用于上部结构的带肋基础件以及用于生产该基础件的方法
【专利说明】用于上部结构的带肋基础件以及用于生产该基础件的方法
[0001]发明目的
[0002]本发明涉及用于竖立上部结构的加固混凝土基础件系统，该上部结构传递各个点处的高轴向载荷、剪切力和/或弯矩，例如为风力涡轮机。
[0003]本发明的基础件物体通过具有多边形的或圆形的占用区的“现场”浇注的上部加固混凝土板形成，并且该上部加固混凝土板在底部处通过径向布置的具有矩形或梯形横截面的加固混凝土肋加强。该方法设想所述肋在“现场”由混凝土制成，或可替代地，通过始终与上板一体地工作的预制元件制成。
[0004]这种新的基础件旨在通过显著提高完成期限来显著降低建造用于这种上部结构的常规基础件的成本。
[0005]发明背景
[0006]如今最频繁地用于诸如风力涡轮机之类的上部结构的基础件的类型是如下的基础板，即，该基础板具有不同的占用区构型:占用区构型可以是方形、圆形、六边形、八边形等。出于使混凝土的使用最优化的目的，板的边缘可以为恒定的或可变的。
[0007]申请人知道存在试图使钢铁和混凝土的量最小化的其他基础件系统，比如在下述公开物中的基础件系统:
[0008]例如，已知欧洲专利申请EP1074663，其公开了具有绕中心支承件对称地布置的三个稳定构件的基础件的示例，其中，该基础件的缺点在于与地层相接触的表面非常少，由此施加于地层上以及安置点上的应力增加。
[0009]专利申请PCT W02004/101898描述了一种基于预制的三角形截面的圆形基础件。此解决方案需要完全地腾空挖掘的腔体，从而导致倒置的T形的混凝土截面，该倒置的T形的混凝土截面由于受压的混凝土头部(concrete head)的宽度很小而不包含任何结构性优点。这意味着当计算弯曲度时，中性轴将降低并且将存在较小的机械臂，从而对加固的需求增大而截面的延性显著下降。
[0010]最后，西班牙专利申请ES-2347742描述了连同下部平面环形板的锥形基础件。这是实现起来非常复杂的解决方案，并且关于其结构性能，存在有的严重问题。
[0011]用于这些上部结构的基础件的类型是众所周知的并且容易计算和设计的技术方案，并且对该基础件的简化进一步简化了模架和结构。然而，这样的基础件的缺点在于太大，因此钢铁和混凝土的使用以及被移除的土地的量非常大，所有的这些都显著地增加了结构的经济成本。上部结构越大，基础件的成本对结构的成本影响就越大；例如，就风力涡轮机而言，轴高度从80m至120m的增加(增加了 50% )产生300%的基础件成本增量。这个问题由于建造具有120m的轴高度的越来越高性能风力涡轮机的趋势而是非常现实的，其产生生产基础件的成本增量，从而使其成为对于所有这些生产加固混凝土基础件的常规系统而言的弱竞争者。
【发明内容】
[0012]为了克服现有技术的上述问题，本发明提出了下述解决方案，该解决方案由“现场”浇注的具有多边形或圆形的占用区的上加固混凝土板形成，并且在底部处通过自中央芯起径向布置的具有矩形或梯形横截面的加固混凝土肋而加强。用于肋的混凝土直接浇注在先前挖掘的地层上，而板搁在还未被移除的地层上作为永久模架。
[0013]包括上板以及在底部处使板加强的肋的解决方案指的是两种元件相对于建造基础件的地面表面的布置，其中，首先布置板并且加强肋将布置在板的下方。
[0014]这种基础件的优点在于:
[0015]-所使用的混凝土的量远小于上述常规解决方案中使用的混凝土的量。
[0016]-随着随后的至垃圾场的搬运的减少，挖掘成本减少。
[0017]-减小并且简化了模架。
[0018]-由于压缩被板吸收，因此获得了不匹配的T形耐久性截面效率。
