BE1029540B1 - Verbindungsvorrichtung für ein turmartiges Bauwerk insbesondere einer Offshore-Windkraftanlage, ein turmartiges Bauwerk umfassend eine solche Verbindungsvorrichtung sowie Verfahren zu einer Herstellung des Bauwerks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für ein turmartiges Bauwerk insbesondere einer Offshore-Windkraftanlage, umfassend eine Mehrzahl von insbesondere plattenförmigen oder schichtartigen Verbindungselementen, die zur Herstellung eines Slip Joints zwischen einem oberen Bauteil und einem unteren Bauteil des Bauwerks anzuordnen sind und bezüglich einer zentralen Längsachse des Bauwerks in Umfangsrichtung um die Längsachse und/oder in deren Längsrichtung zum Zweck des Lastabtrags zwischen dem oberen Bauteil des Bauwerks und dem unteren Bauteil des Bauwerks nebeneinander zu positionieren sind, wobei bezogen auf die Längsachse die Verbindungsvorrichtung mittig eine größere Dicke aufweist als an ihrem oberen und/oder unteren Ende, wobei insbesondere wenigstens ein in Längsrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Verbindungselement befindliches mittleres Verbindungselement eine größere Dicke aufweist als das obere und/oder das untere Verbindungselement. Weiterhin betrifft die Erfindung ein turmartiges Bauwerk einer insbesondere als Offshore-Bauwerk ausgebildeten Windkraftanlage, umfassend wenigstens einen unteren Bauteil und wenigstens einen oberen Bauteil, der zur Ausbildung eines Slip Joints teilweise über den unteren Bauteil gestülpt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines turmartigen Bauwerks.

Description

-1- BE2021/5507 Verbindungsvorrichtung für ein turmartiges Bauwerk insbesondere einer Offshore- Windkraftanlage, ein turmartiges Bauwerk umfassend eine solche Verbindungsvor- richtung sowie Verfahren zu einer Herstellung des Bauwerks Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand nach dem Oberbegriff des An- spruchs 1. Des Weiteren betrifft die Vorrichtung einen Gegenstand nach dem Ober- begriff des Anspruchs 13 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines turmartigen Bauwerks.

Die WO 2019/073060 A2 offenbart eine Slip Joint-Anordnung, bei der eine gegebe- nenfalls mehrteilige Dichtungseinheit klemmend zwischen zwei Verbindungselemen- ten eines Offshore-Bauwerks festgelegt ist.

Aus der EP 3443224B1 sind gattungsgemäle Gegenstände bekannt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es aufgrund von Abweichungen der meterhohen Bauteile von deren Soll-Maßen zu ungewünschten Spannungsspitzen insbesondere am unteren Ende des oberen Bauteils und am oberen Ende des unteren Bauteils kommen kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Spannungsspitzen zu minimieren. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1, durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 13 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14

-2- BE2021/5507 oder 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den auf diese Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung für ein turmartiges Bauwerk insbe- sondere eine Offshore-Windkraftanlage, umfassend eine Mehrzahl von insbesonde- re plattenförmigen oder schichtartigen Verbindungselementen, die zur Herstellung eines Slip Joints zwischen einem oberen Bauteil und einem unteren Bauteil des Bau- bzw. Tragwerks anzuordnen sind und bezüglich einer zentralen Längsachse des Bauwerks in Umfangsrichtung um die Längsachse und/oder in deren Längsrich- tung zum Zwecke des Lastabtrags zwischen dem oberen Bauteil des Bauwerks und dem unteren Bauteil des Bauwerks nebeneinander zu positionieren sind, zeichnet sich dadurch aus, dass bezogen auf die Längsachse die Verbindungsvorrichtung mittig eine größere Dicke aufweist als an ihrem oberen und/oder unteren Ende, wo- bei wenigstens ein in Längsrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Verbindungselement positioniertes mittleres Verbindungselement eine größere Di- cke aufweist als das obere und/oder das untere Verbindungselement. Die Di- ckenvergrößerung führt in diesem Bereich des Bauwerks zu einem größeren Lastab- trag vom oberen Bauteil des Bauwerks hin zum unteren Bauteil des Bauwerks. Hier- durch werden die an den Enden des jeweiligen Bauteils vorhandenen Spannungs- spitzen reduziert oder sogar vermieden. Die Dicke eines plattenförmigen oder schichtartigen Verbindungselements ist hierbei die Erstreckung des Verbindungselements in Richtung senkrecht zu seiner flächigen Erstreckung. Die Dicke ist üblicherweise deutlich kleiner als die Länge und die Breite

-3- BE2021/5507 des Verbindungselements.

