DE102014100814B4 - Tower construction for a wind energy plant - Google Patents
Tower construction for a wind energy plant Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014100814B4 DE102014100814B4 DE102014100814.6A DE102014100814A DE102014100814B4 DE 102014100814 B4 DE102014100814 B4 DE 102014100814B4 DE 102014100814 A DE102014100814 A DE 102014100814A DE 102014100814 B4 DE102014100814 B4 DE 102014100814B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- guy
- tower
- elements
- shaft
- tower shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- 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
- E04H12/20—Side-supporting means therefor, e.g. using guy ropes or struts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- 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
- E04H12/02—Structures made of specified materials
- E04H12/12—Structures made of specified materials of concrete or other stone-like material, with or without internal or external reinforcements, e.g. with metal coverings, with permanent form elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- 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
- E04H12/16—Prestressed structures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/91—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
- F05B2240/912—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure on a tower
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Turmbauwerk für eine Windenergieanlage (12), miteinem Turmschaft (14), der einen Schaftquerschnitt (16) und eine Längsachse (A) aufweist, sowiemehreren zur Längsachse (A) des Turmschafts (14) geneigten Abspannelementen (18, 20), durch die der Turmschaft (14) zumindest abschnittsweise abgespannt ist,wobei die Abspannelemente (18, 20) an einem von der Längsachse (A) des Turmschafts (14) radial beabstandeten Lasteinleitungspunkt (22) des Turmschafts (14) befestigt sowie radial außerhalb des Turmschafts (14) in einem Baugrund (24) verankert sind, undwobei jedem Abspannelement (18, 20) eine Radialrichtung (26) zugeordnet ist, die in axialer Draufsicht durch einen Flächenschwerpunkt (28) des Schaftquerschnitts (16) und den Lasteinleitungspunkt (22) des jeweiligen Abspannelements (18, 20) festgelegt ist,wobei zumindest einige der Abspannelemente (18, 20) ausgehend von dem jeweils zugeordneten Lasteinleitungspunkt (22) mit der zugeordneten Radialrichtung (26) in axialer Draufsicht einen Winkel α einschließen, wobei gilt: 45°≤ α ≤ 90°,wobei zwei Abspannelemente (18, 20) ein Abspannelementepaar (50) bilden, wobei die Abspannelemente (18, 20) eines Abspannelementepaars (50) in axialer Draufsicht aufeinander zu laufen und einen sich zum Turmschaft (14) hin öffnenden Öffnungswinkel β definieren, wobei gilt: β ≤ 20°,dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Abspannelemente (18, 20) eines Abspannelementepaars (50) in axialer Draufsicht überkreuzen.A tower construction for a wind power plant (12), comprising a tower shaft (14) having a shank cross section (16) and a longitudinal axis (A) and several chucking elements (18, 20) inclined to the longitudinal axis (A) of the tower shaft (14), through which the Tower shaft (14) is at least partially restrained, wherein the guy elements (18, 20) attached to one of the longitudinal axis (A) of the tower shaft (14) radially spaced load introduction point (22) of the tower shaft (14) and radially outside of the tower shaft (14) are anchored in a ground (24), and wherein each guy element (18, 20) is associated with a radial direction (26) which in axial plan view through a centroid (28) of the shank cross section (16) and the load application point (22) of the respective guy element ( 18, 20) is determined, wherein at least some of the guy elements (18, 20), starting from the respectively assigned load introduction point (22) with the associated radial direction (26) in axial plan view one Include angle α, where: 45 ° ≤ α ≤ 90 °, wherein two guy elements (18, 20) form a guy pair (50), wherein the guy elements (18, 20) of a guy pair (50) run towards each other in axial plan view and define an opening angle β opening towards the tower shaft (14), wherein the following applies: β ≦ 20 °, characterized in that the two guy elements (18, 20) of a guy element pair (50) intersect in an axial plan view.
