| JP3039925 | BEAM AND BEAM JOINT STRUCTURE |
| WO/2004/083533 | SECTION STEEL AND WALL BODY USING THE SECTION STEEL |
| JP3189999 | MEMBER FOR REINFORCING BEAM |
PATENTANSPRüCHE:
1. Hohlprofil mit einem ersten Profilteil (10; 20), das zwei Flansche (13, 14; 23, 24) aufweist, die über einen Steg (12; 22a, 22b) miteinander verbunden sind und sich beidseitig vom Steg (12; 22a, 22b) erstrecken, wobei der Steg in seiner Längsausrichtung dergestalt gebogen bzw. gewinkelt ist, daß die beiden Flansche insbesondere in einem Winkel von 60°- 180° zueinander ausgerichtet sind, und dass eine erste Flanschkante (15; 25) des ersten Flansches (13; 23) einer zweiten Flanschkante (16; 26) des zweiten Flansches (14; 24) angenähert gegenüberliegt, wobei zur Bildung eines geschlossenen Hohlprofils die erste Flanschkante (15; 25) mit der zweiten Flanschkante (16; 26) über ein zweites Profilteil (17; 27) verbunden ist.
2. Hohlpro fil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (13, 14; 23, 24) in einem Winkel von 60°-90°, vorzugsweise 60°, zueinander ausgerichtet sind.
3. Hohlpro fil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Profilteil (17; 27) zwei Längskanten aufweist und die eine Längskante mit der ersten Flanschkante (15; 25) und die andere mit der zweiten Flanschkante (16; 26) verschweißt ist.
4. Hohlpro fϊl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Profilteil (17; 27) die Form einer Platte aufweist.
5. Hohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Profilteil (10) ein I-Profil ist, das die Flansche (13, 14) und den Verbindungssteg (12) ausbildet.
6. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil (10) durch polygones Kanten gebogen wird.
7. Verwendung eines Hohlprofils gemäß Anspruch 1 als Eckstiel oder Verstrebung für einen Gitterturm. |
Hohlprofil, sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung des Hohlprofils
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hohlprofil gemäß Anspruch 1, sowie die Herstellung und Verwendung eines solchen Hohlprofils.
Hohlprofile weisen den Vorteil auf, daß sie gegenüber offenen Profilen wie z. B. L- oder auch U-Profilen eine höhere Torsionssteifigkeit sowie ein günstigeres Stabilitätsverhalten, insbesondere eine geringere Neigung zum Biegedrillknicken aufweisen.
Die Entwicklung von Windenergieanlagen, insbesondere bei Offshore aufgestellten Windenergieanlagen geht dahin, daß deren Abmessungen immer größer werden. Dies hat zur Folge, daß auch der die Gondel und den Rotor tragende Turm sehr groß dimensioniert werden muß. Bislang wurden die Türme von Windenergieanlagen aus Stahlrohren oder auch Spannbeton hergestellt. Diese
weisen aber Nachteile auf. Zum einen sind die Abmessungen der Türme so groß geworden, daß sie nur unter großen Komplikationen oder gar nicht mehr transportierbar sind. Zum anderen sind solche Turmtypen aufgrund des hohen Materialeinsatzes auch sehr teuer.
Aufgrund dessen werden nunmehr auch Windenergieanlagen hergestellt, die einen Gitterturm aufweisen.
Bei bekannten Gittertürmen für Windenergieanlagen werden für die Eckstiele und/ oder die Verstrebungen Standard-L-Profile verwendet. Mit zunehmender Höhe der Gittertürme und auch zunehmender Größe und Masse der auf dem Gitterturm angeordneten Gondel sowie dem an der Gondel angeordneten Rotor stoßen die bekannten Profile aber an ihre Belastungsgrenzen. Hier reichen die zur Verfügung stehenden Abmessungen der Standardprofile nicht mehr aus. Zum Ausgleich solcher Eckstiele muß dann die Anzahl der notwendigen Gitterverstrebungen stark erhöht werden, so daß sowohl die Herstellungskosten als auch die Wartungskosten für den Turm zu teuer sind.
Insbesondere bei der Herstellung von Gittertürmen für eine Windenergieanlage wäre daher die Verwendung von Hohlprofilen sinnvoll, da die statischen Vorteile der Hohlprofile den Aufbau eines wesentlich leichteren Turmes ermöglichen würde. übliche Hohlprofile wie z. B. stranggepresste Rundrohr- und Quadratprofile weisen aber den Nachteil auf, daß sie aus konstruktiven Gründen nur mit hohem Aufwand zusammengefügt werden können.
Aus der FR 921 439 und der EP 1 442 807 Al sind Hohlprofile bekannt, die aus einem ersten und einem zweiten Profilteil bestehen, wobei das erste Profilteil ein Standard-L-Profil ist. Das zweite Profilteil ist als Steg ausgebildet und dergestalt im ersten Profilteil angeordnet, daß sich ein Hohlprofil ausbildet, wobei der eine
eine Längsrand des Steges mit einem Schenkel verschweißt ist und der andere Längsrand des Steges mit dem anderen Schenkel verschweißt ist.