Typischerweise liegt ein Faktor von zumindest 5, vor- zugsweise von zumindest 10 zwischen der Dicke und der Breite und/oder der Länge der Verbindungselemente.

Vorzugsweise liegt die Dicke der einzelnen plattenfôrmi- gen beziehungsweise schichtartigen Verbindungselemente in einem Bereich von 1,5 bis 20 cm, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 10 cm.

Die Dicke wird in Rich- tung einer Senkrechten auf der Oberfläche des Verbindungselements hin zu der zentralen Längsachse gemessen, die sich in der montierten Position der Verbin- dungsvorrichtung typischerweise vom Boden des Bauwerks mittig nach oben er- streckt.

Für die Messung der Dicke der Verbindungselemente werden diese aller-

dings nicht als durch die Bauteile des Bauwerks mit Last beaufschlagt angesehen. ,Mittig bezogen auf die Längsachse“ weist die Verbindungsvorrichtung insbesondere dann eine größere Dicke auf, wenn über die Höhe der beispielsweise aus zwei Rin- gen von Verbindungselementen ausgebildeten Verbindungsvorrichtung der Bereich zwischen 15 % und 85 % der Hôhe zumindest stellenweise dicker ausgebildet ist als der zwischen 0 % und 15 % der Hôhe und/oder der zwischen 85 % und 100 % der Höhe.

In diesem Bereich zwischen 15 % und 85 % der Höhe wird von der oberen und unteren Kante der Verbindungsvorrichtung entfernt eine größere Last abgetra- gen.

Vorzugsweise ist die Dicke des mittleren Bereichs maximal das Dreifache der

Dicke des oberen oder unteren Bereichs, wobei eckseitige Abschrägungen oder lo- kale Ausnehmungen eines Verbindungselements nicht berücksichtigt werden.

Bei zwei Ringen von Verbindungselementen kann beispielsweise die obere Hälfte des unteren Rings und die untere Hälfte des oberen Rings dicker ausgebildet sein.

-4- BE2021/5507 Die Platten gelten dann als in Längsrichtung nebeneinander angeordnet, wenn sie in einer Richtung quer zur Längsachse betrachtet in Richtung der Längsachse neben- einander angeordnet sind, d.h. bei einer insbesondere senkrecht zum horizontalen Untergrund über oder unter einander angeordnet sind.

Die zentrale Längsachse ist diejenige Längsachse, die sich in dem montierten Zustand des Bauwerks vertikal vom Untergrund mittig und zentral durch das Bauwerk nach oben erstreckt.

Als Slip Joint oder Slip Joint-Verbindung wird eine Verbindung zwischen einem unte- ren Bauteil des Bauwerks und einem oberen Bauteil des Bauwerks verstanden, bei dem der obere Bauteil wie auch der untere Bauteil zumindest einen teilweise koni- schen Bereich aufweisen und diese konischen Bereiche ähnlich wie bei einem Be- cherstapel zumindest abschnittsweise ineinander gestapelt werden.

Durch das Überstülpen des oberen Teils über den unteren Teil wird eine reibungsbasierte Ver- bindung ohne die Verwendung von Mörtel oder Bolzen erzeugt, was zu einer verein-

fachten Herstellung dieser Bauwerke aufgrund einer vereinfachten Montage und ei- nes geringeren Materialeinsatzes führt.

Plattenförmige Verbindungselemente sind im Sinne der vorliegenden Erfindung sol- che, die vor der Anordnung an einem der Bauteile des Bauwerks als tragbare und/oder transportierbare Platten hergestellt sind.