Description
Die Erfindung betrifft ein Turmbauwerk für eine Windenergieanlage, mit einem Turmschaft, der einen Schaftquerschnitt und eine Längsachse aufweist, sowie mehreren zur Längsachse des Turmschafts geneigten Abspannelementen, durch die der Turmschaft zumindest abschnittsweise abgespannt ist, wobei die Abspannelemente an einem von der Längsachse des Turmschafts radial beabstandeten Lasteinleitungspunkt des Turmschafts befestigt sowie radial außerhalb des Turmschafts in einem Baugrund verankert sind, und wobei jedem Abspannelement eine Radialrichtung zugeordnet ist, die in axialer Draufsicht durch einen Flächenschwerpunkt des Schaftquerschnitts und den Lasteinleitungspunkt des jeweiligen Abspannelements festgelegt ist, wobei zumindest einige der Abspannelemente ausgehend von dem jeweils zugeordneten Lasteinleitungspunkt mit der zugeordneten Radialrichtung in axialer Draufsicht einen Winkel α einschließen, wobei gilt: 45°s α ≤ 90°,
wobei zwei Abspannelemente ein Abspannelementepaar bilden, wobei die Abspannelemente eines Abspannelementepaars in axialer Draufsicht aufeinander zu laufen und einen sich zum Turmschaft hin öffnenden Öffnungswinkel β definieren, wobei gilt: β ≤ 20°.The invention relates to a tower construction for a wind power plant, comprising a tower shaft having a shaft cross-section and a longitudinal axis, and a plurality of bracing elements inclined to the longitudinal axis of the tower shaft, by which the tower shaft is braced at least in sections, wherein the bracing elements radially on one of the longitudinal axis of the tower shaft spaced load introduction point of the tower shaft are fixed and anchored radially outside the tower shaft in a ground, and wherein each guy element is assigned a radial direction, which is defined in axial plan view by a centroid of the shank cross section and the load application point of the respective guy element, wherein at least some of the guy elements starting from the respective assigned load introduction point with the associated radial direction in axial plan view include an angle α, where: 45 ° s α ≤ 90 °,
wherein two bracing elements form a pair of bracing elements, wherein the bracing elements of a bracing element pair converge in an axial plan view and define an opening angle β which opens toward the tower shaft, where: β ≦ 20 °.
Im Bereich der Windkrafttechnik werden häufig eingespannte Kragträger als Turmbauwerke für Windenergieanlagen eingesetzt. Zur Aufnahme der nach unten zunehmenden Biegemomente und zur Aufnahme der Torsion um die Längsachse weiten sich diese Turmbauwerke nach unten hin auf und/oder werden durch zunehmende Material- bzw. Wandstärken für die auftretende Beanspruchung, insbesondere infolge der Biege- und Torsionsmomente bemessen.In the field of wind power technology, often clamped cantilevers are used as tower structures for wind turbines. To accommodate the downward bending moments and to absorb the torsion about the longitudinal axis, these towers widen downwards and / or are dimensioned by increasing material or wall thicknesses for the occurring stress, in particular as a result of the bending and torsional moments.
In jüngerer Vergangenheit wurden für sehr hohe Turmbauwerke bereits abgespannte Konstruktionen vorgeschlagen, um die Momentenbeanspruchung im Turmschaft zu reduzieren. Diese Bauweise mit in axialer Draufsicht vom Turmschaft radial nach außen verlaufenden Abspannelementen ermöglicht es, die Momente im Turmschaft zu reduzieren, sodass das Turmbauwerk insbesondere im unteren, bodennahen Bereich erheblich schlanker ausgebildet und somit Material eingespart werden kann.In the recent past, already very taut structures have been proposed for very tall tower structures in order to reduce the moment load in the tower shaft. This design with axially in plan view of the tower shaft extending outward Abspannelementen makes it possible to reduce the moments in the tower shaft, so that the tower construction, in particular in the lower, near-ground area significantly slimmer and thus material can be saved.
Infolge der schlankeren Bauweise sinkt jedoch der Torsionswiderstand des Turmbauwerks, was insbesondere bei ungleichmäßiger Anströmung des Rotors und böigem Wind zu unerwünschten Torsionsschwingungen führt, die insbesondere mit den Blatteigenfrequenzen 1p und 3p der Rotorblätter und mit Corrioliskräften der rotierenden Massen in Konflikt kommen können.As a result of the slimmer design, however, the torsional resistance of the tower construction decreases, which leads to undesirable torsional vibrations, in particular with uneven flow of the rotor and gusty wind, which can come into conflict in particular with the leaf natural frequencies 1p and 3p of the rotor blades and with Corrioliskräften the rotating masses.
Die Torsionsbeanspruchungen des Turmschafts sind insbesondere bei großen und hohen Windenergieanlagen (installierte Leistung ≥ 2,5 MW, Länge der Rotorblätter > 50 m, Nabenhöhe > 140 m) beachtlich, sodass über die beabsichtigte Anlagenlaufzeit eine Materialermüdung auftreten kann und das Turmbauwerk letztlich aufwendig saniert werden muss.The torsional stresses of the tower shaft are considerable, especially in large and high wind turbines (installed power ≥ 2.5 MW, length of the rotor blades> 50 m, hub height> 140 m), so that material fatigue can occur over the intended system runtime and the tower construction will ultimately be extensively rehabilitated got to.
