DK174190B1 - Fundament til vindmølle samt fremgangsmåde til montering heraf - Google Patents

Description

i DK 174190 B1

Opfindelsen angår et fundament til understøtning af et tårn til en vindmølle, hvor fundamentet omfatter en ved en midterakse for fundamentet beliggende pille-skaftdel og en cirkelringformet underdel med større 5 yderdimensioner end pilleskaftdelen, hvor underdelen er sammensat af en flerhed af præfabrikerede elementer til dannelse af en monteret tilstand for fundamentet, hvor nævnte elementer omfatter et første sæt elementer, der hovedsagelig strækker sig fra pilleskaftdelen 10 til periferien af underdelen, og et andet sæt elementer, der strækker sig langs underdelens periferi, og hvor i det mindste elementerne i nævnte andet sæt er spændt sammen i underdelens omkredsretning.

Sådanne fundamenter, der blandt andet kendes fra 15 DE offentliggørelsesskrift nr. 44 32 800, er traditionelt blevet udført som armerede betonblokke, som afhængig af den endelige beliggenhed for vindmøllen og transportforholdene hertil støbes på stedet eller leveres i form af en præfabrikeret enhed.

20 Af hensyn til transportmæssige og produktionsmæs sige forhold har der imidlertid været et ønske om at opbygge sådanne fundamenter af præfabrikerede enkeltdele der samles til det færdige fundament.

Et sådant fundament kendes fra det internationale 25 offentliggørelsesskrift nr. WO 99/43956. Det i dette skrift anviste fundament har en underdel der er opbygget af i det væsentlige ensartet udformede, cirkeludsnit formede elementer og en oven på underdelen placeret pilleskaftdel, der er opbygget af på hinanden 30 placerede rørstykker. De cirkeludsnitformede elementer er ved deres yderside holdt sammen i det lodrette plan af en not-fjederlignende samling og ved deres inderside af et ringformet element. I hvert af de cirkeludsnitformede elementer er der yderligere udført radialt 35 forløbende passager til placering af kabler, hvis 2 DK 174190 B1 ender fastgøres ved hhv. periferien af hvert element og det ringformede element.

Selvom dette fundament gør det muligt at tilvejebringe den ønskede præfabrikation af de enkelte ele-5 menter har denne udførelse imidlertid nogle styrkemæssige ulemper, idet belastningen hidrørende fra vindmølletårnet i stor udstrækning optages i de skråt forløbende bjælkepartier, som udgør en del af de cirkeludsnitformede elementer. Denne belastning vil 10 give anledning til en asymmetrisk spændingsfordeling og medføre indbyrdes varierende udbøjning af blandt andet disse bjælkepartier i de forskellige cirkelud-snitformede elementer.

Fra DK brugsmodelansøgning nr. 1998 00234 kendes 15 et fundament af den indledningsvis nævnte art, hvor et antal ribbeelementer er anbragt radielt i underdelen af fundamentet, og hvor ribbeelementerne sammenholdes af et antal randelementer. Dette element er behæftet med lignende styrkemæssige ulemper, som det er tilfæl-20 det i ovennævnte WO-skrift.

På denne baggrund er det hensigten med opfindelsen at tilvejebringe et fundament af den indledningsvis angivne art, hvorved der opnås forbedrede og tilfredsstillende styrke- og holdbarhedsegenskaber for 25 konstruktionen.

Denne hensigt nås med et fundament, der er ejendommeligt ved, at nævnte første sæt elementer er udformet som et antal opadtil åbne kasseformede elementer, der omfatter to sidevægge, en i det væsentlige 30 cirkelbueformet indervæg, en i det væsentlige cirkelbueformet ydervæg og en bundplade, og som er beliggende i indbyrdes afstand i underdelens omkredsretning, og nævnte andet sæt elementer indbefatter et antal i det væsentlige cirkelbueformede vægelementer, der 35 strækker sig i omkredsretningen mellem sidevæggene af 3 DK 174190 B1 hosliggende kasseformede elementer i nævnte første sæt, og underdelen yderligere omfatter et tredje sæt elementer indbefattende et antal hovedsagelig pladeformede bundelementer med i det væsentlige cirkelbue-5 formet yderkant anbragt mellem sidevæggene af hosliggende kasseformede elementer i nævnte første sæt, idet nævnte sammenspænding i underdelens omkredsretning langs periferien heraf er tilvejebragt for elementerne i nævnte første og andet sæt, at nævnte pilleskaftdel 10 er sammensat af en flerhed af præfabrikerede elementer af beton og er placeret radialt inden for inderkanten eller indersiden af underdelens elementer, med ydersiden af pilleskaftdelen i anlæg mod indersiden af underdelen, og at sidevæggene i hvert element i nævnte 15 første sæt elementer hovedsagelig strækker sig parallelt med underdelens diagonalretning, og de kasseformede elementer i nævnte første sæt er placeret parvis over for hinanden i underdelens diagonalretning.

