-
Die Erfindung betrifft einen Turm sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Turms, insbesondere für eine Windenergieanlage oder dergleichen, wobei eine Wandung des Turms zumindest abschnittsweise aus Betonfertigteilen zusammengesetzt ist, wobei die Betonfertigteile über ein Vorspannsystem mit Spannlitzen oder Spanngliedern in einer Längsrichtung des Turms verspannt sind, wobei die Betonfertigteile kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei ein Betonfertigteil eine Bewehrung aufweist.
-
Türme für Windenergieanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt und umfassen regelmäßig ein Betonfundament, auf dem eine Vielzahl von Turmsegmenten angeordnet und miteinander verbunden ist. Die Turmsegmente können als Ringe beziehungsweise Ringsegmente oder plattenförmige Betonfertigteile ausgebildet sein, und vorgefertigt auf eine Baustelle transportiert und dort miteinander verbunden werden. Weiter ist es bekannt diese Betonfertigteile über Spannlitzen innerhalb des Turms miteinander zu verspannen. Prinzipiell können Türme aber auch vollständig oder teilweise aus Ortbeton hergestellt sein.
-
Die zur Errichtung eines Turms verwendeten Betonfertigteile können plattenförmig oder auch rohrförmig ausgebildet sein. Abmessungen und eine Masse der betreffenden Betonfertigteile sind von großer Bedeutung, da die diese zu einer Baustelle, die auch in einem unwegsamen, schwer zugänglichen Gelände liegen kann, transportiert und mit einem Kran auf eine Höhe von bis zu beispielsweise 170 m angehoben werden müssen. Plattenförmige Betonfertigteile sind aufgrund ihrer Abmessungen und ihres Gewichts einfach zu transportieren und können beispielsweise zur Erstellung eines Turms mit einem polygonförmigen Querschnitt verwendet werden. Allein durch die Verwendung plattenförmiger Betonfertigteile können bereits Kosten bei der Erstellung eines Turms für eine Windenergieanlage eingespart werden.
-
Die plattenförmigen Betonfertigteile werden regelmäßig so hergestellt, dass in einer Schalung eine Bewehrung, beispielsweise ein Bewehrungsgitter aus Baustahl, eingelegt und die Schalung mit Beton ausgegossen wird. Um ein möglichst niedriges Gewicht des jeweiligen Betonfertigteils zu erzielen, wird versucht, das Betonfertigteil so auszubilden, dass an Stellen mit geringer statischer Belastung am Betonfertigteil Beton eingespart wird, beispielsweise dadurch, dass in einer Mitte eines plattenförmigen Betonfertigteils eine Wanddicke gegenüber den äußeren Rändern des Betonfertigteils wesentlich vermindert wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass eine Negativform der Schalung entsprechend ausgebildet wird oder, bei einer horizontalen Schalplatte, Einlegeteile vorgesehen sind, die den Beton beim Eingießen in die Schalung entsprechend verdrängen können. Gegebenenfalls ist es auch erforderlich, eine Bewehrung an die in diesem Bereich verringerte Wanddicke anzupassen. Derart ausgebildete Betonfertigteile werden dann so am Turm angeordnet, dass auf einer Turminnenfläche des Betonfertigteils eine durch die Schalung ausgebildete Vertiefung angeordnet ist. Diese Betonfertigteile weisen demnach auf der Turminnenfläche, bezogen auf einen Querschnitt, einen Versprung auf. Zur Vermeidung von Kanten, die beispielsweise eine Rissbildung befördern könnten, kann auch ein stetiger Übergang, beispielsweise in Art einer Schräge, zwischen unterschiedlichen Wanddicken des Betonfertigteils ausgebildet werden, was jedoch ein Gewicht des Betonfertigteils wieder etwas erhöht.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Turm und ein Verfahren zur Herstellung eines Turms vorzuschlagen, der beziehungsweise das eine einfache und kostengünstige Herstellung eines Turms ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Turm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Turm, insbesondere für eine Windenergieanlage oder dergleichen, ist eine Wandung des Turms zumindest abschnittsweise aus Betonfertigteilen zusammengesetzt, wobei die Betonfertigteile über ein Vorspannsystem mit Spannlitzen oder Spanngliedern in einer Längsrichtung des Turms verspannt sind, wobei die Betonfertigteile kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei ein Betonfertigteil eine Bewehrung aufweist, wobei das Betonfertigteil einen Tragbereich und einen Füllbereich aufweist, wobei in dem Füllbereich in dem Betonfertigteil ein Füllkörper angeordnet ist, der einen Füllraum ausbildet.
