KR100955178B1

KR100955178B1 - 허니컴형 기둥 구조물

Info

Publication number: KR100955178B1
Application number: KR1020100000868A
Authority: KR
Inventors: 박관흠
Original assignee: 주식회사 광동메가텍
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2010-04-29

Abstract

본 발명은 허니컴 코어(honeycomb core)를 적층식 구조로 연결하여 기둥체를 구성하고, 상기 기둥체 상에는 다단의 지주체를 설치하여 중량을 최소화하면서도 조립성 및 충돌흡수성능을 극대화함과 동시에, 차량 충돌 시에는 기둥체의 부분적인 변형만을 유도하여 자체 좌굴에 의한 2차 피해를 방지하며, 상기 변형 부위의 허니컴 코어만을 교체하여 유지 보수성이 우수하고, 다단의 규격별 지지빔이 각각의 끼움단을 통하여 상호 끼워진 상태로, 각 플랜지를 볼트 체결하여 조립되도록 함으로써, 시설물의 설치높이에 대응하고 운송 및 설치 작업성을 향상시키며, 상기 기둥체의 내부에는 수납 공간부를 형성하여 축전지 및 제어부 등의 수납관리를 손쉽게 하는 허니컴형 기둥 구조물을 제공한다.

Description

허니컴형 기둥 구조물{HONEYCOMB TYPE PILLAR STRUCTURE}

본 발명은 허니컴형 기둥 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 허니컴 코어(honeycomb core)를 적층식 구조로 연결한 기둥체에 다단의 지주체를 설치하여 중량을 최소화하면서도 조립성 및 강성을 극대화함과 동시에, 차량 충돌 시에는 좌굴에 위한 2차 피해를 방지할 수 있도록 하는 허니컴형 기둥 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 전주, 가로등, 광고장치의 기둥과 같이, 각종 기둥을 차도에 인접한 가로(街路)에 설치하는 경우에는 주로 사방에 앵커볼트가 용접된 철골소재의 기둥 구조물을 지반에 매설한 후, 콘크리트를 타설하여 기초를 고정시킨 후 돌출되는 앵커볼트에 기둥의 받침판을 결합하여 너트로 고정시키는 구성으로 되어 있다.

한편, 최근에는 화석연료의 자원고갈과 환경오염에 대처하기 위한 대체에너지 개발에 대한 관심의 고조로 가로 상에 설치되는 종래의 가로등에 태양열 발전을 이용한 태양전지판을 설치하여 자연에너지를 이용하여 자체 전원을 공급하는 태양전지 가로등에 관한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다.

이러한 태양전지 가로등의 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2007-0119841호에는, 도 1에 도시된 바와 같은 형태의 태양전지 가로등이 개시되어 있다.

즉, 종래의 태양전지 가로등은 지면에 세워져 가로등을 지지하는 기둥(10)과, 기둥(10)의 중간부에서 브라켓(14)에 의하여, 태양광에 맞추어 상향하여 경사지게 설치된 사각 형태의 태양전지판(30)과, 상기 기둥(10)의 상단부 일측에 형성된 지지대에 구성되는 조명부(40) 및 상기 기둥(10)의 상단부에 하방향으로 경사지게 설치되는 조명등(50)으로 이루어진다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 태양전지 가로등에 적용되는 기둥과 같이, 일반적인 전주나 가로등, 신호등, 광고판, 도로 안내판 등의 시설물이 설치되는 기둥 구조물은 원통형 관재를 적용한 단일 구조물로 이루어져 상기 시설물의 설치높이가 미리 설정되어 제작됨으로 그 길이로 인해 운송 및 설치작업이 어려운 단점이 있다.

또한, 종래의 기둥 구조물은 보통 차량 통행량이 많은 차도나 도로에 인접하여 설치되는 관계로, 차량에 의한 충돌 사고가 빈번함에도 불구하고, 그 하부 강성이 부족하여 차량 충돌 시, 차체의 손상은 물론 그 충돌부위가 쉽게 꺾여서 좌굴되며, 이로 인한 2차 피해가 우려되는 단점이 있다.

