KR101241328B1

KR101241328B1 - 케이슨 들고리 구조

Info

Publication number: KR101241328B1
Application number: KR1020100053551A
Authority: KR
Inventors: 민병희
Original assignee: 민병희
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2013-03-11
Also published as: KR20110133897A

Abstract

본 발명의 케이슨을 매달아 들어 올릴 수 있는 케이슨 들고리 구조는 철근(130)과 리프팅디바이스(110)를 결합함으로써 형성되되, 상기 철근(130)은, 케이슨 벽체(몸체)를 형성하는 콘크리트 타설시 그 벽체 내부에 매설되는 종(縱) 방향의 철근(130)이며, 그 철근(130)의 상부 말단은 케이슨(200) 상면부 위로 돌출되어 있으며,
상기 돌출된 철근(130)은 리프팅 디바이스(110)에 형성된 다수의 철근체결구멍(125)을 관통하여, 그 단부가 리프팅디바이스(110)에 고정결합 되며, 상기 리프팅 디바이스(110) 중단부에는 케이슨을 들어올리는 케이블이 결합되는 케이블연결구멍(170)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 케이슨 들고리 구조가 제공된다.

Description

케이슨 들고리 구조{The lifting apparatus for marina casion}

본 발명은 항망의 방파제와 소파제로 사용되는 케이슨의 들고리 구조에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은 해상의 철근콘크리트 구조물인 케이슨을 크레인으로 진수, 이동, 설치를 할 때 사용되는 달아 올림 부분의 제작 방법에 관한 것이다.

케이슨은 주로 해상 구조물에서 외곽시설인 방파제와 소파제, 계류시설인 계선안과 돌핀으로 사용되는 프리캐스트 철근 콘크리트 부재이며, 강력한 토압에 견딜 수 있고, 육지에서 제작하므로 품질관리가 용이하고, 속채움 재료를 저렴하게 구할 수 있으므로 널리 이용되고 있다.

도 1에서는 케이슨의 설치 상태를 보이고 있다.

이들 케이슨은 일반적으로 육지에 별도의 제작 장소를 두고 제작하여 물에 띄어서 운반하여 소정의 위치에 설치한다.

본 발명은 케이슨을 제작 장소에서 설치 장소까지의 이동 및 설치할 때 사용되는 케이슨을 달아 올리는 방법과 그 들고리 구조에 관한 것이다.

케이슨을 달아 올리는 종래의 방법으로는 케이슨의 중량이 다소 작을 때는 별도의 달아 올림 철근을 설치하는 방법을 사용하였으며, 중량이 큰 케이슨에 대하여는 달아 올림 타이 케이블(Tie Cable)을 설치하는 방법을 사용하였다.

그러나, 종래 타이 케이블은 철근 콘크리트 구조물과 별도로 제작해야 하고, 철근 콘크리트 구조물에 따로 매설해야 하므로 그 제작시간이 많이 소요되고, 제작 비용도 현저히 증가시키는 요인이 되어 왔다.

이에 착안하여, 본 발명에서는 상기 타이 케이블을 사용하지 아니하고, 종래 케이슨 내부에 매설되기만 하였던 철근의 단부를 케이슨 상부 표면 위로, 일부 돌출시켜 이를 케이슨을 들어올리는 장치와 연결하고자 한다.

이때 케이슨 몸체가 되는 철근 콘크리트 구조물 제작시, 외력에 대하여 대응할 수 있는, 배근(配筋)된 주철근의 철근량을 역학적 안정성을 위해 크게 하여(즉 철근의 직경을 크게 함)야 한다.

본 발명의 들고리 구조는 역학적으로 안정함은 물론, 종래의 들고리 구조에 비하여 제작비용을 현저히 저감시킬 수 있으며, 제작 시간도 매우 단축될 수 있는 획기적인 방법이다.

일반적인 케이슨의 제작 방법은 다음과 같은 순서에 따른다.

