KR101281051B1 - 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조 및 휨변형 방지용 보강재 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조 및 휨변형 방지용 보강재 시공방법에 관한 것으로, 선박 구조물상에 형성되는 홀의 내측에서 홀을 관통하는 방향인 수직방향으로 절곡되어 형성되고, 홀의 주위가 휘어지는 변형을 보강하도록 홀의 경계를 따라 연속되게 형성되는 일체형 홀보강부;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하는, 본 발명은 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조 및 휨변형 방지용 보강재 시공방법에 관한 것이다.

Description

선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조 및 휨변형 방지용 보강재 시공방법{structure for prevent flexural deformation and constructing method of reinforcement for prevent flexural deformation of hole surroundings on the ship construction}

본 발명은 선박 구조물의 보강구조 및 보강재 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박 구조물 내에서 홀이 형성된 부재에 가해지는 힘에 의해 홀 주위에 휨변형이 발생하는 것을 보강, 방지하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조 및 휨변형 방지용 보강재 시공방법에 관한 것이다.

선박의 외판이나 내판은 연직방향으로의 강성이 작아, 그 표면에 종방향과 횡방향의 보강재를 각기 용접함으로써 목적하는 강성을 갖추도록 건조되며, 각 주판블록 자체만 보면 종횡의 구별이 뚜렷하지 않으므로, 선체의 길이방향에 해당되는 방향을 종부재 보강방향, 그 수직방향을 횡부재 보강방향이라고 한다.

일반적으로 T-bar 등의 형태를 가지는 종방향 보강재(longitudinal stiffener, 이하 종보강재)를 상대적으로 좁은 간격을 두고 많은 개수로 용접하고, 횡방향 보강재(일반적으로 선체 건조과정에서는 프레임(frame)이라고 불림, 이하 프레임)는 종보강재에 대해 약 4 : 1의 비율에 해당되는 개수로, 상대적으로 넓은 간격을 두고 설치한다.

프레임 부재는, 휨강성(휨剛性, flexural rigidity, 부재의 휨변형에 저항하는 능력으로 탄성계수와 단면 2차 모멘트의 곱)을 안정적으로 확보하기 위해, 주판과의 연결단부와 그 반대측 단부까지의 거리에 해당되는 너비를 일정이상 확보하는 것이 필요하나, 그 너비가 확장될수록 그 중량 또한 증가하게 된다.

이에 따라, 주판(10)에 결합되는 프레임(20)의 중량을 절감하면서, 선체 내부 배관 또한 용이하게 하기 위하여, 프레임(20)상에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 사각형, 원형 등의 홀(hole)(21)을 형성하고 있으나, 프레임(20)에 작용하는 용접수축력에 의해, 도 2에 도시된 바와 같이, 홀의 경계에서 휨변형(휨變形, flexural deformation, 외부하중이 부재에 휨을 일으켜 발생시키는 변형)이 발생되기 쉽다.

높은 정도를 요구하는 선체블록에 대해서는, 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 프레임의 홀(21) 주위에 홀 보강부재(23)를 추가로 용접하여 보강하고 있으나, 보강용접을 위한 추가 부재를 조달하는 과정이 별도로 수반되어야 하고, 국부적인 작업이므로 작업자가 좁고 밀폐된 환경하에서 직접 용접을 수행하여야 하며, 용접열로 인해 작업을 원활하게 진행하기 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 홀 보강용접에 의한 용접의 수축력을 능가하도록 홀 보강부재의 강성을 설계하기는 하지만, 이러한 홀 보강용접 자체도 용접에 의해 이루어지므로, 용접변형 등의 새로운 변형 요인이 추가로 생기게 되어, 궁극적으로 프레임 부재의 홀 변형을 상쇄시키지는 못한다는 한계가 있었다.

본 발명의 실시예들은, 선박 구조물에 형성된 홀 주위의 강성을 보강함에 있어서, 홀 보강부재의 추가 자재조달 및 보강재 접합과정에 무리하게 소요되던 시간, 인력을 줄이고, 열을 이용하여 홀 주위를 보강시킴에 따르던 한계를 극복하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 구조물(20a)상에 형성되는 홀(21)의 내측에서 상기 홀(21)을 관통하는 방향인 수직방향으로 절곡되어 형성되고, 상기 홀(21)의 주위가 휘어지는 변형을 보강하도록 상기 홀(21)의 경계를 따라 연속되게 형성되는 일체형 홀보강부(110);를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조가 제공될 수 있다.