Diese können nach ihrer Herstel- lung noch bearbeitet werden, bevor sie an einem der beiden Bauteile befestigt wer- den.

Schichtartige Verbindungselemente sind im Sinne der Erfindung solche, die als Schicht direkt auf einem der Bauteile erzeugt werden, insbesondere durch ein Spritz- oder GieRverfahren.

Unterschiedlich dicke, schichtartige Verbindungselemen-

-5- BE2021/5507 te kônnen durch mehrere, nacheinander folgende oder auch durch einen einzigen GieB- oder Spritzvorgang erzeugt werden, bei dem ein Teil der Fläche mit mehr Ma- terial versehen wird.

Entsprechend kônnen schichtartige Verbindungselemente ein- stückig ineinander übergehen und sind durch unterschiedliche Dicken charakteri-

siert.

Für die Herstellung von entsprechend räumlich begrenzten, schichtartigen Verbindungselementen auf einem Teil eines Bauwerks kann dieses zunächst mit einer Form oder einer Schalung versehen werden, in die dann das zu applizierende Material eingespritzt oder gegossen wird.

Ebenfalls ist es denkbar, dass die einzel- nen Teile des Bauwerks zur Herstellung der Verbindungselemente relativ zu einer

Spritz- oder Gussvorrichtung bewegt werden, um einen Auftrag gewünschter Dicke herzustellen.

Durch die vorzugsweise ringförmigen, plattenförmigen oder schichtartigen und ins- besondere kompressiblen und/oder elastischen Verbindungselemente werden be-

reits in einem geringen Maße Geometrieabweichungen der Bauteile von deren Soll- maß ausgeglichen.

Aufgrund der Größe der Bauteile des Bauwerks und der hiermit einhergehenden Toleranzabweichungen ist mit herkömmlichen Verbindungselemen- ten allerdings kein ausreichender Toleranzausgleich möglich gewesen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Ausgleich erst durch gezielt Dickenanpassun-

gen der Verbindungselemente erreicht.

Insbesondere aufgrund einer vergrößerten Dicke der mittleren Verbindungselemente ist allerdings bereits in diesem Bereich der Verbindung ein verbesserter Toleranzausgleich gegenüber einer herkömmlichen Verbindungsvorrichtung erreicht.

-6- BE2021/5507 Zum Ausgleich von weiteren Geometrieabweichungen, das heißt Abweichungen der Geometrie des Bauwerks von einem vorgegebenen Sollmaf ist es weiterhin vorteil- haft, wenn mehrere zwischen einem oberen und einem unteren Verbindungselement in Längsrichtung nebeneinander angeordnete mittlere Verbindungselemente eine größere Dicke aufweisen als das obere und/oder das untere Verbindungselement.

Diese mittleren Verbindungselemente können ebenfalls zueinander unterschiedliche Dicken aufweisen, so dass in Längsrichtung betrachtet eine beispielsweise schritt- förmige Steigerung der Dicke und hin zur Mitte eines Verbindungsbereiches vorliegt und dann zum oberen Ende hin wiederum die Dicke sequenziell abnimmt.

Zwecks Ausgleichs von Geometrieabweichung in Umfangsrichtung ist es erfin- dungsgemäß weiterhin vorteilhaft, wenn von in Umfangsrichtung um eine zentrale Längsachse nebeneinander angeordneten Verbindungselementen zumindest eines eine größere Dicke aufweist als die daneben angeordneten Verbindungselemente.

Ebenfalls ist es bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung vorteilhaft, wenn in Umfangs- oder Längsrichtung ein zumindest einzelnes der Verbindungselemente eine in sich bereits unterschiedliche Dicke aufweist. Oberhalb eines (anderen) Ver- bindungelements angeordnet ist ein Verbindungselement dann, wenn es in der Auf- stellposition des Bauwerks bezüglich einer vertikalen Längsmittelachse desselben zum Untergrund oberhalb des untersten Verbindungselements angeordnet ist. Vorteilhafterweise können die Verbindungselemente einer Verbindungsvorrichtung in der montierten Position zwischen den beiden Bauteilen des Bauwerks beabstandet