1) 케이슨 각 부재의 형상, 치수의 가정

2) 부유시의 안정계산

3) 외력의 결정(부유시, 거치시, 완성후)

4) 부재의 설계(외벽, 저판, 간벽, Footing)

5) 그 외의 검토(제작시, 완성후)

6) 부속물의 검토(급수전, 임시뚜껑, 윈치용 기초, 예항용 매입 철근, 작업용 밧줄을 걸기 위한 매입 철근, 조립 철근 등)

여기서 "예항용 철근" 이라는 것은 케이슨 전체를 들어올리기 위해 케이블을 매달 수 있도록 케이슨 벽체에 설치되는 철근을 말한다.

상기 제작 순서 중 6)에서의 예항용 매입 철근은 케이슨을 매달기 위한 케이블을 걸기 위한 목적으로서, 도 2에 도시된 갈고리 형상의 구조물을 사용해 오고 있다.

그러나, 케이슨의 중량이 커지게 되면, 도 2에 도시된 철근 구조물을 사용할 수 없다는 단점이 있다.

따라서 종래에는(도 3 참조) 케이슨(도 3, 100) 중량이 클 경우, 타이케이블(20)을 제작해 둔 후, 이것을 케이슨 몸체부를 제작할 때 매설하여 제작하며, 케이슨 상부로 돌출된 타이케이블 단부를 리프팅 디바이스(10)와 연결하고, 이 리프팅 디바이스를 다시 케이블(미도시)에 연결하여, 케이슨을 들어 올렸다.

본 발명(도 7 참조) 역시 케이슨을 들어 올린다는 점에서는 그 역할이 동일하지만 도 2의 갈고리 형상의 철근이나, 도 2의 타이케이블와 같이 외부에서 제작된 구조물을 케이슨 콘크리트 내부에 매설하여 사용하는 것이 아니라 도에서 도시된 바와 같이, 케이슨 몸체를 제작하면서 예항용 철근이 동시에 제작된다.

즉 콘크리트와 철근으로 된 구조물(케이슨 몸체) 제작시 처음부터 매설되는 상기 철근 중 그 일부가 케이슨의 상부로 돌출되어, 이것이 리프팅 디바이스에 연결된 후, 상기 리프팅 디바이스가 케이슨 전체를 들어 올리는 케이블에 연결되는 구조를 취한다.

본 발명을 통해서, 케이슨 들고리로 사용되던 종래의 방식을 탈피하여, 케이슨 몸체의 뼈대 역할을 하는 철근의 일부를 외부로 돌출시켜 리프팅 디바이스와 결합시킴으로써, 별도의 타이케이블 제작에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결 수단은 다음과 같다.

즉, 케이슨을 매달아 들어 올릴 수 있는 케이슨 들고리 구조는 철근(130)과 리프팅디바이스(110)를 결합함으로써 형성된다.

상기 철근(130)은, 케이슨 벽체(몸체)를 형성하는 콘크리트 타설시 그 벽체 내부에 매설되는 종(縱) 방향의 철근(130)이며, 그 철근(130)의 상부 말단은 케이슨(200) 상면부 위로 돌출되어 있으며,

상기 돌출된 철근(130)은 리프팅 디바이스(110)에 형성된 다수의 철근체결구멍(125)을 관통하여, 그 단부가 리프팅디바이스(110)에 고정결합 되며,

상기 리프팅 디바이스(110) 중단부에는 케이슨을 들어올리는 케이블이 결합되는 케이블연결구멍(170)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 케이슨 들고리 구조가 제시된다.

상기 리프팅 디바이스(110) 1개에는 철근체결구멍(125)이 서로 마주보게, 2쌍 내지 4쌍(4개 내지 8개) 형성되며, 철근(130)은 그 철근체결구멍(125)의 위치와 형상 및 크기에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 철근 (130) 단부에는 수나사가 형성되고, 너트(150)에 의해 결합됨으로써, 철근(130)과 리프팅디바이스(110)이 상호 결합되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 철근 종류는 H32(SD500W) 인 것을 사용함이 바람직하다.