Selbstverständlich sind die statischen Voraussetzungen bei der Verwendung eines solchen bekannten Hohlprofils als Eckstiel für einen Gitterturm deutlich besser als es bei der Verwendung eines Standard-L-Profils der Fall ist. Trotzdem reichen die zur Verfügung stehenden Abmessungen der für die Herstellung des bekannten Hohlprofils benötigten Standard-L-Profile häufig nicht aus, um einen Gitterturm für eine Windenergieanlage herstellen zu können, ohne daß die Anzahl der Verstrebungen extrem hoch und der Turm damit entsprechend teuer ist. Oder aber es müssen für die Erzeugung des Hohlprofils Spezialmaschinen verwendet werden, deren Herstellungskosten enorm hoch sind, so daß auf diese Weise die Kosten für das Hohlprofil sehr hoch werden.
Aus der EP 1 442 807 ist ein Hohlprofil bekannt, das ein Profilteil aufweist, das aus zwei Flanschen besteht die über einen Steg miteinander verbunden sind, wobei sich die Flansche beidseitig vom Steg erstrecken. Solche Profile werden im allgemeinen als I- Profil oder Doppel-T-Träger bezeichnet. Der Steg ist in seiner Längsausrichtung dergestalt gebogen, daß eine erste Flanschkante des ersten Flansches einer zweiten Flanschkante des zweiten Flansches in Anlage gerät und und mit dieser verschweißt ist.
Ein solches Hohlprofil ist schwierig herzustellen. Bevorzugt werden Profilteile mittes polygonem Kanten verformt. Bei dieser Technik wird ein Kantwerkzeug mit großer Kraft von oben in Kontakt mit dem zu biegenden Profilteil gebracht. Dabei biegen sich die Enden des Profilteils entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Werkzeugs nach oben.
Bei dem aus der EP 1 442 807 bekannten Hohlprofil ergibt sich dabei das Problem, daß der Steg nicht so weit gebogen werden kann, daß die Flanschkanten miteinander verschweißt werden können, da die Flanschkanten mindestens so weit voneinander entfernt bleiben müssen, daß das Kantwerkzeug zwischen beiden Kanten auf- und abgeführt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Hohlprofils, das sich in einfacher Weise herstellen lässt, als Eckstiel oder Verstrebung in einem Gitterturm eingesetzt werden kann, und dessen Abmessungen ausreichend groß sind, so daß das Hohlprofil auch für die Gittertürme sehr großer Windenergieanlagen, z.B. Offshore- Anlagen benutzt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Hohlprofil, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, sowie mit einem Verfahren gemäß Anspruch 5 zur Herstellung des Hohlprofils und einer Verwendung des Hohlprofils gemäß Anspruch 6.
Das erfindungsgemäße Hohlprofil weist ein erstes Profilteil auf, mit einem ersten und einem zweiten Flansch, die über einen Steg miteinander verbunden sind und sich beidseitig vom Steg erstrecken.
Der Steg ist in seiner Längsausrichtung dergestalt gebogen bzw. gewinkelt, daß die beiden Flansche in einem Winkel von 60°- 180° zueinander ausgerichtet sind, und eine erste Flanschkante des ersten Flansches auf der Seite des Steges, auf der die Flansche aufeinander zulaufen, einer zweiten Flanschkante des zweiten Flansches angenähert gegenüberliegt, jedoch nicht mit dieser in Anlage gerät.
Zur Bildung eines geschlossenen Hohlprofils ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die erste Flanschkante mit der zweiten Flanschkante über ein zweites Profilteil verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Hohlprofil läßt sich in einfacher Weise herstellen und ist insbesondere zur Verwendung bei der Errichtung von z.B. Gittertürmen als Eckstielelement geeignet. Die auf der einen Seite des Steges vom ersten Profilteil abstehenden Flanschbereiche bilden durch die Verbindung ihrer Kanten mittels des zweiten Profilteiles einen äußerst stabilen Hohlkörper mit großen Lumen, während an denen auf der anderen Seite des Steges abstehenden Bereichen des Flansches in einfacher Weise Querverstrebungen etc. mittels Verschraubung oder dergleichen befestigt werden können.
Es können dabei in einem Bereich zwischen insbesondere 60° und 180° beliebige Winkel gewählt werden, in denen die Flansche zueinander ausgerichtet sind. Bei Hohlprofilen, die in einem Turm mit drei Eckstielen verwendet werden sollen, wird als Winkel vorzugsweise 60° gewählt, bei Türmen mit vier Eckstielen ist der Winkel bevorzugt 90°. Auch andere Winkel sind möglich, wobei dann eventuell das erste Profilteil dem gewählten Winkel angepaßt werden muß.