또한, 종래의 기둥 구조물은 한번의 충돌 사고로 구조물 전체를 교체해야 하며, 이로 인한 배선작업 및 시설물 교체작업 등으로 유지 및 보수비용이 과다하게 소요되는 단점이 있다.

또한, 종래의 기둥 구조물은, 특히, 태양전지 가로등과 같이, 태양전지판에서 발전된 전기를 축전하기 위한 축전지가 필요한 경우, 축전지를 설치하기 위한 공간에 없어 구조물의 외부에 노출되도록 하여야 하며, 이로 인한 관리상의 어려움이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점 및 문제점들을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 허니컴 코어(honeycomb core)를 적층식 구조로 연결하여 기둥체를 구성하고, 상기 기둥체 상에는 다단의 지주체를 설치하여 중량을 최소화하면서도 조립성 및 충돌흡수성능을 극대화함과 동시에, 차량 충돌 시에는 기둥체의 부분적인 변형만을 유도하여 자체 좌굴에 의한 2차 피해를 방지하며, 상기 변형 부위의 허니컴 코어만을 교체하여 유지 보수성이 우수한 허니컴형 기둥 구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 다단의 규격별 지지빔이 각각의 끼움단을 통하여 상호 끼워진 상태로, 각 플랜지를 볼트 체결하여 조립되도록 함으로써, 시설물의 설치높이에 대응하고 운송 및 설치 작업성을 향상시키며, 상기 기둥체의 내부에는 수납 공간부를 형성하여 축전지 및 제어부 등의 수납관리를 손쉽게 하는 허니컴형 기둥 구조물을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 허니컴형 기둥 구조물은 지면에 세워져 설치된 상태로, 각종 도로 시설물을 설치하는 기둥 구조물에 있어서,

상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 상호 접합된 다수개의 허니컴 코어를 접합하며, 내부에는 수납 공간부를 형성하는 기둥체; 다단의 지지빔이 상호 연결되어 상기 기둥체의 상부 플레이트 상에 체결되며, 그 상부에는 상기 도로 시설물이 설치되는 지주체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 기둥체는 중앙에 상기 지주체의 내부 공간부와 연결되는 관통홀을 형성하는 상부 플레이트; 하부 플레이트; 단면형상이 허니컴 형상을 갖도록 2장의 절곡 형상의 판재를 상호 접합하여 허니컴 코어를 형성하고, 다수개의 허니컴 코어를 폭방향으로 적층하여 상호 접합한 상태로 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 접합되는 몸체부; 상기 몸체부의 일부 판재의 중앙을 절개하여 일측으로 개구되어 형성되는 수납 공 간부; 상기 수납 공간부 내부 상측과 하측에 각각 4개씩의 수직빔을 통하여 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트에 각각 용접 연결되는 수납 상판 및 수납 하판; 상기 몸체부의 수납 공간부에 대응하여 그 개구부에 체결되는 수납커버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기둥체는 그 형상이 전체적으로 사각기둥 형상을 갖는 것을 특징으로 하고, 그 형상이 전체적으로 원기둥 형상을 갖는 것으로 할 수 있다.

상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는 상기 허니컴 코어 사이의 공간을 통하여 4개의 연결빔으로 상호 용접 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 지주체는 각 지지빔이 플랜지를 통하여 볼트 체결되며, 각 지지빔의 하단에는 상기 플랜지로부터 연장되어 상호 조립 시, 조립되는 다른 지지빔의 상단에 먼저 끼워지도록 끼움단을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 각 지주빔의 끼움단은 그 하단 둘레를 따라 내측으로 경사지게 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 허니컴형 기둥 구조물에 의하면, 허니컴 코어(honeycomb core)를 적층식 구조로 연결하여 기둥체를 구성하고, 상기 기둥체 상에는 다단의 지주체를 설치하여 중량을 최소화하면서도 조립성 및 충돌흡수성능을 극대화하며, 구조적으로도 안정적인 기둥체를 갖도록 하였으며, 제작비용이 절감되는 이점도 있다.

