EP3051029B1 - Foundation pile which is vibrated into a substratum - Google Patents

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EP3051029B1
EP3051029B1 EP16152735.3A EP16152735A EP3051029B1 EP 3051029 B1 EP3051029 B1 EP 3051029B1 EP 16152735 A EP16152735 A EP 16152735A EP 3051029 B1 EP3051029 B1 EP 3051029B1
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EP
European Patent Office
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foundation pile
segment
pile segment
contacting
coating
Prior art date
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EP16152735.3A
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German (de)
French (fr)
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EP3051029A1 (en
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Daniel Bartminn
Volker Herwig
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Innogy SE
Original Assignee
Innogy SE
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3051029A1 publication Critical patent/EP3051029A1/en
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Publication of EP3051029B1 publication Critical patent/EP3051029B1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/0004—Nodal points
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/0017—Means for protecting offshore constructions
    • E02B17/0026—Means for protecting offshore constructions against corrosion
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/02—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto
    • E02B17/027—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto steel structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0065—Monopile structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091—Offshore structures for wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to a foundation pile which is suitable to be vibrated in a ground and structures, in particular wind turbines, which have been anchored by means of one or more such foundation piles. Furthermore, the invention relates to a system consisting of a vibrating device and a foundation pile according to the invention, and a method for vibrating a foundation pile according to the invention in a ground.
  • various foundation structures are currently used, whereby the choice of a particular foundation structure essentially depends on the local water depths, the soil conditions and the efficiency of the generators. For example, jacket, tripod, or tripile foundations, as well as monopiles, are used in the state of the art.
  • Such foundation structures anchored securely in the ground are usually connected to the tower of the wind power plant via a so-called transition piece, ie a transition piece.
  • this transition piece is already integrated in the designs, in monopile foundations it is placed as an additional component.
  • the anchoring in the subsoil takes place in the first-mentioned foundation structures by means of introduced into the ground of the foundation piles, while in the monopile foundation of the monopile itself corresponds to the foundation pile and is introduced into the ground.
  • reference will therefore always be made to a monopile when referring to a foundation pile, unless stated otherwise.
  • a high degree of traction between the vibrating device and the foundation pile is desirable. Such is usually ensured by providing the jaws of the vibratory device used to contact the foundation pile with a high roughness or profiling.
  • An object of the present invention is to provide an improved foundation pile which can be vibrated into the ground without the above-described disadvantages, and a wind turbine having one or more such foundation piles inserted into the ground.
  • Another object of the present invention is to provide a method for vibrating a foundation pile according to the invention and a system which can be used for this process.
  • a central idea of the present invention for achieving this object is to provide the contacting region of the foundation pile, ie the area of the foundation pile used for the frictional connection with the vibration device for transmitting the axial forces, with an additional material.
  • This additional material serves as a sacrificial material, meaning that instead of the material of the foundation pile it is damaged by the action of the vibratory device.
  • no longer the surface structure of the foundation pile is destroyed, but that of the sacrificial material, whereby the above-mentioned increased corrosion rate of the foundation pile is absent.
  • an improved structural life of the foundation pile is achieved.
  • foundation pile is to be understood as meaning any hollow body-like element which can be introduced or vibrated into a building ground by means of a vibrating device and which is suitable for ensuring a secure anchoring with a structure which is connected to the part of the structure which is not introduced into the ground Foundation pile is connected.
  • the foundation pile is preferably a so-called monopile, in particular a monopile as a foundation structure for a wind power plant, more preferably for an offshore wind power plant.
  • Subsoil is any substrate in question, which can be liquefied with the above-described liquefaction technology.
  • these are the seabed and / or sandy or loose ground.
  • the foundation pile has as subunits at least two interconnected foundation pile segments, which will be described in more detail below and which may alternatively be designated by the term "pipe shot". Accordingly, the nature of the foundation pile segments is reflected in the nature of the foundation pile and vice versa. For example, therefore, the foundation pile segments are formed hollow body-like.
  • the foundation pile segments preferably have a cylindrical shape with a circular cross section, but for example an ellipsoidal or rectangular cross section is also conceivable.
  • the foundation pile segments have a lateral surface with an inner and an outer side, as well as two at the two ends of the lateral surface resulting openings at the respective end faces, which are opposite to each other. With the term inside or outside of the foundation pile segment, these inner or
  • An exemplary foundation pile segment has a diameter of 1-10 m, with a diameter of 5-10 m being typical for a monopile.
  • a foundation pile segment for a monopile has a diameter of about 7 meters.
  • an exemplary height of the foundation pile segment along its longitudinal axis is in the range of 1-10 meters, with a foundation pile segment for a monopile having a preferred height of approximately 3 meters.
  • a monopile constructed from the foundation pile segments usually includes a number of 5-30 of the foundation pile segments, preferably about 20 of these foundation pile segments.
  • the two opposing openings of a foundation pile segment may have the same or a different diameter.
  • the latter conical configuration is preferred if a foundation pile tapering along its longitudinal axis is to be produced.
  • the upper opening of the foundation pile after vibrating into the ground has a smaller diameter than the lower opening.
  • the foundation pile segment more preferably has an inclination of the lateral surface of approximately 2 ° on the longitudinal axis.
  • Foundation pile segments are preferably made of corrosive material, more preferably steel. Cylindrical foundation pile segments can be created, for example, by bending a steel sheet and then welding its intersecting edges.
  • the wall thickness of a foundation pile segment is constant along its longitudinal axis.
  • the foundation pile segment at least partially on a corrosion protection. More preferably, the foundation pile segment has the corrosion protection at least on the substantially entire outer side of the lateral surface. More preferably, the foundation pile segment the corrosion protection on both the entire outer and inner side of the lateral surface, in particular if the foundation pile constructed from the foundation pile segments should not be closed air-tight or watertight. Corrosion protection is therefore advantageous since wind turbines are generally provided for a service life of 20-30 years and the foundation structures, in contrast to, for example, tower, turbine and / or rotor, can not be replaced. In particular, a corrosion protection is advantageous if the foundation pile is to be introduced into the seabed and thus come to lie parts of the foundation pile in the underwater area, or in a fairly humid ground.
  • a passive corrosion protection of the foundation pile segment can be achieved by a coating thereof.
  • a coating thereof for example, can be used epoxy resin-based coating systems, with or without a pigmented base coat. In this case, for example, between one and five layers with a total layer thickness of 200-800 ⁇ m can be used.
  • An exemplary passive corrosion protection consists of a three-layer epoxy resin, each with 200 microns layer thickness.
  • an active corrosion protection can be present, which by an enrichment of the foundation pile segment achieved with electrons.
  • One way to generate the required current for such clergy is the use of galvanic anodes. More preferably, active and passive corrosion protection are combined.
  • connection of at least two foundation pile segments to a foundation pile takes place in an arrangement of the individual foundation pile segments relative to one another, so that their longitudinal axes substantially coincide. This is generally achieved when each two openings of the two foundation pile segments are directly opposite.
  • the two foundation pile segments are arranged relative to one another such that the region of an end face of the first foundation pile segment contacts the region of an end face of the second foundation pile segment.
  • the region of the end faces of the foundation pile segments are designed as a flange, preferably as a circumferential flange, and the flange of the first foundation pile segment rests on the flange of the second foundation pile segment.
  • the two foundation pile segments are welded to one another after their correct arrangement with each other, for example with a circumferential weld, and / or a spiral weld.
  • the two foundation pile segments can also be connected to each other by additional or exclusive mechanical connection, for example screwing.
  • any other connection technique for connecting the two foundation pile segments is conceivable, which is suitable for the construction of a foundation pile.
  • more than two foundation pile segments are connected to each other as described above, so that the foundation pile produced thereby is composed of several of the foundation pile segments. More preferably, however, only one of the foundation pile segments used in this case has the contacting region according to the invention for contacting with the vibration device.
  • This foundation pile segment is referred to as the "first foundation pile segment” if delimitation is required over the other foundation pile segments of the foundation pile.
  • the first foundation pile segment is a terminal element of the foundation pile, more preferably this first foundation pile segment is the topmost foundation pile segment of the foundation pile when it rises perpendicular to the soil for vibrating into the soil with its longitudinal axis.
  • the first foundation pile segment has a contacting region for contacting with a vibration device, the contacting region having at least partially a second material for protecting the first material (the foundation pile segment) from mechanical damage by the vibration device contacting the foundation pile segment.
  • the second material instead of the first material of the foundation pile segment, which preferably has a static function, now the second material enters into a positive and / or non-positive connection with the vibration device.
  • the first material is advantageously no longer damaged by the vibration of the foundation pile, but rather the second material, which thus serves as a sacrificial material.
  • this second material may be considered as a material reinforcement of the first material.
  • damage or violation of a material means the destruction of at least its surface structure. This may be, for example, a partial or complete removal of the material.
  • the second material may, in principle, be any suitable material which permits the introduction of axial forces from the vibratory device into the foundation pile and which may attenuate and / or prevent injury to the first material by the vibratory device. Exemplary and preferred second materials according to the invention are given below.
  • the vibration device may be a vibration device known in the art, which is placed on the foundation pile and fixes the upper foundation pile segment by means of a fixing device, for example clamping jaws.
  • a fixing device for example clamping jaws.
  • the clamping jaws enter a frictional connection with opposing regions of the inside and the outside of the lateral surface of the foundation pile segment.
  • Such vibratory devices are also referred to as vibrators, an example of which is the Müller-vibrator MS-100 HHF.
  • vibration devices which only contact the outer side of the lateral surface of the foundation pile segment, or preferably only contact the inner side of the lateral surface of the foundation pile segment. Furthermore, in addition to the outside and / or inside of the lateral surface of the foundation pile segment, the vibration device can additionally also contact its end face.
  • the term contacting region is understood to mean the surface or surface of the foundation pile segment which enters into a positive and / or non-positive connection with the vibration device and via which the axial forces are introduced by the vibration device into the foundation pile segment and thus the foundation pile.
  • the contacting region is arranged on the inside or outside of the lateral surface of the foundation pile segment, or the front side of the foundation pile segment. More preferably, it is arranged in opposite areas on the inside and outside of the lateral surface of the foundation pile segment, more preferably it additionally includes at least a portion of the end faces of the foundation pile segment.
  • the contacting region may also preferably be outside the volume enclosed by the lateral surface of the foundation pile segment.
  • this end face is the end face of the first foundation pile segment which is directed upwards and is not connected to another foundation pile segment.
  • the contacting region has the second material at least in regions.
  • the entire contacting region preferably has the second material. This offers, inter alia, the advantage that the destruction of the second material by the mechanical injury of the vibrating device takes place more uniformly and thus the protection of the first material is improved.
  • the second material may be different or identical to the first material. Furthermore, the second material may be a single material, or a combination of several materials, preferably two or three materials.
  • the first material is usually a metal, preferably a steel.
  • Preferred materials for the second material are selected from the group consisting of metal, steel, plastic, thermal zinc coating with or without aluminum, plastic coating, ceramic coating, self-healing coating, iron mica coating, zinc phosphate coating, concrete / grout coating and / or carbon fiber coating.
  • the first foundation pile segment has a greater wall thickness than the second foundation pile segment.
  • the entire first foundation pile segment is made with a greater wall thickness, its contacting area with the second material is also easily reinforced and the second material need not be separately attached to the first foundation pile segment.
  • This increase in the wall thickness of the first foundation pile segment is a so-called "drainage additive".
  • the sheet thickness of the first foundation pile segment to the roughness or profiling of the fixing device the vibration device and / or the corrosion rate with respect to the planned life of the foundation pile increases.
  • the second material may be attached or applied to the inside, the outside and / or the end face of the first foundation pile segment not connected to the second foundation pile segment.
  • any suitable method should be included, which ensures at least temporary fixation of the second material to the first foundation pile segment.
