FI124043B

FI124043B - Sovitelma mastomaisten rakenteiden perustuksen yhteydessä

Info

Publication number: FI124043B
Application number: FI20096119A
Authority: FI
Inventors: Kari Tuominen
Original assignee: Peikko Group Oy
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2014-02-14
Also published as: WO2011051550A1; EP2494112A1; FI20096119A; DK2494112T3; EP2494112A4; FI20096119A0; EP2494112B1

Description

Sovitelma mastomaisten rakenteiden perustuksen yhteydessä

Keksinnön kohteena on sovitelma mastomaisten rakenteiden perustuksen yhteydessä, joka perustus käsittää teräsbetonirakenteen, jossa on kiinnityspultit mas-5 tomaisen rakenteen ankkuroitui seksi perustukseen kiinnityspultteihin mastomaisen rakenteen alalaipan yläpuolisten kierrettävien muttereiden avulla.

Keksintö liittyy mastomaisten rakenteiden perustuksien yhteyteen, tarkemmin sanoen rakenteisiin, joilla mastomainen rakenne yhdistetään perustuksiin. Mastomaisia rakenteita ovat esimerkiksi tuulivoimalat, savupiiput valotolpat ja muut 10 dynaamisesti kuormitetut mastomaiset rakenteet.

Tuulivoimaloiden mastorakenteiden perustusten yhteydessä käytössä on ollut käytössä kaksi yleistä perustusratkaisua. Ensimmäisessä tunnetussa ratkaisutyy-pissä tuulivoimatomin teräksinen tornin osa valetaan perustuksiin. Toisessa tunnetussa ratkaisussa tuulivoimalan torni asennetaan perustuksen päälle ja vetovoimat ankkuroi-15 daan perustuksiin ankkurointipulteilla. Perustusten ja tornin välialue juotetaan juotos-massalla, jonka välityksellä puristusvoimat siirretään perustukselle.

Edellä mainitun ensimmäisen tunnetun perusratkaisun epäkohtana on mm. se, että työmaa käsittelee normaalisti perustusta tehdessään pienehköjä raudoitus-tuotteita, joiden paino on korkeimmillaan 100 kg. Työmaaolosuhteissa muodostuu eri-20 tyisiä lisäongelmia kun siellä onkin käsiteltävä 10 000 -20 000 kg painavaa terästomin osaa, joka on sovitettava raudoituksiin. Tämä ongelma kasvattaa kustannuksia, jotka johtuvat esimerkiksi kaluston koon kasvamisesta. Lisäksi kustannukset nousevat siitä, että logistiikka vaikeutuu koska tornin toimitusajat poikkeavat muusta perustusraudoi-tuksesta.

25 Lisäongelmia syntyy siitä, että painavan terästorniosan asentaminen on vaativaa koska valutapahtumien jälkeen betonivalun pinnalle jäävän laipan on oltava q riittävän tarkasti vaakatasossa. Ongelma on olennainen, koska 60 - 120 m tornin pysty- c\j suoruusvaatimukset ovat erityisen tarkat. Juotos tehdään kun koko torni on asennettu ? tai ensimmäinen tornin osa asennetaan erikseen ja juotetaan, o 00 30 Edellä mainitun toisen tunnetun perusratkaisun epäkohtana on mm. se, ϊ että koko torni joudutaan asentamaan pelkästään pulttien varaan asennusvaiheessa.

q) Juotos tehdään vasta tornin asennuksen jälkeen. Asennuksessa torni aiheuttaa suuria ^ voimia huojuessaan pulteille. Asennusjärjestyksenä käytetään myös sitä, että ensim- o mäinen tornin osa asennetaan ja juotetaan sekä pultit esikiristetään ja vasta juotoksen ^ 35 kovettumisen jälkeen on mahdollista asentaa loppuosa tornista. Tämä aiheuttaa lisää aikaa asennuksen läpimenolle ja samalla lisäkustannuksia erityisesti asennuskaluston 2 myötä. Perustusten betoni myös viruu, josta johtuen pulttien esikiristys laskee ajan myötä. Tästä ilmiöstä johtuen esikiristystä on tarkistettava määräajoin varsinkin betonointia seuraavan vuoden aikana. Viruminen on suurinta ajallisesti lähellä valutapah-tumaa ja virumaan vaikuttaa kuormituksen määrä. Viruminen on haitallinen ilmiö pul-5 tin esikiristyksen kannalta.

