JP5328910B2 - タワーを組み立てる方法及びタワー - Google Patents

Description

本発明は、タワーを組み立てる方法及びタワーに関する。好適な実施形態において、タワーは風車のために使用される。

風車は一般的に、鋼製のタワーの上部に取り付けられる。タワーは通常、多数のモジュールから成る。

鋼の価格はコンクリートの価格よりも高まっているので、風車タワーをコンクリートから建設することが有利である。

大型の実験用風車の場合、いわゆる"スリップ成形注入法"を用いることによって建設されるコンクリートタワーを建設及び使用することが知られている。この種のタワーの一例は、デンマークにおいてＴｖｉｎｄタービンのために１９７７年に建設された。

この方法は、コンクリートが、タワーの上部に配置された型に充填されなければならないという欠点を有する。建設作業の最後には、コンクリートは、タワーの最終的な高さにおいて型に充填されなければならない。この高さに応じて、充填のための労力が高まる。さらに、作業員がこの最終的な高さにおいてコンクリートを型に充填する必要があるので、作業員の作業は、その日の時間、健康に関する規制、及びその高さによる安全規定によって、制限される。

国際公開第０７／０２５９４７号パンフレットには、コンクリートタワーが鉛直方向に押し出される方法が開示されている。この方法は、極めて実質的な技術的配列を必要とするという欠点を有する。なぜならば、成形中にタワーを押し上げるために、大きな寸法の構成要素のために高圧が必要とされるからである。大きな直径における大きな圧力は、極めて大きな技術的配列を必要とする。

予め成形されたセグメント（プレキャストセグメント）の使用によりコンクリートタワーを建設することも知られている。このようなセグメントは、道路又は橋を利用するセグメントの輸送を想定した寸法を有する。従って、輸送問題を解決するために付加的な努力がなされる必要がある。

完成した円筒状のエレメントを積み重ねることによってコンクリートタワーを建設することが知られている。これらのエレメントは、多数のポストテンションケーブルによって結合されている。エレメントを積み重ねた後、多数のポストテンションケーブルが、タワー壁部に設けられた通路に挿入される。通路は、上部から底部までタワーを通過しており、各ポストテンションケーブルは、タワー高さに応じてケーブルが大きな有効長に達するように、中断していない。ケーブル挿入後、通路にスラリ材料が充填される。

この構成は、高いタワーの場合に、スラリの確実な注入に特別な注意を要するという欠点を有する。さらに、特に高いタワーの場合に、通路にケーブルを挿通することが困難である。

米国特許第７１１４２９５号明細書には、これらの問題を解決するための改良された方法が開示されている。漏斗状の装置は、テンションケーブルを案内するために、及び、２つのタワーセグメントの間の、耐圧性の移行部を生じるようにシールを形成するために、使用されている。しかしながら、これらの構成にもかかわらず、大きなタワー高さの場合に通路にポストテンションケーブルを挿通してスラリ（グラウト）を注入するという問題が残っている。

米国特許第７１０６０８５号明細書には、ポストテンションケーブルを必要としない、セグメントから成るタワーが開示されている。この構成は、多くの取付け作業を必要とし、多数の締結具を必要とするという欠点を有する。

米国特許出願公開第２００８／００４０９８３号明細書には、セグメントから成るタワーが開示されている。セグメントは地上で予め組み立てられるので、セグメントはテンショニングケーブルを必要としない。この構成は、多くの取付け作業を必要とし、多数の締結具を必要とするという欠点を有する。

国際公開第０８／０３１９１２号パンフレットには、プレハブ式のエレメントによって取り付けられる風車タワーが開示されている。タワーは、長手方向継手を形成する長手方向リブを有している。これらの継手は、金属エレメントと、高抵抗モルタルとを有する。これらは、多くの取付け作業を必要とし、多数の締結具を必要とするという欠点につながる。付加的に、高強度モルタルも必要とされる。

本発明の課題は、風車のためのタワーを組み立てるための改良された方法と、改良されたタワーとに関する。

この課題は、請求項１の特徴と、請求項１７の特徴とによって解決される。

好適な実施形態は従属請求項の対象である。

本発明によれば、タワーを建設するために、多数の予め成形されたエレメントが鉛直方向に積み重ねられる。エレメントの部分は、タワー壁部を形成する。タワーの各エレメントはその位置に固定され、タワー内部を延びる多数の割り当てられたポストテンションケーブルによってタワー基礎部と結合される。