  • These are preferably thermal connections, for example welding, mechanical connections, for example screwing or leasing, or also connections which are produced by a positive connection between the second material and the first foundation pile segment, adhesions or coatings.
  • the second material applied or applied to the first foundation pile segment may be removed after vibrating the foundation pile into the ground.
  • the second material is a non-structural element of the first foundation pile segment, or of the foundation pile, and / or the structure finally erected thereon.
  • the non-structural element can be considered as a so-called lost part, which is used only for vibrating the foundation pile, but after that no longer has any significance for the statics of the foundation pile.
  • Such a non-structural element is preferably produced by the second material being attached to the inside or the outside of the first foundation pile segment such that the contacting region of the first foundation pile segment projects beyond the end face of the first foundation pile segment not connected to the second foundation pile segment.
  • a further tube shot is attached to the inside of the first foundation pile segment, which has a smaller diameter than the diameter of the first foundation pile segment and which extends this foundation pile segment upwards.
  • This additional tube shot can then be contacted by the vibratory device.
  • this additional raw shot can be produced without corrosion protection.
  • a non-load-bearing element can also be produced in that the second material is attached to the inside or the outside of the first foundation pile segment such that it does not protrude beyond its front side.
  • the second material such as plates, struts, rings, or projections, on a preferred or more points on the inside or outside of the first foundation pile segment.
  • non-structural members attached to the first foundation pile segment may be made of any suitable material, such as metal or steel, they are preferably made of a non-corrosive material. This offers the advantage that the second material applied or applied to the first foundation pile segment does not rust, despite its surface structure being damaged by the vibration device.
  • non-corrosive materials include copper-nickel alloys, titanium, carbon or glass fiber materials.
  • the second material is a coating applied to one, several or all surfaces of the foundation pile segment. More preferably, this coating is a high strength compound or coating. On the one hand, such a coating allows a frictional connection between the vibrating device and the foundation pile segment and, on the other hand, ensures sufficient protection of the first material, since it is scarcely noticeably removed by the mechanical action of the vibrating device, or because of the material thickness of the coating, a sufficient residual thickness is preserved to continue the first material from injury and / or to protect corrosion. Also preferably, this coating includes additional corrosion protection.
  • Preferred coatings for use as the second material are selected from the group consisting of thermal spray galvanizing with or without aluminum, a zinc-aluminum alloy, a plastic coating, a ceramic coating, an iron mica coating, a zinc phosphate coating, a concrete / grout coating and / or a carbon fiber coating.
  • the spray galvanizing layers serve advantageously as cathodic corrosion protection.
  • Plastic coatings are non-corrosive and offer the further advantage of a wide range and high availability of suitable, in particular high-strength, plastics, which are known in the art. Furthermore, such plastic coatings are usually easy to apply.
  • Preferred plastic coatings include polyurethane coatings, polyamide coatings, epoxy paints and / or acrylic paints. Due to their high costs, these are more preferably applied only to the contacting region of the first foundation pile segment.
  • Iron mica and / or zinc phosphate coatings are furthermore particularly preferred because they self-repair small cracks and damaged surfaces due to their self-healing effect. More preferably, these self-healing layers are used as a primer layer. Preference is furthermore given to multilayer coating systems which have such self-healing layers in a liquid state in one of the lower or intermediate layers. These layers bleeding advantageously after vibrating the foundation pile in the ground and heal the damaged areas generated by the vibrating.
  • Ceramic and preferably carbon fiber coatings are also particularly strong and have a high resistance to mechanical damage from the vibratory device.
  • the second material has a profiling.
  • This profiling can be advantageously designed so that it enters into a positive connection with the profiling of the fixing device of the vibrating device.
  • the profiling of the second material, or the fixing device of the vibrating device are accordingly preferably formed complementary.
  • An advantageous profiling has the shape of a sawtooth pattern, although other profiles are conceivable.
  • the contacting of the contacting region of the first foundation pile segment by the vibration device can be effected magnetically.
  • the fixing device of the vibration device and / or the second material have no profiling.
  • the fixing device of the vibration device comprise an electromagnet.
  • the present invention further relates to a system having a foundation pile according to the invention and a vibrating device contacting the contacting portion of the first foundation pile segment contained in this foundation pile.
  • the vibrating device preferably contacts the contacting section via a fixing device, for example via clamping jaws, or via a fixing device which has an electromagnet.
  • the foundation pile is placed on the ground so that the longitudinal axis of the foundation pile is perpendicular to the ground and the first foundation pile segment is the topmost foundation pile segment of the foundation pile, i. is arranged on the opposite side of the foundation pile, which contacts the ground.
  • the present invention further relates to a method for vibrating a foundation pile into the ground, comprising the steps of: providing a foundation pile according to the invention; Contacting the contacting portion of the first foundation pile segment of the foundation pile with a vibrating device; Contacting the foundation with the last foundation pile segment of the foundation pile, the longitudinal axis of the foundation pile being substantially perpendicular to the ground; and introducing an axial force into the foundation pile by means of the vibration device.
  • the last foundation pile segment of the foundation pile is understood to mean the foundation pile segment, which is arranged opposite the first foundation pile segment at the other end of the foundation pile.
  • FIG. 1 an overview of an anchored by means of a foundation pile according to the invention 1 in the seabed 6 offshore wind turbine 5 is shown.
  • the foundation pile 1 is designed as a cylindrical hollow body, in particular as a monopile and consists of several steel sheet-formed foundation pile segments (2, 3,17), which are connected to each other via circular welds 15.
  • the monopile 1 is further provided with a corrosion protection.
  • the monopile 1 has at its upper end a first, not shown, foundation pile segment 2 according to the embodiment of the FIG. 3A which is surrounded by the transition piece 4. Building on this, the other elements of the wind turbine located above the water level 7 close.
  • foundation pile segments 3, 17 join without contacting region according to the invention, wherein the marked with the reference numeral 17 foundation pile segment corresponds to the lowest foundation pile segment, which for vibrating the monopile 1 in the seabed 6 and with the aid of a vibration device with its longitudinal axis perpendicular to this was placed.
  • the first foundation pile segment 2, as well as the further foundation pile segments 3, 17 have the same diameter of approximately 7 m and also the same height h of approximately 3 m.
  • the wall thickness of the foundation pile segments 2, 3, 17 is approximately 70-100 mm.
  • FIG. 2 schematically the basic structure of a cylindrically executed foundation pile segment 8 is shown.
  • the foundation pile segment 8 consists of a steel sheet and has an outer side of the lateral surface 9, and an inner side of the lateral surface 10. Since the foundation pile segment 8 is a hollow body, it also has an outer radius 13, and an inner radius 14 and a resultant wall thickness d. Furthermore, one of the two openings 11 of the hollow body-like foundation pile segment 8 can be seen, which are formed by the enveloping lateral surface. The radius of the opening 11 thus corresponds to the inner radius 14 of the foundation pile segment 8.
  • the foundation pile segment 8 also has two end faces 16, of which only one is visible and which is located in the terminal 11 in the plane of the openings. The area of the end surfaces 16 is also determined by the difference between outer radius 13 and inner radius 14, or the wall thickness. Furthermore, the longitudinal axis 12 of the foundation pile segment 8, which runs through the centers of the two openings 11, can be seen.
  • the foundation pile segment 8 was produced by bending a steel sheet, after which it was welded at its edges.
  • FIG. 3A shows a first embodiment of a first foundation pile segment 2 according to the invention, in which the contacting region 18 is formed by an additional tube shot 19.
  • an additional tube shot 19 was welded to the inside 10 of the lateral surface of the foundation pile segment.
  • the additional tube shot 19 was made of the same material as the foundation pile segment, which means that the first material and the second material are identical for the purposes of the application.
  • the additional pipe section 19 has no corrosion protection.
  • the additional pipe section 19 has an outer radius which corresponds approximately to the inner radius 14 of the foundation pile segment.
  • the additional tube weft 19 is arranged within the foundation pile segment in such a way that it projects beyond the end face of the foundation pile segment and thus forms a contacting region 18 that can be contacted by the vibration device.
  • the contacting region 18 according to the invention is formed entirely from the second material, which is damaged by the vibration device instead of the material of the foundation pile segment.
  • the additional pipe section 19 used is a non-load-bearing element of the first foundation pile segment, which could also be referred to as a so-called lost part, since it is not subjected to any mechanical stress after the vibrating of the foundation pile and the construction of, for example, a wind turbine.
  • corrosion of this additional tube section 19 is irrelevant to the statics of the structure erected on the foundation pile.
  • FIG. 3B shows a second embodiment of a first foundation pile segment 2 according to the invention, in which the contacting region 18 is formed by a steel ring 20 welded to the inner wall by means of a circumferential weld seam. This contacting region can be contacted by the vibration device.
  • the steel ring 20 is also made of the same material as the foundation pile segment, with which the first material and the second material are identical in the meaning of the application. Also in this embodiment, the steel ring 20, in contrast to the foundation pile segment no corrosion protection and has an outer radius, the approximately corresponds to the inner radius 14 of the foundation pile segment.
  • the steel ring 20 welded to the inside of the first foundation pile segment is also a non-structural element of the foundation pile and advantageously remains hidden inside the volume of the foundation pile segment.
  • FIG. 3C shows a third embodiment of a first foundation pile segment according to the invention 2.
  • fiberglass mats 21 were formed on the inside and outside of the foundation pile segment, which form the contacting regions 18.
  • Each two of the fiberglass mats 21 are located on the inside or outside of the foundation pile segment, so that both inside and outside of the foundation pile segment from damage by the fixing device (eg jaws) of the vibration device are protected.
  • the use of fiberglass mats has the further advantages that they have a low weight and thus are easy and secure to attach by gluing and furthermore have low material costs.
  • Figure 3D shows a fourth embodiment of a first foundation pile segment 2 according to the invention, in which the contacting regions 18 are formed by a multi-layer coating of a self-healing material 22 applied in regions to the outer and inner walls.
  • each two of the contacting areas 18 on the inside or outside of the foundation pile segment are protected from damage by the fixing device (eg jaws) of the vibration device.
  • FIG. 4A shows a foundation pile 1 according to the invention, which is designed as a monopile.
  • the monopile has a first foundation pile segment 2 after in FIG. 3A illustrated embodiment, as well as further attached foundation pile segments 3,17 on.
  • the further foundation pile segments 3, 17 correspond essentially to the first foundation pile segment, but have no contacting region 18.
  • the individual foundation pile segments 2,3,17 were welded by means of circumferential welds 15 to the foundation pile according to the invention such that the longitudinal axes of the foundation pile segments lie one above the other and thus also correspond to the longitudinal axis 12 of the foundation pile.
  • this lowermost foundation pile segment 17 which is arranged at the foundation pile 1 at the end, and which lies opposite the first foundation pile segment 2.
  • this lowermost foundation pile segment 17 is placed on the ground, that this rises with its longitudinal axis substantially perpendicular to the ground.
  • FIG. 4B shows a second embodiment of a foundation pile 1 according to the invention, which is also designed as a monopile.
  • the monopile has a first foundation pile segment 2 whose wall thickness is greater than the wall thickness of the further foundation pile segments 3, 17.
  • the wall thickness of the first foundation pile segment 2 is about 90 mm, that of the other foundation pile segments 3,17 about 80 mm. Because of this drainage allowance, the first foundation pile 2 can be made without corrosion protection, which is cost-effective. Nevertheless, despite the mechanical damage caused by the vibration device, a structural life of the foundation pile of about 25 years can be ensured.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gründungspfahl, der geeignet ist in einen Baugrund einvibriert zu werden, sowie Strukturen, insbesondere Windkraftanlagen, die mittels eines oder mehreren solcher Gründungspfahle verankert wurden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System bestehend aus einer Vibrationsvorrichtung und einem erfindungsgemäßen Gründungspfahl, sowie ein Verfahren zum Einvibrieren eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls in einen Baugrund. Den einschlägigen Stand der Technik stellt die Druckschrift DE 195 32 931 A dar. Zur Verankerung von Windkraftanlagen im Baugrund werden derzeit verschiedene Gründungsstrukturen verwendet, wobei die Wahl einer bestimmten Gründungsstruktur im Wesentlichen von den vor Ort anzutreffenden Wassertiefen, den Bodenverhältnissen und der Leistungsfähigkeit der Generatoren abhängt. Beispielsweise kommen im Stand der Technik Jacket, Tripod, oder Tripile Fundamente, sowie auch Monopiles zum Einsatz.The present invention relates to a foundation pile which is suitable to be vibrated in a ground and structures, in particular wind turbines, which have been anchored by means of one or more such foundation piles. Furthermore, the invention relates to a system consisting of a vibrating device and a foundation pile according to the invention, and a method for vibrating a foundation pile according to the invention in a ground. The relevant prior art, the publication DE 195 32 931 A For the anchorage of wind power plants in the subsoil, various foundation structures are currently used, whereby the choice of a particular foundation structure essentially depends on the local water depths, the soil conditions and the efficiency of the generators. For example, jacket, tripod, or tripile foundations, as well as monopiles, are used in the state of the art.

