WO2022106368A1 - Fundament für einen turm für eine windkraftanlage - Google Patents

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WO2022106368A1
WO2022106368A1 PCT/EP2021/081733 EP2021081733W WO2022106368A1 WO 2022106368 A1 WO2022106368 A1 WO 2022106368A1 EP 2021081733 W EP2021081733 W EP 2021081733W WO 2022106368 A1 WO2022106368 A1 WO 2022106368A1
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WO
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prefabricated
elements
prefabricated element
foundation
fastening
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PCT/EP2021/081733
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French (fr)
Inventor
Christoph Schriefer
Gregor Prass
Original Assignee
Anker Werk I Port Mukran Gmbh
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    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/22—Sockets or holders for poles or posts
    • E04H12/2238—Sockets or holders for poles or posts to be placed on the ground
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/22—Sockets or holders for poles or posts
    • E04H12/2253—Mounting poles or posts to the holder
    • E04H12/2261—Mounting poles or posts to the holder on a flat base

Definitions

  • the invention relates to a foundation for a tower for a wind turbine, the foundation having at least three prefabricated elements made of reinforced concrete and an assembly area for erecting the tower, with at least a first and at least a second prefabricated element forming a lower first section which is is in contact with a ground at the site of erection of the foundation, and wherein at least a third prefabricated element forms an upper section arranged on the first section, wherein the mounting area has at least one attachment point for arranging the tower on the foundation, which is provided on a top side of the upper section is
  • Foundations for towers for a wind turbine are essentially designed as in-situ concrete foundations.
  • a pit is dug at the construction site, which is provided with a blinding layer.
  • the formwork and reinforcement are then erected and the whole thing filled with concrete on site.
  • a flat body is possibly erected with a base.
  • Quality assurance is also complex or, depending on the weather, also problematic.
  • a construction site must be set up while the in-situ concrete is curing (e.g. 28 days). Furthermore, the dismantling after the end of the service life of the wind turbine is expensive and very complex.
  • a tower is understood here to mean both a tower made of pipe sections, for example made of concrete and/or steel, and also a truss tower/lattice tower/mast or a combination of both.
  • the invention provides that the at least one first prefabricated element and the at least one second prefabricated element of the lower section are arranged essentially parallel and at a distance from one another, so that there is a distance between the at least two prefabricated elements that at least a third prefabricated element of the upper portion is arranged on the at least one first prefabricated element and on the at least one second prefabricated element such that the at least one third prefabricated element bridges the distance, and that the at least one third prefabricated element has a maximum length such that the at least one third prefabricated element terminates on both sides essentially flush with the outer edge of the at least one first prefabricated element and the at least one second prefabricated element.
  • the at least three prefabricated elements are preferably designed in the form of plates or cuboids.
  • the dimensions of the prefabricated elements are preferably chosen such that the assembly area of the tower extends to the upper section of the foundation, which leads to a particularly simple and inexpensive foundation.
  • Prefabricated elements can, for example, be manufactured on site and then placed at the construction site or, for example, in a concrete plant under defined conditions Conditions are manufactured and then transported to the construction site. Other variants are also possible.
  • the foundation is constructed in particular by providing a depression in the ground at the construction site, for example in the form of trenches or an excavation pit, possibly with a blinding layer, in which the first section of the foundation is then deposited. To increase the load on the foundation or its parts, it can be covered with soil.
  • the at least one fastening point of the assembly area has at least one breakthrough with a vertical extension through at least one prefabricated element for inserting at least one fastening element, with the fastening elements preferably being an anchor cage, vertical bracing elements, prestressing elements, reinforcement elements or anchor elements, preferably threaded rods.
  • the openings are preferably provided in all or at least in all but the lowest prefabricated element in the assembly area. It is advantageous for the openings in the prefabricated elements to be aligned in order to accommodate the fastening elements. These are used to brace/prestress the foundation parts and/or to fasten the tower.
  • a further teaching of the invention provides that at least one connection point has for connecting the upper section to the lower section, and that the at least one connection point has an opening with a vertical extension through at least one prefabricated element for inserting at least one fastening element, which is preferred the fastening elements are an anchor cage, vertical bracing elements, prestressing elements, reinforcement elements or anchor elements, preferably threaded rods.
  • the openings are preferably provided in all or at least in all but the bottom prefabricated element. It is advantageous for the openings in the prefabricated elements to be aligned in order to accommodate the fastening elements. These are used to brace/prestress the foundation parts and/or to fasten the tower.
  • the fastening elements are used to provide a prestress in an element joint between at least two prefabricated elements, so that there is preferably a shear connection in the element joint.
  • a shear connection is preferably provided by prestressing the prefabricated elements in one of the element joints. The load transfer takes place through the prestressing via friction in the element joint. As a result, the fasteners are free from shear loads.
  • the fastening elements are used to brace an element joint between at least two prefabricated ones, which is designed in such a way that a shear hole bearing connection is provided.
  • the at least one third prefabricated element has a width that is less than or equal to the width of the at least one first prefabricated element and/or the at least one second prefabricated element.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one third prefabricated element is arranged essentially at right angles (a) to the at least one first element and/or to the at least one second element.
  • precisely one third prefabricated element is provided, or that precisely one third prefabricated element and precisely one fourth prefabricated element are provided, the third prefabricated element and the fourth prefabricated element preferably being arranged parallel and spaced apart from one another.