Dynaamisesti kuormitetuissa mastomaisissa rakenteissa esijännitysvoima on kyettävä siirtämään yhtenäisenä ylimmästä mutterista pultin kautta ankkuroivalle / ankkuroiville elementeillä. Tähän mennessä tyypillisesti ratkaisuna on ollut rakenteen päätylaipan kiristäminen suoraan rakennetta vasten. Ongelmana on ollut betoniraken-10 teiden epätarkkuus, josta johtuen käytetään erilaisia ratkaisua betonipinnan tasomaisuuden varmistamisen, kuten tasoittavat jälkivalut.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sovitelma, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat pystytään eliminoimaan. Tähän on päästy keksinnön mukaisen sovitelman avulla. Keksinnön mukainen sovitelma on tunnettu mastomaisen 15 rakenteen alalaipan ja perustuksen väliin sovitettavasta välikeasetelmasta, joka käsittää h oi kki m ai sen kierreosan, vasteosan, jossa on h oi kki m ai sen kierreosan kierteiden kanssa yhteensopivat kierteet, jolloin h oi kki m ai n en kierreosa on sovitettu kunkin kiinnitys-pultin ympärille halutulle korkeudelle holkkimaisen kierreosan ja vasteosan kierteiden avulla ja jolloin välikeasetelma on sovitettu perustuksen ja mastomaisen rakenteen ala-20 laipan väliin kiinnityspulttiin kierrettävän yläpuolisen mutterin avulla.

Keksinnön mukaisen sovitelman etuna on sen yksinkertaisuus ja keksinnön avulla aikaansaatava edullinen voimien tasainen jakaantuminen etenkin dynaamisissa kuormitustilanteissa· keksinnön etuna on edelleen sen monipuolisuus, sillä keksinnön mukaista sovitelmaa on mahdollista käyttää kaikissa tavanomaisissa mastora-25 kenteissa siten että säädettävyys on varmennettu ja samalla esijännitysvoimat vaikuttavat tasaisesti ylämutterilta ankkuroivaan elementtiin.

q Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa pii- c\j rustuksessa kuvattujen sovellutusesimerkkien avulla, jolloin ? kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen sovitelman ensimmäistä sovellutus- o 00 30 muotoa sivulta nähtynä periaatteellisena kuvantona, g kuvio 2-5 esittävät kuvion 1 mukaisen sovellutusmuodon yksityiskohtaa o) suuremmassa mittakaavassa ja eri suunnista nähtyinä kuvantoina, ^ kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen sovitelman toista sovellutusmuotoa o sivulta nähtynä periaatteellisena kuvantona, 00 35 kuviot 7-9 esittävät kuvion 6 mukaisen sovellutusmuodon yksityiskoh taa suuremmassa mittakaavassa ja eri suunnista nähtyinä kuvantoina, 3 kuvio 10 esittää keksinnön mukaisen sovitelman kolmatta sovellutus-muotoa sivulta nähtynä periaatteellisena kuvantona ja kuviot 11-13 esittävät kuvion 10 mukaisen sovellutusmuodon yksityiskohtaa suuremmassa mittakaavassa ja eri suunnista nähtyinä kuvantoina.

5 Kuvioissa 1 - 5 on esitetty keksinnön ensimmäinen sovellutusmuoto. Vii tenumeron 1 avulla on merkitty mastomainen rakenne tai mastomaisen rakenteen osa. Viitenumeron 2 avulla on yleisesti merkitty teräsbetonirakenne, jossa on kiinnityspultit 3, joiden avulla mastomainen rakenne 1 kiinnitetään perustukseen, kiinnitys tapahtuu mastomaisen rakenteen 1 alalaipan 4 yläpuolisten muttereiden 5 avulla, jotka kierre-10 tään kiinnityspultteihin 3.

Olennaisena seikkana keksinnössä on se, että ratkaisussa käytetään väli-keosaa, joka muodostetaan seuraavalla tavalla. Kuvioiden 1-5 mukaisessa sovellu-tusmuodossa valutapahtuman jälkeen kiinnityspultin 3 läpi pujotetaan aluslevy 6 beto-nipintaa/muottirakennetta vasten. Sen jälkeen pujotetaan vasteosana 7 toimiva paksu 15 ulkokierteellinen osa aluslevyn päälle. Lopuksi kierretään kiinnitysmutteri 8, joka esi-kiristetään suunniteltuun voimaan. Tämä esikiristysvoima siirtyy vasteosana 7 toimivan paksun kierreosan ja aluslevyn 6 kautta puristuksena betonille. Samalla perustus on jännitettynä ja virumat kuormien johdosta lähtevät muodostumaan.