Solche sicher im Baugrund verankerten Gründungsstrukturen werden im Regelfall über ein sogenanntes Transition Piece, d.h. ein Übergangsstück, mit dem Turm der Windkraftanlage verbunden. Im Falle der Jacket, Tripod, oder Tripile Fundamente ist dieses Transition Piece bereits in den Konstruktionen integriert, bei Monopile-Gründungen wird es als zusätzliches Bauteil aufgesetzt. Die Verankerung im Baugrund erfolgt bei den erstgenannten Gründungsstrukturen mittels in den Baugrund eingebracht der Gründungspfähle, während bei der Monopile-Gründung der Monopile selbst dem Gründungspfahl entspricht und in den Baugrund eingebracht wird. Im Folgenden wird daher bei der Bezugnahme auf einen Gründungspfahl immer auch auf einen Monopile verwiesen, falls nicht etwas anderes angegeben wird.Such foundation structures anchored securely in the ground are usually connected to the tower of the wind power plant via a so-called transition piece, ie a transition piece. In the case of the jacket, tripod, or tripile foundations, this transition piece is already integrated in the designs, in monopile foundations it is placed as an additional component. The anchoring in the subsoil takes place in the first-mentioned foundation structures by means of introduced into the ground of the foundation piles, while in the monopile foundation of the monopile itself corresponds to the foundation pile and is introduced into the ground. In the following, reference will therefore always be made to a monopile when referring to a foundation pile, unless stated otherwise.

Das Einbringen der Gründungspfähle in den Baugrund erfolgt im Stand der Technik mittels verschiedener Verfahren, wobei sich das Einvibrieren als eine sehr effiziente Variante herausgestellt hat. Beim Einvibrieren wird der mit seiner Stirnseite auf dem Baugrund angeordnete Gründungspfahl mittels einer Vibrationsvorrichtung in eine axial zu seiner Längserstreckung gerichtete Schwingung versetzt, was bei Einhaltung einer bestimmten Frequenz zu einer sogenannten Bodenverflüssigung führt. Hierbei wird der Baugrund vor der Stirnseite des Gründungspfahl als in einen Zustand versetzt, der es erlaubt den Gründungspfahl aufgrund seines Eigengewichts, sowie dem Gewicht der Vibrationsvorrichtung in den Baugrund einzubringen.The introduction of the foundation piles in the ground is carried out in the prior art by means of various methods, wherein the vibrating has been found to be a very efficient variant. When vibrating the arranged with its front side on the ground foundation pile is offset by means of a vibrating device in an axially directed to its longitudinal extent vibration, resulting in compliance with a certain frequency to a so-called soil liquefaction. Here, the ground is placed in front of the front side of the foundation pile as in a state that allows to introduce the foundation pile due to its own weight, as well as the weight of the vibrating device in the ground.

Damit die axialen Kräfte effizient von der Vibrationsvorrichtung auf den Gründungspfahl übertragen werden können, ist ein hoher Kraftschluss zwischen der Vibrationsvorrichtung und dem Gründungspfahl wünschenswert. Ein solcher wird für gewöhnlich dadurch gewährleistet, dass die Klemmbacken der Vibrationsvorrichtung, die zur Kontaktierung des Gründungspfahls verwendet werden, mit einer hohen Rauigkeit oder einer Profilierung ausgestattet werden.In order for the axial forces to be transmitted efficiently from the vibratory device to the foundation pile, a high degree of traction between the vibrating device and the foundation pile is desirable. Such is usually ensured by providing the jaws of the vibratory device used to contact the foundation pile with a high roughness or profiling.

Diese Kontaktierung von Vibrationsvorrichtung und Gründungspfahl führt jedoch während des Einvibrierens zu einer lokalen Zerstörung der Oberflächenstruktur des Gründungspfahls, was zu einer nachteiligen erhöhten Korrosionsrate und damit verminderten strukturellen Lebensdauer desselben führen kann. Besonders unerwünscht sind weiterhin im Falle eines auf den Gründungspfahl aufgebrachten Korrosionsschutzes Schäden an dieser Oberfläche.However, this contacting of vibrating device and foundation pile results in local destruction of the surface structure of the foundation pile during vibrating, which can lead to a disadvantageous increased corrosion rate and thus reduced structural life of the same. Furthermore, damage to this surface is particularly undesirable in the case of corrosion protection applied to the foundation pile.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Gründungspfahls, welcher ohne die zuvor beschriebenen Nachteile in den Baugrund einvibriert werden kann, sowie einer Windkraftanlage, die einen oder mehrere solcher in den Baugrund eingebrachte Gründungspfahle aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Einvibrieren eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls, sowie eines Systems, welches für dieses Verfahren verwendet werden kann.An object of the present invention is to provide an improved foundation pile which can be vibrated into the ground without the above-described disadvantages, and a wind turbine having one or more such foundation piles inserted into the ground. Another object of the present invention is to provide a method for vibrating a foundation pile according to the invention and a system which can be used for this process.

Diese Aufgaben wird gelöst mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 9, 11 und 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen.These objects are achieved with the features of claims 1, 9, 11 and 12. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, as well as the embodiments described below.

Die einzelnen im Folgenden beschriebenen Merkmale sind frei untereinander kombinierbar, soweit nicht explizit etwas anderes ausgeführt ist.The individual features described below are freely combinable with each other, unless explicitly stated otherwise.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, den Kontaktierungsbereich des Gründungspfahls, d.h. den Bereich des Gründungspfahls, der für den Kraftschluss mit der Vibrationsvorrichtung zur Übertragung der axialen Kräfte genutzt wird, mit einem zusätzlichen Material auszustatten. Dieses zusätzliche Material dient dann als Opfermaterial, was bedeutet, dass es anstelle des Materials des Gründungspfahls durch die Einwirkung der Vibrationsvorrichtung beschädigt wird. Somit wird nun nicht mehr die Oberflächenstruktur des Gründungspfahls zerstört, sondern die des Opfermaterials, womit die oben angesprochene erhöhte Korrosionsrate des Gründungspfahls ausbleibt. Somit wird eine verbesserte strukturelle Lebensdauer des Gründungspfahls erreicht.A central idea of the present invention for achieving this object is to provide the contacting region of the foundation pile, ie the area of the foundation pile used for the frictional connection with the vibration device for transmitting the axial forces, with an additional material. This additional material then serves as a sacrificial material, meaning that instead of the material of the foundation pile it is damaged by the action of the vibratory device. Thus, no longer the surface structure of the foundation pile is destroyed, but that of the sacrificial material, whereby the above-mentioned increased corrosion rate of the foundation pile is absent. Thus, an improved structural life of the foundation pile is achieved.

Unter dem Begriff Gründungspfahl soll vorliegend jedes hohlkörperartige Element verstanden werden, das mittels einer Vibrationsvorrichtung in einen Baugrund eingebracht, bzw. einvibriert werden kann und das geeignet ist, eine sichere Verankerung mit einer Struktur zu gewährleisten, welche mit dem nicht in den Baugrund eingebrachten Teil des Gründungspfahls verbunden ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Gründungspfahl um einen sogenannten Monopile, insbesondere einen Monopile als Gründungsstruktur für eine Windkraftanlage, noch bevorzugter für eine Offshore-Windkraftanlage.In the present case, the term foundation pile is to be understood as meaning any hollow body-like element which can be introduced or vibrated into a building ground by means of a vibrating device and which is suitable for ensuring a secure anchoring with a structure which is connected to the part of the structure which is not introduced into the ground Foundation pile is connected. The foundation pile is preferably a so-called monopile, in particular a monopile as a foundation structure for a wind power plant, more preferably for an offshore wind power plant.

Als Baugrund kommt jeder beliebige Untergrund infrage, der mit der oben beschriebenen Verflüssigungstechnik verflüssigt werden kann. Insbesondere handelt es sich hierbei um den Meeresgrund und/oder sandhaltigen, bzw. losen Grund.Subsoil is any substrate in question, which can be liquefied with the above-described liquefaction technology. In particular, these are the seabed and / or sandy or loose ground.

Der Gründungspfahl weist als Untereinheiten zumindest zwei miteinander verbundene Gründungspfahlsegmente auf, welche nachfolgend näher beschrieben werden und die alternativ auch mit der Bezeichnung Rohrschuss benannt werden können. Dementsprechend gilt, dass die Beschaffenheit der Gründungspfahlsegmente sich in der Beschaffenheit des Gründungspfahls widerspiegelt und umgekehrt. Beispielsweise sind daher auch die Gründungspfahlsegmente hohlkörperartig ausgebildet.The foundation pile has as subunits at least two interconnected foundation pile segments, which will be described in more detail below and which may alternatively be designated by the term "pipe shot". Accordingly, the nature of the foundation pile segments is reflected in the nature of the foundation pile and vice versa. For example, therefore, the foundation pile segments are formed hollow body-like.

Bevorzugt weisen die Gründungspfahlsegmente eine zylindrische Form mit kreisrundem Querschnitt auf, jedoch ist beispielsweise auch ein ellipsoider oder rechteckiger Querschnitt denkbar. Die Gründungspfahlsegmente weisen eine Mantelfläche mit einer inneren und einer äußeren Seite auf, sowie sich zwei an den beiden Enden der Mantelfläche ergebende Öffnungen an den jeweiligen Stirnseiten, welche sich gegenüber liegen. Mit dem Begriff Innenseite bzw. Außenseite des Gründungspfahlsegments werden im Folgenden diese innere bzw.The foundation pile segments preferably have a cylindrical shape with a circular cross section, but for example an ellipsoidal or rectangular cross section is also conceivable. The foundation pile segments have a lateral surface with an inner and an outer side, as well as two at the two ends of the lateral surface resulting openings at the respective end faces, which are opposite to each other. With the term inside or outside of the foundation pile segment, these inner or

äußere Seite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments bezeichnet. Durch das Zentrum dieser beiden Öffnungen verläuft die Längsachse des Gründungspfahlsegments.Outer side of the lateral surface of the foundation pile segment called. Through the center of these two openings extends the longitudinal axis of the foundation pile segment.

Ein beispielhaftes Gründungspfahlsegment hat einen Durchmesser von 1-10 m, wobei für einen Monopile ein Durchmesser von 5-10 m typisch ist. Bevorzugt weist ein Gründungspfahlsegment für einen Monopile einen Durchmesser von ungefähr 7 m auf. Weiterhin liegt eine beispielhafte Höhe des Gründungspfahlsegments entlang seiner Längsachse im Bereich von 1-10 m, wobei ein Gründungspfahlsegment für einen Monopile eine bevorzugte Höhe von ungefähr 3 m aufweist. Ein aus den Gründungspfahlsegmenten aufgebauter Monopile beinhaltet für gewöhnlich eine Anzahl von 5-30 der Gründungspfahlsegmente, bevorzugt etwa 20 dieser Gründungspfahlsegmente.An exemplary foundation pile segment has a diameter of 1-10 m, with a diameter of 5-10 m being typical for a monopile. Preferably, a foundation pile segment for a monopile has a diameter of about 7 meters. Further, an exemplary height of the foundation pile segment along its longitudinal axis is in the range of 1-10 meters, with a foundation pile segment for a monopile having a preferred height of approximately 3 meters. A monopile constructed from the foundation pile segments usually includes a number of 5-30 of the foundation pile segments, preferably about 20 of these foundation pile segments.

Die beiden sich gegenüberliegenden Öffnungen eines Gründungspfahlsegments können den gleichen, oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Letztere konische Ausgestaltung ist dann bevorzugt, wenn ein sich entlang seiner Längsachse verjüngen Gründungspfahl hergestellt werden soll. Typischerweise weist in einem solchen Fall die obere Öffnung des Gründungspfahls nach dem Einvibrieren in den Baugrund einen geringeren Durchmesser auf, als die untere Öffnung. Das Gründungspfahlsegment weist hierbei noch bevorzugter eine Neigung der Mantelfläche von etwa 2° auf die Längsachse hin auf.The two opposing openings of a foundation pile segment may have the same or a different diameter. The latter conical configuration is preferred if a foundation pile tapering along its longitudinal axis is to be produced. Typically, in such a case, the upper opening of the foundation pile after vibrating into the ground has a smaller diameter than the lower opening. In this case, the foundation pile segment more preferably has an inclination of the lateral surface of approximately 2 ° on the longitudinal axis.