Ved kombinationen af de forskelligt udformede 20 elementer i underdelen og den særlige udformning og placering af de kasseformede elementer samt placeringen af pilleskaftdelen radialt inden for underdelens elementer, tilvejebringes et fundament, som gør det muligt at opnå særdeles gode stabilitets- samt styrke-25 og holdbarhedsmæssige egenskaber, idet der opnås en god anlægsflade mellem pilleskaftdel og underdel ved de kasseformede elementers indervæg, og kræfter hidrørende fra vindbelastningen vil overføres til og optages i fundamentets underdel. Udformningen af de 30 kasseformede elementer medfører en væsentligt forbedret spændingsfordeling i forhold til tidligere kendte konstruktioner, blandt andet fordi de kasseformede elementers sidevægge giver forøget modstand mod udbøj-ning. De kasseformede elementer fyldes med ballast, 4 DK 174190 B1 hvilket gør at fundamentet kan optage de dimensionsgivende laster efter de nye normer.

Elementerne i det første sæt er fortrinsvis fremstillet af forspændt beton, medens elementerne i 5 det andet og det tredje sæt kan være fremstillet af almindelig jernbeton (slapt armeret beton). Anvendelsen af de forspændte elementer giver ud over en vægt-mæssig besparelse en reduceret revnedannelse og øget levetid for konstruktionen. Selvom elementerne i det 10 andet og tredje sæt ikke er forspændte i sig selv, vil der grundet ringspændingen hidrørende fra den rundtgå-ende sammenspænding imidlertid også opstå en spænding i disse elementer.

Den rundtgående sammenspænding kan hensigtsmæs-15 sigt tilvejebringes ved, at der i ydervæggen af hvert kasseformet element og i hvert vægelement er udformet mindst én og fortrinsvis to passager til dannelse af et tilsvarende antal rundtgående passager til placering af efterspændingskabler i fundamentets montere-20 de tilstand.

I en foretrukken udførelsesform er der i sidevæggene af hvert kasseformet element udformet mindst én og fortrinsvis to passager til dannelse af et tilsvarende antal gennemgående passager til placering af 25 efterspændingskabler i fundamentets monterede tilstand. Dette indebærer, at underdelen efterspændes i retninger der er parallelle med underdelens radialeller diagonalretning symmetrisk om en akse gennem underdelens midtpunkt.

30 I en anden foretrukken udførelsesform omfatter pilleskaftdelen et antal opretstående skalelementer, der for det tilfælde, at pilleskaftdelen er keglestub-formet kan have en varierende krumningsradius i elementets højderetning. Skalelementerne kan endvidere 35 fortrinsvis være fremstillet af forspændt beton.

5 DK 174190 B1 I en hensigtsmæssig videreudvikling af disse udførelsesformer er der i hvert af nævnte skalelementer udformet mindst én passage til dannelse af et tilsvarende antal rundtgående passager til placering 5 af efterspændingskabler i fundamentets monterede tilstand. Med denne udførelse tilvejebringes et fundament, hvor konstruktionen er forspændt i alle lodrette snit, hvilket reducerer risikoen for brud og revnedannelse betydeligt.

10 I en produktionsmæssigt enkel udførelsesform er passagerne udformet som korrugerede rør.

Med henblik på yderligere forøgelse af konstruktionens styrke er samlingerne mellem de enkelte elementer støbt.

15 I et andet aspekt ved opfindelsen anvises en fremgangsmåde til montering af et fundament til understøtning af et tårn til en vindmølle, hvor fundamentet omfatter en pilleskaftdel og en underdel med større yderdimensioner end pilleskaftdelen, hvor underdelen 20 og pilleskaftdelen hver især sammensættes af en flerhed af præfabrikerede elementer til dannelse af en monteret tilstand for fundamentet. Fremgangsmåden er ejendommelig ved, at et første sæt elementer i form af et antal opadtil åbne kasseformede elementer omfatten-25 de to sidevægge, en indervæg, en ydervæg og en bundplade placeres i indbyrdes afstand i underdelens omkredsretning, et andet sæt elementer indbefattende et antal vægelementer placeres i omkredsretningen mellem sidevæggene af hosliggende kasseformede elemen-30 ter i nævnte første sæt, og et tredje sæt elementer indbefattende et antal hovedsagelig pladeformede bundelementer placeres mellem sidevæggene af hosliggende kasseformede elementer i nævnte første sæt, at pilleskaftdelens elementer placeres radialt inden for 35 inderkanten eller indersiden af underdelens elementer, 6 DK 174190 B1 med ydersiden af pilleskaftdelen i anlæg mod indersiden af underdelen, og at elementerne i nævnte første og andet sæt spændes sammen i underdelens omkredsretning langs periferien heraf.