본 발명의 케이슨 들고리 구조에 의해서, 케이슨 1함의 제작 소요기간(종래 6개월 기준) 중 1개월 정도를 단축시킬 수 있다. 이 기간은 종래 타이케이블 제작 및 매설에 관련되어 소요되던 기간으로서, 본 발명에서는 타이케이블 제작이 불필요하므로, 현저한 공기 단축 효과가 있다.

또한, 케이슨 1함에 소요되던, 약 2500~3000 만원 정도의 타이케이블 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

요약하면 본 발명의 들고리 구조에 의해서, 케이슨의 안정도를 유지하면서도, 케이슨 제작에 드는 공기를 단축시킬 수 있으며, 현저히 저렴하게 케이슨을 제작할 수 있다.

도 1은 일반적인 케이슨 설치 장면,
도 2는 종래 경량의 케이슨용 갈고리형 철근 구조물,
도 3은 종래의 타이케이블이 설치된 케이슨의 정면도,
도 4는 도 3의 케이블 상면부의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 3의 평면도,
도 6은 도 3의 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 케이슨의 부분 절개 사시도,
도 8은 도 7의 케이슨 상면부 설명을 위한 도면,
도 9는 도 7에서 세로 방향의 철근이 케이슨 내부에 배치된 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도면을 인용하며, 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.

다만, 이러한 실시예에 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니며, 당업자 수준에서 용이하게 변형가능한 발명으로서, 기술적 사상이 동일하다면 모두 본 발명의 권리범위에 속함을 밝혀 둔다.

본 발명과의 비교를 위해, 종래 기술로 사용되던 타이케이블을 함께 설명하도록 한다. 도 3 내지 도 6에는 종래의 타이케이블(TIE CABLE)을 설치한 케이슨의 형상을 도시하고 있다.

보다 자세하게는, 도 3은 종래의 타이케이블이 설치된 케이슨의 정면도이고 도 4는 도 3의 케이블 상면부의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 3의 평면도이고 도 6은 도 3의 측면도이다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 케이슨의 부분 절개 사시도이다.

케이슨을 들어올리기 위해 사용되는 케이블(300)은 도 8과 같이 리프팅디바이스 일측의 구멍을 통해서 연결되어 있다. 이러한 케이블의 연결 방법은 종래 기술과 본 발명이 동일하다.

다만, 종래의 타이케이블 방식은 도 3에 도시된 바와 같이, 타이케이블(20)을 별도로 제작하여, 케이슨(100) 벽체의 상측부에 매설해야만 하는 구조이었다.

즉, 타이케이블(20)의 대부분의 몸체는 케이슨 벽체에 매설되어 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 , 그 상단부는 돌출되어 리프팅디바이스(10)에 형성되어 있는 타이케이블체결구멍(25)으로 관통된 후, 너트(50)로써 리프팅디바이스와 고정 결합되는 구조였었다.

도 5는 통상의 케이슨을 간략화 하여 도시한 평면도인데, 리프팅디바이스(10)들이 케이슨의 상면부에 서로 마주보고 여러쌍이 설치되어 있다. 참고적으로 케이슨의 길이는 통상 10 미터 이상에 달한다.

종래 타이 케이블은 철근 콘크리트 구조물과 별도로 제작해야 하고, 철근 콘크리트 구조물에 따로 매설해야 하므로 그 제작시간( 참고 : 타이케이블 제작기간 약 1개월 소요)이 많이 소요되고, 제작 비용(참고 : 케이슨 1함당 타이케이블 약 3천만원 소요)도 현저히 증가시키는 요인이 되어 왔다.