또한, 상기 홀(21)과 홀보강부(110)간의 연결부상에 상기 구조물(20a)의 두께방향으로 오목하게 형성되어 상기 홀보강부(110)의 절곡을 지정방향으로 유도하는 벤딩홈(120);을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 홀보강부(110)는, 상기 홀(21)의 경계 중, 휨변형 방지를 위한 보강이 요구되는 일부에 형성될 수 있다.

또한, 상기 홀(21)은, 사각형으로 관통형성되며, 상기 홀보강부(110)는, 상기 홀(21)의 4개의 직선형 경계 중, 하나 이상에 선택적으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 홀보강부(110)는, 하나 또는 상호 이격된 2개가 상기 홀(21)의 직선형 경계를 따라 직선형으로 연속형성될 수 있다.

또한, 상기 홀보강부(110)는, 인접한 상기 홀보강부(110)간에 지정 상대각도를 가지도록 2개 내지 4개가 연속형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 선박 구조물(20a)상에 형성되는 홀(21)의 휨변형을 보강하기 위한 홀보강부(110)의 높이를 고려하여 홀(21)보다 작은 크기로 가공홀(210)을 형성하고, 상기 가공홀(210)의 경계에서 상기 홀(21)의 경계까지 트임(220)을 형성하는 홀가공단계; 및 상기 홀(21)을 관통하는 방향인 수직방향으로 상기 홀보강부(110)를 벤딩시켜 돌출형성함과 동시에 목적한 크기로 상기 홀(21)을 완성하는 절곡보강단계;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지용 보강재 시공방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 홀가공단계에서는, 상기 홀(21)과 홀보강부(110)간의 연결부상에 상기 구조물(20a)의 두께방향으로 벤딩홈(120)을 오목하게 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 홀보강부를 홀의 경계상에 일체로 연결형성시킴으로써, 선박 구조물의 홀을 천공형성하고 건조를 위한 작업위치로 운반시키는 과정에서 홀보강부의 형성 및 운반, 공급도 동시에 이루어질 수 있다.

이에 따라, 기존에 선박 구조물의 건조가 진행된 상태에서 홀 보강부재를 추가로 구비하여야 하던 번거로운 작업을 생략할 수 있으며, 홀 보강부재의 준비, 절단공정이 이루어지는 작업위치에서 선박 구조물의 홀이 위치하는 지점까지 홀 보강부재를 별도로 조달하는 데 소요되던 시간, 인력을 줄일 수 있다.

또한, 홀보강부를 형성함에 있어서, 홀의 경계 내측에 일체로 연결된 부분을 홀을 관통하는 방향인 수직방향으로 절곡시키는 간단한 공정에 의해 홀보강부를 현장에서 완성함으로써, 기존에 협소한 공간상에서 홀 보강부재를 홀 주위에 용접하는데 소요되던 시간, 인력 및 작업의 곤란성을 줄일 수 있다.

또한, 홀 주위의 휨변형을 보강함에 있어서, 용접 등 열을 이용한 공정을 추가로 수반할 필요가 없음으로써, 기존에 열을 이용하여 홀 주위를 보강시킴에 따라 새로운 변형 요인이 발생하는 것을 방지하고, 궁극적으로 프레임 부재의 홀 변형을 상쇄시킬 수 있다.

도 1 - 일반적으로 선박 구조물상에 홀 보강부재가 설치된 일예를 도시한 평면도
도 2 - 도 1의 A영역에 해당되는 홀 주위에 휨변형 발생된 상태를 촬영한 사진
도 3 - 종래에 선박 구조물에 홀을 천공시키는 과정을 도시한 평면도 및 홀 보강부재의 설치상태를 도시한 사시도
도 4 - 도 3의 B-B선, B'-B'선 단면도
도 5 - 본 발명의 제1실시예에서 선박 구조물에 홀을 천공시키는 과정을 도시한 평면도 및 홀 보강부재의 설치상태를 도시한 사시도
도 6 - 도 5의 C-C선, C'-C'선 단면도
도 7 - 본 발명의 제2실시예에서 선박 구조물에 홀을 천공시키는 과정을 도시한 평면도 및 홀 보강부재의 설치상태를 도시한 사시도
도 8 - 본 발명의 제3실시예에서 선박 구조물에 홀을 천공시키는 과정을 도시한 평면도 및 홀 보강부재의 설치상태를 도시한 사시도
도 9 - 본 발명의 제4실시예에서 선박 구조물에 홀을 천공시키는 과정을 도시한 평면도 및 홀 보강부재의 설치상태를 도시한 사시도
도 10 - 본 발명의 제5실시예에서 선박 구조물에 홀을 천공시키는 과정을 도시한 평면도 및 홀 보강부재의 설치상태를 도시한 사시도
도 11 - 본 발명의 제6실시예에서 선박 구조물에 홀을 천공시키는 과정을 도시한 평면도 및 홀 보강부재의 설치상태를 도시한 사시도