Gründungspfahlsegmente werden bevorzugt aus korrosivem Material, noch bevorzugter Stahl, hergestellt. Zylindrische Gründungspfahlsegmente können beispielsweise durch Biegung eines Stahlblechs und anschließender Verschweißung seiner aufeinandertreffenden Kanten erzeugt werden.Foundation pile segments are preferably made of corrosive material, more preferably steel. Cylindrical foundation pile segments can be created, for example, by bending a steel sheet and then welding its intersecting edges.

Weiterhin bevorzugt ist die Wanddicke eines Gründungspfahlsegments entlang seiner Längsachse konstant.Further preferably, the wall thickness of a foundation pile segment is constant along its longitudinal axis.

Ebenfalls bevorzugt weist das Gründungspfahlsegment zumindest abschnittsweise einen Korrosionsschutz auf. Noch bevorzugter weist das Gründungspfahlsegment den Korrosionsschutz zumindest auf der im Wesentlichen gesamten Außenseite der Mantelfläche auf. Weiter bevorzugt weist das Gründungspfahlsegment den Korrosionsschutz sowohl auf der gesamten Außenals auch Innenseite der Mantelfläche auf, insbesondere dann, wenn der aus den Gründungspfahlsegmenten aufgebaute Gründungspfahl nicht luft- bzw. wasserdicht verschlossen sein sollte. Ein Korrosionsschutz ist daher von Vorteil, da Windenergieanlagen in der Regel für eine Betriebsdauer von 20-30 Jahren vorgesehen sind und die Gründungsstrukturen, im Unterschied zu zum Beispiel Turm, Turbine und/oder Rotor, nicht ausgetauscht werden können. Insbesondere ist ein Korrosionsschutz dann von Vorteil, wenn der Gründungspfahl in den Meeresgrund eingebracht werden soll und damit Teile des Gründungspfahls im Unterwasserbereich, bzw. in einem recht feuchten Baugrund zu liegen kommen.Also preferably, the foundation pile segment at least partially on a corrosion protection. More preferably, the foundation pile segment has the corrosion protection at least on the substantially entire outer side of the lateral surface. More preferably, the foundation pile segment the corrosion protection on both the entire outer and inner side of the lateral surface, in particular if the foundation pile constructed from the foundation pile segments should not be closed air-tight or watertight. Corrosion protection is therefore advantageous since wind turbines are generally provided for a service life of 20-30 years and the foundation structures, in contrast to, for example, tower, turbine and / or rotor, can not be replaced. In particular, a corrosion protection is advantageous if the foundation pile is to be introduced into the seabed and thus come to lie parts of the foundation pile in the underwater area, or in a fairly humid ground.

Bevorzugt kann ein passiver Korrosionsschutz des Gründungspfahlsegments durch eine Beschichtung desselben erreicht werden. Hierfür können beispielsweise Beschichtungssysteme auf Epoxidharzbasis, mit oder ohne eine pigmentierten Grundbeschichtung zum Einsatz kommen. Hierbei können beispielsweise zwischen einer und fünf Schichten mit einer Gesamtschichtdicke von 200-800 µm verwendet werden. Ein beispielhafter passiver Korrosionsschutz besteht aus einem dreilagigen Epoxidharz mit je 200 µm Schichtstärke.Preferably, a passive corrosion protection of the foundation pile segment can be achieved by a coating thereof. For this purpose, for example, can be used epoxy resin-based coating systems, with or without a pigmented base coat. In this case, for example, between one and five layers with a total layer thickness of 200-800 μm can be used. An exemplary passive corrosion protection consists of a three-layer epoxy resin, each with 200 microns layer thickness.

Weiter bevorzugt kann ein aktiver Korrosionsschutz vorliegen, der durch eine Anreicherung des Gründungspfahlsegments mit Elektronen erzielt wird. Eine Möglichkeit, den erforderlichen Strom für einen solchen katholischen Schutz zu erzeugen, ist die Verwendung von galvanischen Anoden. Weiter bevorzugt werden aktiver und passiver Korrosionsschutz kombiniert.More preferably, an active corrosion protection can be present, which by an enrichment of the foundation pile segment achieved with electrons. One way to generate the required current for such Catholic protection is the use of galvanic anodes. More preferably, active and passive corrosion protection are combined.

Die Verbindung von zumindest zwei Gründungspfahlsegmenten zu einem Gründungspfahl erfolgt in einer Anordnung der einzelnen Gründungspfahlsegmenten zueinander, sodass deren Längsachsen im Wesentlichen zusammenfallen. Dies wird im Allgemeinen dann erreicht, wenn jeweils zwei Öffnungen der beiden Gründungspfahlsegmente direkt gegenüber liegen. In anderen Worten werden die beiden Gründungspfahlsegmente so zueinander angeordnet, dass der Bereich einer Stirnfläche des ersten Gründungspfahlsegments den Bereich einer Stirnfläche des zweiten Gründungspfahlsegments berührt. Bevorzugt kontaktieren sich die beiden Gründungspfahlsegmente mit ihren Stirnflächen selbst. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Bereich der Stirnflächen der Gründungspfahlsegmente als Flansch, bevorzugt als umlaufender Flansch, ausgebildet sind und der Flansch des ersten Gründungspfahlsegments auf dem Flansch des zweiten Gründungspfahlsegments aufliegt. Bevorzugt werden die beiden Gründungspfahlsegmente nach deren korrekter Anordnung zueinander miteinander verschweißt, zum Beispiel mit einer Rundschweißnaht, und/oder einer spiralförmigen Schweißnaht. Bei einer Flanschverbindung können die beiden Gründungspfahlsegmente jedoch auch durch zusätzliche oder ausschließliche mechanische Verbindung, zum Beispiel Verschraubung, miteinander verbunden werden. Weiterhin ist jede andere Verbindungstechnik zur Verbindung der beiden Gründungspfahlsegmente denkbar, die für den Aufbau eines Gründungspfahls geeignet ist.The connection of at least two foundation pile segments to a foundation pile takes place in an arrangement of the individual foundation pile segments relative to one another, so that their longitudinal axes substantially coincide. This is generally achieved when each two openings of the two foundation pile segments are directly opposite. In other words, the two foundation pile segments are arranged relative to one another such that the region of an end face of the first foundation pile segment contacts the region of an end face of the second foundation pile segment. However, it is also conceivable that the region of the end faces of the foundation pile segments are designed as a flange, preferably as a circumferential flange, and the flange of the first foundation pile segment rests on the flange of the second foundation pile segment. Preferably, the two foundation pile segments are welded to one another after their correct arrangement with each other, for example with a circumferential weld, and / or a spiral weld. In a flange connection, however, the two foundation pile segments can also be connected to each other by additional or exclusive mechanical connection, for example screwing. Furthermore, any other connection technique for connecting the two foundation pile segments is conceivable, which is suitable for the construction of a foundation pile.

Bevorzugt werden mehr als zwei Gründungspfahlsegmente wie zuvor beschrieben miteinander verbunden, sodass der hierdurch erzeugte Gründungspfahl aus mehreren der Gründungspfahlsegmente aufgebaut ist. Noch bevorzugter weist jedoch nur einer der hierbei verwendeten Gründungspfahlsegmente den erfindungsgemäßen Kontaktierungsbereich zum Kontaktieren mit der Vibrationsvorrichtung auf. Dieses Gründungspfahlsegment wird als "erstes Gründungspfahlsegment" bezeichnet, falls eine Abgrenzung gegenüber den weiteren Gründungspfahlsegmenten des Gründungspfahls erforderlich ist.Preferably, more than two foundation pile segments are connected to each other as described above, so that the foundation pile produced thereby is composed of several of the foundation pile segments. More preferably, however, only one of the foundation pile segments used in this case has the contacting region according to the invention for contacting with the vibration device. This foundation pile segment is referred to as the "first foundation pile segment" if delimitation is required over the other foundation pile segments of the foundation pile.

Bevorzugt ist das erste Gründungspfahlsegment ein endständiges Element des Gründungspfahls, noch bevorzugter ist dieses erste Gründungspfahlsegment das oberste Gründungspfahlsegment des Gründungspfahls, wenn dieser zum Einvibrieren in den Baugrund mit seiner Längsachse senkrecht auf dem Baugrund aufsteht.Preferably, the first foundation pile segment is a terminal element of the foundation pile, more preferably this first foundation pile segment is the topmost foundation pile segment of the foundation pile when it rises perpendicular to the soil for vibrating into the soil with its longitudinal axis.

Das erste Gründungspfahlsegment weist erfindungsgemäß einen Kontaktierungsbereich zum Kontaktieren mit einer Vibrationsvorrichtung auf, wobei der Kontaktierungsbereich zumindest bereichsweise ein zweites Material zum Schutz des ersten Materials (des Gründungspfahlsegments) vor mechanischer Verletzung durch die das Gründungspfahlsegment kontaktierende Vibrationsvorrichtung aufweist. Wie bereits zuvor ausgeführt, entspricht es hierbei dem Gedanken der Erfindung, dass anstelle des ersten Materials des Gründungspfahlsegments, welchem bevorzugt eine statische Funktion zukommt, nunmehr das zweite Material einen Form- und/oder Kraftschluss mit der Vibrationsvorrichtung eingeht. Hierdurch wird vorteilhafter Weise nicht mehr das erste Material durch das Einvibrieren des Gründungspfahls beschädigt, sondern das zweite Material, welches somit als Opfermaterial dient. Somit kann die anvisierte strukturelle Lebensdauer des ersten Gründungspfahlsegments und damit des gesamten Gründungspfahls gewährleistet werden. In einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann dieses zweite Material als eine Materialverstärkung des ersten Materials angesehen werden.According to the invention, the first foundation pile segment has a contacting region for contacting with a vibration device, the contacting region having at least partially a second material for protecting the first material (the foundation pile segment) from mechanical damage by the vibration device contacting the foundation pile segment. As stated above, it corresponds here to the idea of the invention that instead of the first material of the foundation pile segment, which preferably has a static function, now the second material enters into a positive and / or non-positive connection with the vibration device. As a result, the first material is advantageously no longer damaged by the vibration of the foundation pile, but rather the second material, which thus serves as a sacrificial material. Thus, the targeted structural life of the first Foundation pile segments and thus the entire foundation pile are guaranteed. In some preferred embodiments of the invention, this second material may be considered as a material reinforcement of the first material.

Unter dem Begriff der Beschädigung oder Verletzung eines Materials wird die Zerstörung zumindest dessen Oberflächenstruktur verstanden. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein teilweises oder vollständiges Abtragen des Materials handeln.The term damage or violation of a material means the destruction of at least its surface structure. This may be, for example, a partial or complete removal of the material.

Bei dem zweiten Material kann es sich prinzipiell um jedes geeignete Material handeln, welches die Einleitung von Axialkräften von der Vibrationsvorrichtung in den Gründungspfahl zulässt und durch welches eine Verletzung des ersten Materials durch die Vibrationsvorrichtung abgeschwächt und/oder vermieden werden kann. Beispielhafte und bevorzugte zweite Materialien im Sinne der Erfindung werden im Weiteren angegeben.The second material may, in principle, be any suitable material which permits the introduction of axial forces from the vibratory device into the foundation pile and which may attenuate and / or prevent injury to the first material by the vibratory device. Exemplary and preferred second materials according to the invention are given below.

Bei der Vibrationsvorrichtung kann es sich um eine im Stand der Technik bekannte Vibrationsvorrichtung handeln, die auf den Gründungspfahl aufgesetzt wird und das obere Gründungspfahlsegment mittels einer Fixierungsvorrichtung, zum Beispiel Klemmbacken, fixiert. Hierbei gehen die Klemmbacken einen Kraftschluss mit sich gegenüberliegenden Bereichen der Innenseite und der Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments ein. Solche Vibrationsvorrichtungen werden auch als Vibratoren bezeichnet, ein Beispiel hierfür ist der Müller-Vibrator MS-100 HHF. Prinzipiell ist als Vibrationsvorrichtung jedoch jegliche Vorrichtung geeignet, mit der eine Einleitung von Axialkräften in den Gründungspfahl möglich ist, in der Weise, dass hierdurch eine Bodenverflüssigung und somit ein Einvibrieren des Gründungspfahls erreicht werden kann. Dementsprechend sind auch Vibrationsvorrichtungen denkbar, die lediglich die Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments kontaktieren, oder bevorzugt lediglich die Innenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments kontaktieren. Weiterhin kann die Vibrationsvorrichtung neben der Außen- und/oder Innenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments zusätzlich auch dessen Stirnseite kontaktieren.The vibration device may be a vibration device known in the art, which is placed on the foundation pile and fixes the upper foundation pile segment by means of a fixing device, for example clamping jaws. In this case, the clamping jaws enter a frictional connection with opposing regions of the inside and the outside of the lateral surface of the foundation pile segment. Such vibratory devices are also referred to as vibrators, an example of which is the Müller-vibrator MS-100 HHF. In principle, however, suitable as a vibrating device, any device with which an introduction of axial forces in the foundation pile is possible, in such a way that thereby a soil liquefaction and thus vibrating the foundation pile can be achieved. Accordingly, vibration devices are conceivable which only contact the outer side of the lateral surface of the foundation pile segment, or preferably only contact the inner side of the lateral surface of the foundation pile segment. Furthermore, in addition to the outside and / or inside of the lateral surface of the foundation pile segment, the vibration device can additionally also contact its end face.