Mastomaisen rakenteen 1 ts. itse pilaritomin asennusta varten vasteosana 20 7 toimivaan paksuun ulkokierreosaan kierretään h oi kki m ai n en kierreosa 9 juuri oike aan korkeuteen. Näin saadaan aikaan haluttu korkeussäätö. Tässä sovellutusmuodossa h oi kki m ai n en kierreosa 9 on h oi kki m ai n en sisäkierreosa.

Holkkimaisen kierreosan 9 päälle voidaan edullisesti asentaa levymäinen tukiosa 10, jonka toinen pinta on kalottimainen pinta ja toinen pinta voi olla esimerkik- 25 si tasomainen pinta tai jokin muu sopiva pinta. Levymäisellä tukiosalla 10 tasataan voimat tuulivoimatomin alalaipalle 4. Koska laipassa 4 on valmistustoleransseista ja q taipumista johtuvia poikkeamia on tärkeätä, että voimat jakaantuvat tasaisesti sillä dy- c\j naamisessa kuormituksessa pistemäiset kuormitukset ovat vaarallisia. Ensimmäisen ? tomiosan asentamisen yhteydessä laipan 4 yläpuolinen mutteri 5 kiristetään kiinni. Ki- o 00 30 ristys on mahdollista tehdä myös sovittuun/ lopulliseen esikiristysarvoon. Levymäinen g tukiosa 10 ei ole välttämätön, vaan keksintöä voidaan soveltaa myös ilman edellä mai- o) nittua levymäistä tukiosaa.

^ Kuvioin 1 mukaisessa sovellutusmuodossa levymäinen tukiosa 10 on so- o vitettu painautumaan kalottimaisella pinnallaan holkkimaisen kierreosan 9 yläpäätä 00 35 vasten ja tasomaisella pinnallaan mastomaisen rakenteen alapintaa vasten.

4

Kuvioissa 2 - 5 on kuvattu erikseen edellä mainittu välikeosa erillisinä eri suunnista nähtyinä kuvantoina.

Välikeosa on mahdollista suunnitella siten, että tornin alle ei tehdä jälki-valua, jolloin tornin asennon säädettävyys paranee esimerkiksi maaperän painumisista 5 tai muista syistä johtuen. Jälkivalun käyttö on mahdollista ja samalla jälkivalun toteutus voidaan valita teknisesti ja aikataulullisesti parhaalla mahdollisella tavalla.

Kuvioissa 6 - 9 on esitetty keksinnön toinen sovellutusmuoto. Kuvioissa 6 - 9 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1-5.

Kuvioiden 6-9 sovcllutusmuodossa levymäinen tukiosa 10 on sovitettu 10 kiinnityspultin 3 läpi perustuksen pintaan niin, että se painautuu tasomaisella pinnallaan perustusta vasten. Kiinnityspultin 3 ympärille on lisäksi sovitettu h oi kki m ai n en kierreosa 9 niin, että se painautuu alapäällään levymäisen tukiosan 10 kalottimaista pintaa vasten. Holkkimainen kierreosa 9 on tässä sovellutusmuodossa ulkokierreosa. Holkkimainen kierreosa 9 on kierretty tämän sovellutusmuodon vasteosana toimivan 15 mastomaisen rakenteen alalaippaan 4 muodostetun reiän sisäkierteisiin niin, että ala-laippa 4 asettuu halutulle korkeudelle. Näin saadaan aikaan haluttu korkeussäätö. Viitenumerolla 11 on esitetty holkkimaisen kierreosan yläpäähän sovitettu tukilaippa, jota vasten kiinnityspulttiin 3 sovitettu yläpuolinen mutteri 5 on kiristetty.

Kuvioissa 7 - 9 on esitetty tämän sovellutusmuodon välikeosa eri suun-20 nista nähtyinä kuvantoina.

Kuvioissa 10 - 13 on esitetty keksinnön kolmas sovellutusmuoto. Kuvioissa 10 - 13 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioiden 1 - 9 yhteydessä.

Kuvioiden 10 - 13 mukaisessa sovellutusmuodossa holkkimainen osa 9 25 on ulkokierreosa. Holkkimainen kierreosa 9 on sovitettu kiinnityspultin 3 ympärille ja kierretty tämän sovellutusmuodon vasteosana toimivaan, perustuksen osana olevan q laippaelementtiin 12 muodostetun reiän sisäkierteisiin niin, että holkkimainen kierreo- c\j sa 9 ulkonee halutulla tavalla perustuksen pinnasta, jolloin saadaan aikaan haluttu kor- ? keussäätö. Levymäinen tukiosa 10 on sovitettu kiinnityspultin 3 ympärille, että se tu- o 00 30 keutuu kalottimaisella pinnallaan holkkimaisen kierreosan 9 yläpäätä vasten ja ta- g Sörnäisellä pinnallaan mastomaisen rakenteen alalaipan 4 alapintaa vasten, o) Edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä ei ole tarkoitettu mitenkään rajoit- ^ tamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa o täysin vapaasti. Esimerkiksi eri komponenttien muotoilua ja/tai lukumääriä ei ole mi- 00 35 tenkään rajoitettu kuvioiden esimerkkeihin, vaan toisenlaisetkin ratkaisut ovat mahdol lisia.