  • Figure 1 is a spatial view of a first embodiment of a foundation according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of Figure 1
  • Figure 3a is a side view of Figure 1
  • Figure 3b is an alternative side view to Figure 1
  • FIG. 4a shows a three-dimensional view of the lower foundation section of FIG
  • Figure 4b is an alternative spatial view of the bottom
  • Figure 5a is a spatial view of the upper foundation section of Figure 1
  • FIG. 5b shows an alternative three-dimensional view of the upper foundation section to FIG. 1,
  • FIG. 6 shows a spatial representation of the fastening means for the figures
  • FIG. 7 shows a spatial view of a second embodiment of a foundation according to the invention.
  • Figure 8 is a plan view of Figure 7,
  • Figure 9 is a side view of Figure 7,
  • FIG. 10 is a spatial view of the lower foundation section of FIG.
  • FIG. 11 is a spatial view of the upper foundation section for FIG. 7,
  • Figure 12 is a spatial representation of the fastening means Figure 7,
  • Figure 13 is a three-dimensional view of a third embodiment of a foundation according to the invention.
  • Figure 14 is a plan view of Figure 13,
  • Figure 15 is a side view of Figure 13,
  • FIG. 16 is a spatial view of the lower foundation section of FIG.
  • FIG. 17 is a spatial view of the upper foundation section of FIG.
  • Figure 18 is a spatial representation of the fastening means Figure 13
  • Figure 19 is a spatial view of a fourth embodiment of a foundation according to the invention.
  • Figure 20 is a plan view of Figure 19,
  • Figure 21 is a side view of Figure 13
  • FIG. 22 is a spatial view of the lower foundation section of FIG. 22
  • FIG. 23 is a spatial view of the upper foundation section of FIG.
  • Figure 24 is a spatial representation of the fasteners Figure 19
  • FIG. 25 is a spatial view of a fifth embodiment of a foundation according to the invention.
  • Figures 1 to 6 show a first embodiment of a foundation 10 according to the invention with a lower section 11 and an upper section 12 arranged above it a distance 18 are arranged.
  • a third element 15 and a fourth element 16 are arranged at an angle a, preferably 90° here, on the upper side of the first element 13 and the second element 14 to form the upper section 12 .
  • the third element 15 is arranged parallel to the fourth element 16 to form the upper section 12 with a spacing 22 .
  • a mounting area 17 is provided on the upper side 23 of the third element 15 and the fourth element 16 .
  • this has four attachment points 20 in order to erect a four-legged tower (not shown) thereon.
  • the length of the third element 15 and the fourth element 16 is chosen such that it corresponds to the width of the first element 13 and the width of the fourth element 14 and the distance 18 between the two in total.
  • the third element 15 and the fourth element 16 thus extend between the outer edges 19 of the first element 13 and the second element 14.
  • the attachment points 20 in the assembly area 17 are provided according to the erection geometry of the tower to be straightened (not shown). In the exemplary embodiment shown, these are offset towards the inner edges 24 of the first element 13 of the second element 14 .
  • connection points 25 are provided offset towards the outer edge 19 on the third element 15 and the fourth element 16 .
  • the number of connection points 25 is dependent on the loads to be removed from the tower to be erected on the foundation 10 .
  • FIGS. 3a, 4a, 5a and 6 show a first embodiment for providing the attachment points 20 and the connection points 25.
  • Anchor cage-like attachment elements 26 are provided at the attachment points 20.
  • FIG. The fastening element 26 has a plate-shaped abutment 28 on its upper side and a plate-shaped abutment 27 on its underside. Between the abutments 27, 28 clamping elements 29 are provided. The clamping element 29 protrudes from the upper abutments 28 .
  • the overhang forms the connecting sections 39 for connecting the tower.
  • the clamping elements 29 can be threaded rods or other anchor rods, for example.
  • the abutment elements 27, 28 of the fastening elements 26 are designed as square plates, which are each connected to four clamping elements 29. Alternative designs and in particular other numbers of clamping elements 29 are possible.
  • connection elements 30 are provided, which in turn also have a plate-like abutment 32 on the upper side and an abutment 31 on the underside, which in turn are connected to a tensioning element 33 .
  • Connecting elements 30 are designed as square plates, which are each connected to a clamping element 33 .
  • Alternative designs and in particular other numbers of clamping elements 33 are possible.
  • the first element 13 and the second element 14 have openings 34, as shown in FIG. 4a, in which the fastening elements 26 and connecting elements 30 are arranged.
  • the openings 34, 35 are aligned in the assembled state.
  • the abutments 31 , 27 are provided on the underside 36 of the first element 13 and the second element 14 .
  • the abutments 28, 32 are provided at the top of the third element 15 and the fourth element 16, the abutments 28, 32 are provided.
  • the clamping elements 33 are provided between the abutments 27, 28.
  • a part of the underside 37 of the third element 15 and the fourth element 16 rests on a corresponding part of the upper side 21 of the first element 13 and the second element 14 . This creates an element joint 38 between the elements 13, 14, 15, 16.
  • a shear connection is provided between the elements 13, 14, 15, 16, which is preferably carried out by a correspondingly strong prestressing in such a way that there is no shearing stress in the fastening elements 26 and the connecting elements 30. Due to the friction prevailing in the element joint 38 due to the prestressing, the loads caused by the tower in the foundation are correspondingly dissipated.
  • bracing could also be designed in such a way that only a shear hole bearing connection is provided if the loads to be transferred are low.
  • FIGS. 3b, 4b and 5b show a second embodiment for providing the attachment points 20 and the connection points 25.
  • Anchor cage-like attachment elements 26 are provided at the attachment points 20, as shown in FIG.
  • the fastening element 26 has a plate-shaped abutment 28 on its upper side and a plate-shaped abutment 27 on its underside. Between the abutments 27, 28 clamping elements 29 are provided.
  • the clamping element 29 protrudes from the upper abutments 28 .
