KR100530273B1 - 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 교각기초에 형성된 세굴방지대에 대하여 와류 발생을 최소화하여 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 관한 것으로,

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하천 및 해상의 교량의 교각의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 있어서,

양측의 전방에 종방향으로 다수의 유입구가 형성되게 되며 후방으로 유출구가 형성되고, 상부의 양측면에는 볼트로 고정된 고정플레이트에 연결대가 상부로 이어져 교각기초의 상부에 체결앵커로 고정되게 되며, 하부에는 바닥판이 고정앵커로 하천바닥에 고정되게 되는 교각보호대와, 상기 교각보호대의 전면에 접착되는 코팅고무판으로 구성되는 것으로서,

상기 교각보호대의 유입구는 유출구의 직경보다 크게 형성되는 한편, 유로가 유선형으로 형성됨으로써 교각전면에서 세굴요인이 되는 하강류의 세굴유발요인을 감소시키는 것을 특징으로 하는 하천의 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대를 특징으로 한다.

Description

교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대{Apparatus of protect boring using a pier}

본 발명은 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 관한 것으로, 특히 교각기초에 형성된 세굴방지대에 대하여 와류 발생을 최소화하여 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 관한 것이다.

교각에서 국부세굴을 일으키는 근본적 원인은 하상에서의 와류의 형성인 바, 교각주위에서 발생하는 와류중에서 교각전면에서 발생하여 하강류(downflow)에 의해 발생되는 와류를 말굽형와류 (horseshoe vortex)라 하고 교각 직하류에서 발생되는 와류를 후류형와류(wake vortex)라 한다.

일반적으로, 세굴은 기초부로 유입되는 퇴사량보다 제거량이 큰 경우 발생하게 되며 시간이 지남에 따라 점차 세굴공(scour hole)과 교각 전면의 세굴심이 증가하게 되어 교각을 파손시킬 뿐만 아니라 하상토와 교각과의 마찰력이 떨어지면서 다리붕괴의 원인이 되고 있다. 이 와류계의 구조는 세가지기본계인말굽형와류(horseshoe vortex) 및 후류형와류(wake vortek) 그리고 트레일링 와류(trailing vortek) 현상으로 구분되며 이들 와류계의 현상이 전부 혹은 한 두가지 현상으로 구성된다.

종래의 교각 또는 기초를 세굴로 부터 보호하는 방법에는 세굴에 대한 하상물질의 저항력을 증가시키는 방법과 하상물질을 세굴시키는 하강류와 마제형와류와 같은 세굴유발요인의 능력을 감소시키는 방법이 있다.

첫 번째 방법은 교각주위 하상에 큰 입경의 재료나 사석, 데트라포드(tetrapod), 케이블블록 등과 같은 보호층을 부설하는 방법이며, 두번째 방법은 교각상류에 교각보호장치를 설치하는 것과 교각전면에 부착되는 방지판이나 기초의 상판을 상류로 연장하거나 원환을 바닥 또는 바닥부근에서 교각에 부착시키는 방법이다.

하강류를 차단하는 방법 중 교각의 상류부에 방지시설물을 설치하는 경우 교각 상류부의 방지시설물의 수가 많게 되면 하천의 단면을 수축시켜 수축세굴의 발달이 예측되어 세굴을 감소시키기 보다는 증가시키는 인자가 되며, 특히 국내의 경우 통상 홍수기에는 단기간에 많은 집중호우로 인해 수위가 급상승하고 수량이 증가하여 대부분의 방지 시설물이 유실됨을 거듭하고 있는바 유실된 방지 시설물을 보충하기 위해서는 보수공사에 투입되는 비용에 따른 경제적 손실이 매우 큰 것이 문제점이다.

이와 같은 문제점을 보완하고자 제안된 대한민국 실용신안등록번호 제 20-0235894호는 교각기초에 타설되는 수중콘크리트와 상기 수중콘크리트를 감싸며 주위로 고정되는 반달형 P.C블록과 그 연결을 위한 수직 연결앵커 및 수평 연결앵커로 구성되되, 교각기초를 보강하기 위한 수중콘크리트를 감싸며 타설하고 수중콘크리트의 외벽에 반달형상의 P.C블록을 여리 조각을 수직 연결앵커와 수평 연결앵커를 이용하여 고정하며 감싸서 시공한다.

그러나 상기의 세굴방지구는 여러개의 편으로 나뉘어진 P.C블록을 연결함에 있어 시공상 복잡함고 어려움이 존재하였으며 또한 시공을 위한 앵커의 수가 증가되어 시공단가가 상승하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 유수의 흐름을 갈라 놓는 역활을 하는 고무코팅판과 교각보호대를 교각기초에 설치하되 교각보호대에 유수가 유입되어 빠른속도로 유출되도록 유로가 형성된 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하천 및 해상의 교량의 교각의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 있어서,

양측의 전방에 종방향으로 다수의 유입구가 형성되게 되며 후방으로 유출구가 형성되고, 상부의 양측면에는 볼트로 고정된 고정플레이트에 연결대가 상부로 이어져 교각기초의 상부에 체결앵커로 고정되게 되며, 하부에는 바닥판이 고정앵커로 하천바닥에 고정되게 되는 교각보호대와, 상기 교각보호대의 전면에 접착되는 코팅고무판으로 구성되는 것으로서,

상기 교각보호대의 유입구는 유출구의 직경보다 크게 형성되는 한편, 유로가 유선형으로 형성됨으로써 교각전면에서 세굴요인이 되는 하강류의 세굴유발요인을 감소시키는 것을 특징으로 하는 하천의 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대를 제공한다.

