KR0155648B1 - 강판셀 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제작 기간을 단축할 수 있고, 축조제를 해상에서 운반하기 위해 소요되는 해상 기중기선의 용량을 줄일 수 있으며, 단기간 내의 시공이 가능하고, 경제적인 호안 및 방파제 건설용의 축조제인 거치식 단면벽 강판셀 및 그 제조방법에 관한 것으로, 경제적인 호안 및 방파제 건설용의 축조제인 거치식 단면벽 강판셀 제체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 호안 및 방판제 건설용 축조제로 사용되는 소정 구조의 원통형 강판셀을 제조하는 방법으로서, 여러 장의 강판재료를 평면 작업대에서 용접하여 1장의 단위체인 분할 강판셀(13)을 형성하는 공정과, 상기 분할 강판셀(13)을 곡면 작업대(80)에서 원하는 직경의 곡률을 가지도록 형성함과 동시에 그 원주 방향을 따라 일정 간격으로 H형강 횡방향 보강재(30) 및 종방향 보강재(40)와 상/하단 보강 프레임(32),(34) 등의 부품을 용접하는 공정과, 상기 종방향 보강재(40) 위에 강판셀 본체(10) 보다 길이가 짧은 내부 원통(20)을 올려 놓은 후 종방향 보강재(40)와 일체가 되도록 용접하는 공정과, 상기 공정을 거쳐 완성된 4 개의 분할 강판셀(13)을 수직으로 세워서 종방향 보강재(40)를 이용하여 일체로 홈용접하여 원통형 강판셀 본체(10)를 완성하여 가는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에, 용접장을 줄여, 조립 및 제작 작업을 단순화 함으로써 경제적이며 급속 시공이 가능하게 하였다.

Description

강판셀 및 그 제조방법

제1도는 종래의 원통형 강판셀을 나타낸 일부 절단 사시도.

제2도는 강판셀을 호안조성용으로 시공한 상태를 도시한 개략 단면도.

제3도는 본 발명의 강판셀을 나타내는 사시도.

제4도는 본 발명의 강판셀을 나타내는 일부 절단 정면도.

제5도는 본 발명의 강판셀을 나타내는 평면도.

제6도는 본 발명의 전도방비용 발을 나타내는 단면도.

제7도는 본 발명의 강판셀을 얹어 놓은 상태의 곡면 작업대를 나타낸 개략사시도.

제8도는 본 발명의 제조공정에 사용되는 분할 강판셀을 나타낸 사시도.

제9도는 종방향 보강재를 이용하여 2 개의 강판셀을 용접하는 상태를 나타내는 사시도.

제10도는 완성된 상태의 거치식 단면벽 강판셀의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 강판셀 본체 10a,10b : 연결고리

11 : 하부면 13 : 분할 강판셀

20 : 내부원통 30 : 횡방향 보강재

32 : 상단 보강 프레임 34 : 하단 보강 프레임

36 : 보강판 40 : 종방향 보강재

42 : 횡좌굴 방지용 보강재 50 : 벽체 콘크리트

60 : 전도 방지용 발 62 : H형강

64 : 철근 66 : 콘크리ㅌ

66 : 철근 콘크리트 67 : 하부면

80 : 곡면 작업대 82 : 원호면

본 발명은 강판셀 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제작기간을 단축할 수 있고, 축조제를 해상에서 운반하기 위해 소요되는 해상 기중기선의 용량을 줄일 수 있으며, 단기간 내의 시공이 가능하고, 경제적인 호안 및 방파제 건설용의 축조제인 거치식 단면벽 강판셀 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 호안 및 방파제 등에 많이 이용하고 있는 콘크리트 케이슨은 제작 및 양생에 함당 40일 이상 소요되며, 대수심(10m이상)공사에 필요한 케이슨의 중량이 1000톤 이상이므로 대형 해상 기중기선을 이용해야만 거치 작업이 가능하나, 현재 국내에서 보유하고 있는 1000톤급 이상의 대형 해상 기중기선은 수척에 불과하고, 이들 해상 기중기선도 향후 2-3년간 사용 계획이 수립되어 있어 모든 항만 공사에 적기에 투입하기가 곤란한 실정이다.