  • the overhang forms the connecting sections 39 for connecting the tower.
  • the clamping elements 29 can be threaded rods or other anchor rods, for example.
  • the abutment elements 27, 28 of the fastening elements 26 are designed as square plates, which are each connected to four clamping elements 29. Alternative designs and in particular other numbers of clamping elements 29 are possible.
  • Connection elements 30 are provided at the connection point 25, as shown in FIG.
  • the abutment elements 31, 32 of the connecting elements 30 are designed as square plates, which are each connected to a clamping element 33 .
  • Alternative designs and in particular other numbers of clamping elements 33 are possible.
  • the third element 15 and the fourth element 16 have openings 35 according to FIG. 5b. During assembly, the openings 35 are slipped onto the clamping elements 29, 33 protruding from the elements 13, 14. The upper abutments 28, 32 are inserted into recesses 40, 41 on the top 23.
  • the indentations can also be used in the first embodiment.
  • the prestressing or bracing takes place as previously described.
  • FIGS. 7-12 show a second embodiment of a foundation 10 according to the invention, in which a third and fourth element 15, 16 are also arranged on a first and second element 13, 14.
  • the second embodiment shows a foundation 10 for attaching a three-legged tower. Consequently, only three attachment points 20 are provided.
  • Two attachment points are located, for example, on the third element 15 such that their attachment elements 26 are arranged in the openings 34, 35 and brace the third element 15 with the first element 13 and the second element 14, as was already shown in the first exemplary embodiment .
  • the connection points 25 are also provided accordingly. Only the upper abutment 28 and the openings 34 and 35 corresponding thereto are correspondingly twisted to match the three-legged tower.
  • the clamping elements 29 are made correspondingly shorter.
  • additional connection points 25 with corresponding connection elements 30 are provided.
  • connection points 25 provided on the fourth element 16 are provided with further connection points 25 which are correspondingly shifted opposite one another towards the region of the distance 18 .
  • the connection elements 30 and the fastening elements 26 are constructed as shown in FIG. Here, too, it would be alternatively possible to partially provide the fastening elements 26 and connecting elements 25 by installing the abutments 27, 31 and the clamping elements 29, 33 in the first element 13 and the second element 14.
  • Figures 13-18 which show a third embodiment
  • Figures 19-24 which show a fourth embodiment
  • the width is selected in such a way that the mounting area 17 can be arranged completely on the third element 15 .
  • the third and the fourth exemplary embodiment again show the arrangement of a three-legged tower.
  • the exemplary embodiments are also suitable for four-legged or multi-legged towers.
  • This embodiment is also suitable for a round tower, as shown in FIG. 25 as a further embodiment.
  • the third and fourth embodiments differ here only in the number of connection points 25.
  • the third attachment point 20 is also again in the area of the distance 18, so that it is not used to connect the third element 15 to the first element 13 and the second element 14 contributes.
  • the rest of the structure corresponds to the versions described above.
  • FIG. 25 shows an embodiment in which a round tower is arranged on the mounting area 17 on the upper section 12 in the form of a third element 15.
  • FIG. 25 shows an embodiment in which a round tower is arranged on the mounting area 17 on the upper section 12 in the form of a third element 15.
  • openings 35 are provided in the third element 15, which are provided partially in the region of the distance 18 and partially above the first and second element 13, 14.
  • an anchor cage is used as a fastening element 26 (not shown), which is provided in divided form for assembly. Sections of the anchor cage are provided on the underside 37 of the third element 15 and further sections on the underside 36 of the first and second elements 13,14 (each not shown), which are then arranged in openings 34 and 35 analogously to what was previously disclosed.
  • an upper abutment 28 divided into several parts or a one-piece abutment 28 can be provided on the upper side. Connection points are again analogous on the outer sides of the third element 15

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fundament für einen Turm für eine Windkraftanlage, wobei das Fundament wenigstens drei vorgefertigte Elemente aus bewehrtem Beton und einen Montagebereich für die Errichtung den Turm aufweist, wobei wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites vorgefertigtes Element einen unteren ersten Abschnitt bilden, das mit einem Boden am Errichtungsort des Fundaments in Kontakt ist, und wobei wenigstens ein drittes vorgefertigtes Element einen auf dem ersten Abschnitt angeordneten oberen Abschnitt bilden, wobei der Montagebereich wenigstens einen Befestigungspunkt zum Anordnen des Turms auf dem Fundament aufweist, der auf einer Oberseite des oberen Abschnitts vorgesehen ist. Vorteilhaft ist dabei, dass das wenigstens eine erste vorgefertigte Element und das wenigstens eine zweite vorgefertigte Element des unteren Abschnitts im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass zwischen den wenigstens zwei vorgefertigten Elementen ein Abstand besteht, dass wenigstens ein drittes vorgefertigtes Element des oberen Abschnitts auf dem wenigstens einen ersten vorgefertigten Element und auf dem wenigstens einen zweiten vorgefertigten Element angeordnet ist, so dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element den Abstand überbrückt, und dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element eine maximale Länge aufweist, so dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element beidseitig im Wesentlichen bündig mit der äußeren Kante des wenigstens einen ersten vorgefertigten Element und des wenigstens einen zweiten vorgefertigten Element abschließt.