따라서 유수가 코팅고무판에 의해 갈라지며 유로에 내에서 빠른유속으로 통과하여 와류의 발생이 억제된다.

이에 상기한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대를 나타낸 분해사시, 도 2는 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대를 나타낸 결합사시도, 도 3은 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 대하여 유수의 흐름을 나타낸 측면도, 도 4는 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대의 A - A'선의 평단면도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명의 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대는 하천 바닥에 매입되어 설치된 교각기초(100)의 전면으로 설치되는데, 여기서 교각기초(100)의 전면은 하천수가 흐름에 대하여 대응되는 교각기초(100)의 앞부분을 일컫는다.

도 1에 도시된 상기 교각기초(100)의 전면으로 설치되는 교각보호대(11)는 교각기초(100)를 전면으로부터 후방부까지 감싸는 구조로 형성되며, 양측의 전방에 종방향으로 유수의 유입을 위한 다수의 유입구(111)가 형성되게 되며, 후방으로 유출구(112)가 형성된다. 상기 유입구(111)는 유수의 속도를 증가시키기 위해 유출구(112)의 직경보다 크게 형성되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 교각보호대(11)는 유로(a)가 유선형으로 되어 있으며, 상부의 양측면에는 볼트(113a)로 고정된 고정플레이트(113)에 연결대(114)가 상부로 이어져 교각기초(100)의 상부(101)에 체결앵커(115)로 고정되는 구조로 형성된다.

교각보호대(11)의 하부에는 일체로 형성된 바닥판(116)이 고정앵커(117)로 하천바닥에 고정되게 형성되어 구성된다.

상기 교각보호대(11)의 전면에 접착되는 코팅고무판(12)의 형상은 평면투영시 유수가 원활하게 흐를 수 있도록 유선형으로 형성되어 도 2에 도시된 바와 같이 세굴방지대(10)을 구성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 교각기초(100)에 설치된 세굴방지대(10)는 도 3내지 도 4에 도시된 바와 같이 유수가 코팅고무판(12)를 따라 유입구(111)로 유입되어지게된다. 상기와 같이 유입구(111)에 유입된 유수는 유선형의 유로(a)를 따라 흐르게 되며, 유출구(112)가 유입구(111)보다 작게 형성되어 유입된 유수는 점차 빠른 속도로 유출구(112)를 통해 교각기초(100)의 후방으로 흐르게 된다.

이와 같은 유로(a)에 의해 유속이 증가 된 유수는 교각기초(100)에 대하여 후류형와류(wake vortex)를 유발시키지 못하고 흘러가게 되는 것이다. 도면상에 표현된 화살표는 유수의 흐름이 표현된 것으로 유로(a)의 직경차이에 의해 유출구(112)의 부분에 유수의 유속이 증가 됨을 알 수 있다.

또한 교각보호대(11)을 구성하며 하천 바닥에 설치되어 고정앵커(117)로 고정되는 바닥판(116)은 도 3에 도시된 바와 같이 유선형상으로 형성되어 하천 바닥부를 지나는 유수가 하강류(downflow)에 의해 발생되는 말굽형와류(horseshoe vortex)를 발생을 최소화하도록 하며 흘러가도록 작용한다.

이상에서와 같이 본 발명은 코팅고무판에 의해 유수의 흐름을 양분화하는 효과를 가져왔으며 양분화된 유수가 직경이 큰 유입구에 유입되어 유선형 유로를 따라 흘러 직경이 작은 유출구로 빠른 유속으로 유출되어 후류형와류의 발생을 감소 시켰으며 유선형의 바닥판에 의해 교각기초가 설치된 하천바닥에 발생되는 말굽형와류를 방지하는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대를 나타낸 분해사시도,

도 2는 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대를 나타낸 결합사시도,

도 3은 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 대하여 유수의 흐름을 나타낸 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대의 A - A'선의 평단면도,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 세골방지대 11 : 교각보호대

111 : 유입구 112 : 유출구

113 : 고정플레이트 114 : 연결대

115 : 체결앵커 116 : 바닥판

117 : 고정앵커 12 : 코팅고무판

a : 유로

Claims (1)

1. 하천 및 해상의 교량의 교각의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대에 있어서,

   양측의 전방에 종방향으로 다수의 유입구(111)가 형성되게 되며 후방으로 유출구(112)가 형성되고, 상부의 양측면에는 볼트(113a)로 고정된 고정플레이트(113)에 연결대(114)가 상부로 이어져 교각기초(100)의 상부(101)에 체결앵커(115)로 고정되게 되며, 하부에는 바닥판(116)이 고정앵커(117)로 하천바닥에 고정되게 되는 교각보호대(10)와, 상기 교각보호대(10)의 전면에 접착되는 코팅고무판(12)으로 구성되는 것으로서,

   상기 교각보호대(10)의 유입구(111)는 유출구(112)의 직경보다 크게 형성되는 한편, 유로(a)가 유선형으로 형성됨으로써 교각전면에서 세굴요인이 되는 하강류의 세굴유발요인을 감소시키는 것을 특징으로 하는 하천의 교각기초의 세굴을 방지하기 위한 세굴방지대.