DE102016203268A1

DE102016203268A1 - Gründungspfahl für eine Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102016203268A1
Application number: DE102016203268.2A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Matlock
Original assignee: Innogy SE
Current assignee: RWE Renewables Europe and Australia GmbH
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-08-31
Also published as: EP3423637A1; US20190071833A1; US10794031B2; WO2017148746A1

Abstract

Die Erfindung offenbart Gründungspfahl (10) mit zumindest zwei miteinander verbundenen Teilzylindersegmenten (20), die jeweils aus einer eine Längenerstreckung (L) und einer Breitenerstreckung (B) aufweisenden Stahlplatte (1) erzeugt werden, wobei der Gründungspfahl (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass
– die jeweiligen Teilzylindersegmente (20) durch Biegung der Stahlplatten (1) entlang deren Breitenerstreckung (B) erzeugt werden, so dass sich entlang der Breitenerstreckung (B) der Teilzylindersegmente (20) erstreckende Stirnkanten (23) eine Biegung aufweisen, dass
– eine Höhenerstreckung (H) der jeweiligen Teilzylindersegmente (20) größer als deren Breitenerstreckung (B) ist, und dass
– die sich entlang der Höhenerstreckung (H) der Teilzylindersegmente (20) erstreckenden Längskanten (22) der Teilzylindersegmente (20) parallel zu einander angeordnet sind.
Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls (1)

Description

Die Erfindung betrifft einen Gründungspfahl mit zumindest zwei miteinander verbundenen Teilzylindersegmenten, die jeweils aus einer eine Längenerstreckung und eine Breitenerstreckung aufweisenden Stahlplatte erzeugt werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Gründungspfähle aus übereinander angeordneten und miteinander verbundenen Gründungspfahlsegmenten zu errichten. Die Gründungspfahlsegmente wiederum werden aus einem, zwei oder mehr jeweils aus einer gebogenen Stahlplatte hergestellten Teilzylindersegmenten zusammengesetzt.
Die Stahlplatten weisen produktionsbedingt üblicherweise eine Breitenerstreckung von 3 m (drei Meter) und eine Längenerstreckung von bis zu 24 m auf. Zur Herstellung der Teilzylindersegmente werden gemäß des Standes der Technik die Stahlplatten entlang deren Längenerstreckung gebogen, so dass die so hergestellten Teilzylindersegmente eine der Breitenerstreckung der Stahlplatte entsprechende Höhenerstreckung aufweisen. Wenn folglich die Stahlplatte eine Breitenerstreckung von 3 m aufweist, wird durch Biegen der Stahlplatte entlang der Längenerstreckung ein Teilzylindersegment mit einer Höhenerstreckung von 3 m erzeugt. Folglich wird dann das aus dem Teilzylindersegment / den Teilzylindersegmenten hergestellte Gründungspfahlsegment ebenfalls eine Höhenerstreckung von 3m aufweisen.
Wenn ein Gründungspfahlsegment aus lediglich einem einzigen Teilzylindersegment hergestellt wird, wird die Stahlplatte derart entlang ihrer Längenerstreckung gebogen, dass die sich im gebogenen Zustand gegenüberstehenden Längskanten (Material- bzw. Blechkanten) miteinander verschweißt werden können. Die Verschweißung der sich gegenüberstehenden Längskanten erfolgt mittels einer Längsschweißnaht.
Wenn ein Gründungspfahlsegment aus zwei oder mehr Teilzylindersegmenten, hergestellt wird, werden die Teilzylindersegmente jeweils an den Längskanten miteinander mittels Längsschweißnähten verbunden. Dabei ist zum Verbinden der Teilzylindersegmente eine der Anzahl der Teilzylindersegmente entsprechende Anzahl von Längsschweißnähten notwendig.
Der Gründungspfahl wird anschließend aus einer Vielzahl von entsprechend gebildeten Gründungspfahlsegmenten zusammengebaut, indem aneinander grenzende Gründungspfahlsegmente mittels jeweils einer Rundschweißnaht so verbunden werden, dass die jeweiligen Längsachsen der Gründungspfahlsegmente kollinear zueinander verlaufen.
