einen Umfangsabschnitt und eine zugehörigen Rippe vor- bzw. zusammenspannen. Hierbei ist somit nicht vorgesehen, dass sich die Spannelemente über

7/28 ·· ·· ···· ···· ·· ·· ♦···· ·· ·· • · · ···· ····· · ···· ·· ·· ··· ···· ·· ·· · ·· ·· ··· 9 »· den Durchmesser des Fundaments erstrecken und somit zwei in Bezug auf die Fundamentachse gegenüberliegende Betonelemente zusammenspannen.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass eine Mehrzahl von radialen Spannelementen über die Höhe der den Standfuß und die Rippen ausbildenden Betonelemente verteilt angeordnet ist.

Die erste Verstärkungsstruktur kann zusätzlich eine in den Beton eingebettete Armierung aus Stahlstangen oder dgl. umfassen.

Die zweite Verstärkungsstruktur weist vorzugsweise mehrere starre längliche Verstärkungselemente, insbesondere Stahlprofile oder -Stangen, auf, die jeweils Spannelemente eines Paars von in Bezug auf eine Fundamentachse entgegengesetzt angeordneten vorgefertigten Betonelementen derart miteinander verbinden, dass ein Hohlraum durchquert wird, welcher von dem Standfuß eingekreist ist. Die länglichen Verstärkungselemente der zweiten Verstärkungsstruktur werden mit der ersten Verstärkungsstruktur, insbesondere mit den radialen Spannelementen gekoppelt. Auf diese Weise werden die Spannelemente von entgegengesetzt angeordneten vorgefertigten Betonelementen durch die länglichen Verstärkungselemente der zweiten Verstärkungsstruktur miteinander verbunden, wobei ein Lastübertragungsweg zwischen der ersten Verstärkungsstruktur der entgegengesetzt angeordneten vorgefertigten Betonelemente gebildet wird. Dies führt dazu, dass die Dehnungslast, die infolge eines Biegemoments des Turms auf das Fundament ausgeübt wird, nicht nur von der ersten / 28

	♦· ·· ···· ···· ·· ·· ♦···· ·· ·· • · · « ··· · ··« e _e ♦ · · · ·· ·· ··· ···· ·· · · · ·· ·· ··· · _M 8
Verstärkungsstruktur	aufgenommen wird, die auf einer Seite

des Fundaments angeordnet ist, sondern auch auf die erste

Verstärkungsstruktur übertragen wird, die auf der entgegengesetzten Seite des Fundaments angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedes Paar entgegengesetzt angeordneter vorgefertigter Betonelemente mittels eines der starren länglichen Verstärkungselemente verbunden. Auf diese Weise durchqueren mehrere längliche Verstärkungselemente, insbesondere Stahlstangen oder -profile, den vom Standfuß eingekreisten Hohlraum. Weil diese durchquerenden länglichen Verstärkungselemente alle diametral angeordnet sind, treffen sie sich im Zentrum des Standfußes, so dass eine symmetrische Anordnung erreicht wird, welche für eine optimale Verteilung der Kräfte innerhalb des gesamten Fundaments sorgt.

Die länglichen Verstärkungselemente können den Standfuß in einer horizontalen Ebene durchqueren. Vorzugsweise werden die starren länglichen Verstärkungselemente jeweils einerseits in einem oberen Bereich des Standfußes an einem Spannelement des einen Betonelements des Paars entgegengesetzt angeordneter Betonelemente befestigt und andererseits in einem unteren Bereich des Standfußes an einem Spannelement des anderen Betonelements des Paars entgegengesetzt angeordneter Betonelemente befestigt, so dass sie sich schräg zur horizontalen Achse erstrecken. Daher werden die Spannelemente entgegengesetzt angeordneter vorgefertigter Betonelemente in zumindest zwei verschiedenen Ebenen, wie z.B. in einer oberen und einer unteren Ebene miteinander gekoppelt.

9/28

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die starren länglichen Verstärkungselemente an ihrem Kreuzungspunkt, der vorzugsweise auf einer Achse des Standfußes angeordnet ist, miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird ein Mittelpunkt in der Symmetrieachse des Fundaments bereitgestellt, der eine Lastverteilung in verschiedenen Richtungen ermöglicht.