5 Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret nærmere ved hjælp af et eksempel på en udførelsesform og under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et eksploderet perspektivbillede af et fundament ifølge opfindelsen, 10 fig. 2 et perspektivbillede af det i fig. 1 viste fundament i monteret tilstand, fig. 3 et billede svarende til fig. 2 og visende skematisk trækning af efterspændingskabler.

Det på tegningens fig. 1 og 2 viste og generelt 15 med 1 betegnede fundament er indrettet til understøtning af et ikke-vist tårn til en vindmølle eller lignende konstruktion og omfatter en underdel 2 og en pilleskaftdel 3, hvoraf pilleskaftdelen 3 udgør den del der skal optage vindmøllens tårn.

20 Underdelen 2 er i den viste udførelse hovedsage lig cirkelringformet og omfatter et første sæt elementer 4 i form af et antal, i den viste udførelse seks, opadtil åbne kasseformede elementer der hvert har to sidevægge 4a,4b, en indervæg 4c, en ydervæg 4d samt en 25 ikke-vist bundplade. De kasseformede elementer 4 er placeret parvis over for hinanden i underdelens diagonalretning og sidevæggene 4a,4b strækker sig parallelt med underdelens radialretning, dvs. parallelt med diagonalretningen, med en radialt udefra og indefter 30 opadhældende overside, medens indervæggen 4c og ydervæggen 4d i det væsentlige er cirkelbueformede. Mellem hosliggende kasseformede elementer 4 er placeret cirkelbueformede vægelementer 5, der med kantsiderne 5a,5b er indrettet til at ligge an mod sidevæggene 4a 35 og 4b af hosliggende kasseformede elementer 4, nær ved 7 DK 174190 B1 elementernes ydervægge 4d, dvs. ved periferien af underdelen. Radialt inden for hvert vægelement 5 er placeret pladeformede bundelementer 6, der i den viste udførelse er todelte men som lige så vel kunne være 5 udført i ét stykke eller omfatte flere dele. I hver af sidevæggene 4a,4b af de kasseformede elementer 4 er udformet to ikke-viste passager, nemlig én forneden og én foroven i væggen, i form af kor rugerede rør, og i ydervæggen 4d er ligeledes to passager i form af 10 korrugerede rør. Passagerne i ydervæggen 4d er placeret således, at de i fundamentets monterede tilstand er beliggende ud for tilsvarende passager i hvert vægelement 5, hvor der ligeledes er udformet to heller ikke viste passager, én forneden og én foroven, i form 15 af korrugerede rør. Funktionen af disse passager vil blive forklaret senere i forbindelse med beskrivelsen af monteringen af fundamentet.

Pilleskaftdelen 3 omfatter et antal, i den viste udførelse seks, opretstående skalelementer 7 der er 20 placeret radialt inden for underdelen 2's elementer 4, 5 og 6. Pilleskaftdelen 3 er i den viste udførelse keglestubformet og det enkelte skalelement 7 har krumningsradius der aftager i elementets højderetning.

Som et alternativ kan pilleskaftdelen 3 være cylinder-25 formet eller have en anden geometrisk facon. Hvert skalelement 7 har fire med mellemrum i højderetningen udformede, ikke-viste passager, hvis funktion ligeledes vil blive forklaret i forbindelse med beskrivelsen af monteringen.

30 De enkelte elementer 4-6 og 7 i hhv. underdelen 2 og pilleskaftdelen 3 er fremstillet som præfabrikerede enheder af beton, hvoraf de kasseformede elementer 4 og skalelementerne 7 er fremstillet af forspændt beton, medens vægelementerne 5 og bundelementerne 6 er 35 fremstillet af jernbeton med slap armering, men også 8 DK 174190 B1 disse elementer 5,6 kan alternativt være fremstillet af forspændt beton.

