EP2956589A1

EP2956589A1 - Gravity foundation for an offshore structure

Info

Publication number: EP2956589A1
Application number: EP14704283.2A
Authority: EP
Inventors: Timo Mayer; Klaus Weber
Original assignee: STRABAG Offshore Wind GmbH
Current assignee: STRABAG Offshore Wind GmbH
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-12-23
Also published as: DE102013002472A1; WO2014124737A1

Abstract

The invention relates to a gravity foundation for an offshore structure, especially for a wind turbine, comprising a prestressed concrete footing (2) supporting a hollow concrete shaft. The footing (2) has a plurality of legs and comprises load bearing zones spaced apart from the concrete shaft and located on the outer ends of the footing (2). The footing (2) comprises a central foundation (4) which supports the concrete shaft, and a foundation slab (6).

Description

Schwerl aftfundament für ein Offshore-Bauwerk Heavy foundation for an offshore structure

Die Erfindung betrifft ein Schwerkraftfundament für ein Offshore-Bauwerk, insbesondere eine Windenergieanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a gravity foundation for an offshore structure, in particular a wind turbine, according to the preamble of claim 1.

Offshore-Bauwerke werden im Meer, in Seen oder Flüssen errichtet, wobei sich deren Fundamente unter der Wasseroberfläche am Boden abstützen. Die Fundamente solcher Offshore-Bauwerke sind dabei derart auszulegen, dass sie die am Standort einwirkenden Kräfte ertragen und vollständig in den Boden ableiten. Dabei muss das Fundament beispielsweise bei einer Offshore-Windenergieanlage außer den von der Wasserumgebung eingeleiteten Kräfte auch solche Kräfte ertragen und ableiten, welche über die Rotorblätter, die Gondel und den Schaft bzw. den Mast der Windenergieanlage auf das Fundament wirken. Unter einem Schwerkraftfundament wird dabei ein solches Fundament verstanden, bei dem eine stabile Gründung für Offshore-Bauwerke wie Windenergieanlagen durch Eigengewicht geschaffen wird. Das Schwerkraftfundament steht dabei mit einem Gewicht von oft mehreren Tausend Tonnen frei auf dem Meeresgrund. Das Schwerla ftfundament wird üblicherweise an Land vorgefertigt und mit einem speziellen Baugerät zu seinem endgültigen Offshore-Standort transportiert und dort auf dem Meeresgrund abgesetzt. Offshore structures are built in the sea, in lakes or rivers, with their foundations under the water surface supported on the ground. The foundations of such offshore structures are to be interpreted in such a way that they endure the forces acting on the site and dissipate completely into the soil. In this case, the foundation, for example, in an offshore wind turbine except the forces introduced by the water environment must bear and derive such forces which act on the foundation via the rotor blades, the nacelle and the shaft or the mast of the wind turbine. Under a gravity foundation is understood as such a foundation in which a stable foundation for offshore structures such as wind turbines is created by its own weight. The gravity foundation stands at a weight of often several thousand tons free on the seabed. The heavy foundation is usually prefabricated on land and transported to its final offshore location using a special construction equipment, where it is deposited on the seabed.

EP 2 362 090 A2 offenbart eine flächenmäßige Gründung für eine Offshore-Wind- ernergieanlage, wobei ein Betonkreuz aus gekreuzten Betonbalken einen schacht- förmigen Mastuntersatz trägt. Sowohl die Betonbalken als auch der Mastuntersatz bestehen dabei aus vorgespanntem Beton. Die Lasteinleitung in den Meeresgrund erfolgt in definierten Bereichen an den äußeren Enden des Betonfußes, nämlich über die Enden des Betonkreuzes. Ein solches Schwerkraftfundament mit einer flächenmäßigen Gründung über ein Betonkreuz, an dessen Kreuzungspunkt sich der Mastuntersatz erhebt, ist ferner aus EP 2 362 090 A2 discloses an areal foundation for an offshore wind energy plant, wherein a concrete cross made of crossed concrete beams carries a shaft-shaped mast base. Both the concrete beams and the mast base consist of prestressed concrete. The load transfer into the seabed takes place in defined areas at the outer ends of the concrete foot, namely over the ends of the concrete cross. Such a gravity foundation with a surface foundation on a concrete cross, at the intersection of the mast pedestal rises, is also out

EP 1 691 073 A2 bekannt. Das einfache Betonkreuz besteht dabei aus zwei langen Betonbalken. Die Betonbalken sind dabei als wannenförmige Profile ausgeführt, welche nach Montage an Ort und Stelle mit Ballastmaterial, zum Beispiel Sand oder Steinen, gefüllt werden können. Durch diese Erhöhung der Masse der flächenmäßigen Gründung soll die von der Gründung aufgespannte Fläche kleiner gehalten werden und dadurch die Betonbalken kürzer und damit kostengünstiger ausgelegt werden. Anstelle von vier radial nach außen weisenden Balken können auch drei, allerdings längere, fünf oder mehr Balken oder auch ein äußerer Ring vorgesehen sein, zu dem sich radiale Streben erstrecken. EP 1 691 073 A2. The simple concrete cross consists of two long concrete beams. The concrete beams are designed as trough-shaped profiles, which can be filled after assembly in place with ballast material, such as sand or stones. By increasing the mass of the area-based foundation, the area spanned by the foundation is to be kept smaller, thereby making the concrete beams shorter and thus more cost-effective. Instead of four radially outwardly facing beams and three, but longer, five or more beams or an outer ring may be provided, to which radial struts extend.

Aus der US 2012/0 047 830 AI ist ein Fundament für eine Turmstruktur bekannt, wobei auf einer auf dem Boden anzuordnenden Grundplatte ein zentraler Sockel angeordnet ist. Das Fundament umfasst mehrere vorgefertigte oder vor Ort betonierte, sternförmig angeordnete Rippen mit einer horizontalen Basis. In den Rippen verlaufen Bewehrungselemente in Längsrichtung der Rippen, um diese mit der vor Ort zu betonierenden Grundplatte zu verbinden. Die Grundplatte weist ein Umfangsvorspannelement und eine Vielzahl von radial angeordneten horizontalen Vorspannelementen auf, wobei in der Grundplatte zwei Schichten horizontaler Gitter aus Bewehrungsstäben angeordnet sind. In dem Betonsockel ist ein Sockelkorb mit einer Vielzahl von vertikalen Ankerbolzen eingebettet. An den aus dem Sockel hervorstehenden Ankerbolzen wird das untere Ende eines Turmes befestigt. From US 2012/0 047 830 AI a foundation for a tower structure is known, wherein a central base is arranged on a base plate to be arranged on the ground. The foundation comprises several prefabricated or locally concreted, star-shaped ribs with a horizontal base. In the ribs reinforcing elements run in the longitudinal direction of the ribs to connect them with the base plate to be concreted on site. The base plate has a circumferential biasing element and a plurality of radially arranged horizontal biasing elements, wherein in the base plate two layers of horizontal grid of reinforcing bars are arranged. In the concrete base, a base basket is embedded with a plurality of vertical anchor bolts. At the anchor bolt protruding from the base, the lower end of a tower is attached.

