JP2011122425A - コンクリートタワー - Google Patents

Abstract

【課題】タワーアセンブリの複雑さを減じかつ所要のコストをも減じることができる、特に風車のための改良されたタワーを提供する。
【解決手段】コンクリートの圧縮強さがタワーＴ１の高さに応じて変化させられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートタワー、特に風車のためのコンクリートタワーに関する。

風車のためのタワーは、通常２つの構成要素を含んでいる。第１のタワー構成要素は基礎であるのに対し、第２のタワー構成要素はタワー自体である。

基礎を設計するための多くの方法が存在する。一般的に、基礎は鉄筋コンクリートを用いて建設される。基礎は細分されており、広い基礎面積をカバーする。このタイプの基礎は、支持土壌（bearing soil）を備える場所に極めて適している。

タワーは、動荷重及び静荷重に曝される。動荷重は、風によって生ぜしめられ、タワーの上部に取り付けられた、支持された風車によって生ぜしめられる。

風車のタワーはコンクリートから形成される。特に洋上現場のためには、タワーは、２０年以上の長寿命が保証されるように構成される。

洋上タワーのコンクリートは、他の材料の減衰特性よりも高い減衰特性を有している。

好適には、プレストレスト・コンクリート（ＰＳコンクリート）がタワーのために使用され、従って、高い耐疲労性が達成される。従って、動的故障のリスクが回避される。

プレストレスト・コンクリートタワーは、鋼と比較して優れた疲労特性を示す。付加的に、プレストレスト・コンクリートタワーは、より低い材料コストにより、他のものよりも安価である。

典型的なコンクリートタワーは、例えば国際公開第２００９／０５６８９８号明細書より公知である。

好適な風車タワーは円錐形である。タワーは、プレストレス又はプレテンションが与えられた多数のセグメントを含んでいる。

好適には、各タワーセグメントは多数のテンドンを有しており、これらのテンドンは、セグメントを他のセグメントに結合するために使用される。従って、テンドンは、完成したタワーの様々な高さに固定されている。テンドンは、タワーの基礎に又はタワーの基礎の近傍に係留されている。

図３は、コンクリートタワーＴの従来公知の構造を示している。タワーは、３つのセグメントＳＥＧ１，ＳＥＧ２，ＳＥＧ３を有している。

上部のセグメントＳＥＧ３は例えば２４本のテンドンＴＤによって固定されている。２４本のテンドンＴＤは、タワーＴの上部の近傍において、完成したタワーＴと結合されている。テンドンは、セグメントＳＥＧ２とセグメントＳＥＧ１とが接合されている領域においても、完成したタワーＴと結合されている。最後に、テンドンは、タワーＴの基礎の近傍において又はタワーＴの基礎において、完成したタワーＴと結合されている。

セグメントＳＥＧ２は、例えば６本の付加的なテンドンＴＤによって固定されている。６本の付加的なテンドンＴＤは、セグメントＳＥＧ２とセグメントＳＥＧ１とが接合されている領域の近傍において、完成したタワーＴと結合されている。テンドンは、タワーＴの基礎の近傍において又はタワーＴの基礎において、完成したタワーＴと結合されている。

従って、タワーＴの上面図は、ＳＥＧ３の断面において、２４本のテンドンＴＤのためのチャネルを示しているのに対し、タワーＴの上面図は、ＳＥＧ１の断面において、３０本のテンドンのためのチャネルを示している。

様々な異なる断面における全てのテンドンを固定及び係留することは、複雑で、時間を費やす。従って、この作業は、タワーの計算の中で深刻な点である。

テンドンは様々な高さにおいて係留されているので、ほとんどの張力は下部セグメントに作用する。

従って、下部セグメントは、上部セグメントよりも、コンクリートのより大きな断面積を有している。

上部セグメントは、コンクリートの最も小さな断面積を示しており、従って、最も小さな張力がここに加えられる。

国際公開第２００９／０５６８９８号明細書

本発明の課題は、タワーアセンブリの複雑さを減じかつ所要のコストをも減じることができる、特に風車のための改良されたタワーを提供することである。

前記課題は請求項１の特徴により達成される。好適な構成は従属請求項の対象である。

本発明は、風車のコンクリートタワーに関する。本発明によれば、コンクリートの圧縮強さはタワーの高さに応じて変化する。

好適には、タワーは多数のテンドンを有している。テンドンは、コンクリートタワーがプレストレスを加えられるように配置されている。

好適には、各テンドンは、テンドンの第１の端部と、テンドンの第２の端部とにおいてのみコンクリートタワーに係留されている。

好適には、各テンドンの第２の端部はタワーの上部の近傍に係留されているのに対し、各テンドンの第１の端部はタワーの基礎の近傍に係留されている。

好適には、コンクリートの圧縮強さ（基礎強度）は、タワーの高さに応じて比例して増大されている。従って、タワーのある高さにおけるコンクリートの断面の減少が達成される。この減少は、コンクリートの圧縮強さの増大によって補償される。

本発明によれば、コンクリート製のタワーの構成は、テンドンが上述のように好適な構成において使用されるならば、"コンクリートの断面積"ごとの"張力"の増大に耐える。

コンクリートはセメントと水との混合によって形成される。従って、コンクリートは、極めて粗いコンクリートから極めて微細なコンクリートまでの範囲をカバーする。必要であれば、特定の混和材がコンクリートに付加される。圧縮強さ等のコンクリートの特性は、それぞれの導入される材料の量及サイズによって決定される。