Zur Herstellung eines entsprechenden Gründungspfahls sind folglich viele Schweißnähte mit einer großen Gesamtlänge notwendig, wodurch sich die Herstellung des Gründungspfahls aufwendig und kostenintensiv gestaltet. So sind z.B. zur Herstellung von zwei Gründungspfahlsegmenten, die jeweils eine Höhe von 3 m und einen Durchmesser von 7 m aufweisen, und deren Verbindung Schweißnähte mit einer Gesamtlänge von 28 m notwendig, nämlich zwei mal jeweils 3 m Längsschweißnaht zur Verbindung der sich gegenüberstehenden Seitenkanten bzw. Materialkanten der einzelnen Gründungspfahlsegmente und 22 m Rundschweißnaht zur Verbindung der zwei Gründungspfahlsegmente.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gründungspfahl bereitzustellen, dessen Herstellung in verkürzter Zeit ermöglicht ist, der kostengünstiger ist, und der eine erhöhte Stabilität aufweist. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Gründungspfahls bereitzustellen, mittels dem der Aufwand, die Herstellungskosten und die Herstellungszeit erheblich reduziert werden können.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Gründungspfahl mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Gründungspfahls sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben. Ferner wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Gründungspfahls mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch einen Gründungspfahl gelöst, der zumindest zwei miteinander verbundene Teilzylindersegmente umfasst, die jeweils aus einer eine Längenerstreckung und eine Breitenerstreckung aufweisenden Stahlplatten erzeugt werden. Dabei werden die Teilzylindersegmente durch Biegung der Stahlplatten entlang deren Breitenerstreckung erzeugt, sodass sich entlang der Breitenerstreckung der Teilzylindersegmente erstreckende Stirnkanten eine Biegung aufweisen. Die Höhenerstreckung der jeweiligen Teilzylindersegmente ist dabei größer als deren Breitenerstreckung. Die sich entlang der Höhenerstreckung der Teilzylindersegmente erstreckenden Längskanten der Teilzylindersegmente sind parallel zueinander angeordnet.
Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls kann die Gesamtschweißnahtlänge zum Erzeugen des Gründungspfahls signifikant reduziert werden. Insbesondere bei Gründungspfählen mit einem Durchmesser von mehr als 7 m reduziert sich die Gesamtschweißnahtlänge im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Gründungspfählen. Folglich reduzieren sich damit auch die Zeit und die Kosten zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls.
Erfindungsgemäß ist die Längenerstreckung der Stahlplatte so zu verstehen, dass diese größer als die Breitenerstreckung der Stahlplatte ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Gründungspfahl werden durch Biegen einer Stahlplatte entlang deren Breitenerstreckung Breitenkanten der Stahlplatte (sich entlang der Breitenerstreckung erstreckende Materialkanten der Stahlplatte) zu Stirnkanten bzw. Rundkanten des Teilzylindersegments, und Längskanten der Stahlplatte werden durch Biegen der Stahlplatte entlang deren Breitenerstreckung zu Längskanten des Teilzylindersegments. Folglich entspricht die Höhenerstreckung der Teilzylindersegmente der Längenerstreckung der Stahlplatten, aus denen die Teilzylindersegmente durch Biegung entlang der Breitenerstreckung der Stahlplatte erzeugt werden. Wenn beispielsweise bei einem erfindungsgemäßen Gründungspfahl aus einer Stahlplatte mit einer Breitenerstreckung von 3 m und einer Längenerstreckung von 20 m durch Biegen der Stahlplatte entlang deren Breitenerstreckung ein Teilzylindersegment erzeugt wird, weist dieses Teilzylindersegment eine Höhenerstreckung von 20 m und eine Breitenerstreckung von 3 m auf.
Die Breitenerstreckung eines Teilzylindersegments kann auch als Umfangserstreckung bezeichnet werden.
Demgegenüber werden bei aus dem Stand der Technik bekannten Gründungspfählen durch Biegen einer Stahlplatte entlang der Längenerstreckung der Stahlplatte die Breitenkanten der Stahlplatte zu Längskanten des Teilzylindersegments, und Längskanten der Stahlplatte werden durch Biegen der Stahlplatte entlang der Längserstreckung der Stahlplatte zu Stirnkanten des Teilzylindersegments. Folglich entspricht die Höhenerstreckung der Teilzylindersegmente der Breitenerstreckung der Stahlplatten, aus denen die Teilzylindersegmente durch Biegung entlang der Längenerstreckung der Stahlplatte erzeugt werden.
Die Breitenerstreckung der jeweiligen Stahlplatten, aus denen die Teilzylindersegmente durch Biegung erzeugt werden, beträgt üblicherweise 3 m, wohingegen die Längenerstreckung der Stahlplatten, aus denen die Teilzylindersegmente gebildet werden, bis zu 24 m betragen kann.
Die Längskanten der jeweiligen Teilzylindersegmente sind parallel zueinander angeordnet und folglich einander gegenüberliegend angeordnet. Die Längskanten der Teilzylindersegmente können zueinander beabstandet oder miteinander verbunden sein.
Vorzugsweise umfasst ein erfindungsgemäßer Gründungspfahl mehr als zwei, nämlich drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht oder mehr miteinander verbundenen Teilzylindersegmente. Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl der Teilzylindersegmente bestehen insofern nicht. Die Anzahl der Teilzylindersegmente, aus denen der Gründungspfahl hergestellt wird, ist lediglich vom Durchmesser des Gründungspfahls und der jeweiligen Längenerstreckung der Stahlplatten, aus denen die Teilzylindersegmente gebildet werden, abhängig.