In der gattungsbildenden
Abgespannte Masten mit ähnlich angeordneten Seilpaaren zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Masts sind auch in der
Die
In der
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Turmbauwerks für eine Windenergieanlage, das zum einen eine schlanke, materialsparende Konstruktion und zum andern eine besonders hohe Torsionssteifigkeit aufweist.The object of the invention is to provide a tower construction for a wind energy plant, which on the one hand has a slim, material-saving construction and on the other hand a particularly high torsional rigidity.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Turmbauwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a tower structure with the features of
Durch die radiale Beabstandung des Lasteinleitungspunkts von der Längsachse des Turmschafts sowie die Ausrichtung der Abspannelemente in dem angegebenen Winkelbereich wird sichergestellt, dass Torsionsbeanspruchungen des Turmschafts zumindest teilweise von den Abspannelementen aufgenommen und in den Baugrund abgeleitet werden können. Als Abspannelemente kommen dabei vorzugsweise Zugseile, insbesondere vorgespannte Zugseile aus Stahl zum Einsatz. The radial spacing of the load application point from the longitudinal axis of the tower shaft and the orientation of the guy elements in the specified angular range ensures that torsional stresses of the tower shaft can be at least partially absorbed by the guy elements and discharged into the ground. In this case, tensioning cables, in particular prestressed tension cables made of steel, are preferably used as bracing elements.
Vorzugsweise erstrecken sich die Abspannelemente von ihren Lasteinleitungspunkten verknüpfungspunktfrei zu ihren Verankerungspunkten. Diese Verankerungspunkte sind beispielsweise an einem Widerlager ausgebildet, welches die Zugkräfte aus den Abspannelementen in den Baugrund einleitet. Verknüpfungspunktfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich jedes Abspannelement von seinem Lasteinleitungspunkt zu seinem Verankerungspunkt erstreckt, ohne zwischen diesen Punkten mit einem weiteren Abspannelement gekoppelt zu sein. Es ist allerdings denkbar, dass ein Abspannelement mit einem Schwingungsdämpfer gekoppelt ist, insbesondere mit einem Reibdämpfer oder einem Seil zur Schwingungsdämpfung des Abspannelements.The bracing elements preferably extend from their load introduction points without linking points to their anchoring points. These anchoring points are formed for example on an abutment, which initiates the tensile forces from the guy elements in the ground. Tie point free in this context means that each guy element extends from its load introduction point to its anchorage point without being coupled to another tie down element between these points. However, it is conceivable that a guy element is coupled to a vibration damper, in particular with a friction damper or a cable for vibration damping of the guy element.
Insbesondere erstrecken sich die als Abspannelemente verwendeten Zugseile im Wesentlichen linear, das heißt geradlinig von ihrem Lasteinleitungspunkt zu ihrem Verankerungspunkt.In particular, the tension cables used as tensioning elements extend substantially linearly, that is to say in a straight line from their load introduction point to their anchoring point.
In einer Ausführungsform des Turmbauwerks sind erste Abspannelemente und zweite Abspannelemente vorgesehen, wobei die ersten Abspannelemente eine tangentiale Kraftkomponente in einer ersten Umfangsrichtung und die zweiten Abspannelemente eine tangentiale Kraftkomponente in einer entgegengesetzten zweiten Umfangsrichtung in den Turmschaft einleiten, wobei die Anzahl der ersten Abspannelemente vorzugsweise der Anzahl der zweiten Abspannelemente entspricht. Durch diese Konstruktion können die Abspannelemente sowohl in der ersten Umfangsrichtung als auch in der entgegengesetzten zweiten Umfangsrichtung auf den Turmschaft einwirkende Torsionsbelastungen aufnehmen und gegebenenfalls torsionalen Erregerkräften (dämpfend) entgegenwirken. Bei identischer Anzahl und symmetrischer Ausrichtung der ersten und zweiten Abspannelemente ist sichergestellt, dass sich die über die vorgespannten Abspannelemente in den Turmschaft eingeleiteten Torsionsmomente aufheben, sodass der Turmschaft durch die Vorspannung der Abspannelemente nicht auf Torsion beansprucht wird.In one embodiment of the tower construction, first tie-down elements and second tie-down elements are provided, wherein the first tie-down elements introduce a tangential force component in a first circumferential direction and the second tie-down elements introduce a tangential force component in an opposite second circumferential direction into the tower shaft, wherein the number of first tie-down elements is preferably the number corresponds to the second guy elements. By virtue of this construction, the tensioning elements can absorb torsional stresses acting on the tower shaft both in the first circumferential direction and in the opposite second circumferential direction and, if appropriate, counteract torsional excitation forces (damping). With an identical number and symmetrical alignment of the first and second bracing elements, it is ensured that the torsional torques introduced via the prestressed guy elements into the tower shaft cancel, so that the tower shaft is not subjected to torsion as a result of the prestressing of the bracing elements.