„7 - BE2021/5507 voneinander angeordnet sein. Ebenfalls ist es allerdings auch denkbar, diese Ver- bindungselemente auf Abstand voneinander zu positionieren, wobei der Abstand so gewählt sein kann, dass für den Fall, dass zumindest ein Teil der Verbindungsele- mente zumindest teilweise elastisch verformbar ist, durch die Pressung des jeweili- gen Verbindungselements dieser Abstand verringert oder sogar auf null reduziert wird. Es können alle oder auch nur ein Teil der Verbindungselemente hierfür zumin- dest teilweise elastisch verformbar ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich um eine Schicht eines ringförmigen, plattenförmigen oder schichtartigen Verbindungs- elementes handeln, die elastisch ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise ist zumindest ein Teil der Verbindungselemente mindestens zum Teil kompressibel ausgebildet, wobei die Kompressibilität des jeweiligen Verbin- dungselements insbesondere durch eine Strukturierung der Oberfläche und/oder durch das Material zumindest einer Schicht des mehrschichtigen Verbindungsele- ments ausgebildet wird. Als kompressibel wird ein Material angesehen, welches un- ter Druck seine Dichte ändert. Beispielsweise gilt dies für geschäumte oder mit Zu- schlagsstoffen versehene Polyurethane. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente gemäß der Erfindung zumindest teil- weise aus einem Polyurethan aufgebaut. Beispielsweise sind die Platten aus einer oder mehreren Schichten eines Polyurethans einer Shorehärte A zwischen 75 und 95, bevorzugt zwischen 80 und 90, ausgebildet. Diese plattenförmigen Verbin- dungselemente können mit Hilfe eines elastischen Klebers auf einer Stahloberfläche

-8- BE2021/5507 des unteren und/oder des oberen Bauteils, insbesondere des Monopiles oder des Transition Pieces, geklebt werden.

Insbesondere sind die Verbindungselemente zumindest zu überwiegenden Bestand- teilen und vorzugsweise zu zumindest 95 % aus Polyurethan (PU) aufgebaut.

Die erfindungsgemäRen Verbindungsvorrichtungen können Verbindungselemente aufweisen, die zumindest zweischichtig aufgebaut sind und neben zumindest einer Schicht eines Polyurethans oder eines hinsichtlich Haltbarkeit, Härte und, Kompres- sibilität und Dehnbarkeit gleichwirkenden Kunststoffes eine weitere Schicht aufwei- sen. Insbesondere kann zusätzlich zu der elastisch verformbaren und/oder kom- pressiblen PU-Schicht zumindest ein Teil der Verbindungselemente zusätzlich eine Schicht eines Gleitlacks aufweisen. Diese Schicht kann die Polyurethanschicht be- ziehungsweise die Schicht aus dem weiteren Kunststoffmaterial teilweise oder auch vollumfänglich bedecken.

Vorteilhafterweise kann zumindest ein Teil der Verbindungselemente eine in Rich- tung der Längsachse abnehmende Dicke aufweisen, so dass diese im Querschnitt beispielsweise zumindest abschnittsweise keilförmig zulaufend ausgebildet sind.

Beispielsweise kann zumindest eines der Verbindungselemente eine abgeschrägte Kante aufweisen. Durch ein Anschrägen einzelner Verbindungselemente kann das Ineinanderstülpen der Bauteile des Bauwerks vereinfacht werden, insbesondere weisen die auf Seiten des unteren Bauwerks montierten Verbindungselemente eine geringere Dicke an ihrem oberen Ende auf. Alternativ oder ergänzend können Ver-

-9- BE2021/5507 bindungselemente, die auf der Seite des oberen, das heißt überzustülpenden Bau- teils montiert sind, an ihrem unteren Ende eine geringere Dicke aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann zumindest ein Teil der Verbindungselemente zumin- dest teilweise mit einer Klebeschicht versehen sein, die die Montage auf einem Bau- teil des Bauwerks erleichtert. Insbesondere weist zumindest ein Teil der Verbindungselemente, minimal ein Ver- bindungelement, wenigstens eine reibungsreduzierende Beschichtung, insbesonde- re eine Schicht eines Gleitlacks, auf, was das Ineinanderstülpen der Bauteile verein- facht und somit ebenfalls für einen gleichmäBigeren Lastabtrag sorgt. Die reibungs- reduzierende Schicht kann vollumfänglich die Polyurethanschicht einschließen. Es kann sich hier auch um zwei auf voneinander wegweisenden Oberflächen des Po- lyurethans angeordnete Schichten handeln.