Vorzugsweise sind die Teilzylindersegmente jeweils aus genau einer Stahlplatte durch Biegung entlang der Breitenerstreckung der Stahlplatte hergestellt.
Bevorzugterweise bilden die miteinander verbundenen Teilzylindersegmente, deren jeweilige Längskanten parallel zueinander angeordnet sind, ein Gründungspfahlsegment, wobei der Gründungspfahl zumindest zwei Gründungspfahlsegmente umfasst, deren Längsachsen im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen, und deren Stirnkanten miteinander verbunden sind.
Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls können höhere Gründungspfähle realisiert werden. Die Verbindung der Stirnkanten von zwei Gründungspfahlsegmenten kann durch eine Verschweißung der Stirnkanten miteinander erfolgen. Ferner können die Gründungspfahlsegmente auch mittels Halteklammern miteinander verbunden werden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten kollineare Achsen, dass die Achsen im Wesentlichen miteinander zusammenfallen, d.h., dass diese keinen seitlichen Versatz zueinander aufweisen.
Vorzugsweise ist der Gründungspfahl derart ausgebildet, dass die jeweiligen Teilzylindersegmente jeweils eine Längsachse definieren, wobei die Längsachsen der jeweiligen Teilzylindersegmente parallel zu einer Längsachse des Gründungspfahls verlaufen.
Dabei können die Längsachsen der Teilzylindersegmente parallel versetzt zur Längsachse des Gründungspfahls verlaufen. Der Biegeradius der Teilzylindersegmente kann kleiner sein als der Krümmungsradius des Gründungspfahls, im Genaueren als der Krümmungsradius einer Einhüllenden des Gründungspfahls.
Vorzugsweise sind dabei die Längskanten einander benachbarten Teilzylindersegmente miteinander verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Längsschweißnähte realisiert sein. Ferner können zueinander benachbarte Teilzylindersegmente auch mittels Halteklammern miteinander verbunden werden. Beispielsweise können diese Halteklammern an den Innenseiten der Teilzylindersegmente angeordnet sein und mit den Teilzylindersegmenten verschraubt sein.
Vorzugsweise können die Längsachsen der Teilzylindersegmente kollinear zur Längsachse des Gründungspfahls bzw. zur Längsachse der Einhüllenden des Gründungspfahls verlaufen. Folglich fallen dann die Längsachsen der Teilzylindersegmente mit der Längsachse des Gründungspfahls zusammen.
Weiter vorzugsweise ist der Gründungspfahl derart ausgebildet, dass die Biegeradien der jeweiligen Teilzylindersegmente einem Krümmungsradius des Gründungspfahls entsprechen.
In Draufsicht auf den Gründungspfahl fallen daher die Biegeradien der Teilzylindersegmente mit dem Krümmungsradius des Gründungspfahls zusammen. Vorzugsweise sind dabei die Längskanten einander benachbarten Teilzylindersegmente miteinander verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Längsschweißnähte realisiert sein. Ferner können zueinander benachbarte Teilzylindersegmente auch mittels Halteklammern miteinander verbunden werden. Beispielsweise können diese Halteklammern an den Innenseiten der Teilzylindersegmente angeordnet sein und mit den Teilzylindersegmenten verschraubt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Gründungspfahls sind die jeweiligen Biegeradien der jeweiligen Teilzylindersegmente kleiner als ein Krümmungsradius des Gründungspfahls.
Dadurch, dass die Biegeradien der Teilzylindersegmente kleiner sind als der Krümmungsradius des Gründungspfahls wird die Steifigkeit des entsprechend ausgebildeten Gründungspfahls erhöht.
Auch bei dieser Ausführungsform können die Längskanten einander benachbarten Teilzylindersegmente miteinander verbunden sein. Diese Verbindung kann durch Längsschweißnähte realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich zu einer entsprechenden Verbindung können die einander benachbarten Teilzylindersegmente auch mittels Halteklammern miteinander verbunden sein. Diese Halteklammern können dann an den Innenseiten der Teilzylindersegmente angeordnet sein und mit den Teilzylindersegmenten verschraubt sein.
Vorzugsweise ist der Gründungspfahl derart ausgebildet, dass zueinander benachbarten Längskanten der jeweiligen Teilzylindersegmente miteinander verbunden sind. Die Verbindung von zueinander benachbarten Längskanten der Teilzylindersegmente kann, wie bereits oben beschrieben, durch eine Verschweißung und/oder durch Halteklammern realisiert sein, die beispielsweise an den Innenseiten der Teilzylindersegmenten mit diesen verbunden sind.
