KR101205797B1 - 부유식 석션 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반에 근입되고, 상단면은 폐쇄되고 하단면은 개방된 기둥형상으로 이루어진 본체부; 및 상기 본체부의 상단면에 설치되어, 구조물이 삽입설치되고, 내부에 공기, 물 또는 콘크리트가 주입될 수 있는 부체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 석션 파일을 개시한다. 상기와 같은 부유식 석션 파일은 별도의 장치없이도 용이하게 수중의 지반에 관입시킬 수 있고, 상부에 설치되는 구조물과의 연결 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

Description

부유식 석션 파일{FLOATING SUCTION PILE}

본 발명은 석션 파일에 관한 것으로서, 특히 향상된 운반성, 시공성, 구조물 보강성을 갖는 부유식 석션 파일에 관한 것이다.

일반적으로 수중에 구조물을 구축하기 위하여, 물막이 공사를 통해 바닷물을 막은 상태에서 육지에서처럼 기초 파일이 시공된다. 이러한 기초 파일 위에 구조물이 설치된다. 이런 기초 파일은 수심이 그리 깊지 않은 수중에서 어려움없이 설치될 수 있지만, 수심이 깊은 수중에는 설치되기 어렵다. 게다가, 시공시간과 시공비용이 상당히 소요된다. 이로 인해, 개선된 기술이 제안되고 있는데, 그 중 하나가 석션 파일(suction pile)이다.

석션 파일은 내부의 물이나 공기와 같은 유체들을 배출시킴으로써 발생된 내부와 외부의 압력차를 이용하여 설치되는 파일이다. 이러한 석션 파일은 수중의 지반에 근입되어 설치되고, 상부에 구조물이 설치되어 이러한 구조물을 지지한다.

또한, 석션 파일은 간단한 설치 장비를 이용하여 수심에 제약없이 신속하게 설치될 수 있을 뿐만 아니라 내부로 물을 주입시켜 발생된 양압력으로 인발될 수 있어 손쉽게 제거될 수도 있다. 즉, 석션 파일은 별다른 어려움 없이 설치 및 제거되어 재사용될 수 있다.

상기와 같은 석션 파일로 인해 다양한 구조물이 용이하게 수중에 설치될 수 있고, 설치 및 제거에 있어서 환경 오염을 거의 유발하지 않기에 환경 친화적으로 구조물이 설치될 수 있다.

하지만 석션 파일은 바지선으로 운반되어 크레인을 이용하여 근입하고자 하는 위치로 위치시키고, 기울어진 수중의 지반에 근입될 때 직진도를 유지하는 데에 어려움이 따른다. 특히, 석션 파일과 구조물이 연결되는 부분에는 별도의 보강 장치가 필요하다.

본 발명은 별도의 장치를 사용하지 않고서도 수중의 지반에 용이하게 관입될 수 있는 부유식 석션 파일을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 별도의 장치없이 구조물의 안정적인 설치를 유지할 수 있는 부유식 석션 파일을 제공하고자 한다.

본 발명은 지반에 근입되고, 상단면은 폐쇄되고 하단면은 개방된 기둥형상으로 이루어진 본체부; 및 상기 본체부의 상단면에 설치되어, 구조물이 삽입설치되고, 내부에 공기, 물 또는 콘크리트가 주입될 수 있는 부체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 석션 파일을 개시한다.

또한, 상기 부체부는, 상기 부체부의 중앙을 관통하여 형성되어, 상기 구조물이 삽입설치되는 설치부; 상기 설치부를 중심으로 복수 개의 격벽들이 방사형으로 배치되어 형성되고, 공기, 물 또는 콘크리트가 주입되는 격실부들; 상기 격실부들 각각의 내벽으로부터 돌출형성된 전단 연결부들; 및 상기 격실부들 각각의 외측면에 형성되어, 공기, 물 또는 콘크리트가 통과하여 상기 격실부들에 주입되거나 배출되는 출입부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 석션 파일을 개시한다.