Die Montage und der Betrieb des Bauwerks sind dann verbessert, wenn gemäß ei- nem weiteren erfindungsgemäBen Ausführungsbeispiel zumindest zwei der Verbin- dungselemente zueinander komplementäre, insbesondere formschlüssige Verbin- dungsbereiche aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Nut/Feder-Ver- bindungen oder auch Vor- und Rücksprünge, die beispielsweise nach Art eines Ha- kenblattes ineinandergreifen, handeln. Vorteilhafterweise weist ein Verbindungselement wenigstens eine vorzugsweise nach dessen Herstellung eingebrachte Ausnehmung zur Aufnahme eines Teils eines

- 10 - BE2021/5507 Bauteils auf.

Beispielsweise kann es sich hierbei um eine nachträglich eingefräste Nut zur Aufnahme einer SchweiBnaht handeln.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch ein turmartiges Bauwerk einer insbesondere als Offshore-Bauwerk ausgebildeten Windkraftanlage gelöst, die we- nigstens einen unteren, insbesondere als Monopile ausgebildeten Bauteil und we- nigstens einen oberen, insbesondere als Transition Piece ausgebildeten Bauteil um- fasst, der zur Ausbildung eines Slip Joints teilweise über den unteren Bauteil ge- stülpt ist, wobei zwischen dem oberen und dem unteren Bauteil eine vor- oder nach- folgend beschriebene Verbindungsvorrichtung angeordnet ist.

Diesem Bauwerk kommen die entsprechend erläuterten Vorteile zu.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird weiterhin ebenfalls durch ein Verfahren zur Herstellung eines vorbeschriebenen turmartigen Bauwerks gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente auf das untere und/oder das obere Bauteil aufgespritzt wird.

Weiterhin wird die eingangs gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente vorab hergestellt und anschließend auf dem unteren und/oder oberen Bauteil befestigt wird.

Hierbei wird der obere und/oder untere Bau- teil nach dessen/deren Herstellung vermessen, wodurch sich ein aufgrund einer Ab- weichung von einer Sollform ergebendes Abweichungsmaß bestimmen lässt.

Dieses Abweichungsmaß wird dann durch die unterschiedliche Dicke und/oder flächige Er- streckung der Verbindungselemente berücksichtigt.

Diese Berücksichtigung erfolgt

„11 - BE2021/5507 entweder bereits bei der Herstellung des jeweiligen Verbindungselements durch bei- spielsweise Anpassung der Gussform oder des GieRvorgangs. Alternativ oder er- gänzend kann das Abweichungsmaß auch durch Nachbearbeiten der Verbindungs- elemente beziehungsweise des Verbindungselements berücksichtigt werden. Dies ist insbesondere dafür vorteilhaft, dass gröBere Mengen von Verbindungselementen vorproduziert werden können, um diese dann anschließend gegebenenfalls vor Ort und während der Installation noch hinsichtlich ihrer Dicke und Erstreckung anzupas- sen.

Für die Installation ist es vorteilhaft, die Verbindungselemente solange an der ge- wünschten Position zu halten, beispielsweise mittels einer Magnethalterung, bis ein etwaiger Kleber ausgehärtet ist.

Weiter Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbe- schreibung zu entnehmen. Schematisch dargestellt zeigt: Fig. 1: eine Windkraftanlage mit einem erfindungsgemäRen, turmartigen Bau- werk, Fig. 2: einen Vertikalschnitt durch einen Teil des Gegenstandes nach Figur 1, Fig. 3: einen Schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäRen Gegenstands in einer Anordnung auf einem Transition Piece,

„12 - BE2021/5507 Fig. 4: eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung in einer teilweisen Ansicht, Fig. 5: Beispiele von Verbindungen der Verbindungselemente eines erfin- dungsgemäßen Gegenstandes, Fig. 6: einen weiteren erfindungsgemäßen Gegenstand in einer Teilansicht. Die nachfolgend erläuterten Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispie- le können auch einzeln oder in anderen Kombinationen als dargestellt oder be- schrieben Gegenstand der Erfindung sein, stets aber zumindest in Kombination mit den Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche. Sofern sinnvoll sind funktional gleichwirkende Teile mit identischen Bezugsziffern versehen.