본 발명에 따른 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조 및 휨변형 방지용 보강재 시공방법의 구체적인 실시예들을 상기 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조는, 횡방향 보강재, 종방향 보강재 등을 포함하는 선박 구조물(20a)상에 형성되는 홀(21) 주위의 휨변형을 방지하기 위한 홀 보강수단을 구비함에 있어서, 상기 홀(21)의 경계에 일체로 연결형성된 홀보강부(110)를 구비한 구조를 가진다.

상기 홀보강부(110)는, 도 5 내지 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 구조물(20a)의 제작과정 내지 상기 홀(21)의 형성과정에서 상기 홀(21)의 경계 내측에 일체로 연결되게 형성되어 상기 홀(21)의 내측에 위치한 상태에서, 도 5 내지 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 홀(21)을 관통하는 방향인 수직방향으로 돌출되게 절곡됨으로써 형성된다.

그리고, 상기 홀보강부(110)는, 상기 홀보강부(110)가 연결형성된 해당 홀(21) 경계의 연장선상에 해당되는 방향에 대해서, 상기 홀(21)의 주위가 휘어지는 변형을 안정적으로 보강가능한 강성을 가지도록, 상기 홀(21)의 경계를 따라 지정구간의 범위에서 연속되게 연장형성된다.

상기 홀(21) 및 홀보강부(110)가 형성되는 상기 선박 구조물(20a)은, 일반적으로 횡보강재일 수 있으나, 상기 홀(21)이 형성된다면 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 홀(21)과 홀보강부(110)간의 연결부상에, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 벤딩홈(120)을 형성하면, 상기 홀보강부(110)를 절곡시키는 작용력을 가함에 있어서, 상기 구조물(20a)의 두께 전체에 해당되는 작용력을 가할 필요없이, 상기 벤딩홈(120)에 의해 감소된 두께만큼 벤딩에 필요한 작용력을 감소시켜 보다 용이하게 상기 홀보강부(110)를 절곡시킬 수 있다.

상기 홀(21)이 형성된 연장면을 기준으로 하여, 어느 일측에 상기 벤딩홈(120)을 상기 구조물(20a)의 두께방향으로 오목하게 형성하면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩홈(120)을 고정단부로 하는 상기 홀보강부(110)는 자연히 그 반대측으로 절곡이 유도된다.

상기 홀보강부(110)는, 상기 홀(21)의 경계 전반에 걸쳐 형성될 수 있으나, 상기 홀(21)은 그 설치 환경, 상기 구조물(20a)의 자체 강성, 변형력의 작용 형태 등에 따라 휘는 정도 및 위치가 다르며, 상기 홀보강부(110)를 상기 홀(21) 전반에 걸쳐 형성하면 선박의 하중을 증가시키게 되므로, 상기 홀(21)의 경계 중 휨변형 방지를 위한 보강이 요구되는 일부에 형성될 수 있다.

일반적으로 상기 홀(21)은 사각형, 원형 등의 형상을 가지는데, 사각형으로 관통형성되는 경우, 상기 홀보강부(110)는, 상기 홀(21)의 4개의 직선형 경계 중, 하나 이상에 선택적으로 형성될 수 있다.