-
Der Turm ist demnach aus einer Vielzahl von Betonfertigteilen zusammengesetzt, die eine äußere Wand des Turms ausbilden. Eines oder mehrere, bevorzugt alle, dieser Betonfertigteile ist mit dem Tragbereich und dem Füllbereich ausgebildet. Der Tragbereich dient dabei im Wesentlichen zur Sicherstellung einer statischen Festigkeit des Betonfertigteils und in dem Füllbereich kann prinzipiell eine Wandstärke beziehungsweise Wanddicke des Betonfertigteils aufgrund der hier vergleichsweise geringen erforderlichen statischen Festigkeit, vermindert sein. Anstelle einer Reduzierung einer Wanddicke ist jedoch vorgesehen, einen oder eine Mehrzahl von Füllkörpern innerhalb der Wandung des Betonfertigteils anzuordnen. Die Füllkörper weisen dabei eine gegenüber Beton vergleichsweise um ein Vielfaches verminderte Dichte auf beziehungsweise sind wesentlich leichter als Beton. Durch die Anordnung des oder der Füllkörper innerhalb der Wandung des Betonfertigteils kann ein geschlossener Füllraum in dem Betonfertigteil ausgebildet werden.
-
Dadurch ist es dann nicht mehr erforderlich, eine Wanddicke des Betonfertigteils zu reduzieren, um eine Gewichtseinsparung zu erzielen. Die Gewichtseinsparung an dem Betonfertigteil ergibt sich alleine daraus, dass der beziehungsweise die Füllkörper Beton beim Eingießen in eine Schalung verdrängen. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Schalungen verbleibt der Füllkörper jedoch innerhalb des Betonfertigteils, sodass eine Dicke der Wandung im Wesentlichen gleichmäßig ausgebildet werden kann. Eine besondere Ausbildung einer Schalung ist dann nicht mehr erforderlich. Auch muss dann eine Bewehrung, die regelmäßig auch im Randbereich einer Wandung eines Betonfertigteils angeordnet ist, nicht mehr an eine verminderte Wanddicke angepasst werden, was eine Herstellung des Betonfertigteils weiter vereinfacht. Dadurch, dass die Wanddicke des Betonfertigteils nicht vermindert wird, kann auch das Betonfertigteil mit einem erhöhten Widerstandsmoment ausgebildet werden. So ist es dann auch möglich einen Betonanteil innerhalb des Füllbereichs noch weiter zu reduzieren. Insgesamt ergibt sich dann durch die vereinfachte Herstellung und die mögliche Gewichtsreduktion der Betonfertigteile eine vereinfachte und kostengünstigere Herstellung eines Turms.
-
Der Füllkörper kann ein Hohlkörper oder ein massiver Körper aus einem Material mit einer gegenüber Beton um ein Vielfaches geringeren Dichte sein. Der Hohlkörper kann ein mit Gas gefüllter Körper sein. Der massive Körper kann beispielsweise aus einem geschäumten Kunststoffmaterial oder einem anderen vergleichsweise leichten Material wie Holz oder auch einem Recyclingmaterial bestehen. Auch kann der massive Körper aus einem für Gebäude üblichen Baustoff, wie Porenbeton, bestehen. Eine Anpassung des oder der Füllkörper an den jeweiligen Füllbereich ist so durch eine einfache Bearbeitung des massiven Körpers möglich.