Description

Beschreibung
Fundament für einen Turm für eine Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft ein Fundament für einen Turm für eine Windkraftanlage, wobei das Fundament wenigstens drei vorgefertigte Elemente aus bewehrtem Beton und einen Montagebereich für die Errichtung den Turm aufweist, wobei wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites vorgefertigtes Element einen unteren ersten Abschnitt bilden, das mit einem Boden am Errichtungsort des Fundaments in Kontakt ist, und wobei wenigstens ein drittes vorgefertigtes Element einen auf dem ersten Abschnitt angeordneten oberen Abschnitt bilden, wobei der Montagebereich wenigstens einen Befestigungspunkt zum Anordnen des Turms auf dem Fundament aufweist, der auf einer Oberseite des oberen Abschnitts vorgesehen ist
Fundamente für Türme für eine Windkraftanlage werden im Wesentlichen als In-Situ- Betonfundamente ausgeführt. Dafür wird am Errichtungsort eine Grube ausgehoben, diese wird mit einer Sauberkeitsschicht versehen. Anschließend werden die Schalung und die Bewehrung errichtet und das Ganze mit Beton vor Ort gefüllt. Dabei wird ein flächiger Körper ggf. mit einem Sockel errichtet. Neben dem Transportaufwand durch die Lieferung des Betons, der Schalung und der Bewehrung ist dieses vor Ort sehr arbeitsintensiv. Auch ist die Qualitätssicherung aufwendig bzw. je nach Witterung auch problem behaftet. Zusätzlich muss für die Zeit des Aushärtens des Ortbetons (z.B. 28 Tage) eine Baustelle eingerichtet werden. Weiterhin ist der Rückbau nach dem Ende der Lebensdauer der Windkraftanlage teuer und sehr aufwendig.
Unter einem Turm wird hier sowohl ein Turm aus Rohrschüssen beispielsweise aus Beton und/oder Stahl sowie auch ein Fachwerkturm / Gitterturm / Mast oder eine Kombination aus beidem verstanden. Die Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine erste vorgefertigte Element und das wenigstens eine zweite vorgefertigte Element des unteren Abschnitts im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass zwischen den wenigstens zwei vorgefertigten Elementen ein Abstand besteht, dass wenigstens ein drittes vorgefertigtes Element des oberen Abschnitts auf dem wenigstens einen ersten vorgefertigten Element und auf dem wenigstens einen zweiten vorgefertigten Element angeordnet ist, so dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element den Abstand überbrückt, und dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element eine maximale Länge aufweist, so dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element beidseitig im Wesentlichen bündig mit der äußeren Kante des wenigstens einen ersten vorgefertigten Element und des wenigstens einen zweiten vorgefertigten Element abschließt.
Hierdurch wird ein besonders einfaches Fundament bereitgesellt. Es hat sich überraschend gezeigt, dass ein solches Fundament hinreichend ist, um die auftretenden Lasten in den Boden abzutragen. Insbesondere ist es möglich mit dem erfindungsgemäßen Fundament sowohl dreistielige Türme, als auch vierstielige Türme sowie mehrstielige Türme, aber auch runde Türme zu errichten mit dem erfindungsgemäßen Fundament zu errichten, dabei gleichzeitig eine größere Anschlussgeometrie für diese Türme zu ermöglichen und trotzdem die
Transportfähigkeiten auch bei größeren Durchmessern/Anschlussgeometrien zu erhalten.
Bevorzugter Weise sind die wenigstens drei vorgefertigten Elementen plattenförmig oder quaderförmig ausgeführt. Insbesondere hat sich überraschend gezeigt, dass, wenn quaderartige bzw. quaderähnliche oder plattenartige längliche vorgefertigte Elemente aus bewehrtem Beton wie zuvor dargelegt angeordnet werden, die Lasten entsprechend auch bei größeren Anschlussgeometiren abtragbar sind.
Dabei werden je nach Höhe und Durchmesser des Turms bevorzugt die Dimensionen der vorgefertigten Elemente so gewählt, dass der Montagebereich des Turms auf dem oberen Abschnitt des Fundaments erstreckt, was zu einem besonders einfachen und kostengünstigen Fundament führt.
Vorgefertigte Elemente können beispielsweise vor Ort gefertigt werden und dann am Errichtungsort platziert werden oder beispielsweise in einem Betonwerk unter definierten Bedingungen gefertigt werden und dann zum Errichtungsort transportiert werden. Andere Varianten sind ebenfalls möglich.
Errichtet wird das Fundament insbesondere, indem im Boden am Errichtungsort eine Vertiefung, beispielsweise in Form von Gräben oder einer Baugrube, ggf. mit Sauberkeitsschicht, bereitgestellt wird, in der dann der erste Abschnitt des Fundaments abgesetzt wird. Zur Erhöhung der Auflast auf das Fundament bzw. seine Teile kann eine Abdeckung mit Boden erfolgen.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass der wenigstens eine Befestigungspunkt des Montagebereichs wenigstens einen Durchbruch mit vertikaler Erstreckung durch wenigstens ein vorgefertigtes Element zum Einsetzen wenigstens eines Befestigungselements aufweist, wobei es sich bevorzugt bei den Befestigungselementen um einen Ankerkorb, vertikale Verspannelemente, Vorspannelemente, Bewehrungselemente oder Ankerelemente, bevorzugt Gewindestangen handelt. Die Durchbrüche sind dabei bevorzugt in allen oder wenigstens in allen bis auf das unterste vorgefertigte Element im Montageberich vorgesehen. Es ist vorteilhaft, dass die Durchbrüche der vorgefertigten Elemente dabei fluchten, um die Befestigungselemente aufzunehmen. Diese werden zum Ver-/Vorspannen der Fundamentteile und/oder zum Befestigen des Turms verwendet.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Verbindungspunkt zum Verbinden des oberen Abschnitts mit dem unteren Abschnitt aufweist, und dass der wenigstens eine Verbindungspunkt einen Durchbruch mit vertikaler Erstreckung durch wenigstens ein vorgefertigtes Element zum Einsetzen wenigstens eines Befestigungselements aufweist, wobei es sich bevorzugt bei den Befestigungselementen um einen Ankerkorb, vertikale Verspannelemente, Vorspannelemente, Bewehrungselemente oder Ankerelemente, bevorzugt Gewindestangen handelt. Die Durchbrüche sind dabei bevorzugt in allen oder wenigstens in allen bis auf das unterste vorgefertigte Element vorgesehen. Es ist vorteilhaft, dass die Durchbrüche der vorgefertigten Elemente dabei fluchten, um die Befestigungselemente aufzunehmen. Diese werden zum Ver-/Vorspannen der Fundamentteile und/oder zum Befestigen des Turms verwendet. Vorteilhaft ist dabei, dass mittels der Befestigungselemente eine Vorspannung in einer Elementfuge zwischen wenigstens zwei vorgefertigten Elementen bereitgestellt ist, so dass bevorzugt eine Schubverbindung in der Elementfuge vorliegt. Im Fall der Vorspannung wird über das Vorspannen der vorgefertigten Elemente in einer der Elementfuge bevorzugt eine Schubverbindung bereitgestellt. Der Lastabtrag erfolgt dabei durch die Vorspannung über Reibung in der Elementfuge. Die Befestigungsmittel sind dadurch frei von Schubbelastungen.