Unter dem Begriff Kontaktierungsbereich wird die Fläche bzw. Oberfläche des Gründungspfahlsegments verstanden, die mit der Vibrationsvorrichtung in Form- und/oder Kraftschluss tritt und über welche die Axialkräfte von der Vibrationsvorrichtung in das Gründungspfahlsegment und damit den Gründungspfahl eingeleitet werden. Bevorzugt ist der Kontaktierungsbereich auf der Innen- oder Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments, oder der Stirnseite des Gründungspfahlsegments angeordnet. Bevorzugter ist er in sich gegenüberliegenden Bereichen auf der Innen- und Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments angeordnet, noch bevorzugter schließt er zusätzlich dazu noch zumindest einen Teilbereich der Stirnflächen des Gründungspfahlsegments ein. Der Kontaktierungsbereich kann ebenfalls bevorzugt jedoch auch außerhalb des von der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments eingeschlossenen Volumens liegen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das zweite Material so an das Gründungspfahlsegment angebracht ist, dass dieses über zumindest eine der Stirnflächen desselben hinausragt. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Stirnfläche um die nach oben weisende und nicht mit einem weiteren Gründungspfahlsegment verbundene Stirnfläche des ersten Gründungspfahlsegments.The term contacting region is understood to mean the surface or surface of the foundation pile segment which enters into a positive and / or non-positive connection with the vibration device and via which the axial forces are introduced by the vibration device into the foundation pile segment and thus the foundation pile. Preferably, the contacting region is arranged on the inside or outside of the lateral surface of the foundation pile segment, or the front side of the foundation pile segment. More preferably, it is arranged in opposite areas on the inside and outside of the lateral surface of the foundation pile segment, more preferably it additionally includes at least a portion of the end faces of the foundation pile segment. However, the contacting region may also preferably be outside the volume enclosed by the lateral surface of the foundation pile segment. This is the case, for example, when the second material is attached to the foundation pile segment in such a way that it projects beyond at least one of the end faces thereof. Preferably, this end face is the end face of the first foundation pile segment which is directed upwards and is not connected to another foundation pile segment.

Erfindungsgemäß weist der Kontaktierungsbereich zumindest bereichsweise das zweite Material auf. Bevorzugt weist jedoch der gesamte Kontaktierungsbereich das zweite Material auf. Dies bietet unter anderem den Vorteil, dass die Zerstörung des zweiten Materials durch die mechanische Verletzung der Vibrationsvorrichtung gleichmäßiger erfolgt und damit der Schutz des ersten Materials verbessert wird.According to the invention, the contacting region has the second material at least in regions. However, the entire contacting region preferably has the second material. This offers, inter alia, the advantage that the destruction of the second material by the mechanical injury of the vibrating device takes place more uniformly and thus the protection of the first material is improved.

Das zweite Material kann unterschiedlich oder identisch zu dem ersten Material sein. Weiterhin kann das zweite Material ein einzelnes Material, oder eine Kombination von mehreren Materialien, bevorzugt zwei, oder drei Materialien sein. Das erste Material ist im Regelfall ein Metall, bevorzugt ein Stahl. Bevorzugte Materialien für das zweite Material sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metall, Stahl, Kunststoff, thermische Zinkbeschichtung mit oder ohne Aluminium, Kunststoffbeschichtung, Keramikbeschichtung, selbstheilende Beschichtung, Eisenglimmerbeschichtung, Zinkphosphatbeschichtung, Beton/Grout-Beschichtung und/oder Carbonfaserbeschichtung.The second material may be different or identical to the first material. Furthermore, the second material may be a single material, or a combination of several materials, preferably two or three materials. The first material is usually a metal, preferably a steel. Preferred materials for the second material are selected from the group consisting of metal, steel, plastic, thermal zinc coating with or without aluminum, plastic coating, ceramic coating, self-healing coating, iron mica coating, zinc phosphate coating, concrete / grout coating and / or carbon fiber coating.

Für den Fall, dass das zweite Material mit dem ersten Material identisch ist, ist es bevorzugt, dass das erste Gründungspfahlsegment eine größere Wanddicke aufweist, als das zweite Gründungspfahlsegment. Wenn das gesamte erste Gründungspfahlsegment mit einer größeren Wanddicke hergestellt wird, wird gleichzeitig in einfacher Weise auch dessen Kontaktierungsbereich mit dem zweiten Material verstärkt und das zweite Material muss nicht gesondert an das erste Gründungspfahlsegment angebracht werden. Bei dieser Erhöhung der Wanddicke des ersten Gründungspfahlsegments handelt es sich um einen sogenannten Abrostzuschlag. In anderen Worten wird hierbei die Blechstärke des ersten Gründungspfahlsegments um die Rauigkeit bzw. Profilierung der Fixierungsvorrichtung der Vibrationsvorrichtung und/oder die Korrosionsrate bezüglich der geplanten Lebensdauer des Gründungspfahls erhöht. Bei einer beispielhaften Standzeit des Gründungspfahls von 25 Jahren und einem weiterhin beispielhaften Abrostzuschlag von 0,3 mm pro Jahr ergibt sich so eine Erhöhung der Wanddicke um 7,5 mm, was bei einer gewöhnlichen Wanddicke von 70-100 mm einem Zuschlag von ungefähr 7-10 % entspricht. Unter der Erhöhung der Wanddicke kann auch eine Materialverstärkung verstanden werden. Eine Erhöhung der Wanddicke bietet den weiteren Vorteil, dass die Neigung zur Materialermüdung des Gründungspfahlsegments, welche anderenfalls durch die beschädigte Oberfläche erhöht würde, reduziert wird.In the event that the second material is identical to the first material, it is preferred that the first foundation pile segment has a greater wall thickness than the second foundation pile segment. At the same time, if the entire first foundation pile segment is made with a greater wall thickness, its contacting area with the second material is also easily reinforced and the second material need not be separately attached to the first foundation pile segment. This increase in the wall thickness of the first foundation pile segment is a so-called "drainage additive". In other words, in this case, the sheet thickness of the first foundation pile segment to the roughness or profiling of the fixing device the vibration device and / or the corrosion rate with respect to the planned life of the foundation pile increases. With an exemplary service life of the foundation pile of 25 years and a further exemplary drainage allowance of 0.3 mm per year, this results in an increase in the wall thickness of 7.5 mm, which, with an ordinary wall thickness of 70-100 mm, a surcharge of about 7 10% corresponds. By increasing the wall thickness can also be understood a material reinforcement. Increasing the wall thickness offers the further advantage of reducing the tendency for material fatigue of the foundation pile segment, which would otherwise be increased by the damaged surface.

Das zweite Material kann an die Innenseite, die Außenseite und/oder die nicht mit dem zweiten Gründungspfahlsegment verbundene Stirnseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht oder aufgebracht sein. Hierbei soll jegliches geeignetes Verfahren umfasst sein, welches eine zumindest temporäre Fixierung des zweiten Materials an das erste Gründungspfahlsegment gewährleistet. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um thermische Verbindungen, beispielsweise Schweißung, mechanische Verbindungen, beispielsweise Verschraubungen oder Vermietung, oder auch Verbindungen, die durch einen Formschluss zwischen zweitem Material und erstem Gründungspfahlsegment hergestellt werden, Verklebungen, oder Beschichtungen. Selbstverständlich können auch beliebige Kombinationen dieser Fixierungsverfahren Verwendung finden, wenn dies dem Fachmann geeignet erscheint. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das an das erste Gründungspfahlsegment an- oder aufgebrachte zweite Material nach dem Einvibrieren des Gründungspfahls in den Baugrund wieder entfernt werden.The second material may be attached or applied to the inside, the outside and / or the end face of the first foundation pile segment not connected to the second foundation pile segment. In this case, any suitable method should be included, which ensures at least temporary fixation of the second material to the first foundation pile segment. These are preferably thermal connections, for example welding, mechanical connections, for example screwing or leasing, or also connections which are produced by a positive connection between the second material and the first foundation pile segment, adhesions or coatings. Of course, it is also possible to use any desired combinations of these fixing methods if this appears to be suitable for the person skilled in the art. In a preferred embodiment, the second material applied or applied to the first foundation pile segment may be removed after vibrating the foundation pile into the ground.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Material ein nichttragendes Element des ersten Gründungspfahlsegments, bzw. des Gründungspfahls und/oder der schließlich hierauf errichteten Struktur. Hierunter wird verstanden, dass das zweite Material keiner mechanischen Belastung durch den Gründungspfahl bzw. der hierauf errichteten Struktur ausgesetzt ist. In anderen Worten kann das nichttragende Element als ein sogenanntes verlorenes Teil betrachtet werden, welches lediglich für das Einvibrieren des Gründungspfahls Verwendung findet, danach jedoch keinerlei Bedeutung mehr für die Statik des Gründungspfahls hat.In a preferred embodiment, the second material is a non-structural element of the first foundation pile segment, or of the foundation pile, and / or the structure finally erected thereon. This is understood to mean that the second material is not subjected to mechanical stress by the foundation pile or the structure erected thereon. In other words, the non-structural element can be considered as a so-called lost part, which is used only for vibrating the foundation pile, but after that no longer has any significance for the statics of the foundation pile.

Ein solches nichttragendes Element wird bevorzugt dadurch erzeugt, dass das zweite Material so an die Innenseite oder die Außenseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht ist, dass der Kontaktierungsbereich des ersten Gründungspfahlsegments über die nicht mit dem zweiten Gründungspfahlsegment verbundene Stirnseite des ersten Gründungspfahlsegments hinausragt. Bevorzugt wird hierfür an der Innenseite des ersten Gründungspfahlsegments ein weiterer Rohrschuss angebracht, der einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser des ersten Gründungspfahlsegments aufweist und der dieses Gründungspfahlsegment nach oben verlängert. Dieser zusätzliche Rohrschuss kann dann durch die Vibrationsvorrichtung kontaktiert werden. Insbesondere vorteilhaft hieran ist, dass dieser zusätzliche Rohschuss ohne einen Korrosionsschutz hergestellt werden kann.Such a non-structural element is preferably produced by the second material being attached to the inside or the outside of the first foundation pile segment such that the contacting region of the first foundation pile segment projects beyond the end face of the first foundation pile segment not connected to the second foundation pile segment. Preferably, for this purpose, a further tube shot is attached to the inside of the first foundation pile segment, which has a smaller diameter than the diameter of the first foundation pile segment and which extends this foundation pile segment upwards. This additional tube shot can then be contacted by the vibratory device. In particular, it is advantageous that this additional raw shot can be produced without corrosion protection.

Weiterhin kann ein nichttragendes Element auch dadurch erzeugt werden, dass das zweite Material so an die Innenseite oder die Außenseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht ist, dass dieses nicht über dessen Stirnseite hinausragt. Bevorzugt wird hierfür das zweite Material, wie zum Beispiel Platten, Streben, Ringe, oder Vorsprünge, an einem oder mehreren Punkten an der Innenseite oder der Außenseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht. Bei einer Anbringung an der Innenseite des ersten Gründungspfahlsegments bietet dies den weiteren Vorteil, dass das nichttragende Element im Inneren des Volumens des Gründungspfahlsegments versteckt bleibt. Die so an Innen- oder Außenseite des Gründungspfahlsegments angebrachten Elemente können dann durch die Vibrationsvorrichtung kontaktiert werden.Furthermore, a non-load-bearing element can also be produced in that the second material is attached to the inside or the outside of the first foundation pile segment such that it does not protrude beyond its front side. For this purpose, the second material, such as plates, struts, rings, or projections, on a preferred or more points on the inside or outside of the first foundation pile segment. When attached to the inside of the first foundation pile segment this offers the further advantage that the non-structural element remains hidden inside the volume of the foundation pile segment. The elements attached to the inside or outside of the foundation pile segment can then be contacted by the vibration device.