Erfindungsgemäß bilden zwei Abspannelemente ein Abspannelementepaar, wobei die Abspannelemente eines Abspannelementepaares in axialer Draufsicht aufeinander zu laufen und einen sich zum Turmschaft hin öffnenden Öffnungswinkel β definieren, wobei gilt: β ≤ 20°, insbesondere β ≤ 15°.According to the invention, two bracing elements form a pair of bracing elements, wherein the bracing elements of a pair of bracing elements converge toward one another in an axial plan view and define an opening angle β which opens toward the tower shaft, where β ≦ 20 °, in particular β ≦ 15 °.
Jedes Abspannelementepaar besteht aus einem ersten Abspannelement und einem zweiten Abspannelement, wobei insbesondere drei gleichmäßig über den Schaftumfang verteilte Abspannelementpaare vorgesehen sind.Each Abspannelementepaar consists of a first guy element and a second guy element, wherein in particular three evenly distributed over the shaft periphery Abspannelementpaare are provided.
Zwischen den beiden Lasteinleitungspunkten eines Abspannelementepaars ist eine Verbindungsstrecke definiert, wobei die beiden Abspannelemente des Abspannelementepaars in axialer Draufsicht vorzugsweise symmetrisch zu einer Mittelsenkrechten auf die Verbindungsstrecke angeordnet sind. Auf diese Weise wirkt jedes als vorgespanntes Zugseilpaar ausgeführte Abspannelementepaar im Wesentlichen „torsionsneutral“ auf den Turmschaft. Durch eine gleichmäßige Verteilung der Abspannelementepaare über den Schaftumfang wird auch die von den vorgespannten Zugseilen in den Turmschaft eingeleitete Biegebelastung abgetragen, sodass der Turmschaft durch die vorgespannten Abspannelemente insgesamt weder auf Torsion noch auf Biegung beansprucht wird.A connecting path is defined between the two load introduction points of a guy element pair, wherein the two guy elements of the guy element pair are arranged in axial plan view preferably symmetrically to a perpendicular bisector to the connection path. In this way, each pair of tie-bar elements designed as a prestressed tension cable pair acts essentially "torsionally neutral" on the tower shaft. By a uniform distribution of Abspannelementepaare on the shaft circumference and the initiated by the prestressed tension cables in the tower shaft bending load is removed, so that the tower shaft is claimed by the biased guy elements in total neither torsion nor bending.
Gemäß der Erfindung überkreuzen sich die beiden Abspannelemente eines Abspannelementepaars in axialer Draufsicht. Diese Ausführung der Abspannelementepaare trägt in Bezug auf Biegung und Torsion ebenfalls zu einer erhöhten Turmsteifigkeit bei.According to the invention, the two guy elements of a guy element pair intersect in an axial plan view. This embodiment of the guy pairs also contributes to increased tower stiffness in terms of flexing and torsion.
Die beiden Abspannelemente eines Abspannelementepaars greifen zur Verankerung im Baugrund vorzugsweise an einem gemeinsamen Widerlager an. Auf diese Weise halbiert sich die Anzahl der für das Turmbauwerk erforderlichen Widerlager. Die damit verbundenen Einsparungen übertreffen dabei in der Regel bei Weitem den Mehraufwand für die größere Dimensionierung der verbleibenden Widerlager, sodass sich insgesamt eine Verringerung des Bauaufwands und der damit verbundenen Kosten ergibt.The two guy elements of a tie-element pair engage, preferably for anchoring in the ground, against a common abutment. In this way, halves the number of abutments required for the tower structure. As a rule, the associated savings far exceed the additional expenditure for the larger dimensioning of the remaining abutments, resulting overall in a reduction of the construction costs and the associated costs.