Dadurch, dass die Biegeradien der Teilzylindersegmente kleiner sind als der Krümmungsradius des Gründungspfahls wird die Steifigkeit, insbesondere die laterale Steifigkeit, des entsprechend ausgebildeten Gründungspfahls erhöht. Dadurch können die Wandstärken der Teilzylindersegmente reduziert werden, wodurch der Aufwand beispielsweise zum Verschweißen der Teilzylindersegmente miteinander und von Gründungspfahlsegmenten miteinander reduziert wird. Ferner reduziert sich durch eine Verminderung der Wandstärke der Teilzylindersegmente das Gewicht der Gründungspfahlsegmente bzw. des Gründungspfahls.
Vorzugsweise umfasst der Gründungspfahl eine Stabilisierungseinrichtung, die innerhalb des Gründungspfahls angeordnet ist, wobei die Stabilisierungseinrichtung mit Innenseiten der Teilzylindersegmente verbunden ist.
Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls wird die Steifigkeit, insbesondere die laterale Steifigkeit, des Gründungspfahls nochmals erhöht. Dadurch können die Wandstärken der Teilzylindersegmente reduziert werden, wodurch der Aufwand beispielsweise zum Verschweißen der Teilzylindersegmente miteinander und von Gründungspfahlsegmenten miteinander reduziert wird. Ferner reduziert sich durch eine Verminderung der Wandstärke der Teilzylindersegmente das Gewicht der Gründungspfahlsegmente bzw. des Gründungspfahls.
Die Stabilisierungseinrichtung kann beispielsweise Versteifungsstreben umfassen, die mit zueinander benachbarten und/oder mit einander gegenüberliegenden Teilzylindersegmente verbunden ist. Die Teilzylindersegmente können sich so besser gegenseitig stützen, wodurch die laterale Steifigkeit des Gründungspfahls erheblich vergrößert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gründungspfahl derart ausgebildet, dass die Längskanten () von einander benachbarten Teilzylindersegmente zueinander beabstandet sind, so dass der Gründungspfahl zwischen den jeweiligen Längskanten der Teilzylindersegmente Durchgangsöffnungen aufweist.
Der entsprechend ausgebildete Gründungspfahl bietet strömungstechnische Vorteile, denn die Durchgangsöffnungen im Gründungspfahl können derart angeordnet sein, dass ein Eindringen eines Fluids, also von Luft oder Wasser (letzteres im Offshoreeinsatz), in den Gründungspfahl hinein und ein Austreten des Fluids aus dem Gründungspfahl heraus vereinfacht möglich ist, so dass der Gründungspfahl eine verminderte Angriffsfläche für Luft und/oder Wasser bietet. Ein weiterer Vorteil des entsprechend ausgebildeten Gründungspfahls ist, dass ein kathodischer Korrosionsschutz sowohl im Inneren des Gründungspfahls auch an der Außenseite des Gründungspfahls wirken kann, so dass lediglich nur ein einziges Korrosionsschutzsystem verwendet werden muss. Weiterhin kann durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls die Länge der Schweißnähte, die zum Herstellen des Gründungspfahls notwendig sind, nochmals reduziert werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen eines zumindest zwei miteinander verbundene Teilzylindersegmente umfassenden Gründungspfahls gelöst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die jeweiligen Teilzylindersegmente durch Biegung von jeweils einer Stahlplatte, die eine Längenerstreckung und eine Breitenerstreckung aufweist, entlang der Breitenerstreckung der Stahlplatten erzeugt werden, so dass sich entlang der Breitenerstreckung der Teilzylindersegmente erstreckende Stirnkanten eine Biegung aufweisen, und so dass eine Höhenerstreckung der Teilzylindersegmente größer als deren Breitenerstreckung ist, wobei die sich entlang der Höhenerstreckung der Teilzylindersegmente erstreckende Längskanten der Teilzylindersegmente parallel zu einander angeordnet sind.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
1a: eine Draufsicht auf eine eine Längenerstreckung und eine Breitenerstreckung aufweisende Stahlplatte mit einer schematisch dargestellten und parallel zur Breitenerstreckung verlaufenden Biegeachse;
1b: eine perspektivische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Gründungspfahlsegments;
1c: eine perspektivische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Gründungspfahls;
2a: eine Draufsicht auf eine eine Längenerstreckung und eine Breitenerstreckung aufweisende Stahlplatte mit einer schematisch dargestellten und parallel zur Längenerstreckung verlaufenden Biegeachse;
2b: eine perspektivische Ansicht eines Teilzylindersegments eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls;
2c: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls;
3: eine Draufsicht auf eine Stirnkante eines Gründungspfahls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4: eine Draufsicht auf eine Stirnkante eines Gründungspfahls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5: eine Draufsicht auf eine Stirnkante eines Gründungspfahls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6: eine Draufsicht auf eine Stirnkante eines Gründungspfahls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7: eine Draufsicht auf eine Stirnkante eines Gründungspfahls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8: eine Draufsicht auf eine Stirnkante eines Gründungspfahls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
1a zeigt eine Draufsicht auf eine Stahlplatte 1, die eine Längenerstreckung L und eine Breitenerstreckung B aufweist. Eine Längskante 2 der Stahlplatte 1 erstreckt sich entlang der Längenerstreckung L der Stahlplatte 1, und einer Breitenkante 3 erstreckt sich entlang der Breitenerstreckung B der Stahlplatte 1. Dabei ist die Längenerstreckung L der Stahlplatte 1 größer als deren Breitenerstreckung B. Üblicherweise weist die Stahlplatte 1 produktionsbedingt eine Breitenerstreckung von 3 m und eine Längenerstreckung von bis hin zu 24 m auf.