또한, 상기 본체부의 측면에는 적어도 하나의 연통홀이 형성되고, 상기 연통홀은 상기 본체부의 내부와 외부를 연통시키는 것을 특징을 하는 부유식 석션 파일을 개시한다.

또한, 상기 본체부의 상단면으로부터 상기 부체부를 관통하는 적어도 하나의 연통관이 형성되고, 상기 연통관은 상기 본체부의 내부와 외부를 연통시키는 것을 특징을 하는 부유식 석션 파일을 개시한다.

또한, 상기 본체부 및 상기 부체부는 스틸로 이루어진 일체형인 것을 특징으로 하는 부유식 석션 파일을 개시한다.

본 발명에 따른 부유식 석션 파일은 다음과 같은 효과들을 갖는다.

(1) 본 발명에 따른 부유식 석션 파일은 본체부와 부체부를 포함하고, 본체부는 수중의 지반에 관입되고, 부체부는 본체부의 상단면에 설치되어 필요에 따라 공기 또는 물이 주입된다. 특히, 부체부에 공기가 주입될 때에는 부유식 석션 파일을 수중에 띄워 관입시키고자 하는 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 부체부에 물이 주입될 때에는 부유식 석션 파일을 수중의 지반으로 침수시킬 수 있으며, 필요에 따라 일부에는 물 대신이 공기를 주입하여 수직 방향으로 직진도를 유지시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 부유식 석션 파일은 별도의 장치를 사용하지 않고서도 관입하고자 하는 위치로 이동될 수 있고 수직 방향으로 직진도를 유지할 수 있기에, 안정적이면서 용이하게 수중의 지반에 관입될 수 있다는 효과를 갖는다.

(2) 본 발명에 따른 부유식 석션 파일의 부체부에는 콘크리트가 주입된다. 콘크리트가 주입된 부체부는 수중의 지반에 관입되는 본체부와 부체부에 삽입 설치되어 본체부 상에 설치되는 구조물 사이의 연결을 보강한다. 따라서, 본 발명에 따른 부유식 석션 파일은 별도의 장치없이 구조물을 안정적으로 설치된 상태로 유지시킨다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 부유식 석션 파일을 도시하는 사시도이다.
도 2은 도 1에 도시된 부유식 석션 파일을 선 A-A 및 선 B-B를 절개한 모습을 각각 도시하는 단면도들이다.
도 3은 도 1에 도시된 부유식 석션 파일의 주입되는 물질에 따른 모습을 도시하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부유식 석션 파일을 도시하는 사시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 부유식 석션 파일(100)을 도시하는 사시도이고, 도 2은 도 1에 도시된 부유식 석션 파일(100)을 선 A-A 및 선 B-B를 절개한 모습을 각각 도시하는 단면도들이다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유식 석션 파일(100)은 본체부(101)와 부체부(102)를 포함하고, 수중의 지반(10; 도 3에 도시됨)에 근입되어 설치된다. 이때, 구조물(200; 도 3에 도시됨)은 부유식 석션 파일(100) 상에 설치되어, 수중(20; 도 3에 도시됨)에 설치될 수 있다.

본체부(101)는 기둥형상으로 이루어지고, 상단면은 폐쇄되고 하단면은 개방된 상태이다. 또한, 본체부(101)의 측면에 연통홀(111)들이 형성된다.

본체부(101)는 수중의 지반(10)에 안착되면 자중에 의해 하단부가 수중의 지반(10)에 일정 깊이까지 관입될 수 있다. 이때, 본체부(101) 내부의 물은 연통홀(111)을 통해 외부로 배출된다. 본체부(101)는 하단면을 제외하고는 물의 흐름이 완전히 차단되어 있기에 물은 하단면을 통해서만 유입될 수 있다. 따라서, 외부로 배출된 물이 내부로 유입되는 것이 제한되어, 본체부(101)의 내부 압력은 저하된다. 이로 인해, 본체부(101)의 내부와 외부의 압력차가 발생하게 된다. 이때, 본체부(101)에는 구조상 수평 방향으로는 힘이 평형 상태를 이루나, 상하 방향으로는 하부로 누르는 힘이 발생하게 된다. 이러한 힘에 의해 본체부(101)는 수중의 지반(10)에 관입된다.