In einer weiteren Ausführungsform des Turmbauwerks greift jedes Abspannelement zur Verankerung im Baugrund an einem Widerlager an, wobei das Widerlager wenigstens einen vorgespannten Anker sowie wenigstens einen Fundamentpfahl umfasst. Diese Kombination aus vorgespanntem Anker und Fundamentpfahl ermöglicht eine deutlich stärkere Vorspannung der Abspannelemente und damit eine höhere Steifigkeit in Abspannrichtung. Die stärkere Vorspannung der Abspannelemente trägt wiederum zu einer erhöhten Stabilität und Steifigkeit des Turmbauwerks bei. Infolge der größeren Turmsteifigkeit erhöht sich auch die Eigenfrequenz des Turmbauwerks und entfernt sich dadurch von der Erregerfrequenz des Rotors der Windenergieanlage (1p und 3p Anregung). Unerwünschte Resonanzeffekte werden dadurch vermieden. Um die Vorspannung der Abspannelemente in gewünschter Weise erhöhen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die wirksame Verankerungslänge der vorgespannten Anker mehr als 8 m beträgt. Insbesondere umfasst das Widerlager einen Fundamentkörper, an welchem wenigstens ein vorgespannter Anker und wenigstens ein Abspannelement angreifen sowie wenigstens ein Fundamentpfahl befestigt ist. Zwischen einem im Baugrund mit der wirksamen Verankerungslänge von mehr als 8 m verankerten Abschnitt und einer Befestigungsstelle am Fundamentkörper weist der vorgespannte Anker bevorzugt einen unverankerten, im Wesentlichen gleitend gelagerten Abschnitt auf, der sich durch den Fundamentkörper und/oder den Baugrund erstreckt. Für den vorgespannten Anker ergibt sich somit eine Gesamtlänge von wenigstens 10 m.In a further embodiment of the tower construction, each anchoring element engages for anchoring in the ground at an abutment, wherein the abutment comprises at least one prestressed anchor and at least one foundation pile. This combination of prestressed anchor and foundation pile enables significantly stronger prestressing of the guy elements and thus higher rigidity in the guy direction. The stronger bias of the guy elements in turn contributes to increased stability and rigidity of the tower structure. As a result of the greater tower rigidity, the natural frequency of the tower construction also increases and thereby moves away from the excitation frequency of the rotor of the wind energy installation (1 p and 3p stimulation). Unwanted resonance effects are thereby avoided. In order to increase the bias of the guy elements in the desired manner, it has proved to be advantageous if the effective anchoring length of the prestressed armature is more than 8 m. In particular, the abutment comprises a foundation body, to which at least one prestressed anchor and at least one anchoring element engage and at least one foundation pile is fastened. Between a anchored in the ground with the effective anchoring length of more than 8 m section and an attachment point on the foundation body, the prestressed anchor preferably has a floating, substantially slidably mounted portion extending through the foundation body and / or the ground. For the preloaded anchor thus results in a total length of at least 10 m.
In einer weiteren Ausführungsform des Turmbauwerks weist der Turmschaft radial nach außen ragende Fortsätze auf, an denen jeweils ein Lasteinleitungspunkt eines Abspannelements ausgebildet ist. Durch diese radialen Fortsätze vergrößert sich in Bezug auf die Torsionsachse des Turmschafts der Hebelarm, mit dem die Abspannelemente einer Torsionsbelastung des Turmschafts entgegenwirken. Folglich ergibt sich bei identischer Zugkraft in den Abspannelementen eine erhöhte Steifigkeit des Turmbauwerks, oder es reicht eine geringere Zugkraft in den Abspannelementen aus, um die gleiche Turmsteifigkeit zu erreichen.In a further embodiment of the tower construction, the tower shaft has radially outwardly projecting extensions, on each of which a load introduction point of a guy element is formed. As a result of these radial extensions, the lever arm, with which the guying elements counteract torsional loading of the tower shaft, increases in relation to the torsion axis of the tower shaft. Consequently, with identical tensile force in the guy elements an increased rigidity of the tower structure, or it is sufficient to lower tensile force in the guy elements to achieve the same tower stiffness.
Vorzugsweise ist der Turmschaft zumindest im Bereich der Lasteinleitungspunkte ein Hohlschaft mit einer im Schaftquerschnitt umlaufenden Schaftwand. Die Lasteinleitungspunkte sind dann beispielsweise an der Schaftwand oder nahe der Schaftwand vorgesehen, sodass die Abspannelemente einen ausreichenden Hebelarm aufweisen, um den Torsionsbelastungen des Turmschafts entgegenzuwirken.At least in the region of the load introduction points, the tower shaft is preferably a hollow shaft with a skirt wall encircling the shaft cross section. The load introduction points are then provided, for example, on the shaft wall or near the shaft wall, so that the bracing elements have a sufficient lever arm to counteract the torsional loads of the tower shaft.