따라서 최근에는 콘크리트 케이슨을 기피하고 강재의 특성인 급속제작과 경량화가 가능한 점에 착안하여 강판셀을 선호하고 있다.

거치식 강판셀공법은 종래 일본에서 이용한 실적이 있는 공법인데, 기초지반 위에 접하는 접지면적이 적어 편심하중을 받을 경우에 부등침하가 발생하여 강판셀이 기울어지거나, 강판셀 하단부에 국부적으로 집중응력이 발생하여 셀의 본체에 균령이 발생하여 셀의 본체에 균령이 발생할 위험이 있고, 강판셀을 거치한 후 속채움 과정에서 파도에 의하여 강판셀을 거치하는 작업 조건이 파랑의 영향을 많이 받아 거치 기간이 길어지는 문제점이 있었다.

강판셀이란 외각체(外殼體) 속에 속채움재를 넣어 배후 토압(土壓) 및 전면 파압(波壓) 등과 같은 외력에 견딜 수 있도록 구성한 구조물이다.

이 강판셀은 콘크리트에 비하여 가볍고 조립, 운반 시공의 용이성으로 인하여 시급한 공사가 요구되는 현장에 적용되고 있으며 차수성이 양호하여 산업 폐기물 매립장 호안에 우수한 효과를 나타내고 있고, 무공해 설비이므로 시공 후 해양오염방지에 기여하는 효과 등이 있기 때문에, 최근의 항만공사(호안, 잔교, 방파제), 매립공사(산업 폐기물 매립 호안, 인공섬 호안), 하천공사(하천호안, 도류제(導流提),하구언, 기초공사(교량기초, 수중기초) 등에 많이 적용되고 있다.

셀의 형상에 따라 원형셀, 북형셀, 크로바형 셀 및 분리형 원통셀로 구분할 수 있으며 원형셀은 시공이 유리하며 구조적으로 가장 유리하며, 북형셀은 이음은 없으나 강재량이 많고 구조적으로 불리하며, 크로바형 셀은 시공이 복잡하고 강재 사용량이 다른 형식에 비해 많으며 분리형 원통셀은 아크부가 없어 돌핀이나 교각 등에만 사용되는 특수형이다. 본 발명은 상기 셀중 원형셀에 관한 것이다.

종래의 호안 조성에 이용된 거치식 강판셀에 대하여 제1도를 참조하여 설명한다.

제1도는 종래의 원통형 강판셀을 나타낸 일부 절단 사시도이다. 이 도면에서 부호 100은 강판셀 본체, 102, 104는 이 강판셀 본체(100) 내에 보강을 위하여 종/횡으로 설치된 보강재이다.

제2도는 상기 구조의 강판셀을 호안조성용으로 시공한 상태를 도시한 개략 단면도이다. 이 도면에서 부호 200은 기초지반, 300은 해수, 400은 파도에 의한 세굴을 방지하기 위하여 상기 강판셀 본체(100)의 저부에 설치하는 사각형 콘크리트 블록, 500은 육지쪽에 설치되는 배면 뒷채움벽이다.

상기 강판셀 본체(100)는 사석 마운드라 불리우는 기초지반(200)에 매립된다. 이 때, 기초 지반(200)에 접하는 강판셀 본체(100)의 저면부 면적이 적어서 편심하중을 받을 경우에는 부등 침하가 발생함으로써, 강판셀 본체(100)가 한쪽으로 기울어지거나 강판셀 본체(100)의 저면이 기초 지반(200)을 관입함으로써 침하량이 많아질 수 있으며, 기초 지반(200)의 고르기가 불충분할 경우에는 강판셀 본체(100)의 하단부에 국부적으로 응력이 집중하여 강판셀 제체에 균열이나 국부좌굴이 발생할 우려가 있다.