Eine Offshore-Windkraftanlage 2 weist gemäß Figur 1 einen auf einem Meeresbo- den 4 positionierten unteren Bauteil 6 eines erfindungsgemäßen Bauwerks auf. Die- ser Bauteil 6 ist vorliegend als sogenannter Monopile ausgebildet. Es kann sich al- lerdings auch um eine Ausbildung einer mit mehreren Pfosten ausgebildeten Tripod- Gründung handeln. Deren Pfosten sind dann jeweils mittels eigener Slip-Joint- Verbindungen mit jeweiligen oberen Bauteilen 8 verbunden, die über entsprechende untere Bauteile 6 gestülpt sind. Die Bauteile 6 und 8 stellen mit einer erfindungsge- mäßen Verbindungsvorrichtung ein ebenfalls erfindungsgemäßes Bauwerk dar. An- stelle einer Offshore-Installation kann eine solche Windkraftanlage auch onshore installiert werden.

„13 - BE2021/5507 Zwischen den beiden Bauteilen 6 und 8 ist eine erfindungsgemäße Verbindungsvor- richtung 10 positioniert, die in der Figur 2 näher dargestellt ist.

Die Verbindungsvor- richtung befindet sich in einem Verbindungsbereich zwischen den konischen Ab- schnitten des unteren Bauteils 6 und des oberen Bauteils 8. Während die Verbin-

dungsvorrichtung in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 nicht unmittelbar anei- nandergrenzende Verbindungselemente 12 aufweist, kann sie auch aus einzelnen, in Umfangsrichtung um eine Längsachse 14 des Bauwerks herum und entlang die- ser ohne Abstand aneinander angeordneten Verbindungselementen 12 ausgebildet sein.

Zum Ausgleich unterschiedlicher Konuswinkel sind die unteren Verbindungs-

elemente 12 dicker als die oberen Verbindungselemente 12. Die Verbindungselemente 12 nach Figur 3 sind in einem Schnitt auf einem Transiti- on Piece, dem oberen Bauteil 8, angeordnet dargestellt.

Gezeigt ist lediglich eine Seite des vertikalen Längsschnitts und zwar vorliegend die linke Seite.

Die Verbin-

dungselemente 12 nach Figur 3 weisen ebenfalls unterschiedliche Dicken auf, wobei die bezüglich der Höhe mittleren vier Verbindungselemente 12 eine größere Dicke aufweisen als das unterste und das oberste Verbindungselement 12. Von diesen insgesamt vier mittleren Verbindungselementen 12 weisen wiederum die zwei mittig angeordneten Verbindungselemente 12 eine größere Dicke auf als die hierzu ober-

und unterhalb angeordneten Verbindungselemente 12, so dass von unten nach oben ein treppenartiger Verlauf mit zunächst dicker und dann wieder dünner wer- denden Verbindungselementen 12 entsteht.

Der Lastabtrag bei konischen Bauteilen mit gleichen Konuswinkeln erfolgt zu größeren Teilen durch die dickeren Elemente und somit in einem mittleren Bereich zwischen einem unteren Ende des oberen Bau-

„14 - BE2021/5507 teils 8 und einem oberen Ende des unteren Bauteils 6, bezogen auf die Längsachse 14 eines Bauwerks. Das unterste Verbindungselement 12 ist an seinem unteren Ende durch eine Abstüt- zung 16 begrenzt (Detailansicht B der Fig. 3), die einen konstruktiven Formschluss mit der Oberfläche des oberen Bauteils 8 darstellt. Die horizontale Erstreckung die- ser Abstützung 16 ist vorteilhafterweise geringer als die Dicke des untersten Verbin- dungselementes 12, wodurch ein Abrutschen desselben und der darüber befindli- chen Verbindungselemente verhindert wird. Gleichzeitig ist die horizontale Erstre- ckung gemäß der Darstellung in Figur 3 in dem dort dargestellten Schnitt nicht so groß, dass die Abstützung 16 in der montierten Position des Bauwerks den unteren Bauteil 6 berührt. Alternativ kann bei der Anordnung von Verbindungselementen 12 auf Seiten des unteren Bauteils 6 ebenfalls dort eine entsprechende Abstützung an- geordnet sein.