Alternativ kann vorgesehen sein, insbesondere, wenn die abzutragenden Lasten geringer sind, dass mittels der Befestigungselemente ein Verspannen in einer Elementfuge zwischen wenigstens zwei vorgefertigten vorliegt, die so ausgelegt ist, dass ein Scherlochleibungsverbindung gegeben ist.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element eine Breite aufweist, die kleiner gleich der Breite des wenigstens einen ersten vorgefertigten Elements und/oder des wenigstens einen zweiten vorgefertigten Elements ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element im Wesentlichen rechtwinklig (a) zu dem wenigstens einen ersten und/oder zu dem wenigstens einen zweiten Element angeordnet ist.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass das genau ein drittes vorgefertigtes Element vorgesehen ist, oder dass genau ein drittes vorgefertigtes Element und genau ein viertes vorgefertigtes Element vorgesehen sind, wobei bevorzugt das dritte vorgefertigte Element und das vierte vorgefertigte Element parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann ein einfaches Fundament bereitgestellt werden, mit dem aber die anfallenden Lasten optimal abgetragen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine räumliche Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundaments,
Figur 2 eine Draufsicht zu Figur 1 ,
Figur 3a eine Seitenansicht zu Figur 1 , Figur 3b eine alternative Seitenansicht zu Figur 1 ,
Figur 4a eine räumliche Ansicht des unteren Fundamentabschnitts zu Figur
1 ,
Figur 4b eine alternative räumliche Ansicht des unteren
Fundamentabschnitts zu Figur 1,
Figur 5a eine räumliche Ansicht des oberen Fundamentabschnitts zu Figur 1 ,
Figur 5b eine alternative räumliche Ansicht des oberen Fundamentabschnitts zu Figur 1,
Figur 6 eine räumliche Darstellung der Befestigungsmittel zu den Figuren
3a, 4a und 5a,
Figur 7 eine räumliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundaments,
Figur 8 eine Draufsicht zu Figur 7,
Figur 9 eine Seitenansicht zu Figur 7,
Figur 10 eine räumliche Ansicht des unteren Fundamentabschnitts zu Figur
7,
Figur 11 eine räumliche Ansicht des oberen Fundamentabschnitts zu Figur 7,
Figur 12 eine räumliche Darstellung der Befestigungsmittel Figur 7,
Figur 13 eine räumliche Ansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundaments,
Figur 14 eine Draufsicht zu Figur 13,
Figur 15 eine Seitenansicht zu Figur 13,
Figur 16 eine räumliche Ansicht des unteren Fundamentabschnitts zu Figur
13,
Figur 17 eine räumliche Ansicht des oberen Fundamentabschnitts zu Figur
13,
Figur 18 eine räumliche Darstellung der Befestigungsmittel Figur 13,
Figur 19 eine räumliche Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundaments,
Figur 20 eine Draufsicht zu Figur 19,
Figur 21 eine Seitenansicht zu Figur 13,
Figur 22 eine räumliche Ansicht des unteren Fundamentabschnitts zu Figur
19,
Figur 23 eine räumliche Ansicht des oberen Fundamentabschnitts zu Figur
19, Figur 24 eine räumliche Darstellung der Befestigungsmittel Figur 19, und
Figur 25 eine räumliche Ansicht einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundaments.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundaments 10 mit einem unteren Abschnitt 11 und einem darüber angeordneten oberen Abschnitt 12. Der untere Abschnitt 11 setzt sich dabei aus einem ersten Element 13 und ein zweiten Element 14 zusammen, die parallel zueinander beabstandet mit einem Abstand 18 angeordnet sind.
Unter einem Winkel a, hier bevorzugt 90°, sind ein drittes Element 15 und ein viertes Element 16 auf der Oberseite des ersten Elements 13 und des zweiten Elements 14 zur Bildung des oberen Abschnitts 12 angeordnet. Das dritte Element 15 ist dabei parallel zum vierten Element 16 zur Bildung des oberen Abschnitts 12 mit einem Abstand 22 angeordnet. Auf der Oberseite 23 des dritten Elements 15 und des vierten Element 16 ist ein Montagebereich 17 vorgesehen. Dieser weist hier beispielsweise vier Befestigungspunkte 20 auf, um darauf einen vierstieligen Turm (nicht dargestellt) zu errichten.