또, 강판셀 본체(100)를 기초지반(200)에 거치한 후 속채움을 하는 과정에서 파도에 의해 강판셀 제체가 전도할 우려가 있으며, 강판셀 거치작업시에 파랑의 영향을 많이 받으므로 시공 조건이 열악한 문제점이 있다.

또한 종래의 강판셀을 제작하는 방법은 종리브 및 횡리브용으로 강판을 이용함으로써, 용접장이 길어지므로 인력과 제작 기간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 곡면 작업대에서 곡면을 형성하기 위하여 곡면 형성줄을 설치해야 하고, 곡면 형성 작업을 완료한 후에는 휨 변형 방지를 위한 변형방지 프레임을 설치해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 원통형 강판의 하부에 콘크리트 벽체와 전도 방지용 발을 취부하여 부등침하에 의한 강판셀의 기울어짐과 강판셀의 기초 사석을 관입하는 현상을 방지하고, 내부 속채움 하기 전과 후에 구조물이 전도되지 않게 하며, 강판셀을 거치할 때에 파랑의 영향을 거의 받지 않는 호안 및 방파제 건설용 거치식 단면벽 강판셀을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 강판 종리브 대신 H-형강을 이용하고, 강판 횡리브는 고주파 밴딩을 하여 미리 버스 곡률을 형성한 라운드 H-형강을 사용함으로써 용접장을 줄이고, 조립 및 제작 작업을 단순화 함으로써 경제적이며 급속 시공이 가능한 단면벽 강판셀의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강판셀은, 원통형 강판셀 본체와, 상기 강판셀 본체의 내측 하부에 강판셀 본체보다 낮은 높이로 설치되는 내부원통과, 상기 강판셀 본체 내에 가로 및 세로방향으로 보강되는 H형 보강빔과, 상기 강판셀 본체를 지지하기 위하여, 90°교차설치되는 부위에 마름모꼴의 보강판을 각각 가지는 H형 빔의 상단 보강 프레임 및 하단 보강 프레임과, 상기 횡방향 보강재는 상기 내부 원통의 곡률과 동일하게 이루어지며 일부 횡방향 보강재에는 횡좌굴 방지용 보강재가 일정 간격으로 다수 개 부착되고, 상기 강판셀 본체와 내부 원통 사이에 충전되는 벽체 콘크리트와, 상기 상단 보강 프레임의 양측 단부는 종방향 보강재의 인접 측면에서 내부 원통의 내측면에 일체로 연결되고, 인접한 단면벽 강판셀을 연결하기 위하여 상기 강판셀 본체의 외주면의 상하방향에 걸쳐서 형성된 연결고리와, 이 연결고리를 제외한 강판셀 본체의 외부 하단에 형성된 전도 방지용 발로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강판셀의 제조방법은, 호안 및 방파제 건설용 축조제로 사용되는 소정 구조의 원통형 강판셀을 제조하는 방법으로서, 여러 장의 강판재료를 평면 작업대에서 용접하여 1장의 단위체인 분할 강판셀을 형성하는 공정과, 상기 분할 강판셀을 곡면 작업대에서 원하는 직경의 곡률을 가지도록 형성함과 동시에 그 원주 방향을 따라 일정 간격으로 H형강으로 횡방향 보강재 및 종방향 보강재와 상/하단 보강 프레임 등의 부품을 용접하는 공정, 상기 종방향 보강재 위에 강판셀 본체 보다 길이가 짧은 내부 원통을 올려 놓은 후 종방향 보강재와 일체가 되도록 용접하는 공정과, 상기 공정을 거쳐 완성된 4 개의 분할 강판셀을 수직으로 세워서 종방향 보강재를 이용하여 일체로 홈용접하여 원통형 강판셀 본체를 완성하여가는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 강판셀 및 그 제조방법은, 호안 및 방파제를 건설할 때 사용되는 축조제에 있어서, 원통형의 강판에 수직 H-형강을 고주파 밴딩을 하여 보강하고 하부 단부에는 원통형 강판의 외부에 전도 방지용 발을 구비하며, 원통형의 강판의 하부에 벽체 콘크리트를 채워서 강도를 보강하였기 때문에, 종래의 콘크리트 케이슨보다 가볍고 경제적이며 제작기간을 단축할 수 있는 거치식 단면벽 강판셀이 제공된다.