In 1b ist in perspektivische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekanntes Gründungspfahlsegments 30 eines in 1c dargestellten ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Gründungspfahls 10 dargestellt. Das Gründungspfahlsegment 30 wird aus zwei der in 1a dargestellten Stahlplatten 1 dadurch erzeugt, dass die Stahlplatten 1 jeweils entlang deren Längenerstreckung L zu Teilzylindersegmenten 20 gebogen werden. Durch Biegen der Stahlplatte 1 entlang deren Längenerstreckung L wird die Stahlplatte 1 um die in 1a gepunktet dargestellte Biegeachse gebogen.
Durch Biegen der Stahlplatte 1 entlang deren Längenerstreckung L werden die Breitenkanten 3 der Stahlplatte 1 zu Längskanten 22 eines Teilzylindersegments 20. Die Längskanten 2 der Stahlplatte 1 werden hingegen zu Stirnkanten 23 des Teilzylindersegments 20. Folglich entspricht eine Höhenerstreckung H der Teilzylindersegmente 20 der Breitenerstreckung B der Stahlplatten 1, aus denen die Teilzylindersegmente 20 durch Biegen entlang der Längenerstreckung L der Stahlplatten 1 erzeugt werden. Die zwei Teilzylindersegmente 20 werden entlang deren Längskanten 22 mittels Längsschweißnähten miteinander verbunden, wodurch das Gründungspfahlsegment 30 erzeugt wird.
In 1c ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Gründungspfahl 10 dargestellt, der aus acht in 1b dargestellten Gründungspfahlsegmenten 30 hergestellt ist. Dabei werden die die Stirnkanten 23 benachbarter Gründungspfahlsegmente 30 mittels Rundschweißnähten miteinander verbunden. Zur Herstellung des in 1c dargestellten Gründungspfahls 10 sind folglich sechszehn Längsschweißnähte mit einer jeweiligen Einzellänge von 3 m sieben Rundschweißnähte mit einer jeweiligen Einzellänge von 22 m notwendig.
In 2a ist nochmals eine Stahlplatte 1 dargestellt, die eine Längenerstreckung L und eine Breitenerstreckung B aufweist, wobei sich eine Längskante 2 der Stahlplatte 1 entlang deren Längenerstreckung L erstreckt, und wobei sich eine Breitenkante 3 der Stahlplatte 1 entlang deren Breitenerstreckung B erstreckt. In 2a ist eine Biegeachse gestrichelt dargestellt, wobei durch Biegen der Stahlplatte 1 um die gestrichelt dargestellte Biegeachse die Stahlplatte 1 entlang deren Breitenerstreckung B gebogen wird.
In 2b ist ein Teilzylindersegment 20 eines in 2c ebenfalls in perspektivischer Ansicht dargestellten erfindungsgemäßen Gründungspfahls 10 dargestellt. Das Teilzylindersegment 20 wird dabei durch Biegen der in 2a dargestellten Stahlplatte 1 entlang deren Breitenerstreckung B erzeugt, sodass sich die entlang der Breitenerstreckung B des Teilzylindersegments 20 erstreckende Stirnkante 23 eine Biegung aufweist. Dabei ist die Höhenerstreckung H des Teilzylindersegments 20 größer als deren Breitenerstreckung B. Wenn beispielsweise die Stahlplatte 1 eine Breitenerstreckung B von 3 m und eine Längenerstreckung L von 24 m aufweist, wird durch Biegen der Stahlplatte 1 entlang deren Breitenerstreckung B ein Teilzylindersegment 20 mit einer Höhenerstreckung von 24 m und einer Breitenerstreckung von 3 m erzeugt.
Aus 2c ist ersichtlich, dass der Gründungspfahl 10 aus acht in 2b dargestellten Teilzylindersegmente 20 gebildet ist, wobei die Längskanten 22 von einander benachbarten Teilzylindersegmente 20 miteinander verbunden sind. Diese Verbindung der Längskanten 22 kann beispielsweise durch Längsschweißnähte erfolgen. Ferner ist es aber auch möglich, dass die Verbindung der jeweiligen Teilzylindersegmente 20 durch in den Figuren nicht dargestellte Halteklammern realisiert wird. Dabei können die Halteklammern beispielsweise mit Innenseiten der Teilzylindersegmente 20 verbunden sein.
