KR101130148B1

KR101130148B1 - 해양 구조물 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR101130148B1
Application number: KR1020110048703A
Authority: KR
Inventors: 김기두
Original assignee: 건국대학교 산학협력단
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-03-28
Also published as: WO2012161500A3; WO2012161500A2

Abstract

본 발명은 속이 빈 원추형 구조의 본체(100); 본체(100)의 내면에 상하방향을 따라 돌출형성된 복수의 기둥부(200); 본체(100)의 하단 중 복수의 기둥부(200)의 외측에 각각 돌출형성됨과 아울러, 심부에 파일 장착공(301)이 형성된 복수의 파일장착부(300);를 포함하는 해양 구조물을 제시함으로써, 제조 및 시공을 위하여 과도한 수고, 비용이 소요되지 않으면서도 충분한 구조적 안전성을 얻도록 한다.

Description

해양 구조물 및 그 시공방법{OFFSHORE STRUCTURE AND CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 해양 구조물과 그 제조방법 및 그 시공방법에 관한 것이다.

육지의 풍력발전 구조물은 그 소음으로 인한 문제가 크게 지적되는바, 해상에 풍력발전 구조물을 시공하여 이용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다(도 1).

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 풍력발전 구조물은 전체적으로 콘크리트 재질에 의해 형성되는데, 내부에 발전시설이 설치된 본체(1)와, 그 상부에 설치된 타워(2) 및 그 타워(2)의 단부에 설치된 프로펠러(3)에 의해 구성된다.

해상의 강한 풍력, 파도, 지진 등에 의해 본체(1)가 전도되지 않도록, 본체(1)의 하부에는 원추 형상의 전도방지부(4)가 형성되며, 구조물의 전체적인 슬라이딩을 방지하기 위하여 사석 등에 의해 슬라이딩 방지부(5)가 형성되기도 한다.

그런데, 이러한 종래의 풍력발전 구조물은 많은 강재를 사용함에 따라 비용이 과도하게 소요되고, 그 제조 및 시공에도 과도한 수고와 비용이 소요되며, 구조적 안정성도 우수하지 못하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 제조 및 시공을 위하여 과도한 수고, 비용이 소요되지 않으면서도 충분한 구조적 안전성을 얻도록 하는 해양 구조물 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 속이 빈 원추형 구조의 본체(100); 상기 본체(100)의 내면에 상하방향을 따라 돌출형성된 복수의 기둥부(200); 상기 본체(100)의 하단 중 상기 복수의 기둥부(200)의 외측에 각각 돌출형성됨과 아울러, 심부에 파일 장착공(301)이 형성된 복수의 파일장착부(300);를 포함하는 해양 구조물을 제시한다.

상기 본체(100)의 내부에는 상하방향을 따라 배치된 긴장재(101)가 긴장되어 원주방향을 따라 복수 장착된 것이 바람직하다.

상기 본체(100)의 내부에는 링형 보강철근(102)이 상하방향을 따라 복수 설치된 것이 바람직하다.

상기 링형 보강철근(102)은 상기 긴장재(101)의 외측에 설치된 것이 바람직하다.

상기 복수의 기둥부(200) 및 복수의 파일장착부(300)는 방사대칭구조로 형성된 것이 바람직하다.

상기 복수의 파일장착부(300)의 내측에는, 상호 대향하여 형성된 상기 복수의 기둥부(200)의 하단을 수평방향으로 연결하도록 연결부재(400)가 설치된 것이 바람직하다.

상기 연결부재(400)는 "+"자형 구조인 것이 바람직하다.

상기 본체(100)의 상단에 상측으로 연장형성된 원통형 구조의 연장부(110); 상기 연장부(110)의 상단에 형성된 타워(120);를 포함하고, 상기 본체(100)에 설치된 긴장재(101)가 상기 연장부(110)의 내부 상측으로 연장되어 설치된 것이 바람직하다.

상기 본체(100)에는 내외를 관통하도록 다수의 관통공(103)이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 해양 구조물에 풍력 발전 설비가 구비된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 구조물을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 해양 구조물의 제조방법으로서, 상기 본체(100)의 제조를 위한 거푸집 및 쉬스(10)를 설치하는 단계; 상기 거푸집에 콘크리트를 타설 및 양생하여 상기 본체(100)를 형성하는 단계; 상기 본체(100)의 하단에 상기 긴장재(101)의 하단을 정착하고, 상기 쉬스를 통해 상기 긴장재(101)를 관통하여 긴장시켜, 상기 본체(100)의 상단에 상기 긴장재(101)의 상단을 정착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 제조방법을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 해양 구조물의 제조방법으로서, 상기 본체(100) 및 연장부(110)의 제조를 위한 거푸집 및 쉬스를 설치하는 단계; 상기 거푸집에 콘크리트를 타설 및 양생하여 상기 본체(100) 및 연장부(110)를 형성하는 단계; 상기 본체(100)의 하단에 상기 긴장재(101)의 하단을 정착하고, 상기 쉬스를 통해 상기 긴장재(101)를 관통하여 긴장시켜, 상기 연장부(110)의 상단에 상기 긴장재(101)의 상단을 정착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 제조방법을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 해양 구조물의 시공방법으로서, 지상에서 상기 기둥부(200), 파일장착부(300)를 구비한 상기 본체(100)를 제조하는 단계; 상기 본체(100)의 저면이 해저면에 접촉하도록, 상기 본체(100)를 해중에 설치하는 단계; 상기 복수의 파일장착부(300)의 파일 장착공(301)에 각각 파일(310)을 장착하여, 상기 파일(310)의 하단이 해저지반에 매설되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 시공방법을 함께 제시한다.

