KR101315377B1 - 해양구조물 과 그 제작방법 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중앙 영역에 중공이 형성되며 일정한 높이를 갖도록 형성된 관상의 콘크리트 튜브와; 원추 형상으로 형성되어 그 상면에 상기 콘크리트 튜브가 안착되어 결합되며 상기 콘크리트 튜브를 지지하는 지지력을 높일 수 있도록 경사진 측면을 따라 형성되는 보강부를 구비한 원추형 구조체와; 상기 원추형 구조체의 둘레면에 구비되며 그 중심에 파일 장착공이 형성된 복수의 파일장착부를; 포함하는 해양구조물을 제시함으로써, 해양구조물을 제작하는데 소요되는 콘크리트의 양을 절감하고 자체 강성을 증대시켜 지지력을 향상시킴과 동시에 해양구조물의 중량을 줄임으로 이를 운반하여 해양에 설치하는데 소요되는 시간과 노력을 절감시킬 수 있다.

Description

해양구조물 과 그 제작방법 및 그 시공방법{OFFSHORE STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF AND STRUCTURING METHOD}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 해양구조물에 관한 것이다.

일반적으로 해양구조물은 해상에 다양한 물체를 설치하기 위하여 해양의 지반에 설치되는 구조체이다.

이러한 해양구조물에는 항상 파도, 조류 및 바람 등에 의한 외력이 작용하게 되고, 이로 인하여 이러한 해양구조물은 외력에 가장 잘 견디며 부식에도 강한 콘크리트 재질로 형성되는 경우가 많다.

도 1은 종래의 해양구조물의 구조를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 해상의 강한 풍력, 파도, 지진 등에 의해 본체(1)가 전도되지 않도록 본체(1)의 하부에는 원추 형상의 전도방지부(2)가 형성되며, 구조물의 전체적인 슬라이딩을 방지하기 위하여 사석 등으로 형성되는 슬라이딩 방지부(3)가 형성되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 해양구조물에 있어서는, 해양구조물 전체가 콘크리트 재질로 형성되므로 해양구조물을 제작하는데 많은 양의 콘크리트가 소요될 뿐만 아니라, 많은 양의 콘크리트가 소요된 것에 비하여 만족할 만한 강도나 지지력을 얻지 못한다는 문제점이 있다.

또한, 해양구조물 전체가 콘크리트 재질로 형성되므로 과다한 무게로 인하여 해양에 이러한 해양구조물을 설치하기 위하여 운반하는데 많은 비용과 노력이 소요될 뿐만 아니라 해양구조물을 해양에 설치하기도 용이하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 해양구조물을 제작하는데 소요되는 콘크리트의 양을 절감하고 자체 강성을 증대시켜 지지력을 향상시킴과 동시에 해양구조물의 중량을 줄임으로 이를 운반하여 해양에 설치하는데 소요되는 시간과 노력을 절감시킬 수 있는 해양구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 중앙 영역에 중공이 형성되며 일정한 높이를 갖도록 형성된 관상의 콘크리트 튜브와; 원추 형상으로 형성되어 그 상면에 상기 콘크리트 튜브가 안착되어 결합되며 상기 콘크리트 튜브를 지지하는 지지력을 높일 수 있도록 경사진 측면을 따라 형성되는 보강부를 구비한 원추형 구조체와; 상기 원추형 구조체의 둘레면에 구비되며 그 중심에 파일 장착공이 형성된 복수의 파일장착부를; 포함하는 해양구조물을 제시한다.