In Bezug auf die Kopplung zwischen der ersten Verstärkungsstruktur und der zweiten Verstärkungsstruktur sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, dass die zweite Verstärkungsstruktur mit der ersten Verstärkungsstruktur, insbesondere den radialen Spannelementen, mittels einer Schraub- oder Schweißverbindung gekoppelt ist.

Der Hohlraum innerhalb des Standfußes kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise als Speicherplatz oder zum Vornehmen von Wartungsarbeiten, und er kann daher mit Treppen, Plattformen usw. versehen werden. Ferner kann der Hohlraum auch für die Installation von Nachspannkabeln, den Zugriff auf sie und ihre Wartung verwendet werden, wobei die Nachspannkabel angeordnet werden, um den Turm oder den Mast der Windmühle zu stabilisieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die vorgefertigten Betonelemente eine Basisplatte zum Tragen der Rippe auf und sind integral damit ausgebildet. Demgemäß können die vorgefertigten Betonelemente einen Querschnitt in Form eines umgekehrten T aufweisen, wobei der horizontale T-Balken durch die Basisplatte gebildet ist und der vertikale T-Balken durch die Rippe gebildet ist. Die Rippe braucht jedoch nicht notwendigerweise streng in Form eines vertikalen Balkens ausgebildet zu sein. Die Rippe kann auch

10/28 einen Querschnitt aufweisen, der sich zur Spitze hin verengt. Alternativ können die vorgefertigten Betonelemente auch einen Querschnitt in Form eines „I aufweisen. Eine solche Form wird ausgehend von der oben beschriebenen umgekehrten T-Form durch einen oberen horizontalen Balken erreicht, der zum unteren horizontalen T-Balken vorzugsweise parallel ist.

Ferner kann die Höhe der Rippe vorzugsweise zum Standfuß hin kontinuierlich zunehmen. Eine kontinuierlich zunehmende Höhe der Rippe ermöglicht es, die Querschnittsfläche der Rippe an die Kraftausbreitung anzupassen, und sie kann beispielsweise verwirklicht werden, indem die obere Fläche oder der obere Rand der Rippe als eine Rampe ausgelegt wird, die zum Standfuß hin ansteigt. Alternativ kann die Rippe eine gekrümmte, nämlich konkave Konfiguration der oberen Fläche oder des oberen Rands aufweisen. In jedem Fall kann die Höhe der Rippe zum Standfuß hin zunehmen, um die Höhe des Standfußes an dem Punkt zu erreichen, wo die Rippe in den Standfuß übergeht.

Um den Hohlraum innerhalb des Standfußes an seinem Boden zu schließen, sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Basisplatte einen Randabschnitt aufweist, der nach innen in den vom Standfuß eingekreisten Hohlraum vorsteht. Insbesondere bilden die Randabschnitte aller vorgefertigten Betonelemente gemeinsam einen umfänglichen, insbesondere kreisförmigen Rand, der eine zentrale Bodenplatte, die am Boden des Standfußes angeordnet ist, umfänglich stützt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die vorgefertigten Betonelemente durch wenig11/28

• · ♦ · · · · ··· ··· ·· · · · stens ein Nachspannkabel, das in einem umfänglichen, insbesondere kreisförmigen Durchgang angeordnet ist, der im Standfuß ausgebildet ist, aneinander festgezogen. Solche Kabel haben die Funktion einer zusätzlichen Verstärkungsstruktur, im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen zweiten Verstärkungsstruktur werden die Kabel jedoch nicht mit der in die vorgefertigten Betonelemente eingebetteten ersten Verstärkungsstruktur gekoppelt.

An Stelle von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Spannkabeln können auch tangentiale Spannelemente, insbesondere Spannstangen oder Spannseile, vorgesehen sein, die jeweils benachbarte Umfangsabschnitte des Standfußes zusammenspannen.

Wenn die vorgefertigten Betonelemente aneinander festgezogen werden, werden die Seitenflächen benachbarter Umfangsabschnitte des Standfußes gegeneinander gedrückt. Zum genauen Ausrichten der benachbarten Umfangsabschnitte miteinander können die Seitenflächen Formpasselemente in der Art einer Zungen- und Rillenanordnung aufweisen, die miteinander Zusammenwirken, um die relative Position der Segmente zu gewährleisten.

Die Installation der vorgefertigten Betonelemente an der Arbeitsstelle wird erheblich vereinfacht, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform benachbarte vorgefertigte Betonelemente in ihren Abschnitten, die vom Standfuß nach außen vorstehen, in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Insbesondere haben die Basisplatten eine solche Breitenabmessung, dass die Basisplatten benachbarter vorgefertigter Betonelemente einander nicht berühren. Auf diese Weise können die Herstellungstoleranzen bei der

12/28 »99· ···· ··

«« ··999· ♦ · ·9 « • · · 9» • · · ·9 ·· ···9· • · ···

Herstellung der vorgefertigten Betonelemente erreicht werden.

Der für die Herstellung der vorgefertigten Betonelemente verwendete Beton kann von einem beliebigen Typ sein, der typischerweise auch für das Gießen von Beton an der Verwendungsstelle verwendet wird. Zusätzlich zu Zuschlagstoffen und Wasser enthält Beton Portlandzement als hydraulisches Bindemittel.

Es kann auch faserverstärkter Beton verwendet werden, um die vorgefertigten Betonelemente herzustellen. Die Fasern können aus einem beliebigen Fasermaterial bestehen, das zur Erhöhung der strukturellen Integrität, insbesondere der Stärke, der Stoßfestigkeit und/oder der Haltbarkeit, der sich ergebenden Betonstruktur beiträgt. Faserverstärkter Beton enthält kurze diskrete Verstärkungsfasern, die gleichmäßig verteilt und zufällig orientiert sind.

Vorzugsweise sind die Verstärkungsfasern Kohlefasern, synthetische Fasern und insbesondere Polypropylenfasern. Alternativ können die Verstärkungsfasern Stahlfasern, Glasfasern oder Naturfasern sein.

Nachfolgend wird die Erfindung detailliert mit Bezug auf eine in der Zeichnung dargestellte als Beispiel dienende Ausführungsform beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Windmühlenfundament in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 2 zeigt ein vorgefertigtes Betonelemente, das im Fundament gemäß Fig. 1 verwendet wird, Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Fundament gemäß Fig. 1 und Fig. 4 zeigt eine Teilansicht des Fundaments gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht.

13/28

44	• 4	4444	• 444	44
	•	4 4	•	•	•
•	•	• ·	444	•	• 44
• 4	•	4	•	4	4 4
4	4	•	•	•	•	4 4
4·	44	• 44	4	44

• 4 ·

444 •

• ·

In Fig. 1 ist ein Fundament 1 dargestellt, das eine Mehrzahl vorgefertigter Betonelemente 3 aufweist. Das Fundament 1 weist einen kreisförmigen Standfuß 2 in Form eines Hohlzylinders zum Tragen eines Windmühlenturms auf. Das Fundament 1 weist ferner mehrere Rippen 5 auf, die vom Standfuß 2 radial nach außen vorstehen. Der Standfuß 2 ist in mehrere Umfangsabschnitte 4 unterteilt (Fig. 2), wobei ein Umfangsabschnitt 4 und eine Rippe 5 jeweils integral miteinander als ein vorgefertigtes Betonelement 3 ausgebildet sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Das vorgefertigte Betonelement 3 weist eine Basisplatte 6 auf, die ebenfalls integral mit der Rippe 5 ausgebildet ist. Die vorgefertigten Betonelemente 3 bestehen aus verstärktem Beton mit Verstärkungsstangen, die in die vorgefertigten Betonelemente 3 eingebettet sind.

Wenngleich die Rippen in Fig. 2 als ein vorgefertigtes Betonelement dargestellt sind, das aus einem einzigen Stück besteht, können die Rippen auch aus zwei oder mehr Rippenabschnitten zusammengesetzt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine Rippe zu verwirklichen ist, deren radiale Länge die zulässige Länge gewöhnlicher Transporteinrichtungen übersteigt. Insbesondere können zwei oder mehr Rippenabschnitte als getrennte vorgefertigte Betonelemente hergestellt werden, die getrennt zur Arbeitsstelle transportiert werden und an der Arbeitsstelle starr aneinander montiert werden.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ersichtlich, dass die vorgefertigten Betonelemente 3 im Querschnitt I-förmig ausgebildet sind, wobei die Bodenplatte 6 und eine

14/28

Deckplatte 24 durch den Steg der Rippe 5 miteinander einstückig verbunden sind.

Zum genauen Ausrichten der benachbarten Umfangsabschnitte 4 miteinander können die Seitenflächen Formpasselemente (nicht dargestellt) in der Art einer trapezförmigen Zungenund Rillenanordnung aufweisen, die miteinander Zusammenwirken, um die relative Position der Elemente 3 zu gewährleisten.

Wie in Fig. 1 ersichtlich ist der Standfuß 2 in Höhenrichtung in einen Basisringabschnitt 18 und in einen Adapterringabschnitt 19 unterteilt. Der Basisringabschnitt 18 wird von den Umfangsabschnitten 4 gebildet. Der Adapterringabschnitt 19 ist auf dem Basisringabschnitt 18 angeordnet und umfasst zwei übereinander angeordnete Ringe aus vorgefertigten Betonelementen, wobei der untere Ring von zwei Segmenten 20 und der obere Ring von zwei Segmenten 21 gebildet ist. Die Segmente 20 und 21 erstrecken sich jeweils über einen Winkel von 180° und sind von vorgefertigten Betonelementen gebildet. Die Teilung der Ringe ist um 90° versetzt angeordnet.

Der Adapterringabschnitt stellt auf seiner Oberseite eine horizontale Fläche zur Verfügung, auf welcher der Windmühlenturm (nicht dargestellt) aufgestellt wird. Zur Befestigung des Windmühlenturms sind Ankerbolzen 8 vorgesehen.

Der Zwischenraum zwischen den vorgefertigten Betonelementen 3 wird jeweils von Überbrückungsplatten 14 überbrückt, die zweigeteilt sind. Eine innere Überbrückungsplatte ist mit 14' und eine äußere Überbrückungsplatte ist mit 14''

15/28

bezeichnet. Die Überbrückungsplatten 14' und 14'' liegen dabei mit einem abgesetzten Rand auf den zugeordneten

Rändern der Basisplatte 6 der Betonelemente 3 auf. Die

Überbrückungsplatten können mit Bolzen an der Basisplatte 6 der vorgefertigten Betonelemente 3 befestigt werden.

In der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 ist die Verstärkungsstruktur des Fundaments 1 ersichtlich. Die erste Verstärkungsstruktur umfasst neben den nicht dargestellten, in die vorgefertigten Betonelemente 3 eingebetteten Verstärkungsstangen aus Stahl die Spannelemente 22. Die Spannelemente 22 durchsetzen jeweils einen in den Betonelementen 3 ausgebildeten Durchgang und sind als Spannstangen oder Spanndrähte bzw. -seile aus Stahl ausgebildet, deren aus dem Betonelement herausragende Enden Anschlagelemente aufweisen, die gegen das Betonelement 3 gespannt sind, sodass die Spannelemente auf Zug belastet sind. An die Spannelemente 22 ist eine zweite Verstärkungsstruktur gekoppelt, die von Stahlstangen oder Stahlprofilen 10 gebildet ist und die Spannelemente 22 von entgegengesetzt angeordneten Betonelementen 3 X-förmig so miteinander verbindet, dass sie durch einen Hohlraum 12 hindurchtreten, der vom Standfuß 2 eingekreist ist. Die Ankoppelung der Stahlprofile 10 an die Spannelemente 22 erfolgt dabei über schematisch dargestellte Koppelelemente 25, an welche die Spannelemente 22 bzw. die Stahlprofile 10 angeschraubt oder verschweißt sind. Die x-förmige Konfiguration der Stahlprofile 10 wird hierbei dadurch erreicht, dass die Stahlprofile 10 an einem zentralen Element 26 befestigt sind, von dem sich die Stahlprofile 10 sternförmig erstrecken.

/ 28

In der Darstellung gemäß Fig. 4 ist ersichtlich, dass benachbarte vorgefertigte Betonelemente 3 im Bereich der Umfangsabschnitte 4 des Standfußes 2 mit Hilfe von tangential verlaufenden Spannelementen 23 gegeneinander verspannt sind. Die Spannelemente 23 durchsetzen dabei Durchgänge, die in den vorgefertigten Betonelementen 3 ausgebildet sind und bestehen vorzugsweise aus Stahl. Die Spannelemente 23 können von Spannstangen oder -seilen gebildet sein. Um geeignete Anschlagflächen bereitzustellen, weisen die vorgefertigten Betonelemente am Übergang von den Umfangsabschnitten 4 zu den Rippen 5 jeweils schräg verlaufende Übergangsabschnitte 27 auf, deren Anschlagflächen senkrecht zu den tangentialen Spannelementen 23 verlaufen. An jedem vorgefertigten Betonelement 3 greift dabei ein erstes Spannelement 23 an, welches das betreffende Betonelement 3 mit dem nächstliegenden rechten Betonelemente 3 verspannt, und ein zweites Spannelement 23, welches das betreffende

Betonelement 3 mit dem nächstliegenden linken Betonelemente 3 verspannt.

Claims

Patentansprüche:

1. Fundament für eine Windmühle mit einem kreisförmigen oder polygonalen Standfuß zum Tragen eines Windmühlenturms und mehreren Rippen, die vom Standfuß radial nach außen vorstehen, wobei der Standfuß in mehrere Umfangsabschnitte unterteilt ist, wobei ein Umfangsabschnitt und eine Rippe jeweils von wenigstens einem vorgefertigten Betonelement gebildet sind, wobei die vorgefertigten Betonelemente aus verstärktem Beton bestehen, der eine erste Verstärkungsstruktur aufweist, welche radiale Spannelemente, insbesondere Spannstangen oder Spannseile, zum Zusammenspannen der vorgefertigten Betonelemente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Verstärkungsstruktur bereitgestellt ist, welche die Umfangsabschnitte zusammenhält und mit der ersten Verstärkungsstruktur, insbesondere den radialen Spannelementen, gekoppelt ist.
2. Fundament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verstärkungsstruktur mehrere starre längliche Verstärkungselemente, insbesondere Stahlprofile oder -Stangen, aufweist, die jeweils Spannelemente eines Paars von in Bezug auf eine Fundamentachse entgegengesetzt angeordneten vorgefertigten Betonelementen derart miteinander verbinden, dass ein Hohlraum durchquert wird, welcher von dem Standfuß eingekreist ist.
3. Fundament nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar entgegengesetzt angeordneter vorgefertigter Betonelemente mittels eines der starren länglichen Verstärkungselemente verbunden ist.

18/28
4. Fundament nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die starren länglichen Verstärkungselemente jeweils einerseits in einem oberen Bereich des Standfußes an einem Spannelement des einen Betonelements des Paars entgegengesetzt angeordneter Betonelemente befestigt sind und andererseits in einem unteren Bereich des Standfußes an einem Spannelement des anderen Betonelements des Paars entgegengesetzt angeordneter Betonelemente befestigt sind.
5. Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die starren länglichen Verstärkungselemente an ihrem Kreuzungspunkt, der vorzugsweise auf einer Achse des Standfußes angeordnet ist, miteinander verbunden sind.
6. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verstärkungsstruktur mit der ersten Verstärkungsstruktur, insbesondere den radialen Spannelementen, mittels einer Schraub- oder Schweißverbindung gekoppelt ist.
7. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Rippe zum Standfuß hin kontinuierlich zunimmt.
8. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von radialen Spannelementen über die Höhe der den Standfuß und die Rippen ausbildenden Betonelemente verteilt angeordnet ist.

19/28 • · · · • · · <

• · · · · ]_
9. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass tangentiale Spannelemente, insbesondere Spannstangen oder Spannseile, vorgesehen sind, die jeweils benachbarte Umfangsabschnitte des Standfußes zusammenspannen.
10. Windturbine, insbesondere on-shore Windturbine, mit einem Mast und einem am Mast montierten Rotor, wobei der Mast an einem Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 9 montiert ist.