본 거치식 단면벽 강판셀 공법은 400톤급 해상 기중기선으로 거치 작업이 가능하고, 제작 기간이 10일 밖에 소요되지 않으며, 제작비 및 거치비 면에서 콘크리트 케이슨 대비 m 당 250만원 정도 절감할 수 있고, 제체가 원형이기 때문에, 소파 및 월파 방지 효과가 우수하며 반사파에 의한 근접 해안의 정온도 유지에 유리하고, 강판을 원재료로 이용함으로써 수밀성을 확보할 수 있어 폐기물 매립 호안 등에도 이용이 가능하다.

이하, 본 발명의 강판셀 및 그 제조방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 강판셀을 나타내는 사시도, 제4도는 본 발명의 강판셀을 나타내는 일부 절단 정면도, 제5도는 본 발명의 강판셀을 나타내는 평면도이다. 이 도면에서 부호 10은 원통형 몸체 구실을 하는 강판셀 본체, 20은 상기 강판셀 본체(10)의 내측 하부에 일정길이에 걸쳐서 설치되는 내부원통, 30, 40은 상기 강판셀 본체(10) 내로 가로 및 세로방향으로 보강되는 H형 보강빔을 각각 나타낸다.

상기 거치식 단면벽 강판셀 본체(10)는, 본체(10) 보다 높이가 낮은 내부 원통(20)을 갖추고, 상기 본체(10)를 지지하기 위하여 상단 보강 프레임(32)과 하단 보강 프레임(34)을 갖추며, 상기 원통형 본체(10)는 원주 방향을 따라서 일정간격으로 H형강으로 이루어지는 종방향 보강재(40)가 상단에서 하단부까지 부착되며, 종방향 보강재(40) 상에는 내부 원통(20)의 곡률과 동일하게 만곡된 H형강으로 이루어진 횡방향 보강재(30)가 부착되고 일부 횡방향 보강재에는 횡좌굴 방지용 보강재(42)가 일정 간격으로 다수 개 부착되는 한편, 상기 강판셀 본체(10)와 내부 원통(20) 사이에는 벽체 콘크리트(50)가 충진되어 하나의 원통형 구조체를 이룬다.

또한, 2 개의 H형 빔의 상단 보강 프레임(32)은 90°로 교차하도록 하고 서로 교차되는 중심점 상부면에는 마름모꼴의 보강판(36)이 일체로 연결되어 보강구조를 형성하며, 상기 상단 보강 프레임(32)의 양측 단부는 종방향 보강재(40)의 측면에 연결된다.

하단 보강 프레임(34)에 있어서도 2 개의 H형 빔을 90°로 교차설치하며 교차되는 중심점 상부면에 마름모꼴의 보강판(38)이 일체로 연결되도록 구성하여 보강구조를 이루게 하고 있다.

상기 상단 보강 프레임(34)의 양측 단부는 종방향 보강재(40)의 인접 측면에서 내부 원통(20)의 내측면에 일체로 연결된다.

또한, 전도 방지용 발(60)은 제6도에 도시된 바와같이 인접한 단면벽 강판셀을 연결하기 위한 연결고리(10a), (10b)를 제외한 강판셀 본체(10)의 외부 하단에 형성된다.