Insbesondere kann der Turmschaft zumindest im Bereich der Lasteinleitungspunkte eine im Schaftquerschnitt kreisringförmige Schaftwand aufweisen, wobei sich die Abspannelemente in axialer Draufsicht im Wesentlichen tangential zur Schaftwand erstrecken. Bei tangentialer Ausrichtung wirken die Abspannelemente einer Torsionsbelastung des Turmschafts am wirksamsten entgegen, wobei geringe Abweichungen von der Tangentialrichtung in der Größenordnung von ± 5° kaum ins Gewicht fallen und ebenfalls noch als „im Wesentlichen tangential“ bezeichnet werden.In particular, at least in the area of the load introduction points, the tower shaft can have an annular wall in the shaft cross-section, wherein the bracing elements extend substantially tangentially to the shaft wall in an axial plan view. In tangential orientation, the anchoring elements most effectively counteract torsional loading of the tower shaft, with minor deviations from the tangential direction of the order of ± 5 ° being negligible and also being referred to as being "substantially tangential".
In einer weiteren Ausführungsform des Turmbauwerks ist der Turmschaft zumindest im Bereich der Lasteinleitungspunkte aus Stahlbeton, insbesondere aus Spannbeton hergestellt. Turmschäfte, bei denen jeweils der untere Abschnitt bis wenigstens zu den Lasteinleitungspunkten der Abspannelemente aus Stahlbeton oder Spannbeton hergestellt ist, haben sich insbesondere bei großen und/oder hohen Windenergieanlagen als besonders geeignet herausgestellt.In a further embodiment of the tower construction, the tower shaft is made of reinforced concrete, in particular prestressed concrete, at least in the area of the load introduction points. Tower shafts, in which each of the lower section to at least the load introduction points of the guy elements made of reinforced concrete or prestressed concrete, have been found to be particularly suitable for large and / or high wind turbines particularly suitable.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
- -
1 eine schematische Ansicht einer Windenergieanlage mit einem Turmbauwerk gemäß einem Stand der Technik; - -
2 einen schematischen Querschnitt durch einen Turmschaft des Turmbauwerks gemäß1 im Bereich von Lasteinleitungspunkten der Abspannelemente; - -
3 eine schematische Ansicht einer Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Turmbauwerk; - -
4 einen schematischen Querschnitt durch einen Turmschaft eines erfindungsgemäßen Turmbauwerks in einer ersten Ausführungsform; - -
5 einen schematischen Querschnitt durch einen Turmschaft eines erfindungsgemäßen Turmbauwerks in einer zweiten Ausführungsform; - -
6 einen schematischen Querschnitt durch einen Turmschaft eines erfindungsgemäßen Turmbauwerks in einer dritten Ausführungsform; - -
7 einen schematischen Querschnitt durch einen Turmschaft eines erfindungsgemäßen Turmbauwerks in einer vierten Ausführungsform; - -
8 einen schematischen Querschnitt durch einen Turmschaft eines erfindungsgemäßen Turmbauwerks in einer fünften Ausführungsform; - -
9 einen schematischen Querschnitt durch einen Turmschaft eines erfindungsgemäßen Turmbauwerks in einer sechsten Ausführungsform; - -
10 ein Abspannelementepaar für das erfindungsgemäße Turmbauwerk in axialer Draufsicht; - -
11 ein schematisches Schnittdetail durch ein Widerlager eines Turmbauwerks gemäß einem Stand der Technik; - -
12 einen schematischen Detailschnitt durch ein erfindungsgemäßes Turmbauwerk im Bereich eines Widerlagers für Abspannelemente; - -
13 einen schematischen Detailschnitt durch ein erfindungsgemäßes Turmbauwerk im Bereich eines Widerlagers für Abspannelemente gemäß einer weiteren Ausführungsvariante; - -
14 einen schematischen Detailschnitt durch ein erfindungsgemäßes Turmbauwerk im Bereich eines Widerlagers für Abspannelemente gemäß einer weiteren Ausführungsvariante; und - -
15 einen schematischen Detailschnitt durch ein erfindungsgemäßes Turmbauwerk im Bereich eines Widerlagers für Abspannelemente gemäß einer weiteren Ausführungsvariante.