Besonders bevorzugt ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das erste Profilteil ein I-Profil (auch als Doppel-T-Träger bezeichnet) ist, bei dem durch entsprechendes Biegen des Verbindungssteges die seitlichen Flansche in einem gewünschten Winkel ausgerichtet werden können. Die Verwendung gebogener I-Profile bei der Errichtung von Gittertürmen ist aus dem US-Patent 2,808,912 bekannt. Allerdings beschreibt dieses US-Patent lediglich die Verwendung eines offenen Profils. Die erfindungsgemäße Erzielung eines geschlossenen Profils ist hier nicht erwähnt.
Denkbar ist aber auch, daß das erste Profilteil nicht ein I-Profil ist, sondern z.B. durch Verbinden, insbesondere Verschweißen zweier T-Profile, in dem gewünschten Winkel hergestellt ist. Auf diese Weise läßt sich der bei Verwendung
von I-Profilen erforderliche Biegevorgang vermeiden. Eine Biegung durch z.B. polygones Kanten ist zwar sehr elegant, setzt jedoch bei den hier angesprochenen Dimensionen des Hohlprofils relativ aufwendige Einrichtungen voraus, von denen es nicht sehr viele gibt. Die Folge sind lange Transportwege, die man vermeiden kann, wenn man das erste Profilteil aus zwei T-Profilen herstellt.
Wie oben angesprochen, erfolgt die Ausbildung des Hohlprofils durch Verbindung der ersten und zweiten Flanschkante mittels eines zweiten Profilteils. Vorzugsweise wird das zweite Profilteil mit den Flanschkanten verschweißt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Profilteil Längskanten aufweist, die mit den Flanschkanten verschweißt werden. Auf diese Weise ist eine bündige Verbindung des zweiten Profilteils mit dem ersten Profilteil möglich. Das zweite Profilteil kann z.B. in Form einer sich in Längsrichtung des Hohlprofils erstrek- kenden Stahlplatte ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass das zweite Profilteil nur bereichsweise die Flanschkanten des ersten Profilteiles verbindet, mit anderen Worten, es werden entlang des Hohlprofiles mehrere zweite Profilteile beabstandet mit den Flanschkanten verbunden. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass das zweite Profilteil ein L-Profil oder ein weiteres geeignetes Profil ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils, bei dem das erste als I-Profil ausgebildete Profilteil durch polygones Kanten gebogen wird.
Polygones Kanten bietet den Vorteil, daß über eine entsprechende Presse der gewünschte Biegeradius abschnittsweise geformt wird. Auf diese Weise kann die Materialverfestigung in dem bearbeiteten Abschnitt reduziert werden, so daß die durch polygones Kanten gebogene Hohlprofile leichter feuerverzinkt werden können.
Weiterhin bietet polygones Kanten den Vorteil, daß ohne Spezialwerkzeuge ein beliebiger Radius des gerundeten Abschnitts herstellbar ist.
Wie oben angesprochen, läßt sich das erfindungsgemäße Hohlprofil in besonders bevorzugter Weise als Eckstiel, beziehungsweise Verstrebung bei Gittertürmen, insbesondere im Bereich der Windenergie, einsetzen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig 1 : ein Hohlprofil gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel
Fig 2: ein Hohlprofil gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel
In Fig 1 ist ein Hohlprofil dargestellt mit einem ersten Profilteil 10, das einen Steg 12 aufweist, mit einem an seinem ersten Ende angeordneten ersten Flansch 13 und einem an seinem zweiten Ende angeordneten zweiten Flansch 14.
Der Steg 12 ist dergestalt gebogen, daß eine erste Flanschkante 15 des ersten Flansches 13 gegenüber einer zweiten Flanschkante 16 des zweiten Flansches 14 liegt. Um ein geschlossenes Hohlpro fil auszubilden, sind die beiden Flansche 13 und 14 über ein zweites Profilteil 17 verbunden, daß in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Platte ausgebildet ist. Im dargestellten Fall erfolgt die Verbindung der Flanschkanten 15, 16 mit dem Profilteil 17 mittels Verschweissen.
Fig. 2 zeigt ein Hohlprofil mit ähnlicher Dimensionierung wie das in Fig. 1 dargestellte Hohlprofil. Wesentlicher Unterschied ist, daß das Hohlprofil ein erstes Profilteil 20 aufweist, das aus zwei miteinander verschweißten T-Profilen 20a und 20b gebildet ist. Ansonsten ist der Aufbau identisch mit dem in Fig. 1. Die T-
Profile 20a, 20b weisen wiederum Flansche 23, 24 auf mit Flanschkanten 25, 26, die über ein zweites Profilteil 27 miteinander verbunden sind.
Hohlprofile, wie in Fig. 2 gezeigt, können insbesondere dann interessant sein, wenn Einrichtungen zum polygonen Kanten nicht verfügbar oder nur schwierig zu erreichen sind.
Selbstverständlich können die beiden Flansche auch über ein zweites Profilteil verbunden werden, das z. B. L-förmig, U- förmig etc. ausgebildet sein kann.
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