상기 홀보강부(110)는, 도 5, 6에 도시된 바와 같이 하나가 상기 홀(21)의 직선형 경계를 따라 직선형으로 연속형성되거나, 2개의 직선형 홀보강부(110)가 상호 이격되게 형성되거나, 도 7, 8, 9에 도시된 바와 같이, 인접한 상기 홀보강부(110)간에 지정 상대각도를 가지도록 2개 내지 4개가 연속형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 상기 홀(21)이 직사각형 형상을 가지는 경우를 들어 설명하고 있으나, 마름모, 평행사변형, 사다리꼴 등의 다양한 사각형 형상을 적용할 수 있으며, 이에 따라, 인접한 상기 홀보강부(110)는 상호 90°의 상대각도를 가지는 것에 한정되지 않고, 예각, 둔각의 범위를 포함한 다양한 상대각도로 지정될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지용 보강재 시공방법은, 상기 홀보강부(110)의 높이를 고려하여 홀(21)보다 작은 크기로 가공홀(210)을 형성하는 홀가공단계와, 상기 가공홀(210)의 경계부상에 평탄하게 형성된 상기 홀보강부(110)를 벤딩시키는 절곡보강단계를 포함하는 구성을 가진다.

상기 홀가공단계에서는, 상기 구조물(20a)상에 형성되는 홀(21)의 휨변형을 보강하기 위해 홀보강부(110)의 높이를 고려하여 홀(21)보다 작은 크기로 가공홀(210)을 형성하고, 상기 가공홀(210)의 경계에서 상기 홀(21)의 경계까지 트임(220)을 형성한다.

그리고, 상기 홀(21)과 홀보강부(110)간의 연결부상에 상기 구조물(20a)의 두께방향으로 상기 벤딩홈(120)을 오목하게 형성하여, 상기 절곡보강단계가 보다 적은 작용력에 의해 원만하게 이루어질 수 있도록 함과 동시에 상기 벤딩홈(120)이 형성된 라인을 이탈하여 임의의 형태로 상기 홀보강부(110)가 절곡형성되는 것을 방지하도록 한다.

상기 절곡보강단계에서는, 상기 홀보강부(110)를 상기 홀(21)을 관통하는 방향(이하 수직방향이라 함)으로 벤딩시키는 것에 의해, 수직방향으로 돌출된 형태로 상기 홀보강부(110)를 완성함과 동시에, 상기 벤딩홈(120)이 형성된 라인을 상기 홀보강부(110)와의 경계선 내지 절곡 연결부로 하여, 상기 홀(21)을 목적한 형상, 크기로 완성한다.

상기 홀가공단계에서, 도 5, 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 가공홀(210)을, 상기 홀(21)의 목적한 형상, 크기에 대해, 하나의 직선형 홀보강부(110)에 해당되는 크기만큼 작게 절단하고, 상기 트임(220)을 상기 홀보강부(110)의 양단에 형성하면, 상기 절곡보강단계에서는, 도 5, 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 하나의 직선형 홀보강부(110)를 절곡형성함과 동시에 사각형 단면형상을 가지는 상기 홀(21)을 목적한 크기로 형성하게 된다.

상기 홀가공단계에서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 가공홀(210)을 2개의 직선형 홀보강부(110)가 상호 직각을 이루는 크기만큼 작게 절단하고, 상기 트임(220)을 상기 2개의 홀보강부가 형성하는 직각형상의 모서리와 양단에 형성하면, 상기 절곡보강단계에서는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상호 수직되는 2개의 직선형 홀보강부(110)를 절곡형성함과 동시에 상기 홀(21)을 목적한 크기로 형성하게 된다.

도 8, 9의 (a)에 도시된 실시예들은, 상기 홀가공단계에서, 각각 3개, 4개의 직선형 홀보강부(110)가 인접한 상기 홀보강부(110)끼리 상호 직각을 이루도록 상기 가공홀(210)을 형성시킨 것으로, 상기 절곡보강단계에서는, 도 8, 9 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 홀보강부(110)와 홀(21)을 목적한 형상, 크기로 형성하게 된다.

상기 홀(21)이 단순한 사각형 형상을 가지는 이외에, 모서리가 라운딩된 형상을 가지는 경우, 상기 홀보강부(110)는, 추가의 공정없이 단순한 벤딩작업에 의해, 상기 홀(21)의 라운딩된 부분을 포함하여 연속적으로 형성되기 곤란하며, 상기 홀(21)의 라운딩된 부분에 대응되는 상기 홀보강부(110)의 부분은, 상기 홀보강부(110)를 절곡형성하는 과정에서 상기 홀(21)의 경계로부터 이격되며 휨강성을 제공할 수 없게 된다.

이에 따라, 상기 홀가공단계에서, 도 10, 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 홀(21)의 라운딩된 부분을 제외하도록 상기 가공홀(210)을 형성하면, 상기 절곡보강단계에서는, 도 10, 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 홀(21)의 라운딩된 부분이 이격된 형태로 다수의 상기 홀보강부(110)를 형성함과 동시에, 상기 다수의 상기 홀보강부(110) 사이에 위치하는 모서리가 라운딩된 형상의 상기 홀(21)을 완성하게 된다.