또한, 본 발명에 따른 허니컴형 기둥 구조물은 차량 충돌 시에 기둥체의 몸체부를 이루는 허니콤 코어의 부분적인 변형만을 유도함으로 자체 좌굴에 의한 2차 피해를 방지하며, 상기 변형 부위의 허니컴 코어만을 교체할 수 있어 유지 보수성이 우수한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 허니컴형 기둥 구조물은 3단의 규격별 지지빔이 각각의 끼움단을 통하여 상호 끼워진 상태로, 각 플랜지를 볼트 체결하여 조립되도록 함으로써, 시설물의 설치높이에 대응하고 운송 및 설치 작업성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 허니컴형 기둥 구조물은 상기 기둥체의 내부에 수납 공간부를 형성하여 축전지 및 제어부 등의 수납관리를 손쉽게 이루도록 하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 기둥 구조물이 적용된 태양전지 가로등의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물이 적용된 태양전지 가로등의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물에 적용되는 기둥체의 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물에 적용되는 기둥체의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 C-C 선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 2의 A부분의 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물에 적용되는 기둥체의 확대 사시도이다.
도 9은 본 발명의 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물에 적용되는 기둥체의 분해 사시도이다.
도 10은 도 8의 D-D 선에 따른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물의 기둥체에 대한 충돌시험 해석결과로 변형량 및 응력 분포도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물의 기둥체에 대한 충돌시험 해석결과로 변형량 및 응력 분포도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물이 적용된 태양전지 가로등의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물에 적용되는 기둥체의 확대 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물에 적용되는 기둥체의 분해 사시도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 지면에 세워져 설치된 상태로, 각종 도로 시설물을 설치하기 위한 것으로, 상기 도로 시설물로는 전주나 가로등, 신호등, 광고판, 도로 안내판 등이 설치될 수 있으나, 본 실시예에서는 태양광 발전을 통한 자체 전원공급이 가능한 태양전지 가로등이 적용되는 것을 예로 하였다.

즉, 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 기둥체(100)와 지주체(200)로 구분된다.

먼저, 상기 기둥체(100)는 상부 플레이트(101)와 하부 플레이트(103) 사이에 상호 접합된 다수개의 허니컴 코어(CR)를 접합하여 이루어지며, 그 내부에는 수납 공간부(S)를 형성하여 구성된다.

또한, 상기 지주체(200)는 3단의 지지빔(201)이 상호 연결되어 상기 기둥체(100)의 상부 플레이트(101) 상에 체결되며, 그 상부에는 상기 도로 시설물인 태양전지 조명유닛(300)이 설치된다.

먼저, 상기 기둥체(100)의 구체적인 구성은, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 중앙에 상기 지주체(200)의 내부 공간부와 연결되는 관통홀(105)을 형성하는 상부 플레이트(101)가 구비되고, 상기 상부 플레이트(101)의 하부에는 동일 형상의 하부 플레이트(103)가 구비된다.

또한, 상기 상부 플레이트(101)와 하부 플레이트(103) 사이에는 몸체부(107)가 고정 설치되는데, 상기 몸체부(107)는 그 단면형상이 허니컴 형상을 갖도록 2장의 절곡 형상의 판재를 상호 접합하여 허니컴 코어(CR)를 형성하고, 다수개의 허니컴 코어(CR)를 폭방향으로 적층하여 상호 접합한 상태로 상기 상부 플레이트(101)와 하부 플레이트(103) 사이에 용접 접합된다.

상기 몸체부(107)의 내부에는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 그 일부 허니컴 코어(CR)의 각 판재의 중앙을 절개하여 일측으로 개구되는 수납 공간부(S)를 형성한다.