Die Verbindungselemente 12 sind vollumfänglich mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung 18 in Form eines Gleitlacks versehen und mittels einer Klebeschicht auf einer Oberfläche 22 des oberen Verbindungselements 8 befestigt (Detailan- sichten A und B der Fig. 3). Die Dicke der Beschichtung 18 ist klein im Vergleich zur 20 Dicke des jeweiligen Verbindungselements 12, insbesondere beträgt die Dicke der Beschichtung 18 nicht mehr als 5% der Dicke des Verbindungselements 12. In der in Figur 4 offenbarten Anordnung der Verbindungsvorrichtung 10 zwischen den beiden Bauteilen 6, 8 des Bauwerks ist ein Teil der Verbindungselemente 12 in

-15- BE2021/5507 Richtung der Längsachse 14 dicht überaneinander angeordnet, so dass sich eine nahezu vollständige Abdeckung von einzelnen Bereichen ergibt.

Zwischen diesen Bereichen verlaufen allerdings von den Verbindungselementen 12 nicht abgedeckte Flächen, so dass auf Seiten des Transition Piece (Bauteil 8) vorhandene Schweiß- nähte 25 in den entstandenen Spalten 24 angeordnet werden können.

Hierdurch werden die Schweißnähte 25 im fertig montierten Zustand des turmartigen Bauwerks entlastet.

Alternativ zu der Anordnung der Verbindungselemente 12 mit Abstand voneinander können in den Verbindungselementen 12 dort, wo diese die Schweiß- nähte 25 bedecken würden, Ausnehmungen eingebracht werden, ohne das Material der Verbindungselemente 12 vollständig zu durchbrechen.

Die Schweißnähte 25 würden somit in den Verbindungselementen 12 versenkt beziehungsweise in den entsprechenden Ausnehmungen der Verbindungselemente 12 positioniert werden.

Verbindungselemente 12 können gemäß den in Figur 5 gezeigten Weiterbildungen mittels komplementär zueinander ausgebildeter Befestigungsbereiche insbesondere formschlüssig aneinander angeordnet werden.

In dem unteren Teil der Figur 5 sind die Verbindungselemente puzzleteilartig verbunden, während die Verbindungsele- mente 12 gemäß der oberen Abbildung der Figur 5 hakenblattartig verbunden sind.

Ein erfindungsgemäßes Bauwerk gemäß Figur 6 ist mit Verbindungselementen 12 versehen, die in Umfangsrichtung um die Längsachse 14 herum aus aus den Ver- bindungselementen 12 aufgebauten Kreisringen besteht, wobei der unterste Ring eine Dicke von 3,1 cm aufweist, die drei mittleren Ringe eine Dicke von 3,4 cm auf- weisen und der oberste Ring wiederum mit einer Dicke von 3,1 cm versehen ist, so

-18- BE2021/5507 dass der hauptsächliche Lastabtrag über die drei mittleren Verbindungselemente erfolgt.

Claims (16)

„17 - BE2021/5507 Patentansprüche

1. Verbindungsvorrichtung für ein turmartiges Bauwerk insbesondere einer Off- shore-Windkraftanlage (2), umfassend eine Mehrzahl von insbesondere plattenför- migen oder schichtartigen Verbindungselementen (12), die zur Herstellung eines Slip Joints zwischen einem oberen Bauteil (8) und einem unteren Bauteil (6) des Bauwerks anzuordnen sind und bezüglich einer zentralen Längsachse (14) des Bauwerks in Umfangsrichtung um die Längsachse (14) und/oder in deren Längsrich- tung zum Zweck des Lastabtrags zwischen dem oberen Bauteil (8) des Bauwerks und dem unteren Bauteil (6) des Bauwerks nebeneinander zu positionieren sind, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Längsachse (14) die Verbin- dungsvorrichtung mittig eine größere Dicke aufweist als an ihrem oberen und/oder unteren Ende, wobei wenigstens ein in Längsrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Verbindungselement (12) befindliches mittleres Verbindungselement eine größere Dicke aufweist als das obere und/oder das untere Verbindungselement (12).