I det følgende vil monteringen af fundamentet, herunder trækningen af efterspændingskabler, blive 5 beskrevet under henvisning til blandt andet fig. 3, hvor efterspændingskablerne er vist. Til denne figur skal bemærkes, at disse efterspændingskabler er placeret inde i de enkelte elementer og vil således ikke være synlige i det færdige fundament.

10 De kasseformede elementer 4 og bundelementerne 6 placeres i indbyrdes korrekt stilling, hvorefter de sammenstøbes. Efterfølgende anbringes vægelementerne 5 langs yderkanten af bundelementerne 6 og mellem de kasseformede elementer 4's sidevægge 4a,4b, hvorefter 15 der støbes i samlingerne. Samlingerne udstøbes med en beton/mørtel, der ud over at opfylde alle krav til betonkvalitet er kompenseret for svind. Under disse operationer holdes passagerne i form af de korrugerede rør i hhv. de kasseformede elementer 4 og vægelemen-20 terne 5 åbne, og der tages højde for, at passagerne i elementerne 4's ydervægge 4d er beliggende ud for passagerne i vægelementerne 5, således at der dannes to rundtgående passager, ligesom det sikres at der dannes gennemgående passager gennem to diametralt over 25 for hinanden beliggende kasseformede elementer 4.

Efter samlingen af underdelen 2 monteres pille-skaftdelen 3's skalelementer 7 i underdelen 2's midterafsnit, og samtlige konstruktionens samlinger udstøbes, dvs. også samlingen mellem underdelen 2 og 30 pilleskaftdelen 3. Under denne proces holdes passagerne i hvert skalelement åbne.

Ef terspændingskabler af i og for sig kendt art kan nu trækkes i passagerne i de enkelte elementer som skitseret i fig. 3. Efter opspænding og forankring af 35 kablerne injiceres de korrugerede rør med cementmør- 9 DK 174190 B1 tel, dels for at sikre at beton og armering virker sammen, dels for at modvirke korrosion af efterspæn-dingskablerne. Forankringsstederne lukkes efterfølgende med en tilstøbning. Ved opspændingen af efterspæn-5 dingskablet eller -kablerne i den eller de rundtgående passage(r) langs hhv. underdelen 2's og pilleskaftde-len 3's periferi dannes i disse dele en ringspænding, som medfører at de enkelte elementer presses ind i hinanden, hvorved konstruktionen også bliver forspændt 10 i alle lodrette snit, I fundamentets anvendelsessituation vil de efter-spændte kabler foroven i de kasseformede elementers sidevægge optage de trækkræfter der vil forekomme i oversiden af de elementer der er placeret i luvsiden, 15 medens de nedre kabler vil optage trækkræfter i elementer placeret i læsiden.

Fundamentet og fremgangsmåden ifølge opfindelsen er i det ovenstående blot blevet beskrevet i forbindelse med ét eksempel på en udførelsesform, men kan 20 selvsagt varieres inden for rammen af de efterfølgende krav. Således kan antallet af elementer i hhv. underdelen og pilleskaftdelen varieres, ligesom den nøjagtige udformning af elementerne kan varieres. Endvidere kan antallet til passager til placering af efterspæn-25 dingskabler og beliggenheden heraf varieres tilsvarende .

Claims (13)

1. Fundament (1) til understøtning af et tårn til en vindmølle, hvor fundamentet omfatter en ved en midterakse for fundamentet beliggende pilleskaftdel 5 (3) og en cirkelringformet underdel (2) med større yderdimensioner end pilleskaftdelen, hvor underdelen er sammensat af en flerhed af præfabrikerede elementer (4-6) til dannelse af en monteret tilstand for fundamentet, hvor nævnte elementer omfatter et første sæt 10 elementer, der hovedsagelig strækker sig fra pille-skaftdelen til periferien af underdelen, og et andet sæt elementer, der strækker sig langs underdelens periferi, og hvor i det mindste elementerne i nævnte andet sæt er spændt sammen i underdelens omkredsret-15 ning, kendetegnet ved, at nævnte første sæt elementer er udformet som et antal opadtil åbne kasseformede elementer (4) , der omfatter to sidevægge (4a,4b), en i det væsentlige 20 cirkelbueformet indervæg (4c), en i det væsentlige cirkelbueformet ydervæg (4d) og en bundplade, og som er beliggende i indbyrdes afstand i underdelens omkredsretning, nævnte andet sæt elementer indbefatter et antal i det væsentlige cirkelbueformede vægelemen-25 ter (5) der strækker sig i omkredsretningen mellem sidevæggene (4a,4b) af hosliggende kasseformede elementer i nævnte første sæt, og underdelen yderligere omfatter et tredje sæt elementer indbefattende et antal hovedsagelig pladeformede bundelementer (6) med 30 i det væsentlige cirkelbueformet yderkant anbragt mellem sidevæggene af hosliggende kasseformede elementer i nævnte første sæt, idet nævnte sammenspænding i underdelens (2) omkredsretning langs periferien heraf er tilvejebragt for elementerne (4,5) i nævnte første 35 og andet sæt, at nævnte pilleskaftdel (3) er sammensat 11 DK 174190 B1 af en flerhed af præfabrikerede elementer (7) af beton og er placeret radialt inden for inderkanten eller indersiden af underdelens elementer (4,5,6), med ydersiden af pilleskaftdelen (3) i anlæg mod indersi-5 den af underdelen (2), og at sidevæggene (4a, 4b) i hvert element i nævnte første sæt elementer hovedsagelig strækker sig parallelt med underdelens (2) diagonalretning, og de kasseformede elementer (4) i nævnte første sæt er placeret parvis over for hinanden i 10 underdelens (2) diagonalretning.