エレメントのポストテンションケーブルは、タワー壁部内の専用の通路に埋め込まれることなくタワー内を挿通される。ポストテンションケーブルは、ケーブルの振動を防止又は最小化するためにダンパ手段を介してタワー壁部と所定の箇所で固定される。

本発明は、
−予め成形されたエレメントを積み重ねることと、
−エレメントを、特別な通路に挿入される必要のないポストテンションケーブルによって固定することと、
−ポストテンションケーブルが、振動を最小限に抑えるために所定の箇所で減衰されることを組み合わせる。

本発明によれば、コンクリートタワーは、円筒状又はテーパしたコンクリート管を互いに上下に積み重ねることによって構成される。管は、タワー壁部に設けられた空洞内を通過しないポストテンションケーブルによって、構造的な一体性を形成するように結合される。ケーブルは、適切なダンパ手段の適用により振動が防止される。

好適な実施形態において、コンクリートタワーは、それぞれが完成した環状のエレメントを形成した、モジュールとしての円筒状又はテーパした多数の予め成形されたエレメントによって建設される。

これらのエレメントの幾つか又は全ては、ポストテンションケーブルに取り付けるためのダンパを支持する構造エレメントが取り付けられている。

タワーは、完成したタワーが形成されるまで、予め成形されたモジュールを互いに上下に積み重ねることにより建設される。この積重ねの後、ポストテンションケーブルが取り付けられ、緊張させられる。ケーブル据付けの間又は後に、振動を防止するためのダンパ手段がケーブルに取り付けられる。

好適な実施形態において、予め成形されたエレメント又はモジュールの内の１つ又は２つ以上が、計画された現場において成形される。底部モジュールは、基礎部の上に直接に成形される。補助モジュールは、風車の場所に隣接して又はウィンドファーム（風力発電施設）において又はその付近の適切な場所において成形される。その他のモジュールは、その他のあらゆる場所から、予め成形された又はプレハブ式のエレメントとして供給される。このようなその他のモジュールは、コンクリート又は鋼から形成されていてよい。

現場において注型されるモジュールは、好適には、一般的な契約目的のための通常の可搬式コンクリートポンプが到達可能な高さを超えないモジュール高さで形成することができる。

モジュール又はエレメントは、底部、内部、外部及び上部から成るフォーム又は型において成形することができる。上部及び／又は底部は、好適な実施形態において、外部又は内部に一体化されている。例えば、底部は内部と一体化されていてよく、上部は外部と一体化されていてよい。

据え付けられたポストテンションケーブルの効果により、引張応力を支持するための個々のモジュールの長手方向の補強は必要とされない。長手方向の補強は、取扱いのために必要な程度に制限されてよい。周方向及びせん断補強は、荷重を受けた時の一体性を保証しかつせん断力及びトルクを受け渡すために必要とされる程度に制限される。

好適な実施形態において、繊維強化コンクリートが使用され、鉄筋を用いる従来の補強は回避される。繊維は、鋼繊維又はガラス繊維であることができる。

モジュールの積重ねが完了すると、多数のケーブルは、完成したタワーに部分的に及び／又は完全に引き通される。ケーブルは第１の端部において固定された後、ケーブルは他方の端部において固定され、緊張させられる。

テンションケーブルには、適切なダンパ手段が取り付けられている。ダンパ手段は、同調アブソーバであるか、又は粘性手段によりその効果を得るダンパであってよい。

好適な実施形態において、減衰効果は、ケーブルを規則的な間隔でタワー壁部にブラケット又は同様の構造体を用いて結合することにより得られる。ケーブルとブラケットとの間の継手及び／又はブラケットとタワーとの間の継手には、粘性減衰エレメント、例えばゴム又はタール化合物が取り付けられている。

好適な実施形態において、最下位のタワーモジュールは、基礎ベースプレートの上に直接に成形され、従って、タワー台座の製造が回避される。

別の好適な実施形態において、最下位のタワーモジュールは、岩の地面の上に直接に成形され、基礎部は、単純なロックアンカーに制限される。

発明は以下の図面を参照してより詳細に説明される。

本発明によるタワーを使用する風車を示す図である。 図１に示した本発明によるコンクリートタワーを示す図である。 図２に示した本発明によるタワーをより詳細に示す図である。 図３に示したタワー３の横断面図である。 本発明によるコンクリートタワーの縦断面図である。 図５に示したタワー３の横断面図である。 タワーモジュールを結合するための継手の４つの態様を示す図である。 隣接するタワーモジュールの間の継手と、ケーブル配列との別の態様を示す図である。

図１は、本発明によるタワーを使用する風車を示している。風車は、ナセル２によって支持されたロータ１を有している。ナセル２はタワー３に取り付けられていて、タワー３は基礎部４によって支持されている。