-
Der Hohlkörper kann zylinderförmig oder kugelförmig, oder ein in der Längsrichtung verlaufend angeordnetes, an seinen Enden geschlossenes Rohrprofil oder Vierkantprofil, bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial bestehend, sein. Durch die Anordnung der Hohlkörper in Längsrichtung des Betonfertigteils beziehungsweise des Turms kann eine Anpassung an eine statische Last einfach erzielt werden. Prinzipiell kann der Hohlkörper jede beliebige Form aufweisen. Der Hohlkörper ist besonders einfach ausbildbar, wenn Rohre aus Kunststoff oder auch andere einfach und kostengünstig erhältliche Profilkörper verwendet werden. Hier müssen dann lediglich nur noch offene Enden der betreffenden Profile mit beispielsweise einer Abdeckung verschlossen werden.
-
In dem Füllbereich kann eine Vielzahl von Füllkörpern angeordnet sein, wobei der Tragbereich frei von Füllkörpern sein kann, wobei die Füllkörper vollständig von Beton des Betonfertigteils umgeben sein können. Der Tragbereich ist dann so besonders stabil im Hinblick auf eine statische Festigkeit und der Füllbereich besonders leicht ausbildbar. Die Füllkörper können regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Wenn es sich beispielsweise bei den Füllkörpern um Rohre handelt, können diese bündelweise oder auch in einem Abstand relativ zueinander innerhalb des Betonfertigteils angeordnet sein. Wenn die Füllkörper vollständig von dem Beton umgeben sind, ist der Füllkörper nicht mehr am Betonfertigteil sichtbar.
-
Vorteilhaft kann der Füllbereich den Tragbereich rahmenartig umgeben. Das Betonfertigteil kann so in seinen Randbereichen vergleichsweise stabiler, das heißt mit einer höheren Festigkeit ausgebildet sein.
-
Die Bewehrung kann aus einem Bewehrungsgitter aus Baustahl ausgebildet sein, wobei die Bewehrung unverspannt in dem Betonfertigteil angeordnet sein kann. Unter Baustahl wird hier Betonstahl (gem. DIN 488) verstanden, der als Bewehrung in Stahlbeton eingesetzt wird. Dadurch, dass keine Verspannung der Bewehrung erforderlich ist und das Bewehrungsgitter lediglich in die Schalung eingelegt werden muss, ist das Betonfertigteil einfach herzustellen.
-
Das Betonfertigteil kann über seine gesamte Länge in Längsrichtung des Turms einen versprungfreien, bevorzugt gleichdicken Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann dann, mit Ausnahme von an den Außenkanten angeformten Verbindungsabschnitten oder einer Eingriffsverzahnung, bezogen auf die Länge konstant sein. Optional kann auch eine stetige Änderung des Querschnitts in Längsrichtung vorgesehen sein, wobei dann auch hier kein Versprung des Querschnitts auftritt. Eine besondere Ausbildung einer Schalung ist dann auch nicht mehr erforderlich, weshalb eine Herstellung des Betonfertigteils dann vereinfacht ist.
-
Der Turm kann bezogen auf einen Querschnitt des Turms kreisförmig oder polygonförmig, bevorzugt sechseckig oder achteckig, ausgebildet sein. Mit einem kreisförmigen Querschnitt kann das Betonfertigteil in Art eines Betonrings oder Ringsegments ausgebildet sein. Bei einem mehreckigen Querschnitt des Turms kann das Betonfertigteil ebenfalls mehreckig, vorzugsweise plattenförmig ausgebildet sein.