Claims

1. Sovitelma mastomaisten rakenteiden perustuksen yhteydessä, joka perustus käsittää teräsbetonirakenteen, jossa on kiinnityspultit (3) mastomaisen rakenteen 5 ankkuroi mi seksi perustukseen kiinnityspultteihin (3) mastomaisen rakenteen alalaipan (4) yläpuolisten kierrettävien muttereiden (5) avulla, tunnettu mastomaisen rakenteen alalaipan (4) ja perustuksen väliin sovitettavasta välikeasetelmasta, joka käsittää holkkimaisen kierreosan (9), ja 10 vasteosasta (7), jossa on holkkimaisen kierreosan (9) kierteiden kanssa yhteensopivat kierteet, jolloin holkkimainen kierreosa (9) on sovitettu kunkin kiinnityspultin (3) ympärille halutulle korkeudelle holkkimaisen kierreosan (9) ja vasteosan (7) kierteiden avulla, ja 15 jolloin välikeasetelma on sovitettu perustuksen ja mastomaisen rakenteen alalaipan väliin kiinnityspulttiin kierrettävän yläpuolisen mutterin (5) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että sovitelma käsittää levymäisen tukiosan (10), jonka toinen pinta on kalottimainen pinta, jolloin le- 20 vymäinen tukiosa (10) on sovitettu painautumaan kalottimaisella pinnallaan holkkimaisen kierreosan (9) toista päätä vasten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että holkkimainen kierreosa (9) on holkkimainen sisäkierreosa. 25

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ^ holkkimainen kierreosa (9) on holkkimainen ulkokierreosa. o (M cp

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kiinnitys- 30 pultin (3) läpi on pujotettu aluslevy (6), joka on sovitettu tukeutumaan perustuksen be-tonipintaa/muottirakennetta vasten, kiinnityspultin (3) ympärille, aluslevyn (6) päälle CL on pujotettu vasteosana (7) toimiva ulkokierreosa, joka on esikiristetty paikalleen kiinni nityspulttiin kierretyn kiinnitysmutterin (8) avulla ja holkkimainen kierreosa (9) on CD g kierretty ulkokierreosaan halutulle korkeudelle, o cm 35

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma tunnettu siitä, että levymäi nen tukiosa (10) on sovitettu painautumaan kalottimaisella pinnallaan holkkimaisen kierreosan (9) yläpäätä vasten ja toisella pinnallaan mastomaisen rakenteen alalaipan (4) alapintaa vasten.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kiinnitys- 5 pultin (3) ympärille on sovitettu holkkimainen kierreosa (9) niin, että se painautuu alapäällään perustuksen pintaan ja niin, että se on kierretty vasteosana (7) toimivan mastomaisen rakenteen alalaippaan muodostetun reiän sisäkierteisiin niin, että alalaippa (4) asettuu halutulle korkeudelle.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että levymäi nen tukiosa (10) on sovitettu kiinnityspultin (3) läpi perustuksen pintaan niin, että se painautuu toisella pinnallaan perustuksen pintaa niin, että se painautuu toisella pinnallaan perustusta vasten ja niin, että holkkimainen kierreosa (9) painautuu alapäällään levymäisen tukiosan (10) kalottimaista pintaa vasten. 15

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että holkki- maisen kierreosan yläpäähän on sovitettu tukilaippa (11), jota vasten kiinnityspulttiin (3) sovitettu yläpuolinen mutteri (5) on kiinnitetty.

10. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että holkki mainen kierreosa (9) on sovitettu kiinnityspultin (3) ympärille ja kierretty vasteosana (7) toimivaan, perustuksen osana olevan laippaelementtiin muodostetun reiän sisäkierteisiin niin, että holkkimainen kierreosa (9) ulkonee halutulla tavalla perustuksen pinnasta. 25

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kiinni- 't 5 tyspultin (3) ympärille on sovitettu levymäinen tukiosa (10) niin, että se tukeutuu ka- c\j . lottimaisella pinnallaan holkkimaisen kierreosan (9) yläpäätä vasten ja toisella pinnal- ? laan mastomaisen rakenteen alalaipan (4) alapintaa vasten. m 30 x DC CL CD S CD O O C\J