Die acht miteinander verbundenen Teilzylindersegmente 20 bilden ein Gründungspfahlsegment 30. Zwei Gründungspfahlsegmente 30 können miteinander durch Verschweißen der Stirnkanten die Gründungspfahlsegmente 30 miteinander verbunden werden, um einen Gründungspfahl 10 mit einer größeren Höhenerstreckung H zu erzeugen.
3 zeigt eine Draufsicht auf einen Gründungspfahl 10 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 3 dargestellte Gründungspfahl 10 ist ebenfalls aus acht Teilzylindersegmenten 20 gebildet, deren Biegeradien einem Krümmungsradius des Gründungspfahls 10 entsprechen. In Draufsicht auf den Gründungspfahl 10 fallen daher die Biegeradien der Teilzylindersegmente 20 mit dem Krümmungsradius des Gründungspfahls 10 zusammen. Die Längskanten 22 der Teilzylindersegmente 20 sind miteinander verbunden, sodass der in 3 dargestellte Gründungspfahl 10 eine geschlossene Mantelwandung aufweist. Bezüglich dieser Merkmale ist der in 3 dargestellte Gründungspfahl 10 folglich identisch mit dem in 2c dargestellten Gründungspfahl 10. Jedoch umfasst der in 3 dargestellte Gründungspfahl 10 ferner eine Stabilisierungseinrichtung 40, die innerhalb des Gründungspfahls 10 angeordnet ist. Die Stabilisierungseinrichtung 40 ist dabei mit Innenseiten der Teilzylindersegmente 20 verbunden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Teilzylindersegmente 20 mittels jeweils einer zu der Stabilisierungseinrichtung 40 gehörenden Stabilisierungstrebe miteinander verbunden. Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls 10 weist dieser eine erhöhte lateralen Steifigkeit auf, sodass die Wandstärke der Teilzylindersegmente 20 und somit die Wandstärke des Gründungspfahls 10 reduziert werden kann. Aus 3 ist ferner ersichtlich, dass die jeweiligen Stabilisierungsstreben der Stabilisierungseinrichtung 40 auch jeweils miteinander verbunden sind, sodass die Stabilisierungseinrichtung 40 ferner auch zwei zueinander benachbarten Teilzylindersegmente 30 miteinander verbindet. Die Stabilisierungsstreben der Stabilisierungseinrichtung 40 können im montierten Zustand der Stabilisierungseinrichtung 40 und in Einbaulage des Gründungspfahls 10, das heißt wenn der Gründungspfahl 10 mit einem Untergrund verbunden ist, in einer horizontalen Ebene angeordnet sein. Darüber hinaus können die Stabilisierungsstreben der Stabilisierungseinrichtung 40 jedoch auch schräg zu einer horizontalen Ebene ausgerichtet sein.
In 4 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gründungspfahls 10 dargestellt. Die Biegeradien der jeweiligen Teilzylindersegmente 20 entsprechen dem Krümmungsradius des Gründungspfahls 10, jedoch sind zueinander benachbarten Längskanten 22 der jeweiligen Teilzylindersegmente 20 nicht miteinander verbunden. Ferner sind zueinander benachbarten Teilzylindersegmente 20 zueinander beabstandet, sodass der Gründungspfahl 10 zwischen den jeweiligen Längskanten 22 der Teilzylindersegmente 10 Durchgangsöffnungen 15 aufweist.
Der in 4 dargestellte Gründungspfahl 10 bietet daher strömungstechnische Vorteile, denn die Durchgangsöffnungen 15 im Gründungspfahl 10 sind derart angeordnet, dass ein Eindringen eines Fluids, also von Luft oder Wasser (letzteres im Offshoreeinsatz), in den Gründungspfahl 10 hinein und ein Austreten des Fluids aus dem Gründungspfahl 10 heraus vereinfacht möglich ist, sodass der Gründungspfahl 10 eine verminderte Angriffsfläche für Luft und/oder Wasser bietet. Weiterhin ist es bei der entsprechenden Ausbildung des Gründungspfahls 10 möglich, dass ein katholischer Korrosionsschutz sowohl im Inneren des Gründungspfahls 10 als auch an der Außenseite des Gründungspfahls 10 wirken kann, sodass lediglich nur ein einziges Korrosionsschutzsystem verwendet werden muss. Darüber hinaus bietet eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls 10 den Vorteil, dass die Länge der Schweißnähte zum Errichten des Gründungspfahls 10 nochmals reduziert ist.
Einander gegenüberliegende Teilzylindersegmente 20 des Gründungspfahls 10 sind mittels Stabilisierungsstreben der Stabilisierungseinrichtung 40 miteinander verbunden. Die jeweiligen Stabilisierungsstreben der Stabilisierungseinrichtung 40 sind ferner miteinander verbunden, sodass auch zueinander benachbarten Teilzylindersegmente 20 mittels der Stabilisierungseinrichtung 40 miteinander verbunden sind. Folglich weist der in 4 dargestellte Gründungspfahl 10 eine erhöhte laterale Steifigkeit auf.