또한, 상기 수납 공간부(S) 내부 상측과 하측에는 수납 상판(109)과 수납 하판(111)이 설치되는데, 상기 수납 상판(109)과 수납 하판(111)은 각각 4개씩의 수직빔(113)을 통하여 상기 상부 플레이트(101)와 하부 플레이트(103)에 각각 용접 연결된다.

이때, 상기 각 수직빔(113)은 상기 허니컴 코어(CR)의 공간을 통하여 연결된다.

또한, 상기 몸체부(107)의 수납 공간부(S)에 대응하여 그 개구부에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 수납커버(115)가 체결되어 수납 공간부(S)를 닫게 된다.

그리고 상기 상부 플레이트(101)와 하부 플레이트(103)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 허니컴 코어(CR) 사이의 공간을 통하여 4개의 연결빔(117)으로 상호 용접 연결된다.

여기서, 상기한 수직빔(113)과 연결빔(117)은 원형의 환봉으로 이루어질 수 있으며, 파이프 소재를 적용하는 것도 가능하다.

한편, 상기 지주체(200)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 각 지지빔(201)이 플랜지(F)를 통하여 상호 볼트 체결되는데, 도 7에서 도시한 바와 같이, 각 지지빔(201)의 하단에는 상기 플랜지(F)로부터 연장되어 상호 조립 시, 조립되는 다른 지지빔(201)의 상단에 먼저 끼워지도록 끼움단(203)을 형성한다.

여기서, 상기 각 지주빔(201)의 끼움단(203)은 그 하단 둘레를 따라 내측으로 경사지게 경사면(205)으로 형성되어 선단부가 쉽게 끼워지도록 안내한다.

이러한 구성을 갖는 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물의 기둥체(100)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 형상이 전체적으로 사각기둥 형상을 갖는다.

한편, 도 8 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물은 그 기둥체(100)의 형상이 전체적으로 원기둥 형상을 갖는다.

이러한 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물의 구성은 상기와 같이, 기둥체(100)의 형상이 원기둥 형상을 갖는다는 것 이외에는 제1실시예의 사각기둥 형상을 갖는 기둥체(100)와 그 지주체(200)가 동일한 구성으로 적용된다.

즉, 제2실시예에 따른 원기둥 형상의 기둥체(100)를 구성하기 위해서는, 도 8과 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 상부 플레이트(101)와 하부 플레이트(113)를 원판 형상으로 구성하고, 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 각 허니컴 코어(CR)의 폭 사이즈를 조절하여 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 제1실시예와 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물은 허니컴 코어(CR: honeycomb core)를 폭방향으로 적층식 구조로 연결하여 기둥체(100)를 구성함으로써, 중량을 최소화하면서도 조립성 및 충돌흡수성능을 극대화하게 된다.

즉, 차량 충돌 시에는 단일빔의 형상으로 이루어져 가벼운 충격에도 자체 좌굴에 위한 넘어지면서 2차 피해를 발생시키는 종래의 기둥 구조물과는 달리, 기둥체(100)의 몸체부(107)를 이루는 부분적인 허니콤 코어(CR)만이 변형되면서 그 충격력을 흡수하며, 이로 인해 변형 부위의 허니컴 코어(CR)만을 교체하여 유지 보수성이 좋아지게 된다.

또한, 상기한 허니컴형 기둥 구조물은 기둥체(100)의 상부에 3단의 규격별 지주빔(201)을 끼움단(203)을 통하여 상호 끼운 상태로, 플랜지(F)를 통하여 체결하여 지주체(200)를 구성함으로써, 각각의 시설물의 설치높이에 대응하고 운송 및 설치 작업성을 향상시키게 된다.

또한, 상기한 허니컴형 기둥 구조물은 상기 기둥체(100)의 내부에 수납 공간부(S)를 형성하여 축전지(B) 및 제어부(미도시) 등의 수납관리를 손쉽게 할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 제1실시예와 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물은, 도 11과 도 12에서 도시한 바와 같은 충돌시험 해석결과에서와 같이, 우수한 충돌흡수성능을 갖는다.