- -
1 a schematic view of a wind turbine with a tower structure according to a prior art; - -
2 a schematic cross section through a tower shaft of the tower construction according to1 in the range of load application points of the guying elements; - -
3 a schematic view of a wind turbine with a tower construction according to the invention; - -
4 a schematic cross section through a tower shaft of a tower structure according to the invention in a first embodiment; - -
5 a schematic cross section through a tower shaft of a tower construction according to the invention in a second embodiment; - -
6 a schematic cross section through a tower shaft of a tower structure according to the invention in a third embodiment; - -
7 a schematic cross section through a tower shaft of a tower structure according to the invention in a fourth embodiment; - -
8th a schematic cross section through a tower shaft of a tower structure according to the invention in a fifth embodiment; - -
9 a schematic cross section through a tower shaft of a tower structure according to the invention in a sixth embodiment; - -
10 a Abspannelementepaar for the tower structure according to the invention in axial plan view; - -
11 a schematic sectional detail through an abutment of a tower structure according to a prior art; - -
12 a schematic detail section through an inventive tower structure in the region of an abutment for guy elements; - -
13 a schematic detail section through an inventive tower structure in the region of an abutment for guy elements according to a further embodiment; - -
14 a schematic detail section through an inventive tower structure in the region of an abutment for guy elements according to a further embodiment; and - -
15 a schematic detail section through an inventive tower structure in the region of an abutment for guy elements according to another embodiment.
Die
Gemäß
Große Torsionsverformungen des Turmschafts
Die vergleichsweise großen Bauteilverformungen infolge Torsion kommen insbesondere dadurch zustande, dass lediglich der materialoptimierte und sehr schlanke Turmschaft
Ausgehend von einem Zustand ohne äußere Torsionseinwirkung (siehe
Die
Das Turmbauwerk
Im Unterschied zu
Durch die radiale Beabstandung des Lasteinleitungspunkts von der Längsachse des Turmschafts sowie die Ausrichtung der Abspannelemente im Winkelbereich 45°≤ α ≤ 90°, insbesondere 60°≤ α < 90° wird sichergestellt, dass Torsionsbeanspruchungen des Turmschafts zusätzlich von den Abspannelementen aufgenommen und in den Baugrund abgeleitet werden können. Dies wird anhand des Verlaufs
In den
Die
Die
Insbesondere ist die Schaftwand
Die
Obwohl sich der Hebelarm
Die
Die
Bei den obengenannten Ausführungsbeispielen des Turmbauwerks
Gerade bei diesen großen und/oder hohen Windenergieanlagen
Die
Als Abspannelemente
In allen dargestellten Ausführungsformen des Turmbauwerks
Durch diese Konstruktion können die Abspannelemente
Die
Die beiden Abspannelemente
Insbesondere ist zwischen den beiden Lasteinleitungspunkten
Anhand der
Alternativ ist auch denkbar, dass die beiden Abspannelemente
Wie in
Die
Die
Aufgrund der Reibung des wenigstens einen Fundamentpfahls
Die
Die
Die
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2015/051363 WO2015110580A1 (en) | 2014-01-24 | 2015-01-23 | Guyed tower structure for a wind turbine with high torsional rigidity |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EPPCT/EP2013/068207 | 2013-09-03 | ||
| PCT/EP2013/068207 WO2014033332A1 (en) | 2012-09-03 | 2013-09-03 | Tower construction of a wind turbine and method for stabilizing a tower construction of a wind turbine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102014100814A1 DE102014100814A1 (en) | 2015-03-05 |
| DE102014100814A8 DE102014100814A8 (en) | 2015-04-23 |
| DE102014100814B4 true DE102014100814B4 (en) | 2019-01-31 |
Family
ID=52471373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102014100814.6A Expired - Fee Related DE102014100814B4 (en) | 2013-09-03 | 2014-01-24 | Tower construction for a wind energy plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102014100814B4 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2717780T3 (en) * | 2015-01-21 | 2019-06-25 | Vestas Wind Sys As | Wind turbine tower |
| CN108368821B (en) | 2015-12-22 | 2020-05-26 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | Wind power plants and multi-rotor wind turbine systems |
| US10676952B2 (en) * | 2018-01-26 | 2020-06-09 | General Electric Company | System and method for stabilizing a wind turbine |
| EP3882417B1 (en) * | 2020-03-16 | 2023-10-18 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology, S.L. | Wind turbine |
| EP3916220A1 (en) | 2020-05-25 | 2021-12-01 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Tower arrangement for a wind turbine, wind turbine comprising the tower arrangement and method for erecting a wind turbine |