여기서, 상기 원추형 구조체는 일정한 내부공간을 구비하고 원추 형상으로 형성되어 둘레면을 형성하는 콘크리트 벽체와, 상호 교체되도록 형성되어 각각 상기 콘크리트 벽체의 하단과 상단의 내면과 각각 접촉되는 복수의 십자형 에이치빔으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 십자형 에이치빔은 상호 중첩되도록 배치되고, 상기 보강부는 상기 십자형 에이치빔이 각각 상기 콘크리트 벽체의 하단 및 상단과 접촉되는 하단접촉부와 상단접촉부 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 보강부는 상기 콘크리트 벽체의 두께보다 더 두꺼운 길이의 직경을 갖도록 형성된 콘크리트 기둥과, 상기 콘크리트 기둥의 내부에 상기 콘크리트 기둥의 높이 방향을 따라 내재되는 복수의 긴장재로 이루어질 수 있다.

아울러, 상기 보강부는 상기 콘크리트 벽체의 두께보다 더 두꺼운 길이의 직경을 갖도록 형성된 콘크리트 기둥과, 상기 콘크리트 기둥의 내부에 상기 콘크리트 기둥의 높이 방향을 따라 내재되는 에이치빔으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 보강부는 상기 하단접촉부와 상기 상단접촉부 사이의 상기 콘크리트 벽체에 내재되는 에이치빔으로 구성할 수 있다.

또한, 상기 보강부는 상기 하단접촉부와 상기 상단접촉부 사이의 상기 콘크리트 벽체에 내재되는 에이치빔과, 상기 콘크리트 벽체를 감싸도록 상기 콘크리트 벽체의 내주면과 외주면에 각각 구비되는 내부강재와 외부강재로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 해양구조물을 제조하는 방법으로서, 십자형 에이치빔과 십자형 에이치빔 사이에 긴장재나 혹은 에이치빔을 설치하여 원추형 구조체의 골조를 형성하는 제1단계와; 하측에 배치된 상기 십자형 에이치빔의 단부에 각각 파일장착부를 설치하는 제2단계와; 상기 골조의 주연부에 원추 형상의 거푸집을 축조하고 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 제3단계와; 상기 원추형 구조체의 상면에 콘크리트 튜브를 안착시켜서 상기 원추형 구조체와 상기 콘크리트 튜브를 결합시키는 제4단계를; 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제3단계에서는 상기 긴장재나 혹은 에이치빔의 주연부에 일정한 직경을 갖는 콘크리트 기둥을 형성할 수 있도록 거푸집을 축조할 수 있다.

본 발명에 따른 해양구조물을 제조하는 다른 방법으로서, 십자형 에이치빔과 십자형 에이치빔 사이에 긴장재나 혹은 에이치빔을 설치하여 원추형 구조체의 골조를 형성하는 제1단계와; 하측에 배치된 상기 십자형 에이치빔의 단부에 각각 파일장착부를 설치하는 제2단계와; 상기 골조의 주연부에 원추 형상의 내부강재와 외부강재를 축조하고 상기 내부강재와 외부강재 사이에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 제3단계와; 상기 원추형 구조체의 상면에 콘크리트 튜브를 안착시켜서 상기 원추형 구조체와 상기 콘크리트 튜브를 결합시키는 제4단계를; 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 해양구조물을 제작하는데 소요되는 콘크리트의 양을 절감하고 자체 강성을 증대시켜 지지력을 향상시킴과 동시에 해양구조물의 중량을 줄임으로 이를 운반하여 해양에 설치하는데 소요되는 시간과 노력을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 해양구조물이 해저면에 설치된 구조를 도시한 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 해양구조물의 구조를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이며,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이며,
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 해양구조물을 제조하는 과정을 순차적으로 도시한 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 해양구조물이 해저면에 설치된 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 해양구조물의 구조를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 원추형 구조체의 횡단면의 구조를 도시한 단면도이고, 도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 해양구조물을 제조하는 과정을 순차적으로 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 해양구조물은, 중앙 영역에 중공(110)이 형성되며 일정한 높이를 갖도록 형성된 관상의 콘크리트 튜브(100)와, 원추 형상으로 형성되어 그 상면에 콘크리트 튜브(100)가 안착되어 결합되며 콘크리트 튜브(100)를 지지하는 지지력을 높일 수 있도록 경사진 측면을 따라 형성되는 보강부(210)를 구비한 원추형 구조체(200)와, 원추형 구조체(200)의 둘레면에 구비되며 그 중심에 파일장착공(310)이 형성된 복수의 파일장착부(300)를 포함하여 구성되어 있다.