본 발명은 제조 및 시공을 위하여 과도한 수고, 비용이 소요되지 않으면서도 충분한 구조적 안전성을 얻도록 한다.

도 1은 종래의 해상 풍력발전구조물의 조감도.
도 2는 종래의 해상 풍력발전구조물의 단면도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 제1 실시예의 사시도.
도 4는 제1 실시예의 횡단면도.
도 5는 도 3의 A-A단면도.
도 6은 도 3의 B-B단면도.
도 7은 제2 실시예의 사시도.
도 8은 도 7의 C-C단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 해양 구조물은 기본적으로, 속이 빈 원추형 구조의 본체(100); 본체(100)의 내면에 상하방향을 따라 돌출형성된 복수의 기둥부(200); 본체(100)의 하단 중 상기 복수의 기둥부(200)의 외측에 각각 돌출형성됨과 아울러, 심부에 파일 장착공(301)이 형성된 복수의 파일장착부(300);를 포함하여 구성된다.

이러한 해양 구조물의 시공방법은 다음과 같은 공정에 의해 이루어진다.

지상에서 상기 기둥부(200), 파일장착부(300)를 구비한 본체(100)를 제조한다.

해상 크레인을 이용하여 위 본체(100)를 인양하여, 본체(100)의 저면이 해저면에 접촉하도록, 본체(100)를 해중에 설치한다.

이후, 복수의 파일장착부(300)의 파일 장착공(301)에 파일(310)을 장착하여, 파일(310)의 하단이 해저지반에 매설되도록 한다.

즉, 해상에서 해양 구조물의 제조 및 시공이 이루어지는 것이 아니라, 본체(100)의 제조를 지상에서 이루어지도록 하고, 이를 시공위치로 인양하여 파일장착부(300)에 파일(310)을 항타 등에 의해 설치하는 방식에 의해 시공하도록 한 것이다.

또한, 본체(100)의 내면에는 상하방향을 따라 복수의 기둥부(200)가 돌출형성되는데, 이러한 복수의 기둥부(200)의 외측에 각각 복수의 파일장착부(300)가 돌출형성되므로, 구조물의 전체 하중이 기둥부(200)를 통해 파일(310)로 전달된다.

따라서 제조 및 시공을 위하여 과도한 수고, 비용이 소요되지 않으면서도, 충분한 구조적 안전성을 얻는다는 효과가 있다.

본 발명에 의한 해양 구조물은 이에 풍력 발전 설비를 설치함으로써 해상 풍력발전 구조물을 형성할 수 있고, 기타 일반적인 해양 구조물에 대하여도 범용적으로 적용할 수 있다.

본체(100)의 내부에 상하방향을 따라 배치된 긴장재(101)가 긴장되어 원주방향을 따라 복수 장착된 구성을 취하는 경우, 구조물의 강성을 증대한다는 효과가 추가된다(도 5,6).

본체(100)의 내부에 링형 보강철근(102)이 상하방향을 따라 복수 설치되는 경우, 위 효과를 더욱 크게 얻을 수 있는데, 이러한 링형 보강철근(102)은 긴장재(101)의 외측에 설치되는 것이 더욱 바람직하다(도 4).

기둥부(200) 및 파일장착부(300)는 구조물의 규모 및 현장상황을 고려하여 적절한 수를 형성하면 되는데, 이들은 어느 경우에나 방사대칭구조로 형성되는 것이 구조적 안정성을 위하여 바람직하다.

도 3 이하는 기둥부(200) 및 파일장착부(300)가 각각 4개씩 형성된 실시예를 도시한 것이다.

복수의 파일장착부(300)의 내측에, 상호 대향하여 형성된 복수의 기둥부(200)의 하단을 수평방향으로 연결하도록 연결부재(400)가 설치된 구성을 취하는 경우, 응력집중이 발생하는 파일장착부(300)(기둥부(200)의 하단과 파일(310)의 상단이 만나는 지점)를 더욱 견고하게 보강할 수 있다는 장점이 추가된다(도 6).

도 3 이하는 기둥부(200) 및 파일장착부(300)가 각각 4개씩 형성된 경우로서, 위 연결부재(400)가 "+"자형 구조를 취하는 경우의 실시예를 도시한 것이다.

고심도의 해중에 구조물을 설치하는 경우, 원추형 구조의 본체(100)만으로 구조물 전체를 형성하는 것은 비효율적이다.

따라서 이러한 경우에는, 본체(100)의 상단에 상측으로 원통형 구조의 연장부(110)를 연장형성하고, 그 연장부(110)의 상단에 타워(120)가 형성된 구성을 취하는 것이 효율적이다.