Die Länge des dritten Elements 15 und des vierten Element 16 ist dabei so gewählt, dass diese der Breite des ersten Elements 13 und der Breite des vierten Elements 14 sowie des Abstands 18 der beiden zueinander in Summe entspricht. Das dritte Element 15 und das vierte Element 16 erstrecken sich somit zwischen den äußeren Kanten 19 des ersten Elements 13 und des zweiten Elements 14.
Die Befestigungspunkte 20 im Montagebereich 17 sind dabei gemäß der Aufstellgeometrie des zu richtenden Turms (nicht dargestellt) vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese hin zu den inneren Kanten 24 des ersten Elements 13 des zweiten Elements 14 versetzt vorgesehen.
Zusätzlich sind versetzt hin zur äußeren Kante 19 auf dem dritten Element 15 und den vierten Element 16 Verbindungspunkte 25 vorgesehen. Die Anzahl der Verbindungspunkte 25 ist dabei abhängig von den abzutragen Lasten des auf dem Fundament 10 zu errichtenden Turms. Die Figuren 3a, 4a, 5a und 6 zeigen eine erste Ausführungsform zur Bereitstellung der Befestigungspunkte 20 sowie der Verbindungspunkte 25. An den Befestigungspunkten 20 sind ankerkorbartige Befestigungselemente 26 vorgesehen. Das Befestigungselement 26 weist dabei an seiner Oberseite ein plattenförmiges Widerlager 28 und an seiner Unterseite ein plattenförmiges Widerlager 27 auf. Zwischen den Widerlagern 27, 28 sind Spannelemente 29 vorgesehen. An den oberen Widerlagern 28 steht das Spannelement 29 über. Der Überstand bildet dabei die Anschlussabschnitte 39 zum Anschluss des Turms. Bei den Spannelementen 29 kann es sich beispielsweise um Gewindestangen oder andere Ankerstangen handeln. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Widerlagerelemente 27, 28 der Befestigungselemente 26 als quadratische Platten ausgeführt, die jeweils mit vier Spannelementen 29 verbunden sind. Alternative Ausführungen und insbesondere andere Anzahlen von Spannelementen 29 sind möglich.
Am Verbindungspunkt 25 sind Verbindungselemente 30 vorgesehen, die ebenfalls wiederum ein plattenartiges Widerlager 32 an der Oberseite und ein Widerlager 31 an der Unterseite aufweist, die wiederum mit einem Spannelement 33 verbunden sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Widerlagerelemente 31 , 32 der
Verbindungselemente 30 als quadratische Platten ausgeführt, die jeweils mit einem Spannelement 33 verbunden sind. Alternative Ausführungen und insbesondere andere Anzahlen von Spannelementen 33 sind möglich.
Das erste Element 13 und das zweite Element 14 weisen wie in Figur 4a dargestellt ist Durchbrüche 34 auf, in die die Befestigungselemente 26 und Verbindungselemente 30 angeordnet werden. Gleiches gilt für das dritte Element 15 und das vierte Element 16 gemäß Figur 5a, in denen Durchbrüche 35 vorgesehen sind, in die die Befestigungselemente 26 und Verbindungselemente 30 angeordnet werden. Wie in Figur 3a dargestellt ist fluchten die Durchbrüche 34, 35 im montierten Zustand.
Zur Montage werden an der Unterseite 36 des ersten Elements 13 und des zweiten Elements 14 die Widerlager 31 , 27 vorgesehen. An der Oberseite des dritten Elements 15 und des vierten Elements 16 werden die Widerlager 28, 32 vorgesehen. In den Durchbrüchen 34, 35 werden zwischen den Widerlagern 27, 28 die Spannelemente 29 und den Widerlagern 31 , 32 die Spannelemente 33 vorgesehen. Dabei liegt ein Teil der Unterseite 37 des dritten Elements 15 und des vierten Elements 16 auf einem entsprechenden Teil der Oberseite 21 des ersten Elements 13 und des zweiten Elements 14 auf. Hierdurch entsteht zwischen den Elementen 13, 14, 15, 16 eine Elementfuge 38. Durch ein Verspannen der Elemente mittels der Befestigungselemente 26 an den Befestigungspunkten 20 und den Verbindungselemente 30 in den Verbindungspunkten 20 durch Erzeugen einer Vorspannung zwischen den Widerlagern 27, 28 und 31 , 32 durch ein Vorspannen der Spannelemente 29, 33 wird eine Schubverbindung zwischen den Elementen 13, 14, 15, 16 bereitgestellt, die bevorzugt durch eine entsprechend starke Vorspannung so ausgeführt wird, dass in den Befestigungselementen 26 und den Verbindungselementen 30 keine Scherbelastung vorliegt. Durch die in der Elementfuge 38 herrschende Reibung aufgrund der Vorspannung werden die durch den Turm hervorgerufenen Lasten im Fundament entsprechend abgetragen.
Alternativ könnte das Verspannen auch so ausgelegt werden, dass lediglich ein Scherlochleibungsverbindung gegeben ist, wenn die abzutragenden Lasten gering sind.
Die Figuren 3b, 4b, und 5b zeigen eine zweite Ausführungsform zur Bereitstellung der Befestigungspunkte 20 sowie der Verbindungspunkte 25. An den Befestigungspunkten 20 sind ankerkorbartige Befestigungselemente 26 vorgesehen wie in Figur 6 dargestellt. Das Befestigungselement 26 weist dabei an seiner Oberseite ein plattenförmiges Widerlager 28 und an seiner Unterseite ein plattenförmiges Widerlager 27 auf. Zwischen den Widerlagern 27, 28 sind Spannelemente 29 vorgesehen. An den oberen Widerlagern 28 steht das Spannelement 29 über. Der Überstand bildet dabei die Anschlussabschnitte 39 zum Anschluss des Turms. Bei den Spannelementen 29 kann es sich beispielsweise um Gewindestangen oder andere Ankerstangen handeln. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Widerlagerelemente 27, 28 der Befestigungselemente 26 als quadratische Platten ausgeführt, die jeweils mit vier Spannelementen 29 verbunden sind. Alternative Ausführungen und insbesondere andere Anzahlen von Spannelementen 29 sind möglich.