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zwischen einem oberen und einem unteren Verbindungselement (12) in Längsrichtung nebeneinander angeordnete mittlere Verbindungselemente (12) eine größere Dicke aufweisen als das obere und/oder untere Verbindungselement (12).

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Verbindungselementen

-18- BE2021/5507 (12) eines eine grôBere Dicke aufweist als die daneben angeordneten Verbindungs- elemente.

4. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente (12) zumindest teilweise elastisch verformbar ist.

5. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente (12) zumindest teilweise kompressibel ist, wobei die Kompressibilität des jeweiligen Verbindungs- elements (12) insbesondere durch eine Strukturierung der Oberfläche und/oder durch das Material zumindest einer Schicht des mehrschichtigen Verbindungsele- ments (12) ausgebildet wird.

6. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (12) aus Polyurethan zumindest mit ausgebildet, vorzugsweise zu überwiegenden Bestandteilen hieraus aufgebaut sind.

7. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (12) zumindest zweischichtig aufgebaut sind und zumindest eine Schicht eines Polyurethans aufweisen.

8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente (12) zusätzlich zur Schicht des Poly-

-19- BE2021/5507 urethans wenigstens eine reibungsreduzierende Beschichtung (18), insbesondere eine Schicht eines Gleitlacks, aufweist.

9. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente (12) eine in Längs- richtung abnehmende Dicke aufweist.

10. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente zumindest teil- weise mit einer Klebeschicht (20) versehen ist.

11. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zumindest zwei der Verbindungselemente (12) zueinander kom- plementäre, insbesondere formschlüssige Verbindungsbereiche aufweisen.

12. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Verbindungselement (12) wenigstens eine vorzugsweise nach dessen Herstellung eingebrachte Ausnehmung zur Aufnahme eines Teils eines Bauteils (8, 6) aufweist, insbesondere dergestalt, dass ein mittleres oder oberes Verbindungselement (12) eine variierende Dicke aufweist

13. Turmartiges Bauwerk einer insbesondere als Offshore-Bauwerk ausgebilde- ten Windkraftanlage (2), umfassend wenigstens einen unteren, insbesondere als Monopile ausgebildeten Bauteil (6) und wenigstens einen oberen, insbesondere als

_ 20 - BE2021/5507 Transition Piece ausgebildeten Bauteil (8), der zur Ausbildung eines Slip Joints teil- weise über den unteren Bauteil (6) gestülpt ist, wobei zwischen dem oberen und dem unteren Bauteil (6, 8) eine Verbindungsvorrichtung (10) nach einem der vor- herigen Ansprüche angeordnet ist, insbesondere wobei eine zumindest in Umfangs- richtung verlaufende Abstützung unterhalb eines oder der untersten Verbindungsele- mente (12) angeordnet ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines turmartigen Bauwerks nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente (12) auf das untere und/oder das obere Bauteil (6, 8) aufgespritzt wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines turmartigen Bauwerks nach Anspruch 13 o- der Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Verbindungselemente (12) vorab hergestellt und anschließend auf dem unteren und/oder oberen Bauteil (6, 8) befestigt wird, wobei der obere und/oder der untere Bauteil (6, 8) nach dessen/deren Herstellung vermessen werden und sich ein auf- grund einer Abweichung von einer Sollform ergebenes Abweichungsmaß durch un- terschiedliche Dicke und/oder flächige Erstreckung der Verbindungselemente (12) berücksichtigt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwei- chungsmaß durch Nachbearbeiten zumindest eines der Verbindungselemente (12) berücksichtigt wird.