연장부(110)와 본체(100)의 견고한 결합을 위하여, 본체(100)에 설치된 긴장재(101)는 연장부(110)의 내부 상측으로 연장되어 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

본체(100), 연장부(110)에 내외를 관통하도록 다수의 관통공(103)이 형성된 구조를 취하는 경우, 본체(100)의 자중을 감소시킴과 아울러, 물고기의 출입에 의한 해양목장의 기능을 추가로 수행할 수 있다는 장점이 추가된다.

본 발명에 의한 해양 구조물의 제조방법은 다음과 같은 공정에 의해 이루어질 수 있다.

본체(100)(연장부(110))의 제조를 위한 거푸집(미도시) 및 쉬스(10)를 설치하고, 거푸집에 콘크리트를 타설 및 양생하여 본체(100)(연장부(110))를 형성한다.

본체(100)의 하단에 긴장재(101)의 하단을 정착하고, 쉬스(10)를 통해 긴장재(101)를 관통하여 긴장시켜, 본체(100)의 상단에 상기 긴장재(101)의 상단을 정착한다(도 4).

위 제조방법은 포스트텐션 방식에 의해 긴장재를 설치하는 경우를 예시한 것이고, 프리텐션 방식에 의해 긴장재를 설치하더라도 관계없다.

다만, 본 발명에 의한 구조물은 그 규모가 큰 것이 일반적일 것인바, 상술한 포스트텐션 방식을 적용하는 것이 더욱 바람직하다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 본체 101 : 긴장재
102 : 링형 보강철근 103 : 관통공
110 : 연장부 120 : 타워
200 : 기둥부 300 : 파일장착부
301 : 파일 장착공 310 : 파일
400 : 연결부재

Claims

속이 빈 원추형 구조의 본체(100);
상기 본체(100)의 내면에 상하방향을 따라 돌출형성된 복수의 기둥부(200);
상기 본체(100)의 하단 중 상기 복수의 기둥부(200)의 외측에 각각 돌출형성됨과 아울러, 심부에 파일 장착공(301)이 형성된 복수의 파일장착부(300);를 포함하고,
상기 본체(100)의 내부에는 상하방향을 따라 배치된 긴장재(101)가 긴장되어 원주방향을 따라 복수 장착되며,
상기 본체(100)의 내부에는 링형 보강철근(102)이 상하방향을 따라 복수 설치되고,
상기 복수의 기둥부(200) 및 복수의 파일장착부(300)는 방사대칭구조로 형성되며,
상기 복수의 파일장착부(300)의 내측에는, 상호 대향하여 형성된 상기 복수의 기둥부(200)의 하단을 수평방향으로 연결하도록 연결부재(400)가 설치된 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 링형 보강철근(102)은 상기 긴장재(101)의 외측에 설치된 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 연결부재(400)는 "+"자형 구조인 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
제1항에 있어서,
상기 본체(100)의 상단에 상측으로 연장형성된 원통형 구조의 연장부(110);
상기 연장부(110)의 상단에 형성된 타워(120);를 포함하고,
상기 본체(100)에 설치된 긴장재(101)가 상기 연장부(110)의 내부 상측으로 연장되어 설치된 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
제1항에 있어서,
상기 본체(100)에는 내외를 관통하도록 다수의 관통공(103)이 형성된 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
제1항, 제4항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 해양 구조물에 풍력 발전 설비가 구비된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 구조물.
제1항, 제4항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 해양 구조물의 제조방법으로서,
상기 본체(100)의 제조를 위한 거푸집 및 쉬스(10)를 설치하는 단계;
상기 거푸집에 콘크리트를 타설 및 양생하여 상기 본체(100)를 형성하는 단계;
상기 본체(100)의 하단에 상기 긴장재(101)의 하단을 정착하고, 상기 쉬스를 통해 상기 긴장재(101)를 관통하여 긴장시켜, 상기 본체(100)의 상단에 상기 긴장재(101)의 상단을 정착하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 제조방법.
제8항의 해양 구조물의 제조방법으로서,
상기 본체(100) 및 연장부(110)의 제조를 위한 거푸집 및 쉬스를 설치하는 단계;
상기 거푸집에 콘크리트를 타설 및 양생하여 상기 본체(100) 및 연장부(110)를 형성하는 단계;
상기 본체(100)의 하단에 상기 긴장재(101)의 하단을 정착하고, 상기 쉬스를 통해 상기 긴장재(101)를 관통하여 긴장시켜, 상기 연장부(110)의 상단에 상기 긴장재(101)의 상단을 정착하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 제조방법.
제1항, 제4항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 해양 구조물의 시공방법으로서,
지상에서 상기 기둥부(200), 파일장착부(300)를 구비한 상기 본체(100)를 제조하는 단계;
상기 본체(100)의 저면이 해저면에 접촉하도록, 상기 본체(100)를 해중에 설치하는 단계;
상기 복수의 파일장착부(300)의 파일 장착공(301)에 각각 파일(310)을 장착하여, 상기 파일(310)의 하단이 해저지반에 매설되도록 하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 시공방법.