한편, 본 실시예의 본체부(101)는 원기둥형상으로 이루어진 것으로 도시되고 있으나, 이에 한정되지 않고, 삼각 기둥, 사각 기둥 등 다양한 형상으로 변형가능하다.

부체부(102)는 본체부(101)의 상단면에 설치되어, 내부에 필요에 따른 다양한 물질, 예를 들어 공기, 물 또는 콘크리트가 주입된다. 또한, 본체부(101)가 수중의 지반(10)에 관입된 상태에서, 부체부(102)에는 구조물(200)이 삽입 설치된다. 부체부(102)는 설치부(121), 격실부(123)들, 전단 연결부(125)들, 출입부(127)들을 포함한다.

설치부(121)는 부체부(102)의 중앙을 관통하여 형성된다. 구조물(200)은 설치부(121)에 삽입되어 설치된다.

격실부(123)들은 설치부(121)를 중심으로 복수 개의 격벽(123a)들이 방사형으로 배치되어 형성되고, 각각의 격실부(123) 내부에는 공기, 물 또는 콘크리트가 주입될 수 있다.

전단 연결부(125)들은 각각 격실부(123)의 내벽으로부터 돌출 형성된다. 특히, 격실부(123)의 내부에 콘크리트가 주입될 때, 전단 연결부(125)들은 격실부(123)와 격실부(123)에 주입된 콘크리트를 일체화시켜, 격실부(123)와 주입된 콘크리트 사이에 생기는 슬립을 제거하는 기능을 한다. 즉, 전단 연결부(125)들은 격실부(123)와 주입된 콘크리트의 경계면에서 상대적인 변위를 저지한다. 이때, 전단 연결부(125)들은 격실부(123)의 내벽에 용접되거나 나사 결합된다.

출입부(127)들은 각각의 격실부(123)의 외측면에 형성되고, 공기, 물 또는 콘크리트는 출입부(127)를 통과하여 격실부(123)에 주입되거나 배출될 수 있다. 즉, 필요에 따라 공기, 물 또는 콘크리트는 출입부(127)를 통해 격실부(123)에 주입되거나 배출될 수 있다.

한편, 본 실시예의 부체부(102)의 수평 단면은 본체부(101)와 동일한 형상 즉 원형으로 이루어진 것으로 도시되고 있으나, 이에 한정되지 않고 삼각형, 사각형 등 다양한 형상으로 변형가능하다. 또한, 부체부(102)의 수평 단면적은 본체부(101)에 근접할수록 점점 증가한다.

도 3은 주입되는 물질에 따른 도 1에 도시된 부유식 석션 파일(100)의 모습을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 석션 파일(100) 특히, 부체부(102)는 공기, 물 또는 콘크리트가 주입됨에 따라 상이한 기능을 한다.

부체부(102)에는 공기가 주입될 수 있다. 이때, 부체부(102)에 중력이 작용하여, 부체부(102)는 수중(20)으로 가라앉지 않고 본체부(101)만이 수중(20)에 위치된 상태이다. 따라서, 따라서, 부유식 석션 파일(100)은 크레인과 같은 별도의 장치를 이용하지 않고서도 관입하고자 하는 위치로 이동할 수 있다.(도 3(a)에 도시됨)

또한, 부체부(102)에는 물이 주입될 수 있다. 이때, 부체부(102)에 중력이 작용하여, 부체부(102)는 수중(20)으로 가라앉게 된다. 따라서, 부유식 석션 파일(100)은 관입하고자 하는 위치에 도달한 상태에서 부체부(102)에 물을 주입하여 수중의 지반(10)으로 침수될 수 있다. 한편, 부유식 석션 파일(100)을 관입하고자 하는 수중의 지반(10)이 기울어지면, 본체부(101)도 수중의 지반(10)에 따라 기울어져 관입될 수 있다. 이때, 본체부(101)는 수직 방향으로 직진 상태를 유지할 필요가 있다. 물 대신에 공기가 수직 방향으로 하측에 위치된 부체부(102)의 격실부(123)들 중 일부에 주입된다. 이로 인해, 부체부(102)에 부력이 작용하여, 본체부(101)는 수직 방향으로 직진 상태에 이르게 된다. 즉 부유식 석션 파일(100)은 물과 공기의 주입만으로도 직진도를 유지할 수 있다.(도 3(b)에 도시됨)