이에 착안하여, 본 발명에서는 상기 타이케이블을 사용하지 아니하고, 종래 케이슨 내부에 매설되기만 하였던 철근의 단부를 케이슨 상부 표면 위로, 일부 돌출시켜 이를 케이슨을 들어올리는 장치와 연결하고자 한다.

이로써, 케이슨 벽체 타설과 동시에 케이슨 걸고리 역할을 하는 부분이 형성되어, 종래 타이케이블 제작에 따르는 시간과 비용을 현저히 저감할 수 있는 것이다.

본 발명의 케이슨 들고리 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 케이슨(200)을 매달아 들어 올릴 수 있는 케이슨 들고리 구조는 철근(130)과 리프팅디바이스(110)를 결합함으로써 형성된다.

한편, 케이슨 몸체의 뼈대를 이루는 철근은 종횡으로 상호 엮어진 후, 케이슨 벽체 콘크리트 타설을 하지만, 도 7 이하에서는 도면의 복잡성을 회피하기 위하여 가로방향의 철근의 도시는 생략하였고, 세로 방향의 철근만을 도시하였다.

도 7에서는 그 세로방향의 철근들(130, 131) 중에서 케이슨 상부면 위로 돌출되어 리프팅 디바이스 (110)와 결합되는 철근(130) 만을 도시하고 있고, 여타 철근은 편의상 생략하였다.

다만, 도 9에서는 종횡의 철근 모두 도시하고 있는데, 편의상 간략히 도시하였으며, 이는 실제 케이슨 시공시의 구체적인 철근도 와는 상이함을 밝혀 둔다.

본 발명인 케이슨 들고리 구조에 포함되는 철근(130)은, 케이슨 벽체(몸체)를 형성하는 콘크리트 타설시 그 벽체 내부에 매설되는 종(縱) 방향의 철근(130)이며, 그 철근(130)의 상부 말단은 케이슨(200) 상면부 위로 돌출되어 있다.

상기 돌출된 철근(130)은 리프팅 디바이스(110)에 형성된 다수의 철근체결구멍(125)을 관통하여, 그 단부가 리프팅디바이스(110)에 고정결합 되며, 상기 리프팅 디바이스(110) 중단부에는 케이슨을 들어올리는 케이블이 결합되는 케이블연결구멍(170)이 형성되어 있다.

상기 리프팅 디바이스(110) 1개에는 철근체결구멍(125)이 서로 마주보게, 2쌍 내지 4쌍(4개 내지 8개) 형성되는 것이 바람직하며, 철근(130)은 그 철근체결구멍(125)의 위치와 형상 및 크기에 대응하여 형성된다. 그러나 상기 개수에 구속되지 않고서 철근의 증가시킬 수도 있을 것이다.

도 8에서와 같이, 상기 철근 (130) 단부에는 수나사가 형성되고, 너트(150)에 의해 결합됨으로써, 철근(130)과 리프팅디바이스(110)가 상호 결합되는 것이 바람직하나 기타 당업자 수준에서 응용 가능한 여러 결합 방법을 적용할 수도 있다.

상기 철근 종류는 직경이 32mm인 고장력 철근(H32)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 아니하고 케이슨 제작용으로 사용되는 기타 철근을 적용할 수 있음은 물론이다.

본 발명에서는 상기 설명된 들고리 구조와 관련된 기술적 사상이 적용, 설치된 케이슨 구조물 자체도 권리 범위로써 청구하고자 한다.

이하에서는, 본 발명의 기술적 사상인 케이슨 벽체용 철근을 이용하여, 케이슨 들고리 구조 설계의 일 실시예를 보인다.

케이슨이 다음 표 1과 같은 제원일 때 들어올림부 계산 방법은 아래와 같다.