즉, 본 충돌시험에서는 적용되는 허니컴형 기둥 구조물을 일반 스틸 재질(SPRC 440)로 두께 1.2t의 소재를 적용하였으며, 공차 중량 1500kg의 차량으로, 15km/h의 속도로 정면충돌 시의 시험조건으로 진행되었다.

이에, 도 11에서 나타난 바와 같이, 제1실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물의 최대 변형량은 121.5mm, 최대 응력값은 1.508MPa로 나타났으며, 도 12에서 나타난 바와 같이, 제2실시예에 따른 허니컴형 기둥 구조물의 최대 변형량은 124.8mm, 최대 응력값은 1.345MPa로 나타났다.

이러한 각 허니컴형 기둥 구조물의 해석결과로 상기한 바와 같이, 그 중량을 최소화하면서도 차량의 전면(front) 강도 보다 약하게 설계되어 차량 충돌 시, 허니컴형 기둥 구조물이 충돌 에너지를 충분히 흡수하면서 변형되어 차량의 손상을 최소화하는 등, 그 충돌흡수성능이 우수하고, 구조적으로도 안정적인 기둥체임을 확인할 수 있다.

이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안되며, 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100: 기둥체 109, 111: 수납 상판, 수납 하판
113: 수직빔 115: 수납커버
117: 연결빔 CR: 허니컴 코어
S: 수납 공간부 200: 지주체
201: 지지빔 203: 끼움단

Claims

지면에 세워져 설치된 상태로, 각종 도로 시설물을 설치하는 기둥 구조물에 있어서,
상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 상호 접합된 다수개의 허니컴 코어를 접합하며, 내부에는 수납 공간부를 형성하는 기둥체;
다단의 지지빔이 상호 연결되어 상기 기둥체의 상부 플레이트 상에 체결되며, 그 상부에는 상기 도로 시설물이 설치되는 지주체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 허니컴형 기둥 구조물.
제1항에서,
상기 기둥체는
중앙에 상기 지주체의 내부 공간부와 연결되는 관통홀을 형성하는 상부 플레이트;
하부 플레이트;
단면형상이 허니컴 형상을 갖도록 2장의 절곡 형상의 판재를 상호 접합하여 허니컴 코어를 형성하고, 다수개의 허니컴 코어를 폭방향으로 적층하여 상호 접합한 상태로 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 접합되는 몸체부;
상기 몸체부의 일부 판재의 중앙을 절개하여 일측으로 개구되어 형성되는 수납 공간부;
상기 수납 공간부 내부 상측과 하측에 각각 4개씩의 수직빔을 통하여 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트에 각각 용접 연결되는 수납 상판 및 수납 하판;
상기 몸체부의 수납 공간부에 대응하여 그 개구부에 체결되는 수납커버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 허니컴형 기둥 구조물.
제1항 또는 제2항에서,
상기 기둥체는
그 형상이 전체적으로 사각기둥 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 허니컴형 기둥 구조물.
제1항 또는 제2항에서,
상기 기둥체는
그 형상이 전체적으로 원기둥 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 허니컴형 기둥 구조물.
제2항에서,
상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는
상기 허니컴 코어 사이의 공간을 통하여 4개의 연결빔으로 상호 용접 연결되는 것을 특징으로 하는 허니컴형 기둥 구조물.
제1항에서,
상기 지주체는
각 지지빔이 플랜지를 통하여 볼트 체결되며, 각 지지빔의 하단에는 상기 플랜지로부터 연장되어 상호 조립 시, 조립되는 다른 지지빔의 상단에 먼저 끼워지도록 끼움단을 형성하는 것을 특징으로 하는 허니컴형 기둥 구조물.
제6항에서,
상기 각 지주빔의 끼움단은
그 하단 둘레를 따라 내측으로 경사지게 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 허니컴형 기둥 구조물.