| EP4491834A1 (en) * | 2023-07-11 | 2025-01-15 | Totalenergies Onetech | Elongated structure comprising a tensioning tendon, wind turbine structure and prestressing method |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE705992C (en) | 1937-10-06 | 1941-05-15 | Hein Lehmann & Co Eisenkonstru | Mast held by tension ropes and secured against rotation |
| GB668408A (en) | 1949-07-07 | 1952-03-19 | Pirelli General Cable Works | Improvements in or relating to stayed masts |
| WO2001083984A1 (en) | 2000-04-28 | 2001-11-08 | La Construction Soudee, En Abrege Cs | Support structure, in particular for a wind turbine |
| WO2012024608A2 (en) | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Horton Wison Deepwater, Inc. | Offshore wind turbine and methods of installing same |
| US20120139253A1 (en) * | 2011-07-13 | 2012-06-07 | Lambert Walter L | Stay Cable for Structures |
| DE102011010417A1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-08-09 | Nordex Advanced Development GmbH | Tower for a wind turbine |
| DE102012021697A1 (en) | 2012-10-30 | 2014-02-13 | Friedrich Grimm | Support system for stabilization of mast holding energy system at vertical distance of building, stabilizes mast on ankle joint using stretchable tendons connected on upper surface of anchor points, for holding energy system |
-
2014
- 2014-01-24 DE DE102014100814.6A patent/DE102014100814B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE705992C (en) | 1937-10-06 | 1941-05-15 | Hein Lehmann & Co Eisenkonstru | Mast held by tension ropes and secured against rotation |
| GB668408A (en) | 1949-07-07 | 1952-03-19 | Pirelli General Cable Works | Improvements in or relating to stayed masts |
| WO2001083984A1 (en) | 2000-04-28 | 2001-11-08 | La Construction Soudee, En Abrege Cs | Support structure, in particular for a wind turbine |
| WO2012024608A2 (en) | 2010-08-20 | 2012-02-23 | Horton Wison Deepwater, Inc. | Offshore wind turbine and methods of installing same |
| DE102011010417A1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-08-09 | Nordex Advanced Development GmbH | Tower for a wind turbine |
| US20120139253A1 (en) * | 2011-07-13 | 2012-06-07 | Lambert Walter L | Stay Cable for Structures |
| DE102012021697A1 (en) | 2012-10-30 | 2014-02-13 | Friedrich Grimm | Support system for stabilization of mast holding energy system at vertical distance of building, stabilizes mast on ankle joint using stretchable tendons connected on upper surface of anchor points, for holding energy system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102014100814A1 (en) | 2015-03-05 |
| DE102014100814A8 (en) | 2015-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102014100814B4 (en) | Tower construction for a wind energy plant | |
| EP2893187B1 (en) | Tower construction of a wind turbine and method for stabilizing a tower construction of a wind turbine | |
| EP2673505B1 (en) | Tower for a wind turbine | |
| EP3092358B2 (en) | Wind turbine comprising a segmented tower and foundation | |
| EP3464882B1 (en) | Floating wind turbine having a plurality of energy conversion units | |
| EP2182209B1 (en) | Hybrid tower structure | |
| EP3477099B1 (en) | Tower with conical steel adapter elements | |
| EP3701107B1 (en) | Annular bracket for externally loading a tower segment, external loading system of a hybrid tower, tower section of a hybrid tower, hybrid tower, wind turbine, and assembly method of an external loading system for a hybrid tower | |
| DE102015000818B3 (en) | Wind turbine tower | |
| EP0960986A2 (en) | Process and device for the construction of tall, hollow, towerlike structures of two hundred meters height and more, specially wind generator towers | |
| DE202007009474U1 (en) | Offshore platform | |
| DE102016203526A1 (en) | Adapter device for a tower and method of manufacture | |
| EP3423639B1 (en) | Foundation pile for a wind motor | |
| WO2017202841A1 (en) | Climbing device for carrying out a movement relative to a tower and method for producing a tower | |
| WO2015110580A1 (en) | Guyed tower structure for a wind turbine with high torsional rigidity | |
| DE102011003602B4 (en) | Safety system for a rotor blade of a wind turbine, rotor blade and wind turbine | |
| EP3891386B1 (en) | Method for pretensioning a tower of a wind power plant | |
| EP4008858B1 (en) | Tower structure | |
| EP3597829B1 (en) | Foundation reinforcement for offshore construction | |
| DE102016102213A1 (en) | A method of constructing a wind turbine tower of a wind turbine by means of a crane, wind tower and steel segment for a wind turbine tower of a wind turbine | |
| EP3845354A2 (en) | Method of manufacturing segments for a tower, prestressed segment, tower ring, tower, wind turbine and prestressing device | |
| DE102013002472A1 (en) | "Gravity foundation for an offshore structure" | |
| EP3775366B1 (en) | Cable, in particular cable stay for components of a wind turbine | |
| EP1873331A2 (en) | Overhead circuit pylon made of spun concrete | |
| EP3236063A1 (en) | Method and device for relieving a support structure of a wind power plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: PRINZ & PARTNER MBB PATENTANWAELTE RECHTSANWAE, DE |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |