成果報告書詳細
管理番号20130000000165
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(風力発電その他未利用エネルギー) スパイラルケーブル無筋プレキャスト風力発電タワーの技術開発
公開日2013/6/25
報告書年度2010 - 2012
委託先名株式会社ダイワ 国立大学法人京都大学 株式会社竹中工務店
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約件名:新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(風力発電その他未利用エネルギー) スパイラルケーブル無筋プレキャスト風力発電タワーの技術開発

風力発電のタワーに関して、従来の鋼製および鉄筋コンクリート製タワーにおける、耐久性・大型化・工期短縮の課題を解決する新しい工法を開発する。この新工法は、高強度コンクリート材料により鉄筋なしで製造されたプレキャスト部材(以下無筋プレキャスト部材)を組上げ、その外側にスパイラル状に時計回り、反時計回りに配置したケーブルを緊張することにより、無筋プレキャスト部材を一体化するものである。スパイラル状に配置したケーブルにより、コンクリートを軸方向にも円周方向にも常時圧縮状態とするとともに、外周からの拘束効果を同時に与えるので、コンクリートの最大耐力が上昇し、かつ最大耐力に達してからもその耐力を保持しつづけることができ、プレキャスト部材の鉄筋を無くすることができる。この新工法において解決すべき技術課題を以下に示す。 ●高強度無筋プレキャスト部材の製作 ●スパイラルケーブルを用いた無筋プレキャストコンクリートタワーの構造性能の把握 ●スパイラルケーブルを用いた無筋プレキャストコンクリートタワーの構築方法 これらの技術課題に対して、実験および解析により以下のことが明らかとなった。 ●高強度無筋プレキャスト部材の製作 ・鋼繊維を入れた設計基準強度150N/mm2のコンクリートに対して、設定した目標性能を満足する調合設計条件を確立することができた。・高強度コンクリートの練混ぜ時間短縮のための方法を検討し、反力板および反力振動板(反力板+バイブレータ)を設置することにより、目標とする練混ぜ時間に短縮することができた。 ●スパイラルケーブルを用いた無筋プレキャストコンクリートタワーの構造性能の把握 ・地震および強風時における水平荷重下において、ケーブルから無筋プレキャスト部材に伝達される応力に対する無筋プレキャスト部材内の鋼繊維による補強効果を確認するとともに、想定した曲げ耐力が得られることを確認した。 ・同じプレストレスを与える場合のスパイラルケーブル本数の違いによる破壊形式の違いを把握した。 ●スパイラルケーブルを用いた無筋プレキャストコンクリートタワーの構築方法 ・大型トラックでの輸送や、大型揚重機での建設を避けることを目的に、1ピースの重量が約50kgに細分化した無筋プレキャスト部材によって、高さ8mの中型タワーを組み立てることが可能であることを確認した。また、ビジネスプランに関しては、タワーの高さ100m、2-5MWクラスの大型風力発電の建設を実現化させ、洋上風力発電への展開を目指すビジョンを示した。事業化にあたっては、風車メーカーとのアライアンスおよびそれに伴う風力発電全体の品質保証体系・運営管理体制を示すとともに、LCC・LCCO2の評価手法を確立し、国内外での競争力を有する事業体制を示した。
英文要約Title: New Energy Venture Business Technology Innovation Program/ New Energy Venture Business Technology Innovation Program (Wind Power Generation And Other Untapped Energies)/ Development of techniques for Towers of wind turbine structures with spirally oriented prestressing tendons to unite the precast concrete shell parts

Towers of wind turbine structures are generally built of steel and have to be renewed along with generators every twenty years because of metal fatigue. Herein, the authors propose a new durable wind turbine tower with a precast shell structure. Spirally oriented prestressing tendons provide simultaneous compression in the vertical direction and along the circumference (in-plane direction) of the structure. The tendons unite the precast concrete shell parts, resist the vertical flexure of the tower and improve the in-plane compressive strength of the precast concrete shells. The proposed prestressted concrete tower can be used for more than one hundred years and consequently contributes for controlling the greenhouse effect. The authors investigated successfully the following subjects for the implementation of the proposed tower. ●Research and Development for the production of the shell structure made of ultra-high strength steel fiber concrete ・Development of techniques for the production of the shell structure made of ultra-high strength steel fiber concrete with 150N/mm2 compressive strength. ・Development of techniques for the reduction in mixing hours of ultra-high strength steel fiber concrete with 150N/mm2 compressive strength. ●Study on mechanics behavior of the prestressed concrete tower with spiral tendons ・Behavior of the prestressed concrete tower with spiral tendons and its performance under horizontal loads ・Development of techniques for arranging spirally oriented prestressing tendons to unite the precast concrete shell parts ●Construction of prestressed concrete tower with spiral tendons ・Execution of works for prestressed concrete tower with spiral tendons 8 meters high. Business prospect of constructing this proposed prestressed concrete tower was based on a market examination.
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