케이슨	폭(B)	길이(L)	높이(H)	중량(W)
규격	10.3m	15.5m	17.5m	1478.2ton

케이슨을 들어올리는데 필요한 총 하중은 다음 식에 의한다. 이하, 자세한 식의 유도 및 각종 기호에 대한 설명은, 당업자 수준에서 통상 이해 가능한 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

여기서,

W : 케이슨의 설계중량 (ton)

W': 케이슨 1함당 팽창에 의한 증가중량(ton)

F : 케이슨 1함당의 저면부착력(ton)

k : 불균등계수

본 계산에서 사용된 설계 하중은 다음과 같다.

케이슨 중량 W	부가중량 W' (0.05W)	저면부착력 F (0.3A)	불균등계수 K	들고리 총개수 N
1,478.2 ton	3.91ton	47.9	1.8	48EA(=24조2EA)

여기서, A는 케이슨의 바닥면적이다.

본 발명에서 제시되는 콘크리트 내부에 매설하여 전체 케이슨을 들어올리기 위한 내부철근(SD500W)을 사용하고, 1개의 리프팅 디바이스 당 120 ton 의 하중을 견딜 수 있도록 할 경우를 전제로 한다.

이때 철근 단면적은 7.942㎠ , 철근 허용 응력은 3,000 kg/㎠ (3.0ton/㎠) 으로 잡으면, 철근 개수(N)는

N = 120 ton / (3.0ton/㎠ x 7.942㎠ ) = 5.04 이므로, N 을 6 개로 잡는다.

한편, 철근 매입길이는

매입길이 L = P / (Π D τ_ca ) = 20000/(3,14 X 3.81 X 9)

= = 222.44cm 이다.

안전율(F.S) = 1.3을 적용하여 매입길이를 다음과 같이 새로이 결정할 수 있다.

L = 1.3 x 222.44cm + 30cm = 319.17cm ≒ 350cm

한편, 리프팅 디바이스의 갯수는 케이슨의 무게에 대응하여 가변시킬 수 있음은 물론이다.

이로써, 본 발명의 기술적 사상이 적용된 케이슨 들고리 설계의 일 실시예를 설명하였지만, 동일한 기술적 사상을 가진 여러 변형된 발명이 있을 수 있으며, 이또한 본 발명의 권리범위에 속함은 자명하다.

12: 케이블연결구멍 10, 110 :리프팅디바이스
20:타이케이블
25:타이케이블연결구멍
30, 130, 131 : 철근
50, 150 :너트
70, 170 :케이블연결구멍
100, 200: 케이슨 102, 202: 케이슨 상면
125 : 철근체결구멍
300:케이블

Claims

케이슨을 매달아 들어 올릴 수 있는 케이슨 들고리 구조는 철근(130)과 리프팅디바이스(110)를 결합함으로써 형성되되,

상기 철근(130)은, 케이슨 벽체(몸체)를 형성하는 콘크리트 타설시 그 벽체 내부에 매설되는 종(縱) 방향의 철근(130)이며, 그 철근(130)의 상부 말단은 케이슨(200) 상면부 위로 돌출되어 있으며,
상기 돌출된 철근(130)은 리프팅 디바이스(110)에 형성된 다수의 철근체결구멍(125)을 관통하여, 그 단부가 리프팅디바이스(110)에 고정결합 되며,
상기 리프팅 디바이스(110) 중단부에는 케이슨을 들어올리는 케이블이 결합되는 케이블연결구멍(170)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
케이슨 들고리 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 리프팅 디바이스(110) 1개에는 철근체결구멍(125)이 서로 마주보게, 2쌍 내지 4쌍(4개 내지 8개) 형성되며, 철근(130)은 그 철근체결구멍(125)의 위치와 형상 및 크기에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 케이슨 들고리 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 철근 (130) 단부에는 수나사가 형성되고, 너트(150)에 의해 결합됨으로써, 철근(130)과 리프팅디바이스(110)이 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 케이슨 들고리 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 철근 종류는 직경이 32mm인 고장력 철근(H32)인 것을 특징으로 하는 케이슨 들고리 구조.
청구항 1 의 들고리 구조가 설치된, 케이슨.