2. Fundament ifølge krav 1, kendetegnet ved, at elementerne i nævnte første sæt elementer (4) er fremstillet af forspændt beton.

3. Fundament ifølge ethvert af kravene 1 og 2, 15 kendetegnet ved, at elementerne i nævnte andet og tredje sæt elementer (5,6) er fremstillet af jernbeton (slapt armeret beton).

4. Fundament ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at der i ydervæggen (4d) 20 af hvert kasseformet element og i hvert vægelement (5) er udformet mindst én og fortrinsvis to passager til dannelse af et tilsvarende antal rundtgående passager til placering af efterspændingskabler i fundamentets monterede tilstand.

5. Fundament ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at der i sidevæggene (4a,4b) af hvert kasseformet element (4) er udformet mindst én og fortrinsvis to passager til dannelse af et tilsvarende antal gennemgående passager til pla-30 cering af efterspændingskabler i fundamentets monterede tilstand.

6. Fundament ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at pilleskaftdelen (3) omfatter et antal opretstående skalelementer (7). 12 DK 174190 B1

7. Fundament ifølge krav 6, hvor pilleskaftdelen (3) hovedsagelig er keglestubformet, kendetegnet ved, at krumningsradien i hvert skalelement (7) kan variere i elementets højderetning.

8. Fundament ifølge krav 6 eller 7, kende - tegnet ved, at nævnte skalelementer (7) er fremstillet af forspændt beton.

9. Fundament ifølge ethvert af kravene 6-8, kendetegnet ved, at der i hvert af nævnte 10 skalelementer (7) er udformet mindst én passage til dannelse af et tilsvarende antal rundtgående passager til placering af efterspændingskabler i fundamentets monterede tilstand.

10. Fundament ifølge ethvert af kravene 4-9, 15 kendetegnet ved, at hver af nævnte passager er udformet som et korrugeret rør.

10 DK 174190 B1

11. Fundament ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at samlingerne mellem de enkelte elementer (4-7) er støbte.

12. Fremgangsmåde til montering af et fundament (1) til understøtning af et tårn til en vindmølle, hvor fundamentet omfatter en pilleskaftdel (3) og en underdel (2) med større yderdimensioner end pilleskaftdelen, hvor underdelen og pilleskaftdelen hver 25 især sammensættes af en flerhed af præfabrikerede elementer (4-7) til dannelse af en monteret tilstand for fundamentet, kendetegnet ved, at et første sæt elementer i form af et antal opadtil åbne kasseformede 30 elementer (4) omfattende to sidevægge (4a,4b), en indervæg (4c) , en ydervæg (4d) og en bundplade placeres i indbyrdes afstand i underdelens (2) omkreds-retning, et andet sæt elementer indbefattende et antal vægelementer (5) placeres i omkredsretningen mellem 35 sidevæggene (4a,4b) af hosliggende kasseformede ele-

13 DK 174190 B1 menter i nævnte første sæt, og et tredje sæt elementer indbefattende et antal hovedsagelig pladeformede bundelementer (6) placeres mellem sidevæggene af hosliggende kasseformede elementer i nævnte første 5 sæt, at pilleskaftdelens (3) elementer (7) placeres radialt inden for inderkanten eller indersiden af underdelens elementer (4,5,6), med ydersiden af pilleskaf tdelen (3) i anlæg mod indersiden af underdelen (2), og at elementerne (4,5) i nævnte første og andet 10 sæt spændes sammen i underdelens omkredsretning langs periferien heraf. ^.2.