내부에 H형강(62)을 배치하고 그 상하면에 다수 개의 철근(64)을 배치하고 있으며, 또 외측면을 따르는 원주방향으로 콘크리트(66)가 타설되는 구조로 되어 있다.

상기 전도 방지용 발(60)은 내측면의 외부 원통(20)에 접하게 되고, 외측면은 곡면을 형성하여 단면은 사다리꼴을 이루고 있다.

더욱 자세하게 설명하면, 상기 철근 콘크리트(66) 내부의 H형강(62)은 강판셀 본체(10)에 일체로 용접되고, 상기 전도 방지용 발(60)의 하부면(67)은 강판셀 본체(10) 및 내부 원통(20)의 하부면(11)에 일치하도록 형성되어 있다.

이어서, 본 발명의 거치식 단면벽 강판셀을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

우선 도시하지 아니한 평면 작업대에서 강판셀 본체(10)를 형성하기 위하여 작은 길이의 단위체인 여러 장의 강판재료를 용접하여 이어간다. 이러한 용접에 의하여 1장의 단위체인 분할 강판셀(13)이 완성된다.

이 때, 일측의 용접이 끝나면 강도보강 기타 여러가지 이유에서 상기 분할 강판셀(13)을 뒤집어서 반대측 이음부분을 용접한다.

이어서 곡면 작업대에서 원하는 직경의 곡률을 가지도록 강판셀 본체(10)를 형성한다.

제7도는 본 발명을 얹어 놓은 상태의 곡면 작업대(80)를 나타낸 개략 사시도이다. 이 곡면 작업대(80)는 철골 구조물로 제작된 것으로 상면이 본 발명의 강판셀의 외경이 이루는 곡률과 대략 동일하게 형성되어 이루는 원호면(82)을 가지고 있다.

이 곡면 작업대(80) 위에 강판셀 본체(10)를 올려 놓은 후 이 강판셀 본체(10)의 원주 방향으로 일정 간격에 따라서 H형강으로 이루어지는 횡방향 보강재(30), 종방향 보강재(40), H형 빔의 상/하단 보강 프레임(32),(34) 등을 용접작업한다.

즉, 상기 종방향 보강재(40)을 강판셀 본체(10)와 일체가 되도록 필렛용접하고, 종방향 보강재(40) 위에 강판셀 본체(10) 보다 길이가 짧은 내부 원통 (20)을 올려 놓은 후 종방향 보강재(40)와 일체가 되도록 슬롯트 용접한다. 이 때, 곡면 작업대(80) 위에 놓인 강판셀 본체(10)의 한 쪽 단부에는 종방향 보강재(40)의 플랜지의 반단면만이, 상기 강판셀 본체(10)의 한쪽 단부에는 종방향 보강재(40)의 플랜지의 반단면만이 강판셀 본체(10)와 일체가 되도록 용접한다.

또한 상기 종방향 보강재(40)의 위에는 내부 원통(20)의 곡률과 동일하게 만곡된 H형강으로 이루어진 횡방향 보강재(30)를 부착함으로써 제8도와 같은 형태의 분할 강판셀(13)이 제작된다.

이어서, 상기 2 개의 분할 강판셀(13)을 수직으로 세워서 제9도와 같이 종방향 보강재(40)를 이용하여 일체로 홈용접하여 완성하여 간다.

따라서 제10도와 같은 형상을 가지는 거치식 단면벽 강판셀이 완성된다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명의 강판셀 및 그 제조방법에 의하면, 강판셀에 전도 방지용 발과 벽체 콘크리트를 설치하기 때문에 종래의 강판셀에 비해서는 외력에 의한 전도 모멘트가 상당히 감소되므로 속채움 전 및 후의 제체의 안정성을 증가시킬 수 있다. 또한 부등침하에 의한 강판셀의 기울어짐과 강판셀이 기초 사석을 관입하는 현상을 방지하고, 강판셀을 거치할때에 파랑의 영향을 많이 받는 문제점을 제거할 수 있다.