-
Wenn die Betonfertigteile plattenförmig ausgebildet sind, können diese jeweils an Längsseiten eine Eingriffsverzahnung aufweisen, wobei die Eingriffsverzahnungen benachbarter Betonfertigteile ineinander greifen können. Durch die Ausbildung der Eingriffsverzahnungen an den Längsseiten wird es möglich die Betonfertigteile an den Längsseiten formschlüssig miteinander zu verbinden. Seitlich benachbarte Betonfertigteile können dann auch in Längsrichtung des Turms relativ zueinander versetzt angeordnet werden, wodurch eine besonders gute formschlüssige Verbindung sämtlicher Betonfertigteile untereinander ausgebildet werden kann. Die Eingriffsverzahnungen können dabei stets einander übereinstimmend ausgebildet sein. Eine ergänzende, kraftschlüssige Verbindung der Betonfertigteile untereinander, beispielsweise mittels Schraubanker oder dergleichen, kann vorgesehen sein.
-
Der Turm kann vollständig aus den Betonfertigteilen zusammengesetzt sein. Folglich besteht der Turm dann vollständig aus den Betonfertigteilen und gegebenenfalls Anbauteilen zur Befestigung einer Gondel einer Windenergieanlage.
-
Alternativ kann der Turm einen Turmabschnitt aufweisen, der aus den Betonfertigteilen zusammengesetzt ist, und einen oberen Turmabschnitt aufweisen, der aus Stahlelementen oder einem Fachwerk aus Stahlprofilen ausgebildet ist. Neben der vollständigen Herstellung des Turms aus Betonfertigteilen kann der Turm demnach auch als sogenannter Hybridturm ausgebildet sein. Hybridtürme können, je nach Marktpreis der Baustoffe und in Abhängigkeit der örtlichen Montagekosten, kostengünstiger herzustellen sein als reine Beton- oder Stahltürme. Der obere Turmabschnitt kann dabei aus ringförmigen Stahlfertigteilen, die miteinander verschraubt werden, oder aus einem fachwerkartigen Stahlgerüst ausgebildet sein.
-
Der Betonturm beziehungsweise der Hybridturm kann beispielsweise eine Nabenhöhe von 50 m bis 300 m, 100 m bis 200 m, oder von 120 m bis 170 m aufweisen.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Turms, insbesondere für eine Windenergieanlage oder dergleichen, wird eine Wandung des Turms zumindest abschnittsweise aus Betonfertigteilen zusammengesetzt, wobei die Betonfertigteile über ein Vorspannsystem mit Spannlitzen oder Spanngliedern in einer Längsrichtung des Turms verspannt werden, wobei die Betonfertigteile kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden, wobei ein Betonfertigteil mit einer Bewehrung ausgebildet wird, wobei das Betonfertigteil mit einem Tragbereich und einem Füllbereich ausgebildet wird, wobei in dem Füllbereich bei einem Ausgießen einer Schalung des Betonfertigteils mit Beton in der Schalung ein Füllkörper angeordnet wird, der einen Füllraum in dem Betonfertigteil ausbildet.
-
Im Unterschied zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Herstellverfahren von derartigen Betonfertigteilen für Türme von Windenergieanlagen wird hier in der Schalung des Betonfertigteils der Füllkörper so angeordnet, dass der Füllkörper den Füllraum in dem Betonfertigteil durch seine Anordnung ausbildet. Das heißt der Füllkörper verbleibt innerhalb des Betonfertigteils, sodass das Betonfertigteil in dem Füllbereich leichter und gleichzeitig einfacher ausgebildet werden kann. Hinsichtlich der vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
-
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Schalung eine horizontale Schalungsplatte aufweisen, die eine Turmaußenfläche oder eine Turminnenfläche des Betonfertigteils ausbilden kann. So ist es dann auch möglich mittels der horizontalen Schalungsplatte einfach plattenförmige Betonfertigteile herzustellen.