図２は、図１に示した本発明によるコンクリートタワー３を示している。

コンクリートタワー３は、互いに上下に積み重ねられたモジュール５としてのエレメントを用いて構成されている。好適な実施形態において、タワー３の上部に配置された最後のモジュール６は、その下方のモジュール５よりも実質的に短い。

図３は、図２に示した本発明によるタワーをより詳細に示している。

この実施形態において、各タワーモジュール５（上部におけるタワーモジュール６を除く）は、上部においてケーブル支持突出部７を有している。

タワー３の右側に、ポストテンションケーブル８の中心線が示されている。そのうちの幾つかは、タワー３の全長に亘って、上部のモジュール６から基礎部４まで、全てのモジュール５を通過して延びている。

別のポストテンションケーブル８は、幾つかのモジュール５のみを通過しており、特定のモジュール５の上部から、その特定のモジュール５の下方に配置された全てのモジュール５を通って延びている。

この図では、ポストテンションケーブル８は、鉛直方向に降下するように示されている。

図４は、図３に示されたタワー３の横断面図を示している。

この例では、タワーモジュール５及び６はそれぞれ、モジュール５及び６を基礎部４に結合する４本のポストテンションケーブルを有している。

タワーモジュール５，６からのケーブルは、周方向にずれて配置されているので、互いに干渉しない。

タワー壁部９はケーブルを包囲している。

この例ではケーブルは鉛直方向に降下しているので、上部モジュール６からの４本のケーブル１０は、タワーの中心ＣＴに最も近くなっている。

マスト若しくはタワー３の上部から基礎４まで数えると、４本のケーブル１１はモジュール５−１に割り当てられており、４本のケーブル１２はモジュール５−２に割り当てられており、４本のケーブル１３はモジュール５−３に割り当てられている。

ケーブル１１，１２及び１３は、次第にタワー壁部９に近くなっている。

図５は、本発明によるコンクリートタワー３の縦断面図を示している。

図３とは異なり、ポストテンションケーブル８は、タワー壁部９に対して平行に降下している。

図６は、図５に示したタワー３の横断面を示している。

この例では、各タワーモジュール５及び６は、モジュール５及び６を基礎部４に結合する４本のポストテンションケーブルを有している。

タワーモジュールからのケーブルは、周方向にずれて配置されているので、互いに干渉しない。

タワー壁部９はケーブルを包囲している。ケーブルはタワー壁部６に対して平行に降下しているので、上部モジュール６からの４本のケーブル１０と、モジュール５−１からの４本のケーブル１１と、モジュール５−２からの４本のケーブル１２と、モジュール５−３からの４本のケーブルとは、タワー壁部９から等しい距離に配置されている。

図７は、タワーモジュールを結合するための継手の４つの態様を示している。

図７Ａを参照すると、タワーモジュール５−１はケーブル支持突出部７を有しており、このケーブル支持突出部７は、ポストテンションケーブル８のための係止箇所として働くか、又は例えば通路１４によって、より上位のモジュールからのケーブルの減衰のための支持部として働き、通路１４は、ケーブル８が挿通されると、タールベース又はゴムベースの化合物で充填されてよい。

図７Ｂを参照すると、隣接するモジュール５−１及び５−２は、***部及び溝配列１５を用いて中心合わせされている。

図７Ｃを参照すると、隣接するモジュール５−１及び５−２は、重ね合わせ部を用いて中心合わせされている。

この場合、ケーブル支持突出部７は、プラットフォームとして働くように内方へ延びており、電力ケーブル、はしご又はリフトのための穴１６だけを残している。

上側のモジュール５−１は、上側のモジュール５−１が下側のモジュール５−２の上に取り付けられた時に上側のモジュール５−１を中心合わせする凹所１７を有している。

図７Ｄを参照すると、隣接するモジュール５−１及び５−２は、重ね合わせ部を用いて中心合わせされている。

この場合、ケーブル支持突出部７は、上側のモジュール５−１のための中心合わせ凹所１８を提供するように上方へ延びている。上側モジュール５−１が下側モジュール５−２の上に配置されると、上側モジュール５−１はこの凹所１８において中心合わせされる。

図８は、隣接するタワーモジュールの間の継手と、ケーブル配列との別の態様を示している。

図８Ａを参照すると、タワーモジュール５−１及び５−２は、上述のようなケーブル支持突出部を有していない。

その代わりに、中心合わせ部品１９が２つの隣接するモジュール５−１及び５−２の間に配置されている。中心合わせ部品１９は、ケーブル８のために使用される穴１４を有している。

図８Ｂを参照すると、中心合わせ部品１９は、電力ケーブル、リフト又ははしごのための小さな穴２０だけを有しており、これにより、中心合わせ部品１９はプラットフォームとして使用される。

図８Ｃを参照すると、中心合わせ部品１９におけるポストテンションケーブル８の取付けが示されている。

ケーブル８は、中心合わせ部品１９に設けられた穴１４を通過している。荷重分配ワッシャ２０又はリング２０の上部において、ケーブル８はナット２１を用いて緊張させられる。

図８Ｄを参照すると、より上方のレベルに取り付けられたポストテンションケーブル８の減衰が示されている。

ケーブル８は、中心合わせ部品１９における穴１４を通過している。

ケーブル８が緊張させられると、適切な減衰化合物２２が提供され、穴１４に充填される。

Claims (16)

1. タワーを組み立てる方法において、
   多数の予め成形されたエレメントがタワーを構成するように鉛直方向に積み重ねられ、前記エレメントの部分がタワー壁部を形成しており、
   タワーの各エレメントが、積み重ねられた位置に固定されかつ、タワーの内部に延びた、各エレメントに割り当てられた多数のポストテンションケーブルによってタワー基礎部と結合され、
   エレメントのポストテンションケーブルが、タワー壁部に設けられたポストテンションケーブルのための専用の通路に埋め込まれることなくタワー内に挿通され、
   ポストテンションケーブルは、該ポストテンションケーブルの振動を防止するために減衰手段を介してタワー壁部と所定の箇所において固定され、
   特定のエレメントの上に積み重ねられたエレメントのポストテンションケーブルが、干渉を回避するように周方向にずれて前記特定のエレメントを通って案内されることを特徴とする、タワーを組み立てる方法。
2. 前記予め成形されたエレメントが、円筒状又はテーパ状に成形されている、請求項１記載の方法。
3. 各エレメントに割り当てられたポストテンションケーブルが、第１の端部において前記エレメントに固定され、より下方のエレメントの内部をタワー基礎部まで引き通され、第２の端部において該基礎部に固定される、請求項１又は２記載の方法。
4. タワーの底部エレメントがタワー基礎部の上に直接に成形され、多数の予め成形されたエレメントが所定の場所で成形される、請求項１記載の方法。
5. タワーの底部エレメントが、岩の地面の上に直接に成形され、ポストテンションケーブルを固定するためにロックアンカーが使用される、請求項１記載の方法。
6. エレメントの内の少なくとも１つが、コンクリート又は鋼から形成されている、請求項１記載の方法。
7. コンクリート製のエレメントが、繊維によって強化されている、請求項６記載の方法。
8. エレメントを強化するために鋼繊維又はガラス繊維が用いられる、請求項７記載の方法。
9. 減衰手段のための所定の位置が、一定の距離の間隔を置いて配置されている、請求項１記載の方法。
10. ポストテンションケーブルを所定の箇所において固定するために継手が用いられ、該継手に、粘性の減衰エレメントが取り付けられている、請求項１又は９記載の方法。
11. 粘性の減衰エレメントが、ゴム又はタール化合物から形成されている、請求項１０記載の方法。
12. 同調アブソーバが減衰手段として用いられる、請求項１記載の方法。
13. タワーの上部に配置された最も上位のエレメントが、下方のエレメントよりも実質的に短い、請求項１記載の方法。
14. ポストテンションケーブルが、タワー壁部の近くで又はタワー壁部に対して平行にエレメント内を引き通される、請求項１記載の方法。
15. タワーが風車のために利用される、請求項１記載の方法。
16. 風車のためのタワーにおいて、
    多数の予め成形されたエレメントが、タワーを構成するように鉛直方向に積み重ねられるように構成されており、エレメントの部分がタワー壁部を形成しており、
    タワーの各エレメントが、タワーの内部に延びる、各エレメントに割り当てられた多数のポストテンションケーブルによって、積み重ねられた位置に固定されておりかつタワー基礎部と結合されており、
    エレメントのポストテンションケーブルが、タワー壁部に設けられたポストテンションケーブルのための専用の通路に埋め込まれることなくタワー内に挿通されており、
    ポストテンションケーブルが、該ポストテンションケーブルの振動を防止するように減衰手段を介してタワー壁部に所定の箇所で固定され、
    特定のエレメントの上に積み重ねられたエレメントのポストテンションケーブルが、干渉を回避するように周方向にずれて前記特定のエレメントを通って案内されることを特徴とする、風車のためのタワー。

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