KR101000965B1 - 폰툰형 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폰툰형 구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조물이 제조과정에서의 오차나 하자 등으로 인해 부력이 불균형적으로 발생하더라도 이를 간편하고 용이하게 보정하여 수평상태로 부유시켜 시공할 수 있고, 아울러 공사비용의 절감 및 공사기간을 단축할 수 있는 폰툰형 구조물 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 부력에 의해 수상에서 부유되는 중공형의 하우징과; 상기 하우징의 저면 둘레에 일정 간격으로 장착된 다수의 밸러스트 탱크와; 상기 밸러스트 탱크와 각각 연결되어 상기 하우징의 상방으로 세워지는 다수의 유체공급관을 포함하는 폰툰형 구조물이 개시된다.

Description

폰툰형 구조물{Pontoon type structure}

본 발명은 폰툰형 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제조과정에서의 오차나 하자 등으로 인해 부력이 불균형적으로 발생하더라도 이를 간편하고 용이하게 보정하여 수평상태로 부유시켜 시공할 수 있고, 아울러 공사비용의 절감 및 공사기간을 단축할 수 있는 폰툰형 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

폰툰(Pontoon)은 물과의 비중 차 등에 의해 발생하는 부력의 원리를 이용하여 수상에 부유시키는 것으로, 최근 들어 수상레포츠의 활성화 및 수상도시의 개발 등으로 인해 해상이나 해수면에 여러 형태로 설치되어 선착장, 계류장, 접안시설물, 부교 및 잔교 등이나 인공수초섬의 부양물, 해양도시 플랫폼, 수상구조물과 육상을 연결하는 브릿지 등과 같이 다양한 용도로 사용되고 있다.

이러한 폰툰은 대부분 콘크리트나 철판 등으로 중공형 하우징을 성형한 후, 그 내부에 EPS 등의 비중이 작은 소재를 발포시켜 충전함으로써 충분한 부력을 확보함과 동시에 내구성 및 내충격성이 우수한 상태로 제공되고 있다.

그런데 콘크리트 소재의 하우징으로 이루어진 폰툰의 경우, 공사현장에서 거푸집을 짜고 그 속에 철근을 배근하고 콘크리트를 부어 넣어 양생한 후, 거푸집을 탈형하는 이른바 철근콘크리트 구조로 만드는 특성상 작업환경이나 여건 등에 따라 항상 일정하고 균일한 폭 및 두께 비를 가지는 중공부가 형성되기 어렵기 때문에 그 크기와 부피가 클수록 설계 오차의 발생률이 높아 부력중심이 불균형한 위치에 형성될 수밖에 없고, 이로 인해 물 위에 띄울 때 부력 차이로 어느 한쪽으로 기울어지는 현상이 종종 발생되는 문제점이 있었다.

이에 따라 종래에는 이를 보정하기 위해 수평면에 대한 기울기를 일일이 맞추면서 그 쏠리는 쪽의 하우징 일부분을 파괴하여 제거하거나 부력작용이 약한 부분에 별도의 부력체를 부착하는 상당히 까다롭고 곤란한 시공과정을 수반하였을 뿐만 아니라 그에 따른 공사비 증가 및 공기(工期) 지연으로 인해 비경제적인 데다 자칫 하우징의 강도가 취약해지고, 또 수중으로 콘크리트 잔해물 등이 유입되어 수질 악화 및 오염을 유발할 수 있는 한계가 따랐다.