-
Zur Ausbildung des Betonfertigteils kann innerhalb der Schalung die Bewehrung eingesetzt werden, wobei die Schalung teilweise mit Beton ausgegossen werden kann, wobei zumindest eine Schicht ausgebildet werden kann, wobei auf einer Oberseite der Schicht Füllkörper angeordnet und fixiert werden können, wobei nachfolgend die Schalung vollständig mit Beton ausgegossen werden kann. Demnach kann eine Schicht Beton in die Schalung beziehungsweise auf eine horizontale Schalungsplatte gegossen werden, wobei nach einer zumindest teilweisen Verfestigung der Schicht auf diese ein Bewehrungsgitter aufgelegt werden kann. Die Schicht kann beispielsweise bis zu 4 cm dick sein, sodass das Bewehrungsgitter von einer Turmaußenfläche oder Turminnenfläche des Betonfertigteils beabstandet ist. Weiter kann auf das Bewehrungsgitter eine Schicht Füllkörper aufgelegt und fixiert werden. Dies kann bereits dadurch erfolgen, dass die Füllkörper an dem Bewehrungsgitter fixiert werden. Abschließend wird die Schalung vollständig mit Beton ausgegossen.
-
Vor dem vollständigen Ausgießen mit Beton kann oberhalb der Füllkörper eine weitere Bewehrung innerhalb der Schalung eingesetzt werden. Das heißt die Füllkörper können mit einem weiteren Bewehrungsgitter abgedeckt werden. Die Füllkörper können dann einfach gegen ein Aufschwimmen in dem abschließend eingegossenen Beton durch eine abschnittsweise Verbindung der jeweiligen Bewehrungsgitter gesichert werden. Folglich nehmen die Bewehrungsgitter die Füllkörper dann zwischen sich auf. So ist es auch möglich, derart mit Bewehrungsgitter fixierte Füllkörper vorzubereiten und einfach auf die Schicht aus Beton in der Schalung aufzulegen. Bei dem abschließenden Ausgießen mit Beton können die Füllkörper beziehungsweise das weitere Bewehrungsgitter mit bis zu 4 cm Beton bedeckt werden. Eine Dicke einer Wandung beziehungsweise Wanddicke des Betonfertigteils kann dann bis zu 30 cm betragen. Es kann auch vorgesehen sein, die Schalung einmalig, das heißt in einem Arbeitsschritt, mit Beton auszugießen.
-
Alternativ kann die Schalung zwei parallele, vertikale Schalungsplatten aufweisen, die eine Turmaußenfläche und eine Turminnenfläche des Betonfertigteils ausbilden können. In diesem Fall kann vorgesehen sein, die Schalung einmalig, das heißt in einem Arbeitsschritt, mit Beton auszugießen.
-
Zur Ausbildung des Betonfertigteils innerhalb der Schalung kann die Bewehrung in diese eingesetzt werden, wobei die Bewehrung aus zumindest zwei parallel beabstandeten Bewehrungsgittern ausgebildet werden kann, wobei zwischen den Bewehrungsgittern Füllkörper angeordnet und fixiert werden können, wobei nachfolgend die Schalung vollständig mit Beton ausgegossen werden kann.
-
Wenn eine Montage der Betonfertigteile in situ erfolgt, kann der Turm besonders einfach ausgebildet werden.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen.
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1: Betonfertigteile in einer Seitenansicht;
- 2: eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Betonfertigteils;
- 3: eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Betonfertigteils;
- 4: eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines Betonfertigteils;
- 5: eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform eines Betonfertigteils;
- 6: eine Längsschnittansicht einer fünften Ausführungsform eines Betonfertigteils;
- 7: eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform eines Betonfertigteils.