In den 5 und 7 ist jeweils ein Gründungspfahl 10 gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Draufsicht auf eine Stirnkante des Gründungspfahls 10 dargestellt. Dabei besteht der in 5 dargestellte Gründungspfahl 10 aus vier Teilzylindersegmenten 20, wohingegen der in 7 dargestellte Gründungspfahl 10 aus acht Teilzylindersegmenten 20 gebildet ist. Ansonsten sind die in den 5 und 7 dargestellten Gründungspfähle 10 identisch aufgebaut.
Die Biegeradien der Teilzylindersegmente 20 sind kleiner als ein Krümmungsradius einer Einhüllenden 16 des Gründungspfahls 10. Die zueinander benachbarten Teilzylindersegmente 20 sind dadurch mit einander verbunden, dass diese entlang deren jeweiligen Längskanten 22 miteinander verbunden sind. Die Längsachsen 21 der jeweiligen Teilzylindersegmente 20 verlaufen dabei parallel zu der Längsachse 11 des Gründungspfahls 10, sind jedoch nicht kollinear zu der Längsachse 11 des Gründungspfahls 10 ausgerichtet.
Die in den 5 und 7 dargestellten Gründungspfähle 10 weisen aufgrund des Merkmals, dass die Biegeradien der jeweiligen Teilzylindersegmente 20 kleiner sind als der Krümmungsradius der Einhüllenden 16 des Gründungspfahls 10, eine erhöhte laterale Steifigkeit auf, wodurch die Wandstärken der Teilzylindersegmente 20 reduziert werden können, was zur Folge hat, dass der Aufwand beispielsweise zum Verschweißen der Teilzylindersegmente 20 reduziert ist. Ferner reduziert sich aufgrund der Verminderung der Wandstärke der Teilzylindersegmente 20 das Gewicht des Gründungspfahls 10.
In 6 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gründungspfahls 10 dargestellt. Der Gründungspfahl 10 umfasst vier Teilzylindersegmente 20, wobei diese Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist, dass der Gründungspfahl 10 lediglich vier Teilzylindersegmente 20 umfasst. Selbstverständlich kann der Gründungspfahl 10 auch mehr oder weniger als vier Teilzylindersegmente 20 umfassen. Die Teilzylindersegmente 20 weisen jeweils einen kleineren Biegeradius als der Krümmungsradius der Einhüllenden 16 des Gründungspfahls 10 auf. Die Teilzylindersegmente 20 sind zueinander beabstandet, sodass die Längskanten 22 der Teilzylindersegmente 20 nicht miteinander verbunden sind, sodass zwischen den jeweiligen Teilzylindersegmenten 20 Durchgangsöffnungen 15 gebildete sind. Die Teilzylindersegmente 20 sind mittels einer Stabilisierungseinrichtung 40 miteinander verbunden. Die Stabilisierungseinrichtung 40 umfasst Stabilisierungsstreben, die derart angeordnet sind, dass zwei einander gegenüberliegend angeordnete Teilzylindersegmente 20 jeweils mittels einer Stabilisierungsstrebe miteinander verbunden sind. Die Stabilisierungsstreben der Stabilisierungseinrichtung 40 sind ferner miteinander verbunden, sodass auch zueinander benachbarte Teilzylindersegmente 20 mittels der Stabilisierungseinrichtung 40 miteinander verbunden sind.
Insofern ist der in 6 dargestellte Gründungspfahl 10 vergleichbar mit dem in 4 dargestellten Gründungspfahl 10, wobei die beiden Gründungspfähle 10 sich lediglich dadurch unterscheiden, dass die Krümmungsradien der Teilzylindersegmente 20 des in 6 gezeigten Gründungspfahls 10 kleiner sind als der Krümmungsradius der Einhüllenden 16 des Gründungspfahls 10, und dass der in 6 gezeigte Gründungspfahl 10 lediglich vier Teilzylindersegmente aufweist.