본 실시예들에 따르면, 상기 홀보강부(110)를 상기 홀(21)의 경계상에 일체로 연결형성시킴으로써, 상기 선박 구조물의 홀(21)을 천공형성하고, 건조를 위한 작업위치로 운반시키는 과정에서, 상기 홀보강부(110)의 형성 및 운반, 공급 또한 동시에 이루어지게 된다.

이에 따라, 기존에 상기 선박 구조물(20a)의 건조가 진행된 상태에서 홀 보강부재를 추가로 구비하여야 하던 번거로운 작업을 생략할 수 있으며, 홀 보강부재의 준비, 절단공정이 이루어지는 작업위치에서 선박 구조물의 홀이 위치하는 지점까지 홀 보강부재를 별도로 조달하는 데 소요되던 시간, 인력 또한 줄일 수 있다.

또한, 상기 홀보강부(110)를 형성함에 있어서, 상기 홀(21)의 경계 내측에 일체로 연결된 부분을 수직방향으로 절곡시키는 간단한 공정에 의해 상기 홀보강부(110)를 현장에서 완성함으로써, 기존에 협소한 공간상에서 홀 보강부재를 홀 주위에 용접하는데 소요되던 시간, 인력 및 작업의 곤란성을 줄일 수 있다.

또한, 홀 주위의 휨변형을 보강함에 있어서, 용접 등 열을 이용한 공정을 추가로 수반할 필요가 없음으로써, 기존에 열을 이용하여 홀 주위를 보강시킴에 따라 새로운 변형 요인이 발생하는 것을 방지하고, 궁극적으로 프레임 부재의 홀 변형을 상쇄시킬 수 있다.

지금까지 도 5 내지 도 11을 참조하여 볼 발명의 실시예들을 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위한 실시예들에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

20a : 구조물 21 : 홀
110 : 홀보강부 120 : 벤딩홈
210 : 가공홀 220 : 트임

Claims (8)

1. 선박 구조물(20a)상에 형성되는 홀(21)의 내측에서 상기 홀(21)을 관통하는 방향인 수직방향으로 절곡되어 형성되고, 상기 홀(21)의 주위가 휘어지는 변형을 보강하도록 상기 홀(21)의 경계를 따라 연속되게 형성되는 일체형 홀보강부(110);
   상기 홀(21)과 홀보강부(110)간의 연결부상에 상기 구조물(20a)의 두께방향으로 오목하게 형성되어 상기 홀보강부(110)의 절곡을 지정방향으로 유도하는 벤딩홈(120);을 포함하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 홀보강부(110)는,
   상기 홀(21)의 경계 중, 휨변형 방지를 위한 보강이 요구되는 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 홀(21)은,
   사각형으로 관통형성되며,
   상기 홀보강부(110)는,
   상기 홀(21)의 4개의 직선형 경계 중, 하나 이상에 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 홀보강부(110)는,
   하나 또는 상호 이격된 2개가 상기 홀(21)의 직선형 경계를 따라 직선형으로 연속형성되는 것을 특징으로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조.
   
6. 제4항에 있어서, 상기 홀보강부(110)는,
   인접한 상기 홀보강부(110)간에 지정 상대각도를 가지도록 2개 내지 4개가 연속형성되는 것을 특징으로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지구조.
   
7. 선박 구조물(20a)상에 형성되는 홀(21)의 휨변형을 보강하기 위한 홀보강부(110)의 높이를 고려하여 홀(21)보다 작은 크기로 가공홀(210)을 형성하고, 상기 가공홀(210)의 경계에서 상기 홀(21)의 경계까지 트임(220)을 형성하는 홀가공단계; 및
   상기 홀(21)을 관통하는 방향인 수직방향으로 상기 홀보강부(110)를 벤딩시켜 목적한 크기로 상기 홀(21)을 완성하는 절곡보강단계;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지용 보강재 시공방법.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 홀가공단계에서는,
   상기 홀(21)과 홀보강부(110)간의 연결부상에 상기 구조물(20a)의 두께방향으로 벤딩홈(120)을 오목하게 형성하는 것을 특징으로 하는 선박 구조물내 홀 주위의 휨변형 방지용 보강재 시공방법.

Images