Gründungen von Offshore-Bauwerken stellen aufgrund des Standortes auf hoher See besondere Anforderungen an die Bauausführung. Neben den starken zyklischen Belastungen aufgrund von Wind und Wellen führen die unvorhersehbaren wetterabhängigen Installationsbedingungen oft zu erhöhten Kosten und technischen Risiken bei der Offshore-Installation. Oft führt der Wettereinfluss bei der Bauausführung zu deutlichen Verzögerungen und damit Kostensteigerungen. Foundations of offshore structures make special demands on the construction due to their location on the high seas. In addition to the strong cyclic loads due to wind and waves, the unpredictable weather-dependent installation conditions often lead to increased costs and technical risks at the offshore installation. Often, the influence of weather during the construction process leads to significant delays and thus cost increases.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwerkraftfundament zu schaffen, welches mit möglichst kurzen Arbeitszeiten am Ort der Installation des Offshore-Bauwerks dauerhaft einen sicheren Halt für das Offshore-Bauwerk gewährleistet. The present invention has for its object to provide a gravity foundation, which ensures the shortest possible working hours at the site of the installation of the offshore structure permanently secure hold for the offshore structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schwerkraftfundament mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a gravity foundation with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Fundamentfuß einen Zentralunterbau, der den Betonschaft trägt, und eine Fundamentplatte aufweist, welche mit einer polygonalen Kontur drei sternförmig aufgespannte Lasteinleitungsbereiche aufweist. Die Fundamentplatte besteht dabei aus Spannbeton, wobei horizontale Spannglieder der Fundamentplatte jeweils im Wesentlichen senkrecht zu den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und an den Rändern der Fundamentplatte verankert sind. Der Zentralunterbau nimmt dabei vertikale Spannglieder des Betonschafts auf. Auf diese Weise ist ein dreibeiniges Schwerkraftfundament geschaffen, bei dem ein Lastabtrag über drei Lasteinleitungsbereiche erfolgt, welche stets in einer Ebene liegen. Beim Absetzen des Schwerkraftfundaments auf dem Meeresboden kann daher auf eine bisher erforderliche Kontaktverpressung der Aufstandsfläche verzichtet werden, so dass die Bauausführung am Installationsort beschleunigt werden kann. Das Schwerkraftfundament kann dabei vollständig oder wenigstens zum größten Teil an Land vorgefertigt und rasch installiert werden, wodurch das Risiko von wetterbedingten Verzögerungen bei der Bauausführung reduziert ist. According to the invention, it is provided that the foundation foot has a central substructure, which carries the concrete shaft, and a foundation plate which, with a polygonal contour, has three star-shaped load introduction areas. The foundation plate consists of prestressed concrete, wherein horizontal tendons of the foundation plate are each arranged substantially perpendicular to the sides of an equilateral triangle and anchored to the edges of the foundation plate. The central substructure absorbs vertical tendons of the concrete shaft. In this way, a three-legged gravity foundation is created in which a load transfer over three load introduction areas, which are always in a plane. When depositing the gravity foundation on the seabed can therefore be dispensed with a previously required Kontaktverpressung the footprint, so that the construction can be accelerated at the installation. The gravity foundation can be prefabricated completely or at least for the most part on land and installed quickly, reducing the risk of weather-related delays in construction.

Durch die Anordnung horizontaler Spannglieder, im Wesentlichen senkrecht zu den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks, wird eine effektive Vorspannung des Materials der Fundamentplatte gewährleistet. Die horizontalen Spannglieder erstrecken sich durch die senkrechte Ausrichtung bezüglich der Seiten eines gleichseitigen Dreiecks in Richtung der sternförmig aufgespannten Lasteinleitungsbereiche. Zudem hat sich gezeigt, dass der Querdruck aufgrund der horizontalen Spannglieder sich günstig auf den By placing horizontal tendons substantially perpendicular to the sides of an equilateral triangle, an effective bias of the material is achieved Foundation plate guaranteed. The horizontal tendons extend through the vertical orientation with respect to the sides of an equilateral triangle in the direction of the star-shaped load application areas. In addition, it has been shown that the transverse pressure due to the horizontal tendons favorable to the

Krafteinleitungsbereich der Ankerkörper der vertikalen Spannglieder auswirkt. Zwar liegt aufgrund des Gewichts des Schwerkraftmoments und der Vorspannung der horizontalen Spannglieder zum Zeitpunkt des Vorspannens der vertikalen Spannglieder ein mehraxialer Spannungszustand vor, welcher jedoch beherrschbar ist und bei der Auslegung der Verankerung der vertikalen Spannglieder berücksichtigt werden kann. Force application of the anchor body of the vertical tendons affects. Although due to the weight of the gravitational torque and the bias of the horizontal tendons at the time of biasing the vertical tendons is a multi-axial stress state before, but which is manageable and can be taken into account in the design of the anchoring of the vertical tendons.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Schwerkraftfundaments mit einem The inventive design of the gravity foundation with a

Fundamentfuß mit einer polygonalen Fundamentplatte mit drei sternförmig aufgespannten Lasteinleitungsbereichen sind die erforderlichen Tätigkeiten bei der Bauausführung vor Ort reduziert und zudem vereinfacht. Die Verkürzung der Arbeitsgänge bei der Installation des Schwerkraftfundaments schafft zusätzliche Möglichkeiten bei · unstetem Wetter und insbesondere zu erwartenden wetterbedingten Arbeitsunterbrechungen. The foundation foot with a polygonal foundation plate with three star-shaped load introduction areas reduces and simplifies the necessary on-site construction work. The shortening of the operations during the installation of the gravity foundation creates additional possibilities in unstable weather and, in particular, expected weather-related work interruptions.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Fundamentplatte an ihrem Rand paarweise parallele Ankerabschnitte zur Aufnahme von Verankerungsmitteln der horizontalen Sparmglieder auf, wobei jeweils einer der parallelen Ankerabschnitte auf den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks liegt. Auf diese Weise ist eine Vorspannung der Fundamentplatte in sämtlichen Richtungen in der Ebene der In an advantageous embodiment of the invention, the foundation plate at its edge in pairs parallel anchor sections for receiving anchoring means of the horizontal Sparmglieder, each one of the parallel anchor sections lies on the sides of an equilateral triangle. In this way, a bias of the foundation plate in all directions in the plane of

Fundamentplatte möglich, in welcher Kräfte und Momente über die Lasteinleitungsbereiche des Dreibeins definiert in den Meeresboden abgeleitet werden. Die Foundation plate possible in which forces and moments are derived via the load introduction areas of the tripod defined in the seabed. The

horizontalen Spannglieder erstrecken sich dabei senkrecht zu dem jeweiligen Ankerabschnitt ins Innere der Fundamentplatte und können an einer derartigen Kontur zuverlässig verspannt werden. Bevorzugt ist die Fundamentplatte sechseckig mit drei langen und drei kurzen Anker- abschnitten jeweils gleicher Länge ausgebildet, wobei die kurzen Ankerabschnitte die Lasteinleitungsbereiche des Fundamentfußes bilden. Bei einer derartigen Kontur ist neben einer regelmäßigen Vorspannung der Fundamentplatte aus Spannbeton auch eine möglichst weite radiale Entfernung der Lasteinleitungsbereiche vom Zentrum des Schwerkraftfundaments gegeben, so dass ein optimales Verhältnis von Stabilität des Fundamentfußes und der Lastableitung in den Meeresboden gegeben ist. Horizontal tendons extend perpendicular to the respective anchor portion into the interior of the foundation plate and can be reliably clamped to such a contour. Preferably, the foundation plate is formed hexagonal with three long and three short anchor sections each having the same length, wherein the short anchor sections form the load introduction areas of the foot foundation. In such a contour in addition to a regular bias of the foundation slab of prestressed concrete as far as possible radial distance of the load introduction areas from the center of the gravity foundation is given, so that an optimal ratio of stability of the Fußfußgrundes and the load is discharged into the seabed.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind mehrere entsprechend den Lasteinleitungsbereichen radial angeordnete Ballastbehälter vorgesehen, welche jeweils durch zwei parallel angeordnete Radialwände begrenzt sind. Durch die polygonale Kontur der Fundamentplatte begrenzen dabei die paarweise angeordneten Radialwände nicht nur jeweils einen Ballastbehälter, sondern schaffen zusätzliche Ballastbehälter mit der jeweils zugewandt liegenden Radialwand eines benachbarten Ballastbehälters. In a preferred embodiment of the invention a plurality of radially arranged according to the load introduction areas ballast containers are provided which are each bounded by two parallel radial walls. Due to the polygonal contour of the foundation plate, the paired radial walls not only define a respective ballast container, but create additional ballast container with each facing radial wall of an adjacent ballast container.

Anders ausgedrückt steht zwischen den sternförmig aufgespannten Ballastbehältern mit ihren jeweiligen parallelen Radial wänden zusätzlicher, durch die Radial wände begrenzter Raum zur Anordnung von Ballast zur Verfügung. Auf diese Weise kann auf einer geringen Fläche eine große Ballastmasse angeordnet werden und dadurch die Stabilität des Schwerkraftfundaments gefördert werden. In other words, between the star-shaped spanned ballast containers with their respective parallel radial walls additional, by the radial walls limited space for the arrangement of ballast available. In this way, a large ballast mass can be arranged on a small area and thereby promote the stability of the gravity foundation.

Als Ballast werden bevorzugt geotextile Sandcontainer eingebracht. Diese Sandcontainer bestehen aus einem geotextilen Material, d. h., dass das Material wasserdurchlässig ist. Derartige geotextile Sandcontainer werden üblicherweise für die Sohl- sicherung des Offshore-Bauwerks verwendet und stehen damit am Installationsort zur Verfügung. Durch die größtmögliche Nutzung der Fundamentplatte zur Anordnung von Ballast kann auf bisher erforderliche weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Masse des Schwerkraftfundaments verzichtet werden, wie beispielsweise lose Sandeinspülungen in den Fundamentfuß oder den hohlen Betonschaft. Damit ist der Installationsaufwand weiter reduziert. Bei schwierigen Standorten kann jedoch eine zusätzliche Ballastierung, beispielsweise durch eine lose Sandeinspülung in den Betonschaft, für eine zusätzliche Standsicherheit sorgen. As a ballast preferably geotextile sand containers are introduced. These sand containers are made of a geotextile material, which means that the material is permeable to water. Such geotextile sand containers are usually used for the insula- tion of the offshore structure and are therefore available at the installation site. Due to the maximum use of the foundation plate for the arrangement of ballast can be dispensed with hitherto required further measures to increase the mass of gravity foundation, such as loose Sandeinspülungen in the base or the hollow concrete shaft. This further reduces installation costs. In difficult locations, however, additional ballasting, For example, by a loose Sandeinspülung in the concrete shaft, provide additional stability.

Vorteilhaft sind die horizontalen Spannglieder jeweils in ebenen Lagen mit mehreren parallel liegenden Spanngliedern in unterschiedlichen Höhen innerhalb der Fundamentplatte angeordnet, wodurch eine gleichmäßige und flächige Vorspannung der Advantageously, the horizontal tendons are arranged in each case in planar positions with several parallel tendons at different heights within the foundation plate, whereby a uniform and planar bias of

Fundamentplatte gewährleistet ist. Dabei wird eine interne Vorspannung mit nachträglichem Verbund eingesetzt, wobei während der Herstellung der Betonstruktur Hüll- rohre und Ankerkörper eingebaut werden und nach Erhärtung des Betons Litzen in die Hüllrohre eingezogen werden. Die Litzen werden in den Ankerkörpern verkeilt und gespannt. Nach dem Aufbringen der gewünschten Vorspannung werden die Hüllrohre mit Verpressmörtel, einer speziellen Zementsuspension, ausgepresst und dadurch ein kraft- schüssiger Verbund zwischen den Litzen und dem Beton hergestellt. Auf diese Weise sind der Verbund und gleichzeitig ein Korrosionsschutz bereitgestellt. Die horizontalen Spannglieder werden entlang der drei sternförmigen Achsen entsprechend den Lasteinleitungsbereichen des Fundamentfußes ausgehend von verstärkten Verankerungsabschnitten vorzugsweise mit minimalen Achsabständen eingebaut, so dass eine große Vorspannung aufgebracht werden kann. Die horizontalen Spannglieder erstrecken sich somit zwischen jeweils einem kurzen Verankerungsabschnitt, der dem Lasteinleitungsbereich entspricht, und einem gegenüberliegenden langen Verankerungsabschnitt. Foundation plate is guaranteed. In this case, an internal prestressing with subsequent composite is used, wherein during the manufacture of the concrete structure sheaths and anchor body are installed and are retracted after hardening of the concrete strands in the cladding tubes. The strands are wedged and tensioned in the anchor bodies. After application of the desired pre-stress, the cladding tubes are pressed out with grouting mortar, a special cement suspension, thus producing a fuel-efficient bond between the strands and the concrete. In this way, the composite and at the same time a corrosion protection are provided. The horizontal tendons are preferably installed along the three star-shaped axes corresponding to the load introduction areas of the foundation foot, starting from reinforced anchoring sections with minimum center distances, so that a large pretension can be applied. The horizontal tendons thus extend between a respective short anchoring section, which corresponds to the load introduction area, and an opposite long anchoring section.

Im Bereich eines Verankerungsabschnitts, vorzugsweise eines den Lasteinleitungsbereichen gegenüberliegenden langen Verankerungsabschnitts, werden die horizontalen Spannglieder in vertikaler Richtung derart verschwenkt angeordnet, dass sich die drei Lagen paralleler horizontaler Spannglieder in ihrem Kreuzungsbereich in unterschiedlichen Ebenen befinden. Unter Verschwenken wird dabei eine entsprechend gekrümmte Anordnung der Spannglieder bzw. der Hüllrohre vor dem Erhärten der Fundamentplatte aus Spannbeton verstanden. Abgesehen von der vertikalen Ver- Schwenkung verlaufen die horizontalen Spannglieder in jeder der drei Lagen jeweils eben durch die Fundamentplatte. In the region of an anchoring section, preferably a long anchoring section opposite the load introduction areas, the horizontal tensioning elements are arranged in the vertical direction in such a way that the three layers of parallel horizontal tensioning elements are located at different levels in their crossing area. Under pivoting is understood to mean a correspondingly curved arrangement of the tendons or the ducts before hardening the foundation slab made of prestressed concrete. Apart from the vertical Pivoting the horizontal tendons run in each of the three layers just by the foundation plate.

Vorteilhaft ist der Betonschaft im Bereich des Zentralunterbaus mit einer radial erweiterten Schaftaufweitung ausgebildet, wobei in der Schaftaufweitung vertikale Unterbau-Spannglieder intern mit Verbund angeordnet sind. Die vertikalen Unterbau- Spannglieder sind dabei an der Unterseite der Fundamentplatte verankert und sorgen für eine Vorspannung des Zentralunterbaus. Dabei weist die Schaftaufweitung in bevorzugter Ausführungsform einen der polygonalen Kontur der Fundamentplatte entsprechenden Querschnitt auf. Die vertikalen Unterbau- Spannglieder sind als interne Spannglieder mit Verbund montiert und können aufgrund dieser Bauweise auf geeignete Art verschwenkt und entsprechend der polygonalen Kontur angeordnet werden, wodurch sowohl die vertikalen Unterbau- Spannglieder als auch die horizontalen Spannglieder in der Fundamentplatte angeordnet werden können. Eine leichte Montage der vertikalen Unterbau-Spannglieder mit Verbund im Zentralunterbau unter Berücksichtigung des engen Bewehrungsnetzes der horizontalen Spannglieder in der Fundamentplatte ist gegeben, wenn die vertikalen Unterbau-Spannglieder mit Verbund in drei Gruppen zusammengefasst angeordnet sind, welche jeweils in den Ecken eines durch die polygonale Kontur bestimmten Dreiecks liegen. Advantageously, the concrete shank is formed in the region of the central substructure with a radially widened shank widening, wherein in the shank widening vertical substructure tendons are arranged internally with composite. The vertical sub-base tendons are anchored to the underside of the foundation plate and provide a bias of the central substructure. In this case, the shaft widening in a preferred embodiment has a cross-section corresponding to the polygonal contour of the foundation plate. The vertical sub-tendons are mounted as internal tendons with composite and can be pivoted due to this design in a suitable manner and arranged according to the polygonal contour, whereby both the vertical sub-base tendons and the horizontal tendons can be arranged in the foundation plate. Easy assembly of the vertical sub-frame tendons in the central substructure, taking into account the tight reinforcing mesh of the horizontal tendons in the foundation slab, is when the vertical subsurface prestressing tendons are grouped into three groups, each in the corners of one through the polygonal Contour of certain triangle lie.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Betonschaft und der Fundamentfuß einteilig ausgebildet. Das integrierte Bauteil mit Betonschaft und Fundamentfuß wird dabei in Ortbetonbauweise, beispielsweise durch Befüllen vorbereiteter Schalungen, gefertigt. Das gesamte Bauteil kann somit an Land vorgefertigt werden und wird in fertigem Zustand zum Ort der Offshore-Montage transportiert. Die vertikalen Spannglieder des Betonschafts sind dabei intern mit Verbund angeordnet und durch den Zentralunterbau geführt, wo diese vertikalen Spannglieder in eine derartige Lage und Ausrichtung verschwenkt sind, dass sie die Unterbau-Spannglieder bilden. Mit durchgehenden vertikalen Spanngliedern wird dabei sowohl der Betonschaft als auch der Zentralunterbau verspannt.Vorteilhaft werden die vertikalen Spannglieder in einem Abschnitt des Betonschafts in Richtung ihrer gruppenweisen Anordnung verschwenkt angeordnet und sind im Bereich des Konus ausschließlich radial verschwenkt. In a particularly preferred embodiment of the invention, the concrete shaft and the foot base are integrally formed. The integrated component with concrete shaft and foundation foot is manufactured in cast-in-situ construction, for example by filling prepared formwork. The entire component can thus be prefabricated on land and is transported in the finished state to the place of offshore assembly. The vertical tendons of the concrete shaft are arranged internally with composite and passed through the central substructure, where these vertical tendons are pivoted in such a position and orientation that they form the substructure tendons. With continuous vertical tendons is thereby both the concrete shaft and Advantageously, the vertical tendons are arranged pivoted in a portion of the concrete shaft in the direction of their group-wise arrangement and are pivoted exclusively radially in the region of the cone.

In einer alternativen Ausführungsform zur Ortbetonbauweise ist eine Fertigteilbauweise vorgesehen, wobei der Betonschaft mit der Schaftaufweitung ein einzelnes Bauteil ist. In an alternative embodiment for cast-in-situ construction, a precast construction is provided, wherein the concrete shaft with the shank widening is a single component.

Die vertikalen Spannglieder des Betonschafts sind als externe Spannglieder ausgebildet und am Umfang des Betonschafts angeordnet. Die vertikalen Spannglieder sind dabei im Schaftkopf des Betonschafts, vorzugsweise mittels Mehrflächenankerkörpern, verankert. Die Ankerkörper der vertikalen Spannglieder sind dabei im Schaftkopf vor der korrosionsfördernden Umgebung des Offshore-Bauwerks geschützt. Die vertikalen Spannglieder sind vorteilhaft aus dem Beton des Schaftkopfs ins Innere des Betonschafts verschwenkt und sind dort als externe Spannglieder mit Umlenksätteln geführt. In der Schaftaufweitung des Betonschafts sind zusätzliche vertikale Unterbau- Spannglieder intern mit Verbund angeordnet, welche sich mit den externen Spanngliedern des Betonschafts übergreifen. Die intern mit Verbund angeordneten Unterbau-Spannglieder stellen dabei eine durchgehende Vorspannung des gesamten Bauteils bis unter die Fundamentplatte sicher. The vertical tendons of the concrete shaft are designed as external tendons and arranged on the circumference of the concrete shaft. The vertical tendons are anchored in the shaft head of the concrete shaft, preferably by means of multi-surface anchor bodies. The anchor body of the vertical tendons are protected in the shaft head from the corrosive environment of the offshore structure. The vertical tendons are advantageously pivoted from the concrete of the shaft head into the interior of the concrete shaft and are guided there as external tendons with Umlenksätteln. In the shank widening of the concrete shank additional vertical sub-frame tendons are internally arranged with composite, which overlap with the external tendons of the concrete shaft. The internally arranged with composite substructure tendons ensure a continuous bias of the entire component to below the foundation plate.

In vorteilhafter Ausführung der Erfindung weist der Zentralunterbau des Fundament- fußes in der Fertigteilbauweise eine Ringkonsole auf, welche Spannanker der vertikalen Spannglieder aufnimmt. Die Ringkonsole wird dabei im Zentralunterbau in einem Abstand zur Fundamentplatte angeordnet, so dass eine Fertigung des Betonschafts mit vertikalen Spannelementen und die Anordnung horizontaler Spannelemente in der Fundamentplatte möglich sind. In an advantageous embodiment of the invention, the central substructure of the foundation foot in the prefabricated construction has a ring console, which accommodates clamping anchors of the vertical tendons. The ring console is arranged in the central base at a distance from the foundation plate, so that a production of the concrete shaft with vertical clamping elements and the arrangement of horizontal clamping elements in the foundation plate are possible.

In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung weist der Fundamentfuß in den Lasteinleitungsbereichen an der Unterseite der Fundamentplatte hervorstehende Pratzen auf. Unter Pratzen sind dabei Bauteile zu verstehen, welche über die Ebene der In an advantageous embodiment of the invention, the foundation foot in the load introduction areas on the underside of the foundation plate protruding claws on. Under claws are understood to mean components that over the level of

Fundamentplatte vorstehen und eine sichere Auflage bei kontrollierter Lastableitung in den Meeresboden gewährleisten. Durch die hervorstehenden Pratzen, welche als Fußplatte ausgebildet sein können, liegt der Mittelteil des Fundamentfußes, über den sich der Betonschaft erhebt, hohl, wodurch die Belastungen des Schwerkraftfundaments über die Pratzenfläche als flächige Gründung aufgenommen und über Bodenpressung an den Meeresboden weitergegeben werden. Protecting the foundation plate and ensuring a secure support with controlled load dissipation into the seabed. Due to the protruding claws, which may be formed as a foot plate, the middle part of the foot, over which the concrete shaft rises, hollow, whereby the loads of the gravity foundation on the Pratzenfläche be taken as a flat foundation and passed on soil pressure to the seabed.

Vorteilhaft weist der Fundamentfuß die Pratzen umgebende Schürzen auf, welche die Sohlfuge gegen Unterspülen und Erosion sichern. Advantageously, the foot of the foundation on the claws surrounding aprons, which secure the Sohlfuge against under washing and erosion.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert ist. In der Zeichnung zeigt: Further features of the invention will become apparent from the dependent claims and from the embodiment, which is explained below with reference to the drawing. In the drawing shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Schwerkraftfundaments in Ortbetonbauweise, 1 shows a longitudinal section of an embodiment of a gravity foundation in cast-in-situ construction,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Zentralunterbau des Schwerkraftfundaments gemäß Fig. 1, 2 is a plan view of the central base of the gravity foundation of FIG. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der horizontalen Spannglieder in der Fig. 3 is a schematic representation of the horizontal tendons in the

Fundamentplatte des Schwerkraftfundaments gemäß Fig. 1 , Foundation plate of the gravity foundation according to FIG. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht des Zentralunterbaus mit schematischer Darstellung vertikaler Spannglieder, 4 is a plan view of the central base with a schematic representation of vertical tendons,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Schwerkraftfundaments in Fertigteilbauweise. In sämtlichen Zeichnungsfiguren und der nachfolgenden Beschreibung sind für jeweils gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Fig. 5 is a longitudinal section of an embodiment of a gravity foundation in prefabricated construction. In all drawing figures and the following description, the same reference numerals are used for the same components.

Fig. 1 bis 4 zeigen ein Schwerkraftfundament 1 für eine Windenergieanlage mit einem Fundamentfuß 2, welcher auf dem Meeresboden 3 steht und mit einem Zentralunterbau 4 einen hohlen Betonschaft 5 trägt. Das Schwerkraftfundament 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als integrales Bauteil in Ortbetonbauweise gefertigt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Ausführung des Schwerkraftfundaments in Fertigteilbauweise ist unten anhand von Fig. 5 erläutert. Fig. 1 to 4 show a gravity foundation 1 for a wind turbine with a base 2, which stands on the seabed 3 and with a central base 4 a hollow concrete shaft 5 carries. The gravity foundation 1 is made in the embodiment shown as an integral component in Ortbetonbauweise. Another embodiment with an embodiment of the gravity foundation in precast construction is explained below with reference to FIG. 5.

Der Fundamentfuß 2 umfasst eine Fundamentplatte 6 aus Spannbeton, welche mit einer polygonalen Kontur, die in der Draufsicht gemäß Fig. 2 erkennbar ist, drei sternförmig aufgespannte Lasteinleitungsbereiche 7 an den äußeren Enden des Fundamentfußes 2 ausbildet. Der Fundamentfuß 2 weist in den Lasteinleitungsbereichen 7 an der Unterseite der Fundamentplatte 6 hervorstehende Pratzen 8 auf, welche im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel als Fußplatten ausgebildet sind. Das Schwerkraftfundament 1 liegt dadurch nur mittels der Pratzen 8 auf dem Meeresboden 3 auf, während der zentrale Teil des Fundamentfußes 2, das heißt der Zentralunterbau 4, welcher den Betonschaft 5 trägt, nicht aufliegt. Das Schwerkraftfundament 1 leitet somit die Belastungen aus Kräften und daraus resultierenden Momentenbeanspruchungen über die außen liegenden Pratzen 8 in Form von Sohlspannungen direkt in den Meeresboden 3 ab. Ein Kippen des Schwerkraftfundaments 1 wird durch sein hohes Eigengewicht verhindert. Der The foundation foot 2 comprises a foundation plate 6 made of prestressed concrete, which forms with a polygonal contour, which can be seen in the plan view according to FIG. 2, three star-shaped load introduction regions 7 at the outer ends of the foundation foot 2. The foundation foot 2 has in the load introduction areas 7 on the underside of the foundation plate 6 projecting claws 8, which are formed in the present embodiment as foot plates. The gravity foundation 1 is thus only by means of the claws 8 on the seabed 3, while the central part of the base of the foot 2, that is, the central base 4, which carries the concrete shaft 5, does not rest. The gravity foundation 1 thus derives the loads from forces and resulting moments stresses on the outer claws 8 in the form of sole stresses directly into the seabed 3 from. Tilting of the gravity foundation 1 is prevented by its high weight. Of the

Fundamentfuß 2 weist ferner die Pratzen 8 umlaufend umgebende Schürzen 9 auf, welche ein Unterspülen der Pratzen bzw. eine Erosion der Sohlfuge verhindern. Die Schürzen 9 bestehen im Ausführungsbeispiel aus Stahl. Foot 2 further comprises the claws 8 circumferentially surrounding skirts 9, which prevent under flushing of the claws or erosion of the bottom joint. The aprons 9 are made in the embodiment of steel.

Für den unwahrscheinlichen Fall einer Schiefstellung des Schwerkraftfundaments 1 außerhalb vorgegebener Toleranzen können einzelne Pratzen 8 mittels Hebungsinjektion angehoben werden. Das Anheben einzelner Pratzen, mit dem aufgrund der dreibeinigen Konstruktion unmittelbar die Ausrichtung der Ebene der Flächengründung beeinflusst wird, ist sowohl direkt im Anschluss an die Installation des Schwerkraftfundaments als auch jederzeit während der Betriebsphase des Offshore-Bauwerks möglich. For the unlikely event of skewing of the gravity foundation 1 outside specified tolerances, individual claws 8 can be lifted by means of lifting injection be raised. The lifting of individual claws, which, due to the three-legged construction, directly affects the orientation of the plane of the surface foundation, is possible both immediately following the installation of the gravity foundation and at any time during the operational phase of the offshore structure.

Zur Bereitstellung eines hohen Eigengewichts des Schwerkraftfundafnents 1 weist der Fundamentfuß 3 entsprechend den Lasteinleitungsbreichen 7 radial angeordnete Ballastbehälter 10 auf, welche jeweils durch zwei parallel angeordnete Radialwände 26 (Fig. 2) begrenzt sind. Die Radialwände 26, welche aus der Fundamentplatte 6 hervorstehen, begrenzen zudem sekundäre Ballastbehälter 11 , welche zwischen den Lasteinleitungsbereichen 7 liegen. Die Ballastbehälter 10 und die sekundären Ballastbehälter 11 sind jeweils durch außen liegende Stirnwände 12, welche gleichfalls aus der Fundamentplatte 6 in Richtung des Betonschafts 5 hervorstehen, nach außen abgeschlossen. In die Ballastbehälter 10, 11 werden nach dem Absenken des Schwerkraftfundaments 1 auf den Meeresboden 3 Ballaststücke, insbesondere geotextile Sandcontainer, eingefüllt. Ein Hohlraum 13 im Zentralunterbau 4 wird mit Wasser geflutet und kann bei Bedarf ebenfalls zur Erhöhung des Eigengewichts mittels einer losen Sandeinspülung mit Material befüllt werden. In order to provide a high dead weight of the gravity feed element 1, the foundation foot 3 has radially arranged ballast containers 10 corresponding to the load introduction areas 7, which are each delimited by two radial walls 26 (FIG. 2) arranged in parallel. The radial walls 26, which protrude from the foundation plate 6, also delimit secondary ballast containers 11, which lie between the load introduction regions 7. The ballast container 10 and the secondary ballast container 11 are each closed by external end walls 12, which also protrude from the foundation plate 6 in the direction of the concrete shaft 5, to the outside. Ballast pieces, in particular geotextile sand containers, are introduced into the ballast containers 10, 11 after the gravity foundation 1 has been lowered onto the seabed. A cavity 13 in the central base 4 is flooded with water and can also be filled if necessary also to increase the dead weight by means of a loose Sandeinspülung with material.

Der Betonschaft 5, der Zentralunterbau 4 des Fundamentfußes 2 und die Fundamentplatte 6 bestehen aus vorgespanntem Beton. The concrete shaft 5, the central substructure 4 of the foundation foot 2 and the foundation plate 6 are made of prestressed concrete.

Der Betonschaft 5 weist einen oberen, zylindrischen Abschnitt 33 und einen unteren, dem Fundamentfuß 3 zugewandt liegenden, konischen Abschnitt 34 auf. Durch die konische Ausführung des unteren Abschnitts 34 kann das Schwerkraftfundament 1 im unteren Bereich hohe Belastungen aufnehmen, wobei im Vergleich zu einem durchgehenden zylindrischen Betonschaft mit einem auf die Belastungen abgestimmten Durchmesser deutlich an Masse eingespart ist. Der zylindrische Abschnitt 33 ragt dabei in Einbaulage des Offshore-Bauwerks über die Wasseroberfläche 30 hinaus. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der zylindrische Abschnitt 33 und der konische Abschnitt 34 des Betonschafts 5 etwa gleich lang, wobei der konische Abschnitt 34 entsprechend den zu erwartenden Belastungen konfiguriert ist. The concrete shaft 5 has an upper, cylindrical portion 33 and a lower, the foundation foot 3 facing, conical portion 34. Due to the conical design of the lower portion 34, the gravity foundation 1 can absorb high loads in the lower region, being significantly reduced in mass compared to a continuous cylindrical concrete shaft with a diameter matched to the loads. The cylindrical portion 33 protrudes beyond the water surface 30 in the installation position of the offshore structure. in the In the embodiment shown, the cylindrical portion 33 and the conical portion 34 of the concrete shaft 5 are approximately the same length, with the conical portion 34 configured according to the expected loads.

Aus der Draufsicht des Fundamentfußes 2 gemäß Fig. 2 und der Darstellung From the top view of the Fußfußes 2 according to FIG. 2 and the illustration

horizontaler Spannglieder 18 in der Fundamentplatte 6 gemäß Fig. 3 ist die polygonale Kontur der Fundamentplatte 6 ersichtlich, welche drei sternförmig aufgespannte Lasteinleitungsbereiche 7 aufweist. Die horizontalen Spannglieder 18 der Fundamentplatte 6 sind jeweils senkrecht zu den Seiten 19 eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet und am Rand 20 der Fundamentplatte 6 verankert. Die Fundamentplatte 6 weist an ihrem Rand 20 paarweise parallele Ankerabschnitte 21, 22 auf, wobei jeweils einer der parallelen Ankerabschnitte 21 auf den Seiten 19 des gleichseitigen Dreiecks liegt. Die Fundamentplatte 6 ist mit einer sechseckigen Kontur mit drei langen Ankerabschnitten 21 und drei kurzen Ankerabschnitten 22 jeweils gleicher Länge ausgebildet, wobei die kurzen Ankerabschnitte 22 die Lasteinleitungsbereiche 7 des Fundamentfußes 2 bilden. horizontal tendons 18 in the foundation plate 6 of FIG. 3, the polygonal contour of the foundation plate 6 can be seen, which has three star-shaped load application areas 7. The horizontal tendons 18 of the foundation plate 6 are each arranged perpendicular to the sides 19 of an equilateral triangle and anchored to the edge 20 of the foundation plate 6. The foundation plate 6 has at its edge 20 in pairs parallel anchor sections 21, 22, wherein each one of the parallel anchor sections 21 lies on the sides 19 of the equilateral triangle. The foundation plate 6 is formed with a hexagonal contour with three long anchor portions 21 and three short anchor portions 22 each having the same length, wherein the short anchor portions 22 form the load introduction areas 7 of the foot 2.

Die horizontalen Spannglieder 18 sind als interne Spannglieder mit anschließendem Verbund ausgeführt und jeweils in ebenen Lagen 23, 24, 25 mit mehreren parallel liegenden Spanngliedern 18 in unterschiedlichen Höhen innerhalb der Fundamentplatte 6 angeordnet. Jedes horizontale Spannglied 18 besteht dabei aus einem einbetonierten Hüllrohr, durch das eine oder mehrere Litzen gezogen werden. Die Litzen der Spannglieder bestehen vorzugsweise aus Spannstahl der Qualität Y 1860. Die horizontalen Spannglieder 18 werden dabei mit minimalem Abstand zueinander in der jeweiligen Lage mehrerer Spannglieder 18 angeordnet und bilden so im Zentrum des Fundamentfußes 2 ein enges Bewehrungsnetz. Dabei haben sich für ein vorteilhaftes dreibeiniges Schwerkraftfundament vierzehn Spannglieder pro Bein des Fundamentfußes 2 als vorteilhaft erwiesen. Die Verankerungsabschnitte 21, 22 sind etwa 10 cm dicker ausgeführt als die Stirnwände 12 der Ballastbehälter 10, 11, so dass der minimale Randabstand in den Verankerungsabschnitten 21, 22 eingehalten ist. Die horizontalen Spannglieder 18 sind im Bereich eines Ankerabschnitts 21 in vertikaler Richtung derart verschwenkt, dass sie unterschiedliche axiale Höhen innerhalb der Fundamentplatte 6 erreichen. Die Lagen 23, 24, 25 von horizontalen Spanngliedern verlaufen, abgesehen von der Verschwenkung im Bereich des Ankerabschnitts 21, im Wesentlichen horizontal durch die Fundamentplatte 6. Die Verschwenkung der horizontalen Spannglieder 18 wird bevorzugt im Bereich der langen Ankerabschnitte 21 angeordnet, welche den Lasteinleitungsbereichen 7 des Fundamentfußes 2 gegenüber liegen. The horizontal tendons 18 are designed as internal tendons with subsequent bond and arranged in each case in planar layers 23, 24, 25 with a plurality of parallel tendons 18 at different heights within the foundation plate 6. Each horizontal tendon 18 consists of a cast-in cladding tube through which one or more strands are pulled. The strands of the tendons are preferably made of prestressing steel of quality Y 1860. The horizontal tendons 18 are arranged at a minimum distance from each other in the respective position of several tendons 18 and thus form in the center of the foot 2 a close mesh reinforcement. In this case, fourteen tendons per leg of the foundation foot 2 have proved advantageous for an advantageous three-legged gravity foundation. The anchoring sections 21, 22 are made approximately 10 cm thicker than the end walls 12 of the ballast containers 10, 11, so that the minimum edge distance in the anchoring sections 21, 22 is maintained. The horizontal tendons 18 are pivoted in the region of an anchor portion 21 in the vertical direction such that they reach different axial heights within the foundation plate 6. The layers 23, 24, 25 of horizontal tendons extend, apart from the pivoting in the region of the anchor portion 21, substantially horizontally through the foundation plate 6. The pivoting of the horizontal tendons 18 is preferably arranged in the region of the long anchor portions 21 which the load introduction areas. 7 of the foundation foot 2 are opposite.

Aus der Draufsicht des Fundamentfußes 2 gemäß Fig. 2 ist ferner die Ausbildung radial angeordneter Ballastbehälter 10 durch jeweils zwei parallel angeordnete Radialwände 26 ersichtlich, wobei die Ballastbehälter 10 entsprechend den Lasteinleitungsbereichen 7 ausgerichtet sind. Die Radialwände 26 stehen aus der Fundamentplatte 6 hervor und begrenzen, zusätzlich zu den radialen Ballastbehältern 10, sekundäre Ballastbehälter 11 in den Zwischenräumen der radialen Ballastbehälter 10, welche in Überdeckung mit den Lasteinleitungsbereichen 7 liegen. From the top view of the base 2 according to FIG. 2, the formation of radially arranged ballast containers 10 is also shown by two parallel radial walls 26, wherein the ballast containers 10 are aligned according to the load introduction areas 7. The radial walls 26 protrude from the foundation plate 6 and, in addition to the radial ballast tanks 10, define secondary ballast tanks 11 in the interstices of the radial ballast tanks 10 which overlap the load introduction areas 7.

Der Betonschaft 5 ist im Bereich des Zentralunterbaus 4 mit einer radial erweiterten Schaftaufweitung 28 ausgebildet, welche einen der polygonalen Kontur der Fundamentplatte 6 entsprechenden Querschnitt aufweist. Der Zentralunterbau 4 schließt dadurch die Ballastbehälter 10, 11 an deren Innenseiten ab. The concrete shank 5 is formed in the area of the central substructure 4 with a radially widened shank widening 28 which has a cross section corresponding to the polygonal contour of the foundation plate 6. The central base 4 thereby closes off the ballast containers 10, 11 on their insides.

Der Betonschaft 5 wird mittels vertikaler Spannglieder 14 vorgespannt, welche im Bereich eines Schaftkopfs 15 am freien Ende des Betonschafts 5 verankert sind. Zur Vorspannung des Zentralunterbaus 4 sind im Bereich der Schaftaufweitung 28 vertikale Unterbau- Spannglieder 27 intern mit Verbund angeordnet und auf der Unterseite der Fundamentplatte 6 verankert. In dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Betonschaft 5 und der Fundamentfuß 3 in Ortbetonbauweise einteilig ausgeführt, wobei die vertikalen Spannglieder 14 des Betonschafts 5 intern mit Verbund angeordnet sind und durch den Zentralunterbau 4 geführt sind, wo sie die Unterbau- Spannglieder 27 bilden. Die Anordnung der vertikalen Unterbau-Spannglieder 27 ist nachstehend anhand von Fig. 4 näher erläutert. The concrete shaft 5 is prestressed by means of vertical tendons 14, which are anchored in the region of a shaft head 15 at the free end of the concrete shaft 5. For biasing the central base 4, vertical substructure tendons 27 are arranged internally with composite in the region of the shank widening 28 and anchored on the underside of the foundation plate 6. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the concrete shaft 5 and the foundation foot 3 are made in one piece in cast-in-place construction, wherein the vertical tendons 14 of the concrete shaft 5 are arranged internally with composite and are guided by the central base 4, where they form the sub-frame tendons 27. The arrangement of the vertical substructure tendons 27 is explained below with reference to FIG. 4.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht des Zentralunterbaus 4 in Richtung des Pfeils 29 in Fig. 1 , wobei die Kontur der Fundamentplatte 6 aus Zwecken der Erläuterung vereinfacht ohne die angeschlossenen Ballastbehälter und die Draufsicht auf die Fundamentplatte gezeigt ist. Die vertikalen Spannglieder 14 sind im Zentralunterbau 4 als Unterbau- Spannglieder 27 in drei Gruppen zusammengefasst angeordnet, welche jeweils in den Ecken eines durch die polygonale Kontur der Schaftaufweitung 28 bestimmten Dreiecks liegen. Hierzu werden die vertikalen Spannglieder 14 entsprechend verschwenkt in der Betonmasse angeordnet. Die vertikalen Spannglieder 14 liegen im Bereich des Schaftkopfs 15 und einem oberen Abschnitt des Betonschafts 5 in einer kreisförmigen Anordnung 31 und sind in ihrem weiteren Verlauf in Richtung der Fundamentplatte in die in Fig. 4 gezeigte sechseckige Anordnung 32 verschwenkt, in der die vertikalen Unterbau- Spannglieder 27 in Gruppen zusammengefasst liegen. Die Spannglieder 14 werden dabei bereits im Betonschaft 5 von der kreisförmigen Anordnung 31 in Richtung der sechseckigen Anordnung 32 verschwenkt, wobei das Verziehen der Spannglieder 14 im Zentralunterbau 4 unterhalb des konischen Abschnitts 34 nur noch radial erfolgt. Wie insbesondere in Fig. 3 ersichtlich ist, liegen die Gruppen von vertikalen Unterbau- Spanngliedern 27 im Zentralunterbau 4 jeweils außerhalb des mittig liegenden Fig. 4 shows a plan view of the central base 4 in the direction of arrow 29 in Fig. 1, wherein the contour of the foundation plate 6 simplified for purposes of explanation without the connected ballast tank and the top view of the foundation plate is shown. The vertical tendons 14 are arranged in the central base 4 as a substructure tendons 27 summarized in three groups, which are each located in the corners of a certain by the polygonal contour of the stem expansion 28 triangle. For this purpose, the vertical tendons 14 are arranged pivoted in accordance with the concrete mass. The vertical tendons 14 are in the region of the shaft head 15 and an upper portion of the concrete shaft 5 in a circular array 31 and are pivoted in their further course in the direction of the foundation plate in the hexagonal arrangement 32 shown in FIG. 4, in which the vertical substructure Tendons 27 are grouped together. The tendons 14 are thereby already pivoted in the concrete shaft 5 of the circular array 31 in the direction of the hexagonal arrangement 32, wherein the warping of the tendons 14 in the central base 4 below the conical portion 34 only takes place radially. As can be seen in particular in FIG. 3, the groups of vertical substructure tendons 27 in the central substructure 4 are each outside the center

Bewehrungsnetzes, in dem sämtliche drei Lagen von horizontalen Spanngliedern 18 in Überdeckung zueinander liegen. Die vertikalen Spannglieder 27, welche durch den Zentralunterbau 4 verlaufen und die Fundamentplatte 6 durchdringen, können dadurch außerhalb des dichten Bewehrungsnetzes angeordnet werden. Reinforcement mesh in which all three layers of horizontal tendons 18 overlap each other. The vertical tendons 27, which extend through the central base 4 and penetrate the foundation plate 6, can thereby be arranged outside of the dense reinforcing mesh.

Die vertikalen Spannglieder 14 des Betonschafts 5 (Fig. 1) werden vorkonfektioniert, so dass die gesamte Verankerung im Bereich des Schaftkopfs 15 vormontiert werden kann. Die Spannlitzen der vertikalen Spannglieder 14 des Betonschafts 5 werden mittels Presshülsen gesichert, wodurch am Festanker kein Keilschlupf auftritt. The vertical tendons 14 of the concrete shaft 5 (FIG. 1) are prefabricated, so that the entire anchoring in the region of the shaft head 15 can be pre-assembled. The tension strands of the vertical tendons 14 of the concrete shaft 5 are secured by means of compression sleeves, whereby no wedge slip occurs at the fixed anchor.

In einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel eines Schwerkraftfundaments in Fertigteilbauweise ist der Betonschaft 5' mit der Schaftaufweitung 28, wie in Fig. 5 gezeigt, ein einzelnes Bauteil. Abgesehen von den nachstehenden Unterschieden entspricht das Schwerkraftfundament dem Aufbau des Ausfuhrungsbeispiels in Ortbetonbauweise gemäß Fig. 1 bis Fig. 4. In a further exemplary embodiment of a gravity foundation in prefabricated construction, the concrete shank 5 'with the shank widening 28, as shown in Fig. 5, a single component. Apart from the following differences, the gravity foundation corresponds to the structure of the exemplary embodiment in cast-in-place construction according to FIG. 1 to FIG. 4.

Die vertikalen Spannglieder 14' sind in der Ausführung des Betonschafts 5' in The vertical tendons 14 'are in the execution of the concrete shaft 5' in

Fertigteilbauweise als externe Spannglieder ausgebildet und werden über Mehrflächen- ankerkörper 17 im Bereich des Schaftkopfs 15' verspannt, so dass die vertikalen Spannglieder im Inneren des Schaftkopfs 15' vor der korrosionsfordernden Umgebung des Offshore-Bauwerks, insbesondere salzhaltiger Luft, geschützt sind. Die vertikalen Spannglieder 14 'werden innerhalb des Schaftskopfs 15' in das Innere des Betonschafts 5' verschwenkt, wo sie als externe Spannglieder an Umlenkstellen über Umlenksättel 35 geführt sind. Die vertikalen Spannglieder 14' sind am Umfang des Betonschafts 5' verteilt und werden mittels einer Ringkonsole 17 im Bereich des Zentralunterbaus 4 gehalten. Im Bereich der Ringkonsole 17 sind entsprechende Spannanker vorgesehen. In einem vorteilhaften Ausfuhrungsbeispiel wird der Betonschaft 5 ' mittels vierundachtzig externer Spannglieder 14' vorgespannt, welche im Schaftkopf 15' verankert sind. Die Ringkonsole 17 wird vorteilhaft etwa in der Mitte des Zentralunterbaus 4 in einem Abstand von beispielsweise 3,5 Meter zur Fundamentplatte 6 angeordnet. Die Ringkonsole 17 liegt dabei oberhalb einer Austrittshöhe von Kabelschutzrohren. In der Schaftaufweitung 28 des Zentralunterbaus 4 sind die vertikalen Unterbau-Spannglieder 27' im Unterschied zur Ortbetonbausweise als intern im Verbund angeordnete Spannglieder zusätzlich zu den externen Spanngliedern 14 'vorgesehen. Die Unterbau-Spannglieder 27 'sind dabei analog zu der Darstellung in Fig.4 verschwenkt und in drei Gruppen entsprechend der polygonalen Kontur der Schaftaufweitung 28 angeordnet. Um eine durchgehende Vorspannung des Schwerkraftfundaments bis unter die Prefabricated part design are formed as external tendons and are braced over Mehrflächen- anchor body 17 in the region of the shaft head 15 ', so that the vertical tendons in the interior of the shaft head 15' from the corrosion-demanding environment of the offshore structure, especially salty air, are protected. The vertical tendons 14 'are pivoted within the shaft head 15' in the interior of the concrete shaft 5 ', where they are guided as external tendons at deflection over Umlenksättel 35. The vertical tendons 14 'are distributed on the circumference of the concrete shaft 5' and are held by means of a ring bracket 17 in the region of the central base 4. In the area of the ring console 17 corresponding clamping anchors are provided. In an advantageous exemplary embodiment, the concrete shaft 5 'is prestressed by means of eighty-four external tendons 14', which are anchored in the shaft head 15 '. The ring console 17 is advantageously arranged approximately in the middle of the central base 4 at a distance of, for example, 3.5 meters to the foundation plate 6. The ring console 17 is located above an exit height of cable protection pipes. In the shank widening 28 of the central substructure 4, the vertical substructure tendons 27 'are provided in addition to the external tendons 14' in contrast to the Ortbetonbausweise as internally arranged in composite tendons. The substructure tendons 27 'are pivoted analogously to the representation in Figure 4 and arranged in three groups corresponding to the polygonal contour of the stem widening 28. To a continuous bias of the gravity foundation to below the

Fundamentplatte sicherzustellen, übergreifen die Unterbau- Spannglieder 27 'axial mit den extern angeordneten Spanngliedern 14 'im Betonschaft 5'. Vorzugsweise werden als Unterbau-Spannglieder 27' vierundzwanzig interne Spannglieder mit jeweils zweiundzwanzig Litzen eingesetzt. Ensure foundation plate, overlap the sub-frame tendons 27 'axially with the externally arranged tendons 14' in the concrete shaft 5 '. Preferably, twenty-four internal tendons each having twenty-two strands are used as underframe tendons 27 '.

Nach dem Vorspannen des Betonschafts wird der gesamte Schaftkopf 15 ' mit den darin aufgenommenen Spanneinrichtungen aus Korrosionschutzgründen in Vergussmörtel eingebettet. After pretensioning the concrete shaft, the entire shaft head 15 'with the clamping devices accommodated therein is embedded in grout for reasons of corrosion protection.

Die Spannanker der vertikalen Spannglieder 27 im Zentralunterbau 4 und der The clamping anchor the vertical tendons 27 in the central base 4 and the

Fundamentplatte 6 sind vorzugsweise als Plattenanker ausgeführt. Die horizontalen Spannglieder 18 der Fundamentplatte 6 sind beidseitig mit Mehrflächenankern verankert. Foundation plate 6 are preferably designed as a plate anchor. The horizontal tendons 18 of the foundation plate 6 are anchored on both sides with multi-surface anchors.

Claims

Ansprüche claims

1. Schwerla ftfundament für ein Offshore-Bauwerk, insbesondere eine Windenergieanlage, mit einem Fundamentfuß (2) aus Spannbeton, welcher einen hohlen Betonschaft (5, 5') trägt, wobei der Fundamentfuß (2) mehrbeinig ausgebildet ist mit vom Betonschaft (5, 5') beabstandet liegenden Lasteinleitungsbereichen (7) an den äußeren Enden des Fundamentfußes (2), A heavy-load foundation for an offshore structure, in particular a wind turbine, comprising a prestressed concrete foundation foot (2) carrying a hollow concrete shaft (5, 5 '), the foundation foot (2) being multi-legged with the concrete shaft (5, 5 ') spaced load introduction areas (7) at the outer ends of the base of the foot (2),

dadurch gekennzeichnet, dass der Fundamentfuß (2) einen Zentralunterbau (4), der den Betonschaft (5, 5') trägt, und eine Fundamentplatte (6) aus Spannbeton aufweist, welche mit einer polygonalen Kontur drei Lasteinleitungsbereiche (7) sternförmig aufspannt, wobei horizontale Spannglieder (18) der Fundamentplatte (6) jeweils im Wesentlichen senkrecht zu den Seiten (19) eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und am Rand (20) der Fundamentplatte (6) verankert sind, und wobei der Zentralunterbau (4) vertikale Spannglieder (14, 14') des Betonschafts (5, 5') aufnimmt. characterized in that the foundation foot (2) has a central base (4) which carries the concrete shaft (5, 5 '), and a foundation plate (6) made of prestressed concrete, which with a polygonal contour three load introduction areas (7) spans in a star shape, wherein horizontal tendons (18) of the foundation plate (6) are each disposed substantially perpendicular to the sides (19) of an equilateral triangle and anchored to the edge (20) of the foundation plate (6), and wherein the central substructure (4) comprises vertical tendons (14 , 14 ') of the concrete shaft (5, 5') receives.

2. Schwerkraftfundament nach Anspruch 1 , 2. gravity foundation according to claim 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Fundamentplatte (6) an ihrem Rand (20) paarweise parallele Ankerabschnitte (21, 22) zur Aufnahme von Verankerungsmitteln der horizontalen Spannglieder (18) aufweist, wobei jeweils einer der parallelen Ankerabschnitte (21, 22) auf den Seiten (19) eines gleichseitigen Dreiecks liegen. characterized in that the foundation plate (6) at its edge (20) in pairs parallel anchor portions (21, 22) for receiving anchoring means of the horizontal tendons (18), each one of the parallel anchor portions (21, 22) on the sides ( 19) of an equilateral triangle.

3. Schwerkraftfundament nach Anspruch 2, 3. gravity foundation according to claim 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Fundamentplatte (6) sechseckig mit drei langen Ankerabschnitten (21) und drei kurzen Ankerabschnitten (22) jeweils gleicher Länge ausgebildet ist, wobei die kurzen Ankerabschnitte (22) den Last- einleistungsbereichen (7) des Fundamentfußes (2) zugeordnet sind. characterized in that the foundation plate (6) is hexagonal with three long anchor portions (21) and three short anchor portions (22) each of equal length, wherein the short anchor portions (22) the load Einleistungsbereichen (7) associated with the Fußfußes (2) are.

4. Schwerkraftfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. gravity foundation according to one of claims 1 to 3,

dadurch gekennzeichnet, dass mehrere entsprechend den Lasteinleitungsbereichen (7) radial angeordnete Ballastbehälter (10) vorgesehen sind, welche jeweils durch zwei parallel angeordnete Radialwände (26) begrenzt sind. characterized in that a plurality corresponding to the load introduction areas (7) radially arranged ballast container (10) are provided which are each bounded by two parallel radial walls (26).

5. Schwerkraftfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Gravity foundation according to one of claims 1 to 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Spannglieder (18) jeweils in ebenen Lagen (23, 24, 25) mit mehreren parallel liegenden Spanngliedern (18) in unterschiedlichen Höhen innerhalb der Fundamentplatte (6) angeordnet sind. characterized in that the horizontal clamping members (18) are arranged in each case in planar layers (23, 24, 25) with a plurality of clamping elements (18) lying parallel at different heights within the foundation plate (6).

6. Schwerkraftfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. Gravity foundation according to one of claims 1 to 5,

dadurch gekennzeichnet, dass der Betonschaft (5, 5') im Bereich des Zentralunterbaus (4) mit einer radial erweiterten Schaftaufweitung (28) ausgebildet ist, wobei in der Schaftaufweitung (28) vertikale Unterbau-Spannglieder (27, 27') intern mit Verbund angeordnet sind und auf der Unterseite der Fundamentplatte (6) verankert sind. characterized in that the concrete shaft (5, 5 ') in the region of the central base (4) is formed with a radially enlarged shank widening (28), wherein in the shank widening (28) vertical sub-frame tendons (27, 27') internally with composite are arranged and anchored on the underside of the foundation plate (6).

7. Schwerkraftfundament nach Anspruch 6, 7. gravity foundation according to claim 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftaufweitung (28) einen der polygonalen Kontur der Fundamentplatte (6) entsprechenden Querschnitt aufweist, wobei die vertikalen Unterbau- Spannglieder (27, 27') in drei Gruppen zusammengefasst angeordnet sind, welche jeweils in den Ecken eines durch die polygonale Kontur bestimmten Dreiecks liegen. characterized in that the shank widening (28) has a cross-section corresponding to the polygonal contour of the foundation plate (6), the vertical sub-frame tendons (27, 27 ') being arranged in three groups, each in the corners of one through the polygonal one Contour of certain triangle lie.

8. Schwerkraftfundament nach Anspruch 6 oder 7, 8. gravity foundation according to claim 6 or 7,

dadurch gekennzeichnet, dass der Betonschaft (5) und der Fundamentfuß (2) ein-' teilig ausgebildet sind, wobei die vertikalen Spannglieder (14) des Betonschafts (5) intern mit Verbund angeordnet sind und durch den Zentralunterbau (4) geführt sind, wo diese vertikalen Spannglieder (14) in eine derartige Lage und Ausrichtung verschwenkt angeordnet sind, dass sie die Unterbau-Spannglieder (27) bilden. characterized in that the concrete shank (5) and the foundation foot (2) are formed integrally, the vertical tendons (14) of the concrete shank (5) being arranged internally with composite and passing through the central substructure (4) where these vertical tendons (14) are pivoted in such a position and orientation as to form the sub-frame tendons (27).

9. Schwerkraftfundament nach Anspruch 8, 9. gravity foundation according to claim 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Spannglieder (14) in einem Abschnitt des Betonschafts (5) in Richtung ihrer gruppenweisen Anordnung verschwenkt angeordnet sind und im Bereich der Schaftaufweitung (28) ausschließlich radial verschwenkt angeordnet sind. characterized in that the vertical tendons (14) are arranged pivoted in a section of the concrete shaft (5) in the direction of their group-wise arrangement and in the region of the shank widening (28) are arranged exclusively radially pivoted.

10. Schwerkraftfundament nach Anspruch 6 oder 7, 10. Gravity foundation according to claim 6 or 7,

dadurch gekennzeichnet, dass der Betonschaft (5') mit der Schaftaufweitung (28) ein einzelnes Bauteil ist, wobei die vertikalen Spannglieder (14') des Betonschafts (5 ') als externe Spannglieder ausgebildet sind und mittels Mehrflächen- ankerkörpern im Schaftkopf (15') des Betonschafts (5) verankert sind, und wobei in der Schaftaufweitung (28) als vertikale Unterbau- Spannglieder (27') zusätzliche Spannglieder intern mit Verbund angeordnet sind, welche sich mit den vertikalen Spanngliedern (14') des Betonschafts (5') übergreifen. characterized in that the concrete shaft (5 ') with the shank widening (28) is a single component, wherein the vertical tendons (14') of the concrete shank (5 ') are formed as external tendons and by means of Mehrflächen- anchor bodies in the shaft head (15'. ) of the concrete shank (5) are anchored, and wherein in the shank widening (28) as vertical sub-frame tendons (27 ') additional tendons are arranged internally with composite, which with the vertical tendons (14') of the concrete shank (5 ') spread.

11. Schwerkraftfundament nach Anspruch 10, 11. gravity foundation according to claim 10,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralunterbau (4) eine Ringkonsole (17) aufweist, welche die vertikalen Spannglieder (14') des Betonschafts (5') aufnimmt. characterized in that the central substructure (4) comprises a ring bracket (17) which receives the vertical tendons (14 ') of the concrete shaft (5').

12. Schwerkraftfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. Gravity foundation according to one of claims 1 to 11,

dadurch gekennzeichnet, dass der Fundamentfuß (2) in den Lasteinleitungsbereichen (7) an der Unterseite der Fundamentplatte (6) hervorstehende Pratzen (8) aufweist. characterized in that the foot base (2) in the load introduction areas (7) on the underside of the foundation plate (6) projecting claws (8).

13. Schwerkraftfundament nach Anspruch 12, 13. Gravity foundation according to claim 12,

dadurch gekennzeichnet, dass der Fundamentfuß (2) die Pratzen (8) umgebende Schürzen (9) aufweist. characterized in that the foot base (2) has the claws (8) surrounding skirts (9).