-
Die 1 zeigt Betonfertigteile 10 und 11 eines hier nicht näher dargestellten Turms in einer Seitenansicht. Die Betonfertigteile 10 und 11 sind mit ihrer Längsachse 12 in Längsrichtung des Turms angeordnet und bilden so eine Wandung 13 des Turms aus. Die Betonfertigteile 10 und 11 sind über ein Vorspannsystem im Inneren des Turms, welches hier nicht dargestellt ist, in der Längsrichtung des Turms verspannt. Jedes der Betonfertigteile 10 und 11 weist einen Tragbereich 14 beziehungsweise 15 und einen Füllbereich 16 beziehungsweise 17 auf. Die Betonfertigteile 10 und 11 weisen in dem Füllbereich 16 beziehungsweise 17 jeweils hier nicht dargestellte Füllkörper auf, die von Beton umgeben sind. Die Betonfertigteile 10 und 11 sind jeweils plattenförmig ausgebildet und weisen an Längsseiten 18 beziehungsweise 19 eine Eingriffsverzahnung 20 beziehungsweise 21 auf, die übereinstimmend mit benachbarten, hier nicht dargestellten Betonfertigteilen des Turms ausgebildet sind. Die Eingriffsverzahnung 20 ist hier als Nocke 22 und die Eingriffsverzahnung 21 als Ausnehmung 23 ausgebildet. Mit Ausnahme der Eingriffsverzahnungen 20 und 21 sind die Betonfertigteile 10 beziehungsweise 11 über ihre gesamte Länge in Längsrichtung des Turms versprungfrei, mit einem gleich dicken, hier nicht dargestellten Querschnitt, ausgebildet. Auch weisen die Betonfertigteile 10 und 11 jeweils eine hier ebenfalls nicht dargestellte Bewehrung auf.
-
Die 2 zeigt eine Querschnittansicht eines Betonfertigteils 24 eines hier nicht dargestellten Turms mit einer Bewehrung 25 aus Bewehrungsgitter 26 und 27. Die Bewehrungsgitter 26 und 27 bestehen aus Baustahl und sind in einigen Zentimetern Abstand von einer Turmaußenfläche 28 und einer Turminnenfläche 29 des Betonfertigteils 24 innerhalb diesem angeordnet. Zwischenliegend den Bewehrungsgittern 26 und 27 ist ein Füllkörper 30 angeordnet, der einen Füllbereich 31 des Betonfertigteils 24 ausbildet. An Längsseiten 32 des Betonfertigteils 24 ist jeweils eine Eingriffsverzahnung 33 zur Verbindung mit einem benachbarten, hier nicht dargestellten Betonfertigteil ausgebildet. Eine Wandung 32 des Betonfertigteils 24 ist stets gleichmäßig dick. An den Längsseiten 32 ist der Füllbereich 31 von einem Tragbereich 35 umgeben, der im Wesentlichen eine statische Last, welche auf das Betonfertigteil 24 wirkt, aufnimmt. Der Füllkörper 30 bildet somit einen Füllraum 36 aus, der allseitig von Beton umgegeben ist.
-
Die 3 zeigt ein Betonfertigteil 37 ohne die nähere Darstellung einer Bewehrung, welches im Unterschied zu dem Betonfertigteil aus 2 eine Vielzahl von Füllkörpern 38 in den Füllbereich 31 aufweist. Die Füllkörper 38 sind jeweils aus einem Vierkantprofil 39 mit verschlossenen, hier nicht dargestellten Enden ausgebildet. Die derart hohl ausgebildeten Vierkantprofile 39 sind in regelmäßigen Abständen voneinander beabstandet, sodass die Vierkantprofile 39 vollständig von Beton umgeben sind.
-
Die 4 zeigt eine Variante eines Betonfertigteils 40 mit im Unterschied zum Betonfertigteil aus 3 rohrförmigen Füllkörpern 41. Die rohrförmigen Füllkörper 41 sind hier in Reihen 42 zu je drei Füllkörper 41 angeordnet, wobei die Reihen 42 voneinander beabstandet sind.
-
Die 5 zeigt ein Betonfertigteil 43, welches im Unterschied zum Betonfertigteil aus 4 Rohrprofile 44, die Füllkörper 45 ausbilden, aufweist. Die Rohrprofile 44 weisen einen vergleichsweise großen Durchmesser auf und sind voneinander gleichmäßig beabstandet.
-
Die 6 zeigt eine Längsschnittansicht eines Füllbereichs 46 eines hier nur abschnittsweise dargestellten Betonfertigteils 47. In dem Füllbereich 46 sind kugelförmige Füllkörper 48 angeordnet.
-
Die 7 zeigt im Unterschied zum Betonfertigteil aus 6 ein Betonfertigteil 49 mit rohrförmigen Füllkörpern 50.