Während die an das erste Gründungspfahlsegment angebrachten nichttragenden Elemente aus jeglichem geeigneten Material, wie zum Beispiel Metall oder Stahl, bestehen können, sind sie bevorzugt aus einem nicht-korrosiven Material hergestellt. Dies bietet den Vorteil, dass das auf das erste Gründungspfahlsegment an oder aufgebrachte zweite Material trotz Verletzung seiner Oberflächenstruktur durch die Vibrationsvorrichtung nicht rostet. Bevorzugte Beispiele für solche nicht-korrosiven Materialien schließen Kupfer-Nickellegierungen, Titan, Carbon- oder Glasfasermaterialien ein.While the non-structural members attached to the first foundation pile segment may be made of any suitable material, such as metal or steel, they are preferably made of a non-corrosive material. This offers the advantage that the second material applied or applied to the first foundation pile segment does not rust, despite its surface structure being damaged by the vibration device. Preferred examples of such non-corrosive materials include copper-nickel alloys, titanium, carbon or glass fiber materials.

Weiter bevorzugt handelt es sich bei dem zweiten Material um eine Beschichtung, welche auf eine, mehrere oder alle Oberfläche(n) des Gründungspfahlsegments aufgebracht wird. Noch bevorzugter handelt es sich bei dieser Beschichtung um eine hochfeste Verbindung bzw. Beschichtung. Eine solche Beschichtung erlaubt zum einen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Vibrationsvorrichtung und dem Gründungspfahlsegment und gewährleistet zum anderen einen ausreichenden Schutz des ersten Materials, da sie durch die mechanische Einwirkung der Vibrationsvorrichtung entweder kaum nennenswert abgetragen wird, oder aber aufgrund der Materialstärke der Beschichtung eine ausreichende Restdicke erhalten bleibt, um das erste Material weiterhin vor Verletzung und/oder Korrosion zu schützen. Ebenfalls bevorzugt beinhaltet diese Beschichtung einen zusätzlichen Korrosionsschutz.More preferably, the second material is a coating applied to one, several or all surfaces of the foundation pile segment. More preferably, this coating is a high strength compound or coating. On the one hand, such a coating allows a frictional connection between the vibrating device and the foundation pile segment and, on the other hand, ensures sufficient protection of the first material, since it is scarcely noticeably removed by the mechanical action of the vibrating device, or because of the material thickness of the coating, a sufficient residual thickness is preserved to continue the first material from injury and / or to protect corrosion. Also preferably, this coating includes additional corrosion protection.

Bevorzugte Beschichtungen zur Verwendung als zweites Material sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer thermischen Spritzverzinkung mit oder ohne Aluminium, einer Zink-Aluminium-Legierung, einer Kunststoffbeschichtung, einer Keramikbeschichtung, einer Eisenglimmerbeschichtung, einer Zinkphosphatbeschichtung, einer Beton/Grout-Beschichtung und/oder einer Carbonfaserbeschichtung.Preferred coatings for use as the second material are selected from the group consisting of thermal spray galvanizing with or without aluminum, a zinc-aluminum alloy, a plastic coating, a ceramic coating, an iron mica coating, a zinc phosphate coating, a concrete / grout coating and / or a carbon fiber coating.

Die Spritzverzinkungsschichten dienen vorteilhafter Weise als kathodischer Korrosionsschutz.The spray galvanizing layers serve advantageously as cathodic corrosion protection.

Kunststoffbeschichtungen sind nicht-korrosiv und bieten den weiteren Vorteil einer großen Auswahl und hohen Verfügbarkeit von geeigneten, insbesondere hochfesten, Kunststoffen, die dem Fachmann bekannt sind. Weiterhin lassen sich solche Kunststoffbeschichtungen in der Regel einfach auftragen. Bevorzugte Kunststoffbeschichtungen schließen hierbei Polyurethanbeschichtungen, Polyamidbeschichtungen, Epoxidharzlacke und/oder Acrylharzlacke ein. Diese werden weiter bevorzugt aufgrund ihrer hohen Kosten lediglich auf den Kontaktierungsbereich des ersten Gründungspfahlsegments aufgetragen.Plastic coatings are non-corrosive and offer the further advantage of a wide range and high availability of suitable, in particular high-strength, plastics, which are known in the art. Furthermore, such plastic coatings are usually easy to apply. Preferred plastic coatings include polyurethane coatings, polyamide coatings, epoxy paints and / or acrylic paints. Due to their high costs, these are more preferably applied only to the contacting region of the first foundation pile segment.

Eisenglimmer- und/oder Zinkphosphatbeschichtungen sind weiterhin besonders bevorzugt, da sie aufgrund ihrer selbstheilenden Wirkung kleinere Risse und Schadflächen selbstständig ausbessern. Noch bevorzugter werden diese selbstheilenden Schichten als Grundierungsschicht verwendet. Weiterhin bevorzugt sind mehrlagige Beschichtungssysteme, die in einer der Unter- oder Zwischenschicht solche selbstheilenden Schichten in noch flüssigem Zustand aufweisen. Diese Schichten bluten vorteilhafter Weise nach dem Einvibrieren des Gründungspfahls in den Baugrund aus und heilen die schadhaften durch das Einvibrieren erzeugten Stellen.Iron mica and / or zinc phosphate coatings are furthermore particularly preferred because they self-repair small cracks and damaged surfaces due to their self-healing effect. More preferably, these self-healing layers are used as a primer layer. Preference is furthermore given to multilayer coating systems which have such self-healing layers in a liquid state in one of the lower or intermediate layers. These layers bleeding advantageously after vibrating the foundation pile in the ground and heal the damaged areas generated by the vibrating.

Keramik- und bevorzugt Carbonfaserbeschichtungen sind ebenfalls besonders fest und weisen eine hohe Widerstandskraft gegenüber den mechanischen Verletzungen durch die Vibrationsvorrichtung auf.Ceramic and preferably carbon fiber coatings are also particularly strong and have a high resistance to mechanical damage from the vibratory device.

Weiterhin bevorzugt weist das zweite Material eine Profilierung auf. Diese Profilierung kann vorteilhaft so ausgestaltet sein, dass sie einen Formschluss mit der Profilierung der Fixierungseinrichtung der Vibrationsvorrichtung eingeht. Die Profilierung des zweiten Materials, bzw. der Fixierungseinrichtung der Vibrationsvorrichtung sind dementsprechend bevorzugt komplementär ausgebildet. Hierdurch wird eine besonders gute Übertragung der Axialkräfte von der Vibrationsvorrichtung auf das Gründungspfahlsegment und weiterhin eine Verrutschsicherung gewährleistet. Besteht ein guter Formschluss zwischen Vibrationsvorrichtung und Gründungspfahlsegment, so kann weiterhin der Anpressdruck der Vibrationsvorrichtung an das Gründungspfahlsegment reduziert werden, was zu einer Schonung des Materials führt. Eine vorteilhafte Profilierung hat die Form eines Sägezahnmusters, wobei auch andere Profilierungen denkbar sind.Further preferably, the second material has a profiling. This profiling can be advantageously designed so that it enters into a positive connection with the profiling of the fixing device of the vibrating device. The profiling of the second material, or the fixing device of the vibrating device are accordingly preferably formed complementary. As a result, a particularly good transmission of the axial forces of the vibrating device on the foundation pile segment and continue to ensure a slip protection. If there is a good positive connection between the vibrating device and the foundation pile segment, then the contact pressure of the vibrating device on the foundation pile segment can be further reduced, which leads to protection of the material. An advantageous profiling has the shape of a sawtooth pattern, although other profiles are conceivable.

Weiterhin vorteilhaft kann die Kontaktierung des Kontaktierungsbereich des ersten Gründungspfahlsegments durch die Vibrationsvorrichtung magnetisch erfolgen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls die Fixierungseinrichtung der Vibrationsvorrichtung und/oder das zweite Material keine Profilierung aufweisen. Hierdurch wird die Verletzung der Oberflächenstruktur des Gründungspfahlsegments auf ein Minimum reduziert. Beispielsweise kann hierfür die Fixiereinrichtung der Vibrationsvorrichtung einen Elektromagneten umfassen.Further advantageously, the contacting of the contacting region of the first foundation pile segment by the vibration device can be effected magnetically. This is particularly advantageous if the fixing device of the vibration device and / or the second material have no profiling. As a result, the violation of the surface structure of the foundation pile segment to a minimum reduced. For example, for this purpose, the fixing device of the vibration device comprise an electromagnet.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System welches einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl, sowie eine Vibrationsvorrichtung aufweist, die den Kontaktierungsabschnitt des in diesem Gründungspfahl enthaltenen ersten Gründungspfahlsegments kontaktiert. Hierbei kontaktiert die Vibrationsvorrichtung den Kontaktierungsabschnitt bevorzugt über eine Fixiereinrichtung, zum Beispiel über Klemmbacken, oder über eine Fixiereinrichtung, die einen Elektromagneten aufweist. Weiter bevorzugt ist in diesem System der Gründungspfahl so auf dem Baugrund angeordnet, dass die Längsachse des Gründungspfahls senkrecht zum Baugrund steht und das erste Gründungspfahlsegment das oberste Gründungspfahlsegment des Gründungspfahls ist, d.h. auf der entgegengesetzten Seite des Gründungspfahls angeordnet ist, die den Baugrund kontaktiert.The present invention further relates to a system having a foundation pile according to the invention and a vibrating device contacting the contacting portion of the first foundation pile segment contained in this foundation pile. In this case, the vibrating device preferably contacts the contacting section via a fixing device, for example via clamping jaws, or via a fixing device which has an electromagnet. More preferably, in this system, the foundation pile is placed on the ground so that the longitudinal axis of the foundation pile is perpendicular to the ground and the first foundation pile segment is the topmost foundation pile segment of the foundation pile, i. is arranged on the opposite side of the foundation pile, which contacts the ground.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einvibrieren eines Gründungspfahls in den Baugrund, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls; Kontaktieren des Kontaktierungsbereichs des ersten Gründungspfahlsegments des Gründungspfahls mit einer Vibrationsvorrichtung; Kontaktieren des Baugrundes mit dem letzten Gründungspfahlsegments des Gründungspfahls, wobei die Längsachse des Gründungspfahls im Wesentlichen senkrecht zum Baugrund angeordnet ist; und Einleiten einer axialen Kraft in den Gründungspfahl mittels der Vibrationsvorrichtung. Unter dem letzten Gründungspfahlsegment des Gründungspfahls wird hierbei das Gründungspfahlsegment verstanden, welches dem ersten Gründungspfahlsegment am anderen Ende des Gründungspfahls gegenüber angeordnet ist.The present invention further relates to a method for vibrating a foundation pile into the ground, comprising the steps of: providing a foundation pile according to the invention; Contacting the contacting portion of the first foundation pile segment of the foundation pile with a vibrating device; Contacting the foundation with the last foundation pile segment of the foundation pile, the longitudinal axis of the foundation pile being substantially perpendicular to the ground; and introducing an axial force into the foundation pile by means of the vibration device. Here, the last foundation pile segment of the foundation pile is understood to mean the foundation pile segment, which is arranged opposite the first foundation pile segment at the other end of the foundation pile.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

Figur 1
eine Übersicht über eine mittels eines erfindungsgemäßen Monopiles im Meeresgrund verankerte Offshore Windkraftanlage.
Figur 2
den schematischen Aufbau eines Gründungspfahlsegments.
Figur 3A
eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher der Kontaktierungsbereich durch einen zusätzlichen Rohrschuss gebildet wird.
Figur 3B
eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher der Kontaktierungsbereich durch einen mit der Innenwand verschweißten Stahlring gebildet wird.
Figur 3C
eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher die Kontaktierungsbereiche durch auf Außen- und Innenwand aufgeklebte Fieberglasmatten gebildet werden.
Figur 3D
eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher Kontaktierungsbereiche durch eine auf die Außenund Innenwand aufgebrachte mehrlagige Beschichtung aus einem selbstheilenden Material gebildet wird.
Figur 4A
einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl aufweisend ein erstes Gründungspfahlsegment nach der in Figur 3A dargestellten Ausführungsform, sowie weitere daran befestigte Gründungspfahlsegmente.
Figur 4B
einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl aufweisend ein erstes Gründungspfahlsegment, sowie weitere daran befestigte Gründungspfahlsegmente, wobei das erste Gründungspfahlsegment eine größere Wanddicke (Abrostzuschlag) aufweist, als die weiteren Gründungspfahlsegmente.
Further advantages, details and features of the invention will become apparent from the illustrated embodiments. In detail:
FIG. 1
an overview of an anchored by means of a monopile according to the invention in the seabed offshore wind turbine.
FIG. 2
the schematic structure of a foundation pile segment.
FIG. 3A
a first embodiment of a first foundation pile segment according to the invention, in which the contacting region is formed by an additional tube shot.
FIG. 3B
a second embodiment of a first foundation pile segment according to the invention, wherein the contacting region is formed by a welded to the inner wall steel ring.
FIG. 3C
a third embodiment of a first foundation pile segment according to the invention, in which the contacting areas are formed by glued on external and internal walls of fiberglass mats.
Figure 3D
a fourth embodiment of a first foundation pile segment according to the invention, in which contacting regions is formed by a self-healing material applied to the outer and inner wall multilayer coating.
FIG. 4A
a foundation pile according to the invention comprising a first foundation pile segment according to the in FIG. 3A illustrated embodiment, as well as other foundation pile segments attached thereto.
FIG. 4B
a foundation pile according to the invention comprising a first foundation pile segment, as well as further foundation pile segments attached thereto, the first foundation pile segment having a greater wall thickness (additional drain) than the further foundation pile segments.

