NO311184B1 - Fremgangsmåte og anordning for fastgjöring av et fundament til fjellgrunn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og anordning for fastgjøring av et fundament til fjellgrunn, særlig et fundament for vindturbin.

En vindturbin (vindmølle) til bruk for produksjon av elektrisk kraft består av tårn (som regel rørtårn i stål), tubinhus med generator og rotor. Tårnet kan ha en høyde på 30-100 m. Rotoren kan ha en diameter på 30 - 80 m og hele konstruk-sjonen vil kunne veie 100 - 200 tonn eller mer. Fundamentet som rørtårnet hviler på har forskjellig utforming alt etter som grunnen består av løsmasser eller fjell. De fundamentløsninger som i dag benyttes for fjell, er utformet som en betong-kloss som er forankret til fjellet ved hjelp av flere dyptgående rette jernstag (trekkstenger) som er boret ned i fjellgrunnen. Man trenger omkring 100 - 250 m<3 >betong til et slikt fundament. Ved temperaturendringer i grunnen og betongen vil stagene endre lengde (de blir lengre når temperaturen øker). Disse kreftene er så store at betongklossen lett kan løsne fra fjellgrunnen, slik at fundamentet blir ustabilt og derved påvirker stabiliteten i selve vindturbinkonstruksjonen.

Dette har vært søkt løst ved å forspenne jernstag (trekkstenger), hvilket har gitt god effekt. Forspenning av jernstagene krever stor kraft som fremskaffes med hydraulisk utstyr som innebærer en tidkrevende og kostbar arbeidsprosess ved mastefundamentering. Med andre ord en kostbar måte å bygge fundament for vindturbinmast på.

Fra DK 117 336 er det kjent en fremgangsmåte og anordning for fastgjøring av et fundament til fjellgrunnen ved at det i fjellgrunnen er utformet en utsparing som i det minste deler av fundamentet anbringes og innstøpes i. Anordningen består av et formlegeme med innstøpt armering i bunndelen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte og anordning som gjør det mulig å fastgjøre fundamenter til fjellgrunn, på en måte som er billigere og samtidig gir bedre stabilitet og sikkerhet for turbinkonst-ruksjonen, enn den ovennevnte, kjente teknikk.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte og anordning som angitt i de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til de skjematiske tegninger, hvor:

Fig. 1 er et vertikalsnitt som illustrerer en utføringsform av oppfinnelsen, Fig. 2 er et grunnriss av en i fjellgrunn utformet, geometrisk formasjon som inngår i oppfinnelsen, og Fig. 3 er et vertikalsnitt som illustrerer en alternativ utføringsform av oppfinnelsen.

Ved utføringsformen ifølge fig. 1 blir det utformet en geometrisk formasjon

1 som fremkommer ved at det bores eller på annen hensiktsmessig måte, for

eksempel ved vannskjæring, laser etc, utformes et antall innbyrdes tilgrensende, vertikale hull 2 i fjellgrunnen F. Hullene 2 utformes fortrinnsvis ved helprofilboring, der borehullene tilnærmet tangerer hverandre eller alternativt overlapper hverandre som antydet ved 2' i fig. 2. I det første tilfellet må fjellmassene 3 mellom borehullene 2 fjernes for å oppnå en sammenhengende utsparing eller fordypning 4 i fjellgrunnen F, mens den andre måten å plassere borehull 2' på, gjør at man trenger flere borehull 2' for å fremskaffe den samme sylindriske formasjonen 1, men deretter trenger man ikke å fjerne mellomliggende fjellmasser 3.

Den geometriske utformingen av formasjonen 1 vil fortrinnsvis være en lukket kurve som kan være sirkulær som vist i fig. 2, elliptisk, eller ha andre former som trekant, firkant eller annen mangekant eller annen form tilpasset den konst-ruksjon fundamentet skal bære.

Når man har fremskaffet en sammenhengende fordypning 4 med en mas-siv gjenstående senterdel 5 bestående av fjell, kan et fundament plasseres for innstøping. Fundamentet ved utføringsformen ifølge fig. 1 består av en plattform 6 med en egnet geometrisk form i horisontalplanet, for eksempel sirkulær. Dens størrelse i forhold til formasjonen 1 kan variere. Plattformen 6 er utstyrt med et antall bæresøyler 7, slik at søylene 7 samlet utgjør en form som passer med den tilordnete formasjonen 1, for eksempel i form av en sirkel som passer den ek-semplifiserte sylindriske formasjonen 1. Man kan tenke seg en søyle 7 pr. borehull 2, 2' eller færre eller flere søyler 7.

Søylens 7 tverrsnitt kan ha forskjellig form som sylindrisk, trekantet og mangekantet m.fl. Fortrinnsvis vil søylene 7 utgjøres av tykkveggete, sylindriske stålrør.

Utsparingens 4 tykkelse eller vidde, som normalt vil være hovedsakelig lik borehullenes 2, 2' diameter, vil fortrinnsvis være minst to og normalt ca. tre ganger søylenes 7 maksimale tverrmål.

Når plattform 6 med søyler 7 er satt ned i fordypningen 4 fylles det betong B eller annen hensiktsmessige herdende masse i fordypningen 4 rundt søylene 7, slik at disse forankres til fjellgrunnen. For å øke forankringskraften kan det anord-nes på søylene 7 kneformer 8. For ytterligere å øke forankringen kan det i fra fordypningen 4 bores ned og forankres stag 9 til fjellgrunnen som vist på fig. 1.

En alternativ løsning som vist i fig. 3, er at fundamentet består av et enkelt, sylindrisk eller på annen måte hensiktsmessig utformet rør 11 med diameter om-trent lik den sirkulære formasjonens 1 middeldiameter. Røret 11 plasseres i den sammenhengende utsparingen eller fordypningen 4 som borehullene 2, 2' utgjør. Røret 11 trenger ikke å ha en plattform da en mast 10 for vindturbinen kan festes direkte til toppen av røret 11 som kommer over bakken. Masten 10 er da rørformet slik at den passer mot røret 11. Innfestingsteknikken vil være som beskrevet over.

Selv om oppfinnelsen som ovenfor beskrevet i første rekke er beregnet på bruk i forbindelse med fundamenter for vindturbiner, kan den selvsagt også benyttes i forbindelse med fundamenter for andre konstruksjoner.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fastgjøring av et fundament til fjellgrunn, hvor det i fjellgrunnen utformes en utsparing (4) som danner en til fundamentet tilpasset, geometrisk formasjon (1), og hvor i det minste deler (7, 11) av fundamentet anbringes og innstøpes i utsparingen (4), karakterisert ved at det for utforming av utsparingen (4) bores et antall innbyrdes tettliggende eller overlappende borehull (2, 2').

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den geometriske formasjonen (1) utformes som en lukket kurve, f.eks. sirkulær, elliptisk eller mangekantet.

3. Anordning for bruk ved fastgjøring av et fundament til fjellgrunn, omfat-tende et som en del av fundamentet utformet forankringsparti (7, 11) innrettet til å anbringes og innstøpes i en på forhånd i fjellgrunnen (F) utformet formasjon bestående av en utsparing (4), tilpasset forankringspartiets (7,11) form, karakterisert ved at forankringspartiet er i form av et enkelt rør (11).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at forankringspartiet er utstyrt med forankringsforsterkende elementer (8, 9) i form av kneformer (8) og/eller stag (9).