그리고 종래의 강판셀을 제작하는 방법은 종리브 및 횡리브용으로 강판을 이용함으로써 용접장치가 길어짐에 따라 인력과 시간이 많이 소요되며, 소요 곡률을 유지하기 위한 변형 방지구를 설치해야 하는 문제점을, 강판셀의 제작 및 조립시에 강판 종리브 대신 H-형강을 이용하고 강판 횡리브는 고주파 밴딩을 하여 미리 소요 곡률을 형성한 라운드 H-형강을 사용함으로써 용접장을 줄여주므로써 해결하였고, 나아가 조립 및 제작 작업을 단순화하여 제작 코스트를 줄였으며, 구조적 강성의 확보와 더불어 급속 시공이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 호안 및 방파제 건설용 축조제로 사용되는 소정 구조의 원통형 강판셀을 제조하는 방법으로서, 여러 장의 강판재료를 평면 작업대에서 용접하여 1장의 단위체인 분할 강판셀(13)을 형성하는 공정과, 상기 분할 강판셀(13)을 곡면 작업대(80)에서 원하는 직경의 곡률을 가지도록 형성함과 동시에 그 원주 방향을 따라 일정 간격으로 H형강 횡방향 보강재(30) 및 종방향 보강재(40)와 상/하단 보강 프레임(32),(34) 등의 부품을 용접하는 공정과, 상기 종방향 보강재(40) 위에 강판셀 본체(10) 보다 길이가 짧은 내부 원통(20)을 올려 놓은 후 종방향 보강재(40)가 일체가 되도록 용접하는 공정과, 상기 공정을 거쳐 완성된 4 개의 분할 강판셀(13)을 수직으로 세워서 종방향 보강재(40)를 이용하여 일체로 홈용접하여 원통형 강판셀 본체(10)를 완성하여 가는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판셀의 제조방법.
2. 원통형 강판셀 본체(10)와, 상기 강판셀 본체(10)의 내측 하부에 강판셀 본체(10)보다 낮은 높이로 설치되는 내부원통(20)과, 상기 강판셀 본체(10) 내에 가로 및 세로방향으로 보강되는 H형 보강빔(30),(40)과, 상기 강판셀 본체(10)를 지지하기 위하여, 90°교차설치되는 부위에 마름모꼴의 보강판(36),(38)을 각각 가지는 H형 빔의 상단 보강 프레임(32) 및 하단 보강 프레임(34)과, 상기 횡방향 보강재(30)는 상기 내부 원통(20)의 곡률과 동일하게 이루어지며 일부 횡방향 보강재에는 횡좌굴 방지용 보강재(42)가 일정 간격으로 다수개 부착되고, 상기 강판셀 본체(10)와 내부 원통(20) 사이에 충전되는 벽체 콘크리트(50)와, 상기 상단 보강 프레임(34)의 양측 단부는 종방향 보강재(40)의 인접 측면에서 내부 원통(20)의 내측면에 일체로 연결되고, 인접한 단면벽 강판셀을 연결하기 위하여 상기 강판셀 본체(10)의 외주면의 상하방향에 걸쳐서 형성된 연결고리와(10a),(10b), 이 연결고리(10a),(10b)를 제외한 강판셀 본체(10)의 외부 하단에 형성된 전도 방지용 발(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 강판셀.
3. 제2항에 있어서, 상기 전도 방지용 발(60)은, 내부에 H형강(62)을 배치하고 그 상하면에 다수 개의 철근(64)을 배치하고 있으며, 또 외측면을 따르는 원주방향으로 콘크리트(66)가 타설되는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 강판셀.
4. 제2항에 있어서, 상기 전도 방지용 발(60)은 내측면이 외부 원통(20)에 접하고 외측면은 곡면을 형성하며 그 단면은 사다리꼴을 이루는 것을 특징으로 하는 강판셀.