In der folgenden detaillierten Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile, beziehungsweise gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt und somit eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar, solange nicht explizit etwas anderes hierzu ausgeführt wird.In the following detailed description, like reference numerals denote like components, and like features, respectively, so that a description made with respect to a figure with respect to one component will apply to the other figures and thus a repetitive description will be avoided. Furthermore, individual features described in connection with one embodiment may also be used separately in other embodiments, unless explicitly stated otherwise.

In Figur 1 ist eine Übersicht über eine mittels eines erfindungsgemäßen Gründungspfahl 1 im Meeresgrund 6 verankerte Offshore Windkraftanlage 5 dargestellt.In FIG. 1 an overview of an anchored by means of a foundation pile according to the invention 1 in the seabed 6 offshore wind turbine 5 is shown.

Der Gründungspfahl 1 ist als zylindrische Hohlkörper, insbesondere als Monopile ausgeführt und besteht aus mehreren aus Stahlblech geformten Gründungspfahlsegmenten (2, 3,17), die über Rundschweißnähte 15 miteinander verbunden sind. Der Monopile 1 ist weiterhin mit einem Korrosionsschutz versehen.The foundation pile 1 is designed as a cylindrical hollow body, in particular as a monopile and consists of several steel sheet-formed foundation pile segments (2, 3,17), which are connected to each other via circular welds 15. The monopile 1 is further provided with a corrosion protection.

Der Monopile 1 weist an seinem oberen Ende ein erstes, nicht dargestelltes, Gründungspfahlsegment 2 nach der Ausführungsform der Figur 3A auf, welches von dem Transition Piece 4 umgeben ist. Hierauf aufbauend schließen sich die oberhalb des Wasserspiegels 7 befindlichen weiteren Elemente der Windkraftanlage an.The monopile 1 has at its upper end a first, not shown, foundation pile segment 2 according to the embodiment of the FIG. 3A which is surrounded by the transition piece 4. Building on this, the other elements of the wind turbine located above the water level 7 close.

Unterhalb des ersten Gründungspfahlsegments 2 schließen sich weitere, etwa 20, Gründungspfahlsegmente 3, 17 ohne den erfindungsgemäßen Kontaktierungsbereich an, wobei das mit dem Bezugszeichen 17 markierte Gründungspfahlsegment dem untersten Gründungspfahlsegment entspricht, welches zum Einvibrieren des Monopiles 1 in den Meeresgrund 6 und unter Zuhilfenahme einer Vibrationsvorrichtung mit seiner Längsachse senkrecht zu diesem aufgesetzt wurde.Below the first foundation pile segment 2, further, approximately 20, foundation pile segments 3, 17 join without contacting region according to the invention, wherein the marked with the reference numeral 17 foundation pile segment corresponds to the lowest foundation pile segment, which for vibrating the monopile 1 in the seabed 6 and with the aid of a vibration device with its longitudinal axis perpendicular to this was placed.

Das erste Gründungspfahlsegment 2, sowie die weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17 weisen denselben Durchmesser von ungefähr 7 m auf und weiterhin auch dieselbe Höhe h von ungefähr 3 m. Die Wanddicke der Gründungspfahlsegmente 2, 3,17 beträgt in etwa 70-100 mm.The first foundation pile segment 2, as well as the further foundation pile segments 3, 17 have the same diameter of approximately 7 m and also the same height h of approximately 3 m. The wall thickness of the foundation pile segments 2, 3, 17 is approximately 70-100 mm.

In Figur 2 ist schematisch der grundsätzliche Aufbau eines zylindrisch ausgeführten Gründungspfahlsegments 8 dargestellt.In FIG. 2 schematically the basic structure of a cylindrically executed foundation pile segment 8 is shown.

Das Gründungspfahlsegment 8 besteht aus einem Stahlblech und weist eine Außenseite der Mantelfläche 9, sowie eine Innenseite der Mantelfläche 10 auf. Da das Gründungspfahlsegment 8 ein Hohlkörper ist, weist es außerdem einen Außenradius 13, sowie einen Innenradius 14 auf und eine sich dadurch ergebende Wanddicke d. Weiterhin ist eine der beiden Öffnungen 11 des hohlkörperartigen Gründungspfahlsegments 8 zu erkennen, welche durch die umhüllende Mantelfläche gebildet werden. Der Radius der Öffnung 11 entspricht damit dem Innenradius 14 des Gründungspfahlsegments 8. Das Gründungspfahlsegment 8 weist weiterhin zwei Stirnflächen 16 auf, von denen nur eine sichtbar ist und die endständig in der Ebene der Öffnungen 11 liegt. Die Fläche der Stirnflächen 16 wird ebenfalls durch den Unterschied zwischen Außenradius 13 und Innenradius 14, bzw. die Wanddicke bestimmt. Weiterhin zu erkennen ist die Längsachse 12 des Gründungspfahlsegments 8, welche durch die Zentren der beiden Öffnungen 11 verläuft.The foundation pile segment 8 consists of a steel sheet and has an outer side of the lateral surface 9, and an inner side of the lateral surface 10. Since the foundation pile segment 8 is a hollow body, it also has an outer radius 13, and an inner radius 14 and a resultant wall thickness d. Furthermore, one of the two openings 11 of the hollow body-like foundation pile segment 8 can be seen, which are formed by the enveloping lateral surface. The radius of the opening 11 thus corresponds to the inner radius 14 of the foundation pile segment 8. The foundation pile segment 8 also has two end faces 16, of which only one is visible and which is located in the terminal 11 in the plane of the openings. The area of the end surfaces 16 is also determined by the difference between outer radius 13 and inner radius 14, or the wall thickness. Furthermore, the longitudinal axis 12 of the foundation pile segment 8, which runs through the centers of the two openings 11, can be seen.

Das Gründungspfahlsegment 8 wurde durch Biegen eines Stahlblechs erzeugt, woraufhin dieses an seinen Kanten verschweißt wurde.The foundation pile segment 8 was produced by bending a steel sheet, after which it was welded at its edges.

Die Figur 3A zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2, bei welcher der Kontaktierungsbereich 18 durch einen zusätzlichen Rohrschuss 19 gebildet wird.The FIG. 3A shows a first embodiment of a first foundation pile segment 2 according to the invention, in which the contacting region 18 is formed by an additional tube shot 19.

Nach Herstellung eines Gründungspfahlsegments, wie dieses beispielsweise in der Figur 2 dargestellt ist, aus einem Stahlblech mit einer Wanddicke d von ungefähr 80 mm, wurde ein zusätzlicher Rohrschuss 19 mit der Innenseite 10 der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments verschweißt. Der zusätzliche Rohrschuss 19 wurde aus demselben Material hergestellt, wie das Gründungspfahlsegment, was bedeutet, dass das erste Material und das zweite Material im Sinne der Anmeldung identisch sind. Jedoch weist der zusätzliche Rohrschuss 19 im Gegensatz zu dem Gründungspfahlsegment keinen Korrosionsschutz auf.After producing a foundation pile segment, as this example in the FIG. 2 from a steel sheet with a wall thickness d of about 80 mm, an additional tube shot 19 was welded to the inside 10 of the lateral surface of the foundation pile segment. The additional tube shot 19 was made of the same material as the foundation pile segment, which means that the first material and the second material are identical for the purposes of the application. However, in contrast to the foundation pile segment, the additional pipe section 19 has no corrosion protection.

Weiterhin weist der zusätzliche Rohrschuss 19 einen Außenradius auf, der ungefähr dem Innenradius 14 des Gründungspfahlsegments entspricht.Furthermore, the additional pipe section 19 has an outer radius which corresponds approximately to the inner radius 14 of the foundation pile segment.

Der zusätzliche Rohrschuss 19 ist so innerhalb des Gründungspfahlsegments angeordnet, dass er über die Stirnseite des Gründungspfahlsegments hinausragt und somit einen durch die Vibrationsvorrichtung kontaktierbaren Kontaktierungsbereich 18 bildet. Somit wird der erfindungsgemäße Kontaktierungsbereich 18 vollständig aus dem zweiten Material gebildet, welches anstelle des Materials des Gründungspfahlsegments durch die Vibrationsvorrichtung verletzt wird.The additional tube weft 19 is arranged within the foundation pile segment in such a way that it projects beyond the end face of the foundation pile segment and thus forms a contacting region 18 that can be contacted by the vibration device. Thus, the contacting region 18 according to the invention is formed entirely from the second material, which is damaged by the vibration device instead of the material of the foundation pile segment.

Weiterhin ist der verwendete zusätzliche Rohrschuss 19 ein nichttragendes Element des ersten Gründungspfahlsegments, welches auch als sogenanntes verlorenes Teil bezeichnet werden könnte, da es nach dem Einvibrieren des Gründungspfahls und dem Aufbau beispielsweise einer Windkraftanlage keiner mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Dementsprechend ist eine Korrosion dieses zusätzlichen Rohrschusses 19 für die Statik des auf dem Gründungspfahl aufgebauten Bauwerks unerheblich.Furthermore, the additional pipe section 19 used is a non-load-bearing element of the first foundation pile segment, which could also be referred to as a so-called lost part, since it is not subjected to any mechanical stress after the vibrating of the foundation pile and the construction of, for example, a wind turbine. Correspondingly, corrosion of this additional tube section 19 is irrelevant to the statics of the structure erected on the foundation pile.

Figur 3B zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2, bei welcher der Kontaktierungsbereich 18 durch einen über eine Rundschweißnaht mit der Innenwand verschweißten Stahlring 20 gebildet wird. Dieser Kontaktierungsbereich kann durch die Vibrationsvorrichtung kontaktiert werden. FIG. 3B shows a second embodiment of a first foundation pile segment 2 according to the invention, in which the contacting region 18 is formed by a steel ring 20 welded to the inner wall by means of a circumferential weld seam. This contacting region can be contacted by the vibration device.

Der Stahlring 20 ist ebenfalls aus demselben Material hergestellt, wie das Gründungspfahlsegment, womit das erste Material und das zweite Material im Sinne der Anmeldung identisch sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist der Stahlring 20 im Gegensatz zu dem Gründungspfahlsegment keinen Korrosionsschutz auf und hat einen Außenradius, der ungefähr dem Innenradius 14 des Gründungspfahlsegments entspricht.The steel ring 20 is also made of the same material as the foundation pile segment, with which the first material and the second material are identical in the meaning of the application. Also in this embodiment, the steel ring 20, in contrast to the foundation pile segment no corrosion protection and has an outer radius, the approximately corresponds to the inner radius 14 of the foundation pile segment.

Der an der Innenseite des ersten Gründungspfahlsegments angeschweißte Stahlring 20 ist ebenfalls ein nichttragendes Element des Gründungspfahls und bleibt vorteilhafterweise im Inneren des Volumens des Gründungspfahlsegments versteckt.The steel ring 20 welded to the inside of the first foundation pile segment is also a non-structural element of the foundation pile and advantageously remains hidden inside the volume of the foundation pile segment.