Am Verbindungspunkt 25 sind Verbindungselemente 30 vorgesehen, wie in Figur 6 dargestellt, die ebenfalls wiederum ein plattenartiges Widerlager 32 an der Oberseite und ein Widerlager 31 an der Unterseite aufweist, die wiederum mit einem Spannelement 33 verbunden sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Widerlagerelemente 31 , 32 der Verbindungselemente 30 als quadratische Platten ausgeführt, die jeweils mit einem Spannelement 33 verbunden sind. Alternative Ausführungen und insbesondere andere Anzahlen von Spannelementen 33 sind möglich.
Anders als in der ersten Ausführungsform weisen das erste Element 13 und das zweite Element 14, wie in den Figuren 3b und 4b dargestellt ist, keine Durchbrüche 34 auf, sondern die unteren Widerlager 27, 31 und die daran angeordneten Spannelemente 29,
33 werden bei der Herstellung der Elemente 13, 14 mit in die Bewehrung eingebaut und in den Beton eingegossen. Das dritte Element 15 und das vierte Element 16 weisen gemäß Figur 5b Durchbrüche 35 auf. Bei der Montage werden die Durchbrüche 35 auf die aus den Elementen 13, 14 herausstehenden Spannelementen 29, 33 aufgesteckt. Die oberen Widerlager 28, 32 werden in Vertiefungen 40, 41 auf der Oberseite 23 eingesetzt. Die Vertiefungen können auch in der ersten Ausführungsform zur Anwendung kommen.
Das Vorspannen bzw. Verspannen erfolgt wie zuvor beschrieben.
Die Figuren 7-12 zeigen eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundaments 10, bei dem ebenfalls ein drittes und viertes Element 15, 16 auf einem ersten und zweiten Element 13, 14 angeordnet sind. In Abweichung zum ersten Ausführungsbeispiel zeigt das zweite Ausführungsbeispiel ein Fundament 10 zur Anbringung eines dreistieligen Turms. Folglich sind lediglich drei Befestigungspunkte 20 vorgesehen. Dabei liegen zwei Befestigungspunkte beispielsweise so auf dem dritten Element 15, sodass deren Befestigungselemente 26 in den Durchbrüchen 34, 35 angeordnet sind und das dritte Element 15 mit dem ersten Element 13 und dem zweiten Element 14 verspannen, wie dieses auch bereits im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt war. Auch die Verbindungspunkte 25 sind entsprechend vorgesehen. Lediglich die oberen Widerlager 28 und dazu korrespondierend auch die Durchbrüche 34 und 35 sind in Anpassung zum dreistieligen Turm entsprechend verdreht. Der dritte Befestigungspunkt 20 hingegen ist zur Erreichung einer Dreiecksform lediglich auf dem vierten Element 16 vorgesehen oberhalb des Abstandes 18. Das untere Widerlager 27 liegt dementsprechend an der Unterseite 37 des vierten Elements 16 an. Die Spannelemente 29 sind entsprechend kürzer ausgeführt. Um eine entsprechende Verbindung zwischen dem vierten Element 16 mit dem ersten Element 13 und dem zweiten Element 14 herbeizuführen, sind zusätzliche Verbindungspunkte 25 mit entsprechenden Verbindungselementen 30 vorgesehen. Neben den an der Außenseite des vierten Elements 16 vorgesehenen Verbindungspunkten 25 sind weitere Verbindungspunkte 25 vorgesehen, die entsprechend gegenüberliegend hin zum Bereich des Abstands 18 verschoben sind. Der Aufbau der Verbindungselemente 30 und der Befestigungselemente 26 erfolgt wie in Figur zwölf dargestellt. Auch hier wäre es alternativ möglich, die Befestigungselemente 26 und Verbindungselemente 25 teilweise durch ein Einbauen der Widerlager 27, 31 und der Spannelemente 29, 33 in das erste Element 13 und das zweite Element 14 vorzusehen.
Die Figuren 13-18, die ein drittes Ausführungsbeispiel zeigen, und die Figuren 19-24, die ein viertes Ausführungsbeispiel zeigen, stellen eine Abwandlung dar, dass statt eines schmalen dritten und eines schmalen vierten Elements 15, 16 lediglich ein drittes Element 13 vorgesehen ist, dass aber eine größere Breite aufweist. Die Breite ist dabei so gewählt, dass der Montagebereich 17 vollständig auf dem dritten Element 15 anordbar ist. Das dritte und das vierte Ausführungsbeispiel zeigen wiederum die Anordnung eines dreistieligen Turms. Die Ausführungsbeispiele sind aber auch für vierstielige oder mehrstielige Türme geeignet. Ebenfalls geeignet ist diese Ausführungsform für einen runden Turm, wie dieses als weiteres Ausführungsbeispiel in Figur 25 dargestellt ist. Die dritte und die vierte Ausführungsform unterscheiden sich hierbei lediglich durch die Anzahl der Verbindungspunkte 25. Der dritte Befestigungspunkt 20 befindet sich ebenfalls wieder im Bereich des Abstands 18, sodass dieser nicht zur Verbindung des dritten Elements 15 mit dem ersten Element 13 und dem zweiten Element 14 beiträgt. Der übrige Aufbau entspricht den zuvor beschriebenen Ausführungen.