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항 및 문제점의 해결에 역점을 두어 시공이 간편하고 용이한 폰툰형 구조물을 개발하고자 다년간 심혈을 기울여 연구하던 중 본 발명을 창안하여 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 시공 시 밸런스를 간편하게 조절할 수 있도록 하는 폰툰형 구조물 및 그 시공방법을 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공사비용의 절감 및 공사기간을 단축할 수 있도록 하는 폰툰형 구조물 및 그 시공방법을 제공하는 데 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 부력에 의해 수상에서 부유되는 중공형의 하우징과; 상기 하우징의 저면 테두리에 일정 간격으로 장착되고, 수면에 대한 상기 하우징의 수평상태를 조절 및 중력적인 균형을 유지시키기 위한 다수의 밸러스트 탱크와; 상기 하우징의 중공부에 부력을 증가시키기 위해 충전된 부력재와; 상기 밸러스트 탱크와 각각 연결되어 상기 하우징의 상방으로 세워지고, 상기 밸러스트 탱크로 물을 공급하기 위한 다수의 유체공급관과; 상기 유체공급관을 지지하기 위해 상기 하우징의 양측에 구비된 다수의 클램프; 및 상기 하우징의 양측에 형성되어 인접하는 다른 하우징과 연결을 용이하도록 하는 연결부를 포함하는 폰툰형 구조물을 제공한다.

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상술한 바와 같은 과제 해결 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은 설계 오차 등으로 인해 수면에 대해 어느 한쪽으로 기울어진 상태로 띄워질 경우, 부력이 높은 쪽의 밸러스트 탱크에 그와 연결된 유체공급관을 통해 물과 같은 적정량의 유체를 공급하여 그 부분의 무게를 증가시키는 간단하고 손쉬운 작업만으로도 구조물의 불균형에 대한 편심량을 보정 및 조절하여 전체적인 균형을 맞출 수 있고, 이로 인해 한층 견고하고 안정적인 설치상태를 도모 및 유지할 수 있는 매우 유리한 효과가 있다.

또한 본 발명은 하우징의 폭이나 두께 편차 등으로 인해 부력이 불균형적으로 발생되는 구조물일지라도 이와 관계없이 수상에 설치가 가능하여 현장적용성 및 설치편의성이 뛰어날 뿐만 아니라, 시공이 간편하고 용이하여 공사비용을 크게 절감함은 물론 공기를 대폭적으로 단축할 수 있기 때문에 경제성 및 생산효율성이 월등한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시례에 따른 폰툰형 구조물을 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 평단면도,
도 3은 도 1의 측단면도,
도 4는 본 발명의 실시례에 따른 폰툰형 구조물의 요부를 나타낸 확대단면도,
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시례에 따른 폰툰형 구조물의 시공방법을 나타낸 측단면도,

이하, 본 발명에 따른 실시례를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 기술분야에서 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시례에 따른 폰툰형 구조물을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 평단면도이며, 도 3은 도 1의 개략적인 측단면도로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시례에 따른 폰툰형 구조물은 크게 하우징(100)과, 다수의 밸러스트 탱크(200) 및 유체공급관(300)을 포함하여 구성된다.

먼저, 하우징(100)은 수면 위로 부상될 수 있는 부력이 발생하는 것으로, 수상에서 부유 가능하도록 내부에 중공부(110)가 형성되어 있고, 양측에는 인접하여 설치되는 다른 하우징과 연결 및 조립이 용이하도록 하는 연결부(120)가 형성되어 있다.

그리고 하우징(100)의 상면에는 미끄럼 방지 및 물빠짐이 원활하도록 하는 요철부를 형성하거나 그 상면의 중심부로 갈수록 상향으로 약간 볼록하게 나오도록 형성함으로써 물이 고이는 것과 이물질이 쌓이는 것을 방지할 수 있다.

이러한 하우징(100)은 내부공간이 밀폐되고 육면체 형태로 형성된 경량의 콘크리트 구조물로 이루어지는 것이 바람직하나 철판 등을 용접하여 형성할 수도 있다.

여기서 연결부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상방으로 개구된 조립홈(121)과, 측방으로 개구된 밀착홈(122) 및 그 조립홈(121)과 밀착홈(122) 사이를 관통 연결하는 연결구멍(123)으로 형성될 수 있다.

또한 하우징(100)과 인접하는 다른 하우징(100-1)을 견고하게 연결하기 위한 수단으로 별도의 커넥터(130)를 더 포함할 수 있다.