セメント粉末は、水と混合されるとペーストを形成する。ペーストは、骨材を保持又は結合する糊のように作用する。

セメントは、
−汎用のセメント、
−低熱セメント、
−収縮制限セメント等
のような、様々な異なる特性を備えた範囲において形成される。

コンクリートのために使用されるセメントは、種々異なる特性を備えた基本セメントの混合物であることができる。

骨材には基本的に２つのタイプ、すなわち細かいもの（細かい砂及び粗い砂及びラッシャーファイン）と、粗いもの（砕石、砂利、又はスクリーニング）とがある。概して、骨材は、強度、硬さ及び耐性が高いことが望ましい。

コンクリートの圧縮強さ（キューブ強度、基本強度）は、多くの要因、例えば、
−締固め（すなわちコンクリートにおける空気の含有量）
−養生（コンクリートを湿らせておく）
−天候（養生の間の）
−セメント又はセメント混合物のタイプ
−水とセメントとの比（比が小さいほど、コンクリートは強くなる）
によって影響される。

本発明によれば、タワーの高さが大きくなると、コンクリートの圧縮強さが増大される。

コンクリートの密度は、タワーの高さが大きくなるに従って増大する。これは、コンクリートの密度を高めるために使用される機械的な振動機械の使用によって保証されてよい。

好適には、可変コンクリート強度は、セメントタイプの混合を次第に変化させることによって得られる。

例えば、（タワーの下側部分に使用される）比較的低いコンクリート強度を有する混合物を最初に使用する。（タワーの上側部分に使用される）比較的高いコンクリート強度を有する混合物を最後に使用する。

本発明によれば、コンクリートのコンクリート強度は、タワー高さが大きくなるに従って比例して変化又は増大させられる。従って、より少ないテンドンを備えかつテンドンの"途中"係留を用いない単純なタワー構造が達成される。

コンクリートの可変強度により、プレストレスト・コンクリートのタワーのための安定性及び一般的な利点（鋼と比較した場合の良好な疲労特性及び低い材料コスト等）が保証される。

別の利点は、より少ないテンドンが必要とされ、従ってタワーの構造が単純であるということである。従って、コストが減じられる。

各タワーセクション及び使用されるタワーセグメントは、異なる個々のコンクリート強度を有する。最も高い強度を備えたタワーセクションが、最も小さな直径を備えたセクションであるのに対し、最も小さな強度を備えたセクションは、最も大きな直径を備えたセクションである。

タワー高さに応じたコンクリート強度の変化は、様々な線形又は非線形の特性曲線に従ってよい。

特性曲線は、計画されたタワーの現場、その場所の環境条件等に合わせて最適化されてよい。

本発明により、"コンクリート断面積単位"ごとの"張力"は、タワーの全高に亘って実質的に等しい。

以下の図面によって発明をより詳細に説明する。図面は単なる例であり、発明の範囲を限定しない。

本発明によるコンクリートタワーを示す図である。 本発明によって使用される様々な異なる特性曲線を示す図である。 本願の導入部に記載された従来公知のコンクリート製のタワーを示す図である。

図１は本発明によるコンクリートタワーＴ１を示している。コンクリートタワーＴ１は多数のテンドンＴＤ１を有している。

テンドンＴＤ１は、コンクリートタワーＴ１にプレストレスが加えられるように配置されている。各テンドンＴＤ１は、テンドンＴＤ１の第１の端部ＴＤ１１及びテンドンＴＤ１の第２の端部ＴＤ２２のみにおいてコンクリートタワーＴ１に係留されている。

各テンドンＴＤ１の第２の端部ＴＤ２２は、タワーの上部の近傍に係留されているのに対し、各テンドンＴＤ１の第１の端部ＴＤ１１はタワーの基礎の近傍に係留されている。

コンクリートの圧縮強さは、タワーＴ１の高さＨに応じて変化させられている。

好適には、コンクリートの圧縮強さ（基本強度）は、タワーＴ１の高さＨに応じて比例して増大させられている。

図２は、本発明によって使用される様々な異なる特性曲線を示している。

Ｔ１ タワー、 ＴＤ１ テンドン、 ＴＤ１１ 第１の端部、 ＴＤ２２ 第２の端部

Claims (9)

1. コンクリートの圧縮強さがタワーの高さに応じて変化させられていることを特徴とする、風車のためのコンクリートタワー。
2. コンクリートタワーにプレストレスを加えるように多数のテンドンが配置されている、請求項１記載のコンクリートタワー。
3. 各テンドンが、テンドンの第１の端部及びテンドンの第２の端部においてのみコンクリートタワーに係留されている、請求項２記載のコンクリートタワー。
4. 各テンドンの第２の端部がタワーの上部の近傍に係留されており、及び／又は
   各テンドンの第１の端部がタワーの基礎の近傍に係留されている、請求項３記載のコンクリートタワー。
5. コンクリートが、タワーの基礎において第１の圧縮強さを有しており、
   コンクリートが、タワーの上部において第２の圧縮強さを有しており、
   第２の圧縮強さが第１の圧縮強さよりも大きい、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンクリートタワー。
6. コンクリートタワーを構成するために少なくとも２つのセグメントが配置されており、
   前記セグメントに多数のテンドンによってプレストレスが加えられており、
   各テンドンが、テンドンの第１の端部及びテンドンの第２の端部においてのみ、完成したタワーに係留されており、
   各テンドンの第１の端部が、タワー基礎の近傍に又はタワー基礎に配置された、第１のセグメントに係留されており、
   各テンドンの第２の端部が、タワーの上部の近傍に又はタワーの上部に配置された、セグメントに係留されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のコンクリートタワー。
7. コンクリートの圧縮強さが、タワーの高さに比例して増大している、請求項１から６までのいずれか１項記載のコンクリートタワー。
8. タワーの高さが増大すると、コンクリートの断面積が減少する、請求項１から７までのいずれか１項記載のコンクリートタワー。
9. コンクリートの密度がタワーの高さに応じて増大している、請求項１から８までのいずれか１項記載のコンクリートタワー。

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