[0019]加强肋可以用混凝土“现场”制成或者可以预制，从而始终与上板一体地工作，并且加强肋可以具有恒定的或可变的边缘，可以为或者具有阶梯式的边缘或者具有恒定斜度的边缘，其中，离开板的中央芯越远，加强肋的截面越小。
[0020]在使用完全预制的加强肋的情况下，所述肋将设置有用于与“现场”建造的板连接的突出的加固件。加强肋还可以例如通过半预制的元件——如双壁部件——制成，其中，当浇注混凝土以形成基础件时，该半预制的元件保持嵌入。
[0021]本发明的基础件物体通过“现场”浇注的具有圆形或多边形的占用区的上加固混凝土板形成，并且该上加固混凝土板在底部处通过径向布置的具有矩形或梯形横截面的加固混凝土肋加强。当加固混凝土肋具有梯形横截面时，肋在其与板接触的上部中将是更宽的，以便利用挖掘路堤作为永久性模架，从而增大了混凝土截面抗力。
[0022]所述基础件通过在未被移除的地层上直接“现场”浇注混凝土而获得并且用作永久性的模架。板和肋所必需的所有加固件在浇注混凝土之前放置就位。
[0023]由于压缩被上板吸收并且张力被容置在加强肋内侧的底部中的加固件分解，因此产生具有高结构效率的T形耐久性截面。
[0024]为了在不危及基础件的承载质量的情况下进一步优化混凝土的使用以及被挖掘的土地量，可以在肋的挖掘中形成台阶，因此改变肋的边缘，该边缘离开板的中心越远则越小。
[0025]所述肋可以用混凝土 “现场”制成，或所述肋可以是完全地或部分地预制，从而始终与上板一体地工作。
[0026]在具有极小承载能力的地层中，可以在加强肋的下方制成粧，因而基脚的结构设计适于表面基础件和深基础件两者。
[0027]地层通过位于加强肋下方的由砾石构成的柱而被改善。
[0028]此外，上板不一定必须通过从加强肋的内端至加强肋的外端完全覆盖加强肋的单个部分形成，相反，所述上板可以通过若干部分形成，其中，第一部分覆盖加强肋的中央芯。在本文中，应当理解的是，术语“部分”指的是中央板的与所述板的其他可能部分物理地分离的部分。另一方面，中央芯为不同加强肋的内端相互结合的位置，并且中央芯因此被考虑是所述加强肋的组成部分。
[0029]因此，本发明的上板的最简单构型与上板的仅覆盖加强肋的内端一一即，仅覆盖中央芯——的单个部分一致。然而，在本发明的另一优选实施方式中，中央板通过下述两部分形成:覆盖中央芯的第一部分，以及周缘的环形第二部分，该周缘的环形第二部分与第一部分分离并且连接肋的外端。由于板的连接所述肋的外端的第二部分使组件加强，因此在保持良好的基础件性能的同时，所使用的混凝土的量减少。
[0030]在本发明的另一优选实施方式中，中央芯还具有中空的圆筒形形状，因此节省了更多的混凝土并且使基础件的重量更轻。
【附图说明】
[0031]为了完成正在进行的描述并且为了有助于更好地理解本发明的特征，对本说明书附加一组附图，在附图中，通过说明性的和非限制性的特征对以下进行描述:
[0032]图1示出了整个系统的立体图。
[0033]图2示出了具有肋的基础件的立体图，其中，该肋具有阶梯式的可变截面。
[0034]图3示出了沿一个肋截取的纵向截面图。
[0035]图4示出了横截面图。
[0036]图5示出了具有梯形截面的肋的基础件的立体图。
[0037]图6示出了本发明的基础件的T形耐久性截面物体以及用于计算弯曲度的应力应变图。
[0038]图7示出了倒置的T型耐久性截面以及对应的用于计算弯曲度的应力应变图。
[0039]图8示出了根据本发明的改进的基础件的俯视立体图，其中，上板仅覆盖中央芯。
[0040]图9示出了根据本发明的另一改进的基础件的俯视立体图，其中，上板包括覆盖中央芯的第一部分以及连接肋的外端的第二部分。
[0041]图10示出了根据本发明的另一改进的基础件的仰视立体图，其中，中央芯由于具有中空的圆筒形状而重量更