여기서 커넥터(130)의 바람직한 예로는 밀착홈(122)과 인접하는 다른 하우징(100-1)의 대향하는 밀착홈에 밀착 삽입되는 몸체(131)와, 이 몸체(131)의 양측에 회전 가능하게 구비되어 연결구멍(123)을 통해 조립홈(121)으로 돌출되는 나사봉(132)과, 이 나사봉(132)과 조립홈(121)을 통해 결합되면서 몸체(131)와 고정시키는 암나사(133)를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 커넥터(130)는 하우징(100)들 서로 간의 조립상태가 한층 견고하고 안정적으로 유지되도록 하며, 너울이나 파도 또는 배에 승하선 시 발생되는 흔들림과 같은 외력을 받더라도 하우징(100,100-1)들이 자유로이 유동되거나 분리되는 것을 방지하여 사용상의 안전성을 확보할 수 있게 된다.

그리고 하우징의 중공부(110)에는 부력재(150)를 조밀하게 충전시킨 상태로 내장함으로써 하우징(100)에 균열이 발생되거나 이를 통해 내부로 물이 유입되더라도 부력작용을 보완 및 증가시키는 부력재(150)에 의해 안정적인 부력을 계속적으로 유지할 수 있게 된다.

여기서 부력재(150)로는 물을 흡수하지 아니하면서 물보다 비중이 낮아 수중에서 부상하여 하우징(100)의 상부하중 및 연직하중을 지지하는 부력이 발생되는 것이라면 통상의 모든 소재가 가능하며, 예를 들면, 발포성 폴리스틸렌(Expandable Polystyrene.EPS) 수지를 포함한 각종 합성수지, 천연 또는 합성 고무, 실리콘, 방수 처리된 목재 등을 사용할 수 있다.

그리고 연결부(120)가 형성되어 있지 않은 하우징(100)의 양측에는 상기 유체공급관(300)이 하우징(100)의 상방으로 세워진 상태를 지지하기 위한 클램프(170)가 앵커볼트 등과 같은 설치방법으로 장착되어 있다.

밸러스트 탱크(200)는 하우징(100)의 밸런스를 조절하기 위한 것으로, 내부에 유체 유입공간이 형성되어 하우징(100)의 저면 테두리를 감싸는 형태로 다수 설치되어 있다.

여기서 밸러스트 탱크(200)는 하우징(100)을 만드는 과정에서 일체형 철근콘크리트 구조로 형성할 수도 있으나, 구조물의 부력을 유지하고 균형을 잡아주는 기능을 수행하는 특성상 가볍고 밀폐된 일정 크기의 탱크 또는 물통을 ㄱ자나 ㄴ자형으로 형성하고, 이를 하우징(100) 하부의 가장자리를 따라 일정 간격으로 배치 및 고정하는 것이 바람직하다.

그리고 밸러스트 탱크(200)의 단면 형상을 U자형으로 형성하고, 이에 일정량의 물을 채우게 되면 파도 등의 외력에 의해 구조물이 좌우로 흔들릴 때에도 채워진 물의 움직임에 의해 더욱 향상된 안정감을 얻을 수 있게 된다.

또한 하나의 밸러스트 탱크(200)와 대향하는 다른 밸러스트 탱크를 연결바(210)로 서로 연결함으로써 하우징(100)에 더욱 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있게 된다.

유체공급관(300)은 밸러스트 탱크(200)에 물 등의 유체를 원활하게 공급할 수 있도록 하는 것으로, 일정길이의 파이프 형태로 이루어져 하단부가 밸러스트 탱크(200)의 상부를 통해 내부공간과 연통되게 연결되어 있고, 상단부가 하우징(100)의 상면과 동일한 높이를 이루도록 상방으로 세워진 상태로 구비되어 있다.

여기서 유체공급관(300)은 합성수지재 등으로 성형되어 외력에 유연하게 휘어지는 플렉시블 파이프로 구비될 수 있으며, 이러한 유체공급관(300) 구조물의 시공 과정에서는 하우징의 클램프(170)에 의해 상방으로 세워진 상태를 유지하다가 시공이 완료된 후에는 그 클램프(170)에서 이탈시켜 수중으로 집어넣음으로써 너저분하게 노출되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 구조물의 외관미를 향상시킬 수 있게 된다.