Anstelle des Stahlrings 20 können selbstverständlich alternativ auch andere Strukturen im Inneren des Gründungspfahlsegments angebracht werden, wie zum Beispiel Vorsprünge, oder Platten aus Metall, bevorzugt Stahl.Of course, instead of the steel ring 20, other structures may alternatively be provided inside the foundation pile segment, such as protrusions, or plates of metal, preferably steel.

Figur 3C zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2. In diesem Ausführungsbeispiel wurden auf die Innen- sowie Außenseite des Gründungspfahlsegments Fieberglasmatten 21 aufgeklebt, welche die Kontaktierungsbereiche 18 bilden. Jeweils zwei der Fiberglasmatten 21 liegen sich auf der Innen- bzw. Außenseite des Gründungspfahlsegments gegenüber, sodass sowohl Innen- als auch Außenseite des Gründungspfahlsegments vor einer Beschädigung durch die Fixiereinrichtung (z.B. Klemmbacken) der Vibrationsvorrichtung geschützt werden. Die Verwendung von Fiberglasmatten hat die weiteren Vorteile, dass diese ein niedriges Gewicht aufweisen und damit leicht und sicher durch Aufkleben zu befestigen sind und des Weitern niedrige Materialkosten aufweisen. FIG. 3C shows a third embodiment of a first foundation pile segment according to the invention 2. In this embodiment, fiberglass mats 21 were formed on the inside and outside of the foundation pile segment, which form the contacting regions 18. Each two of the fiberglass mats 21 are located on the inside or outside of the foundation pile segment, so that both inside and outside of the foundation pile segment from damage by the fixing device (eg jaws) of the vibration device are protected. The use of fiberglass mats has the further advantages that they have a low weight and thus are easy and secure to attach by gluing and furthermore have low material costs.

Figur 3D zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2, bei welcher die Kontaktierungsbereiche 18 durch eine bereichsweise auf die Außen- und Innenwand aufgebrachte mehrlagige Beschichtung aus einem selbstheilenden Material 22 gebildet werden. Figure 3D shows a fourth embodiment of a first foundation pile segment 2 according to the invention, in which the contacting regions 18 are formed by a multi-layer coating of a self-healing material 22 applied in regions to the outer and inner walls.

Wie bei der in Figur 3C dargestellten dritten Ausführungsform liegen sich jeweils zwei der Kontaktierungsbereiche 18 auf der Innen- bzw. Außenseite des Gründungspfahlsegments gegenüber, sodass sowohl Innen- als auch Außenseite des Gründungspfahlsegments vor einer Beschädigung durch die Fixiereinrichtung (z.B. Klemmbacken) der Vibrationsvorrichtung geschützt werden.As with the in FIG. 3C illustrated third are each two of the contacting areas 18 on the inside or outside of the foundation pile segment, so that both inside and outside of the foundation pile segment are protected from damage by the fixing device (eg jaws) of the vibration device.

Zur Herstellung der mehrlagigen, selbstheilenden Beschichtung 22 wurde eine Grundierungsschicht aus Eisenglimmer verwendet. Hierauf wurde eine hochfeste Epoxidharzschicht aufgetragen.To prepare the multilayer self-healing coating 22, a primer layer of iron mica was used. Then a high strength epoxy resin layer was applied.

Figur 4A zeigt einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl 1, der als Monopile ausgeführt ist. Der Monopile weist ein erstes Gründungspfahlsegment 2 nach der in Figur 3A dargestellten Ausführungsform, sowie weitere daran befestigte Gründungspfahlsegmente 3,17 auf. Die weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17 entsprechen hierbei im Wesentlichen dem ersten Gründungspfahlsegment, weisen jedoch keinen Kontaktierungsbereich 18 auf. FIG. 4A shows a foundation pile 1 according to the invention, which is designed as a monopile. The monopile has a first foundation pile segment 2 after in FIG. 3A illustrated embodiment, as well as further attached foundation pile segments 3,17 on. The further foundation pile segments 3, 17 correspond essentially to the first foundation pile segment, but have no contacting region 18.

Die einzelnen Gründungspfahlsegmente 2,3,17 wurden mittels Rundschweißnähten 15 so zu dem erfindungsgemäßen Gründungspfahl verschweißt, dass die Längsachsen der Gründungspfahlsegmente übereinanderliegen und somit auch der Längsachse 12 des Gründungspfahls entsprechen.The individual foundation pile segments 2,3,17 were welded by means of circumferential welds 15 to the foundation pile according to the invention such that the longitudinal axes of the foundation pile segments lie one above the other and thus also correspond to the longitudinal axis 12 of the foundation pile.

Weiterhin zu erkennen ist das am Gründungspfahl 1 endständig angeordnete unterste Gründungspfahlsegment 17, welches dem ersten Gründungspfahlsegment 2 gegenüberliegt. Zum Einbringen des Gründungspfahls in den Baugrund wird dieses unterste Gründungspfahlsegment 17 so auf den Baugrund aufgesetzt, dass dieses mit seiner Längsachse im Wesentlichen senkrecht auf dem Baugrund aufsteht.Furthermore, it can be seen that the lowest foundation pile segment 17, which is arranged at the foundation pile 1 at the end, and which lies opposite the first foundation pile segment 2. For introducing the foundation pile into the ground, this lowermost foundation pile segment 17 is placed on the ground, that this rises with its longitudinal axis substantially perpendicular to the ground.

Figur 4B zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gründungspfahl 1, der ebenfalls als Monopile ausgeführt ist. Der Monopile weist im Unterschied zu dem Gründungspfahl des vorstehenden Ausführungsbeispiels ein erstes Gründungspfahlsegment 2 auf, dessen Wanddicke grösser ist, als die Wanddicke der weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17. So beträgt die Wanddicke des ersten Gründungspfahlsegments 2 etwa 90 mm, die der weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17 etwa 80 mm. Aufgrund dieses Abrostzuschlags kann der erste Gründungspfahl 2 ohne einen Korrosionsschutz ausgeführt werden, was kosteneffizient ist. Dennoch kann trotz der mechanischen Beschädigungen durch die Vibrationsvorrichtung eine strukturelle Lebensdauer des Gründungspfahls von etwa 25 Jahren gewährleistet werden. FIG. 4B shows a second embodiment of a foundation pile 1 according to the invention, which is also designed as a monopile. In contrast to the foundation pile of the above embodiment, the monopile has a first foundation pile segment 2 whose wall thickness is greater than the wall thickness of the further foundation pile segments 3, 17. Thus, the wall thickness of the first foundation pile segment 2 is about 90 mm, that of the other foundation pile segments 3,17 about 80 mm. Because of this drainage allowance, the first foundation pile 2 can be made without corrosion protection, which is cost-effective. Nevertheless, despite the mechanical damage caused by the vibration device, a structural life of the foundation pile of about 25 years can be ensured.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.
Gründungspfahl / MonopileFoundation pile / Monopile
2.Second
Erstes Gründungspfahlsegment / oberstes GründungspfahlsegmentFirst foundation pile segment / top foundation pile segment
3.Third
Zweites oder weiteres GründungspfahlsegmentSecond or further foundation pile segment
4.4th
Transition PieceTransition Piece
5.5th
Offshore WindkraftanlageOffshore wind turbine
6.6th
Baugrund / MeeresgrundGround / seabed
7.7th
Wasserspiegelwater level
8.8th.
GründungspfahlsegmentFoundation pile segment
9.9th
Außenseite der Mantelfläche / Außenseite des GründungspfahlsegmentsOutside of the lateral surface / outside of the foundation pile segment
10.10th
Innenseite der Mantelfläche / Innenseite des GründungspfahlsegmentsInside of the lateral surface / inside of the foundation pile segment
11.11th
Öffnung des GründungspfahlsegmentsOpening of the foundation pile segment
12.12th
Längsachse des Gründungspfahlsegments / Längsachse des GründungspfahlsLongitudinal axis of the foundation pile segment / longitudinal axis of the foundation pile
13.13th
Außenradius des GründungspfahlsegmentsOuter radius of the foundation pile segment
14.14th
Innenradius des GründungspfahlsegmentsInner radius of the foundation pile segment
15.15th
Rundschweißnahtcircumferential weld
16.16th
Stirnfläche / StirnseiteFace / face
17.17th
Unterstes GründungspfahlsegmentBottom foundation pile segment
18.18th
Kontaktierungsbereichcontacting
19.19th
Zusätzlicher RohrschussAdditional pipe shot
20.20th
Mit der Innenwand verschweißtes zweites Material / StahlringSecond material / steel ring welded to the inner wall
21.21st
Mit der Außen- und Innenwand verklebtes zweites Material / FiberglassmattenBonded with the outer and inner wall second material / fiberglass mats
22.22nd
Beschichtung aus zweitem Material auf Außen- und Innenwand / selbstheilende mehrlagige BeschichtungCoating of second material on outer and inner wall / self-healing multi-layer coating
d:d:
Wanddicke des GründungspfahlsegmentsWall thickness of the foundation pile segment
h:H:
Höhe des GründungspfahlsegmentsHeight of the foundation pile segment

Claims (13)

  1. Foundation pile (1) having a first foundation pile segment (2) and at least one second foundation pile segment (3) which are connected to one another in such a way that their longitudinal axes (12) substantially coincide, wherein the first and second foundation pile segment consist of a first material and wherein the first foundation pile segment has at least one contacting region (18) for contacting with a vibration device, wherein the contacting region has, at least in certain regions, a second material for protecting the first material from mechanical damage by the vibration device,
    characterized in that
    the second material and the first material are identical and the first foundation pile segment (2) has a greater wall thickness than the second foundation pile segment (3), or in that the second material is mounted on or applied to the inner side (10), the outer side (9) and/or the end side (16) of the first foundation pile segment that is not connected to the second foundation pile segment.
  2. Foundation pile according to Claim 1, wherein the second material is mounted on or applied to the inner side (10), the outer side (9) and/or the end side (16) of the first foundation pile segment that is not connected to the second foundation pile segment, and wherein the second material is a non-load-bearing element of the foundation pile.
  3. Foundation pile according to Claim 2, wherein the non-load-bearing element is mounted on the inner side (10) or the outer side (9) of the first foundation pile segment, with the result that the contacting region projects beyond the end side (16) of the first foundation pile segment that is not connected to the second foundation pile segment.
  4. Foundation pile according to either of Claims 2-3, wherein the second material is connected to the first foundation pile segment mechanically, by means of welding and/or by means of adhesive bonding.
  5. Foundation pile according to either of Claims 2 and 4, wherein the second material is a coating.
  6. Foundation pile according to Claims 1, or 2-5, wherein the second material is a non-corrosive material.
  7. Foundation pile according to Claim 5, wherein the coating is selected from the group consisting of a thermal zinc coating with or without aluminium, a polymer coating, a ceramic coating, a self-healing coating, an iron mica coating, a zinc phosphate coating and/or a carbon fibre coating.
  8. Foundation pile according to one of the preceding claims, wherein the second material has a profiling.
  9. System comprising a foundation pile (1) according to one of the preceding claims, and a vibration device contacting the contacting portion (18) of the first foundation pile segment (2).
  10. System according to Claim 9, wherein the vibration device comprises a fixing device which has a profiling and/or an electromagnet.
  11. Wind turbine (5) having at least one foundation pile (1) according to one of the preceding Claims 1-8.
  12. Method for vibrating a foundation pile into the substratum, comprising the following steps:
    providing a foundation pile (1) according to one of Claims 1-8 having a first foundation pile segment (2) and at least one second foundation pile segment (3), wherein the first foundation pile segment has at least one contacting region (18) for contacting with a vibration device, and the contacting region has, at least in certain regions, a second material for protecting the first material from mechanical damage by the vibration device;
    contacting the contacting region (18) of the first foundation pile segment (2) of the foundation pile (1) with a vibration device;
    contacting the substratum (6) with the lowermost foundation pile segment (17) of the foundation pile (1), wherein the longitudinal axis (12) of the foundation pile is arranged substantially perpendicularly to the substratum; and
    introducing an axial force into the foundation pile by means of the vibration device for vibrating the foundation pile into the substratum.
  13. Method according to Claim 12, wherein the second material arranged at the contacting region (18) of the first foundation pile segment is removed after the foundation pile has been vibrated in.
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