또한, 부체부(102)에는 콘크리트가 주입될 수 있다. 이때, 본체부(101)는 수중의 지반(10)에 관입된 상태이고, 부체부에는 구조물이 삽입 설치된 상태이다. 이로 인해, 부체부(102)는 본체부(101)와 구조물(200) 사이의 연결을 보강한다. 이때, 구조물(200)의 외부에도 부체부(102)의 전단 연결부(125)와 같은 전단 연결부가 설치될 수 있고, 구조물(200)이 삽입된 상태의 설치부(121)에 콘크리트가 주입될 수 있다. 따라서, 부유식 석션 파일(100)은 별도의 보강 장치없이 구조물(200)과의 연결을 보강하여, 구조물(200)을 안정적인 설치 상태로 유지시킨다.(도 3(c)에 도시됨)

본 발명에 따른 부유식 석션 파일(100)은 스틸(steel), 콘크리트, 목재 등 다양한 재료로 이루어질 수 있으나, 부력에 의해 떠 있고, 수중에서 내식성을 가져야 하기에, 스틸로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 본체부(101)와 부체부(102)는 일체형일 수도 있고, 분리형일 수도 있으나, 외력에 대한 저항성을 향상시키기 위하여 일체형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부유식 석션 파일(300)을 도시하는 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 부유식 석션 파일(300)은 제 1 실시예에 따른 부유식 석션 파일(100)과 동일한 구성으로 이루어지나, 연통홀(111)들을 대신하여 연통관(321)들을 포함한다.

연통관(321)들은 본체부(301)의 상단면부터 부체부(302)의 격실부(323)를 관통하도록 형성되고, 구조물이 설치되는 설치부(325)와 교차하지 않는다. 이로 인해, 본체부(301)의 내부와 외부는 연통관(321)들을 통해 연통된다. 즉, 본체부(301) 내부의 물은 연통관(321)들을 통해 외부로 배출된다.

이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

100, 300: 부유식 석션 파일 101, 301: 본체부
111: 연통홀 102, 302: 부체부
121, 325: 설치부 123, 323: 격실부
123a: 격벽부 125: 전단 연결부
127: 출입부 321: 연통관

Claims (5)

1. 지반에 근입되고, 상단면은 폐쇄되고 하단면은 개방된 기둥형상으로 이루어진 본체부; 및
   상기 본체부의 상단면에 설치되어, 구조물이 삽입설치되고, 내부에 공기, 물 또는 콘크리트가 주입될 수 있는 부체부를 포함하되,
   상기 부체부는,
   상기 부체부의 중앙을 관통하여 형성되어, 상기 구조물이 삽입설치되는 설치부;
   상기 설치부를 중심으로 복수 개의 격벽들이 방사형으로 배치되어 형성되고, 공기, 물 또는 콘크리트가 주입되는 격실부들;
   상기 격실부들 각각의 내벽으로부터 돌출형성된 전단 연결부들; 및
   상기 격실부들 각각의 외측면에 형성되어, 공기, 물 또는 콘크리트가 통과하여 상기 격실부들에 주입되거나 배출되는 출입부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 석션 파일.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체부의 측면에는 적어도 하나의 연통홀이 형성되고, 상기 연통홀은 상기 본체부의 내부와 외부를 연통시키는 것을 특징을 하는 부유식 석션 파일.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체부의 상단면으로부터 상기 부체부를 관통하는 적어도 하나의 연통관이 형성되고, 상기 연통관은 상기 본체부의 내부와 외부를 연통시키는 것을 특징을 하는 부유식 석션 파일.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체부 및 상기 부체부는 스틸로 이루어진 일체형인 것을 특징으로 하는 부유식 석션 파일.

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