그리고 유체공급관(300)의 상단에는 그 출입구를 개폐하면서 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위한 덮개(미도시)가 구비될 수 있으며, 이러한 덮개는 유체공급관(300)의 상단부를 커버하거나 그 중공부를 완전히 막는 것이 가능한 고무 등의 탄성력을 갖는 캡 형태로 구비될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시례에 따른 폰툰형 구조물의 시공과정을 도 5a 및 5b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

여기서 본 발명의 실시예에 따른 폰툰형 구조물의 시공방법 중 상술한 폰툰형 구조물의 실시례와 동일 또는 유사한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하며, 그에 대한 반복적인 설명은 생략한다.

먼저, 하우징의 중공부(110)에 부력재(150)가 충전되고, 그 저면 테두리를 따라 밸러스트 탱크(200)가 다수 장착된 폰툰형 구조물을 별도의 준비공정을 통해 미리 제작한 후 크레인, 바지선 따위의 운반수단을 이용하여 설치현장으로 이동시켜 수상에 임시로 살짝 띄운다.

여기서 준비공정은 거푸집에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설한 후 일정시간 동안 양생하여 하우징(100)을 형성하고, 이 하우징의 내부공간에 부력재(150)를 충전한 후, 그 개구부를 폐쇄하도록 콘크리트 타설 및 양생하는 공정과, 이에 의해 형성된 하우징(100)의 저면 테두리를 따라 다수의 밸러스트 탱크(200)를 일정 간격으로 장착하는 공정으로 이루어질 수 있다.

이후, 도 5a에 도시된 바와 같이 폰툰형 구조물 즉, 하우징(100)의 어느 한쪽이 수면에 대해 기울어진 상태로 부유할 경우, 하우징(100)의 저면 테두리를 따라 일정 간격으로 장착된 밸러스트 탱크(200) 중 하우징(100)의 내려앉은 쪽과 반대쪽에 위치된 밸러스트 탱크(200)로 펌프 등을 이용하여 그와 연결된 유체공급관(200)을 통해 물 등의 일정량의 유체를 신속하게 공급한다. 이 과정에서 밸러스트 탱크(200)에 유입되는 물의 무게에 의해 해당 밸러스트 탱크(200) 쪽이 자연스럽게 무거워지면서 약간 내려앉게 되고, 이렇게 되면 도 5b에 도시된 바와 같이 수면에 대한 하우징(100)의 수평상태가 안정적으로 조절되어 중력적인 균형을 유지하게 된다.

이 때, 인접한 다른 밸러스트 탱크(200)에도 일정량의 유체를 동시에 공급함으로써 구조물의 균형을 더욱 수월하게 조절할 수 있으며, 만일 밸러스트 탱크(200)에 유체가 과다하게 공급된 경우에는 펌프를 이용하여 해당 밸러스트 탱크 내의 유체를 외부로 배출시킬 수 있음은 물론이다.

계속해서, 준비공정에 의해 마련된 다른 폰툰형 구조물을 상술한 순서대로 수상에 띄운다. 여기서도 구조물의 어느 한쪽이 기울어진 상태로 부유할 경우에는 상술한 바와 같이 그 수평을 조절한 후, 이전에 설치된 구조물과 인접되도록 하여 각각의 연결부(120)를 밀착시킨 상태에서 커넥터(130)로 연결함으로써 여러 개의 구조물이 연결 조립되어 수상에 띄워진 상태를 유지할 수 있게 된다.