In 8 ist ein Gründungspfahl 10 gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser Gründungspfahl 10 ähnelt dem in 7 dargestellten Gründungspfahl 10, wobei der in 8 dargestellte Gründungspfahl ferner eine Stabilisierungseinrichtung 40 umfasst, die innerhalb des Gründungspfahls 10 angeordnet ist. Die Stabilisierungseinrichtung 40 umfasst Stabilisierungsstreben, die einander gegenüberliegend angeordnete Teilzylindersegmente 20 miteinander verbindet. Aufgrund des Umstandes, dass die Stabilisierungsstreben untereinander auch verbunden sind, sind auch zueinander benachbarte Teilzylindersegmente 20 mittels der Stabilisierungseinrichtung 40 miteinander verbunden. Der entsprechend ausgebildete Gründungspfahl 10 weist daher eine erhöhte laterale Steifigkeit auf, wodurch die Wandstärken der jeweiligen Teilzylindersegmenten 20 reduziert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Stahlplatte
2: Längskante (der Stahlplatte)
3: Breitenkante (der Stahlplatte)
10: Gründungspfahl
11: Längsachse (des Gründungspfahls)
13: Stirnkante (des Gründungspfahls)
15: Durchgangsöffnung (des Gründungspfahls)
16: Einhüllende (des Gründungspfahls)
20: Teilzylindersegment
21: Längsachse (des Teilzylindersegments)
22: Längskante (des Teilzylindersegments)
23: Stirnkante / Stirnseite (des Teilzylindersegments)
30: Gründungspfahlsegment
31: Längsachse (des Gründungspfahlsegments)
32: Längskante / Blechkante / Materialkante (des Gründungspfahlsegments)
33: Stirnkante (des Gründungspfahlsegments) Längsachse (des Gründungspfahlsegments)
40: Stabilisierungseinrichtung / Stablisierungsstrebe
B: Breitenerstreckung (der Stahlplatte)
H: Höhenerstreckung (des Teilzylindersegments und des Gründungspfahlsegments)
L: Längenerstreckung (der Stahlplatte)

Claims

Gründungspfahl (10) mit zumindest zwei miteinander verbundenen Teilzylindersegmenten (20), die jeweils aus einer eine Längenerstreckung (L) und einer Breitenerstreckung (B) aufweisenden Stahlplatte (1) erzeugt werden, wobei der Gründungspfahl (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass – die jeweiligen Teilzylindersegmente (20) durch Biegung der Stahlplatten (1) entlang deren Breitenerstreckung (B) erzeugt werden, so dass sich entlang der Breitenerstreckung (B) der Teilzylindersegmente (20) erstreckende Stirnkanten (23) eine Biegung aufweisen, dass – eine Höhenerstreckung (H) der jeweiligen Teilzylindersegmente (20) größer als deren Breitenerstreckung (B) ist, und dass – die sich entlang der Höhenerstreckung (H) der Teilzylindersegmente (20) erstreckenden Längskanten (22) der Teilzylindersegmente (20) parallel zu einander angeordnet sind.
Gründungspfahl (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die miteinander verbundenen Teilzylindersegmente (20), deren jeweiligen Längskanten (22) parallel zueinander angeordnet sind, ein Gründungspfahlsegment (30) bilden, und dass – der Gründungspfahl (10) zumindest zwei Gründungspfahlsegmente (30) umfasst, deren Längsachsen (31) im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen, und deren Stirnkanten (33) miteinander verbunden sind.
Gründungspfahl (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die jeweiligen Teilzylindersegmente (20) jeweils eine Längsachse (21) definieren, und dass – die Längsachsen (21) der jeweiligen Teilzylindersegmente (20) parallel zu einer Längsachse (11) des Gründungspfahls (10) verlaufen.
Gründungspfahl (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegungsradien der jeweiligen Teilzylindersegmente (20) einem Krümmungsradius des Gründungspfahls (10) entsprechen.
Gründungspfahl (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeradien der jeweiligen Teilzylindersegmente (20) kleiner als ein Krümmungsradius des Gründungspfahls (10) sind.
Gründungspfahl (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zueinander benachbarten Längskanten (22) der jeweiligen Teilzylindersegmente (20) miteinander verbunden sind.
Gründungspfahl (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Gründungspfahl (10) eine Stabilisierungseinrichtung (40) umfasst, die innerhalb des Gründungspfahls (10) angeordnet ist, und dass – die Stabilisierungseinrichtung (40) mit Innenseiten der Teilzylindersegmente (20) verbunden ist.
Gründungspfahl (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskanten (22) von einander benachbarten Teilzylindersegmenten (20) zueinander beabstandet sind, so dass der Gründungspfahl (10) zwischen den jeweiligen Längskanten (22) der Teilzylindersegmente (10) Durchgangsöffnungen (15) aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines zumindest zwei miteinander verbundene Teilzylindersegmente (20) umfassenden Gründungspfahls (10), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die jeweiligen Teilzylindersegmente (20) durch Biegung von jeweils einer Stahlplatte (1), die eine Längenerstreckung (L) und eine Breitenerstreckung (B) aufweist, entlang der Breitenerstreckung (B) der Stahlplatten (1) erzeugt werden, so dass sich entlang der Breitenerstreckung (B) der Teilzylindersegmente (20) erstreckende Stirnkanten (23) eine Biegung aufweisen, und so dass eine Höhenerstreckung (H) der Teilzylindersegmente (20) größer als deren Breitenerstreckung (B) ist, wobei die sich entlang der Höhenerstreckung (H) der Teilzylindersegmente (20) erstreckende Längskanten (22) der Teilzylindersegmente (20) parallel zu einander angeordnet sind.