Figur 25 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein runder Turm auf dem Montagebereich 17 auf dem oberen Abschnitt 12 in Form eines dritten Elements 15 angeordnet wird. Hierbei sind Durchbrüche 35 im dritten Element 15 vorgesehen, die teilweise im Bereich des Abstands 18 und teilweise über dem ersten und zweiten Element 13, 14 vorgesehen sind. Hierbei kommt ein Ankerkorb als Befestigungselement 26 (nicht dargestellt) zur Anwendung, der zur Montage geteilt vorgesehen wird. Dabei sind Abschnitte des Ankerkorbs auf der Unterseite 37 des dritten Elements 15 und weitere Abschnitte auf der Unterseite 36 des ersten und zweiten Elements 13,14 vorgesehen (jeweils nicht dargestellt), die dann in Durchbrüchen 34 und 35 analog des zuvor Offenbarten angeordnet werden. Je nach Größe kann auf der Oberseite ein in mehrere Teile aufgeteiltes oberes Widerlager 28 oder ein einstückiges Widerlager 28 vorgesehen sein. Analog sind an den Außenseiten des dritten Elements 15 wiederum Verbindungspunkte
25 vorgesehen. Auch hier können wiederum Vertiefungen 40,41 zur Anwendung kommen.
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Claims

Patentansprüche
1. Fundament für einen Turm für eine Windkraftanlage, wobei das Fundament wenigstens drei vorgefertigte Elemente aus bewehrtem Beton und einen Montagebereich für die Errichtung den Turm aufweist, wobei wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites vorgefertigtes Element einen unteren ersten Abschnitt bilden, das mit einem Boden am Errichtungsort des Fundaments in Kontakt ist, und wobei wenigstens ein drittes vorgefertigtes Element einen auf dem ersten Abschnitt angeordneten oberen Abschnitt bilden, wobei der Montagebereich wenigstens einen Befestigungspunkt zum Anordnen des Turms auf dem Fundament aufweist, der auf einer Oberseite des oberen Abschnitts vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste vorgefertigte Element und das wenigstens eine zweite vorgefertigte Element des unteren Abschnitts im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass zwischen den wenigstens zwei vorgefertigten Elementen ein Abstand besteht, dass wenigstens ein drittes vorgefertigtes Element des oberen Abschnitts auf dem wenigstens einen ersten vorgefertigten Element und auf dem wenigstens einen zweiten vorgefertigten Element angeordnet ist, so dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element den Abstand überbrückt, und dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element eine maximale Länge aufweist, so dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element beidseitig im Wesentlichen bündig mit der äußeren Kante des wenigstens einen ersten vorgefertigten Element und des wenigstens einen zweiten vorgefertigten Element abschließt.
2. Fundament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Befestigungspunkt des Montagebereichs wenigstens einen Durchbruch mit vertikaler Erstreckung durch wenigstens ein vorgefertigtes Element zum Einsetzen wenigstens eines Befestigungselements aufweist, wobei es sich bevorzugt bei den Befestigungselementen um einen Ankerkorb, vertikale Verspannelemente, Vorspannelemente, Bewehrungselemente oder Ankerelemente, bevorzugt Gewindestangen handelt.
3. Fundament nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verbindungspunkt zum Verbinden des oberen Abschnitts mit dem unteren Abschnitt aufweist, und dass der wenigstens eine Verbindungspunkt einen Durchbruch mit vertikaler Erstreckung durch wenigstens ein vorgefertigtes Element zum Einsetzen wenigstens eines Befestigungselements aufweist, wobei es sich bevorzugt bei den Befestigungselementen um einen Ankerkorb, vertikale Verspannelemente, Vorspannelemente, Bewehrungselemente oder Ankerelemente, bevorzugt Gewindestangen handelt.
4. Fundament nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Befestigungselemente eine Vorspannung in einer Elementfuge zwischen wenigstens zwei vorgefertigten Elementen bereitgestellt ist, so dass bevorzugt eine Schubverbindung in der Elementfuge vorliegt.
5. Fundament nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Befestigungselemente ein Verspannen in einer Elementfuge zwischen wenigstens zwei vorgefertigten vorliegt, die so ausgelegt ist, dass ein Scherlochleibungsverbindung gegeben ist.
6. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei vorgefertigten Elementen plattenförmig oder quaderförmig ausgeführt sind.
7. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element eine Breite aufweist, die kleiner gleich der Breite des wenigstens einen ersten vorgefertigten Elements und/oder des wenigstens einen zweiten vorgefertigten Elements ist.
8. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine dritte vorgefertigte Element im Wesentlichen rechtwinklig (a) zu dem wenigstens einen ersten und/oder zu dem wenigstens einen zweiten Element angeordnet ist.
9. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das genau ein drittes vorgefertigtes Element vorgesehen ist, oder dass genau ein drittes vorgefertigtes Element und genau ein viertes vorgefertigtes Element vorgesehen sind, wobei bevorzugt das dritte vorgefertigte Element und das vierte vorgefertigte Element parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1995002094A1 (fr) * 1993-07-08 1995-01-19 Lysy, Jean-Claude Structure d'ancrage et de liaison amovible et polyvalente pour ossatures preinfrastructurees
DE202015003668U1 (de) * 2015-05-08 2015-11-05 Cteam Consulting & Anlagenbau Gmbh Unterbau für einen Mast und Mastsystem
DE102018121024A1 (de) * 2018-08-28 2020-03-05 Universelle-Fertigteil-Fundamente GmbH Fundament für eine Windkraftanlage

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