즉, 커넥터 몸체(131)의 한쪽면을 하우징의 측면에 형성된 밀착홈(122)에 밀착시킴과 동시에 나사봉(132)을 연결구멍(123)을 통해 조립홈(121) 방향으로 돌출시킨 상태에서 암나사(133)를 채워 하나의 하우징과 고정시키고, 이와 동일한 방법으로 인접하는 다른 하우징의 대향하는 밀착홈(122)에 커넥터 몸체(131)의 다른 쪽을 밀착시키고 나사봉(132)에 암나사(133)를 채워 구조물들이 서로 견고하게 연결된 상태를 유지할 수 있게 된다.

그리고 최외측에 위치되는 하우징(100)의 측면에 형성된 밀착홈(122)은 콘크리트를 타설 및 양생하여 폐쇄함으로써 연결구멍(123)을 통해 조립홈(121)으로 물이나 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이와 같은 시공방법에 따라 설치되는 본 발명의 실시례에 따른 폰툰형 구조물은 연약지반의 개량이나 준설치환 혹은 콘크리트의 부분파괴 등이 불필요하고 수심의 깊이나 편차에 관계없이 설치가 가능하여 해양 오염원이 원천적으로 배제될 뿐만 아니라 유체공급관(300)을 통해 부력이 높은 쪽의 밸러스트 탱크(200)에 물과 같은 적정량의 유체를 공급하는 간단한 작업으로 구조물의 불균형에 대한 편심량을 보정 및 조절하여 전체적인 균형을 수평상태로 맞출 수 있게 된다.

아울러 준비공정에 의해 일부 완성 및 조립된 상태로 운반하여 공사현장에서 바로 설치가 가능하므로 설치작업이 용이함은 물론 시공공정을 최소화 및 작업효율성을 크게 향상시킬 수 있고, 그에 따른 공사기간의 단축 및 인건비 등의 절감효과를 얻을 수 있다.

게다가 내부가 빈 공간으로 이루어진 밸러스트 탱크(200)의 형태적 특성상 구조물의 부력에 악영향을 미치는 부작용이 초래되지 않으면서 전체적인 구조가 간단하여 제조가 용이한 이점도 있다.

한편, 본 발명의 실시례에 따른 하우징(100)만을 크레인, 바지선 따위의 운반수단을 이용하여 설치현장으로 이동시켜 수상에 임시로 살짝 띄운 다음, 그 하우징(100)의 어느 한쪽이 수면에 대해 기울어진 상태로 부유할 경우, 하우징(100)의 저면 테두리를 따라 일정 간격으로 밸러스트 탱크(200)를 다수 장착한 다음 하우징(100)의 내려앉은 쪽과 반대쪽에 위치된 밸러스트 탱크(200)로 펌프 등을 이용하여 그와 연결된 유체공급관(200)을 통해 물 등의 일정량의 유체를 신속하게 공급함으로써 수면에 대한 하우징(100)의 수평상태를 조절하여도 무방할 것이다.

한편, 본 발명은 상술한 실시례 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 치환 및 균등한 타 실시례로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.

100: 하우징
110: 중공부
120: 연결부
121: 조립홈
122: 밀착홈
123: 연결구멍
130: 커넥터
131: 몸체
132: 나사봉
133: 암나사
150: 부력재
170: 클램프
200: 밸러스트 탱크
210: 연결바
300: 유체공급관

Claims (5)

1. 부력에 의해 수상에서 부유되는 중공형의 하우징과;
   상기 하우징의 저면 테두리에 일정 간격으로 장착되고, 수면에 대한 상기 하우징의 수평상태를 조절 및 중력적인 균형을 유지시키기 위한 다수의 밸러스트 탱크와;
   상기 하우징의 중공부에 부력을 증가시키기 위해 충전된 부력재와;
   상기 밸러스트 탱크와 각각 연결되어 상기 하우징의 상방으로 세워지고, 상기 밸러스트 탱크로 물을 공급하기 위한 다수의 유체공급관과;
   상기 유체공급관을 지지하기 위해 상기 하우징의 양측에 구비된 다수의 클램프; 및
   상기 하우징의 양측에 형성되어 인접하는 다른 하우징과 연결을 용이하도록 하는 연결부;
   를 포함하는 폰툰형 구조물.
   
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