콘크리트 튜브(100)는 원통 형상의 부재로서 그 중심에는 별도의 구조체가 안착되도록 강관이 삽입되어 고정되는 중공(110)이 관통 형성되어 있다.

콘크리트 튜브(100)의 내부에는 그 높이 방향을 따라 프리텐션 방식에 의해 긴장재(120)가 긴장된 상태로 매설되거나 혹은 포스트텐션에 의해 긴장재(120)가 매설될 수 있다.

원추형 구조체(200)는 일정한 내부공간(210)이 구비되며, 그 상면에 안착되어 결합되는 콘크리트 튜브(100)가 전도되지 않도록 하측으로 갈수록 직경이 증가하는 원추 형상의 부재이다.

원추형 구조체(200)는 원추 형상의 둘레면을 형성하는 콘크리트 벽체(220)와, 상호 교체되도록 형성되어 각각 콘크리트 벽체(220)의 하단과 중간 및 상단의 내면과 각각 접촉되는 복수의 십자형 에이치빔(230)으로 구성될 수 있다.

콘크리트 벽체(220)는 콘크리크 재질로 형성되어 콘크리트를 타설한 후에 양생함으로써 형성되며, 본 발명의 제4실시예에 따른 원추형 구조체(200)를 제외한 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 원추형 구조체(200)는 콘크리트의 타설을 위해서 별도의 거푸집을 형성하여 콘크리트를 타설하고 콘크리트의 양생이 완료된 후에는 거푸집은 제거된다.

십자형 에이치빔(230)은 에이치빔과 에이치빔이 상교 직교되게 교차시켜 방사상으로 배치된 구조물로서 상호 중첩되도록 배치되고, 보강부(240)는 십자형 에이치빔(230)이 각각 콘크리트 벽체(220)의 하단 및 상단과 접촉되는 하단접촉부와 상단접촉부 사이에 배치될 수 있다.

물론 콘크리트 벽체(220)의 하단 및 상단 사이에도 추가로 십자형 에이치빔(230)은 구비될 수 있으며, 이때에도 하단 및 상단에 배치된 십자형 에이치빔(230)과 중첩되는 위치로 배치되어야 함은 물론이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 원추형 구조체의 보강부(240)는 콘크리트 벽체(220)의 두께보다 더 두꺼운 길이의 직경을 갖도록 형성된 콘크리트 기둥(241)과, 콘크리트 기둥(241)의 내부에 콘크리트 기둥(241)의 높이 방향을 따라 내재되는 복수의 긴장재(242)로 이루어질 수 있다.

콘크리트 기둥(241)은 거푸집을 기둥 형상으로 축조하여 형성할 수 있으며, 하중에 견디는 지지력을 향상시킬 수 있도록 그 직경은 콘크리트 벽체(220)의 두께보다 더 두꺼운 길이의 직경을 갖도록 형성하는 것이 효과적이다.

이러한 보강부(240)의 내부에는 휨강도를 향상시킬 수 있도록 복수의 긴장재(242)가 내재되는데, 긴장재(242)는 그 높이 방향을 따라 포스트텐션 방식에 의하여 매립되는 것이 콘크리트 기둥(241)의 강도 향상시키는데 더욱 효과적일 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 원추형 구조체의 보강부(240)는 콘크리트 벽체(220)의 두께보다 더 두꺼운 길이의 직경을 갖도록 형성된 콘크리트 기둥(241)과, 콘크리트 기둥(241)의 내부에 콘크리트 기둥(241)의 높이 방향을 따라 내재되는 에이치빔(243)으로 이루어질 수도 있다.

콘크리트 기둥(241)은 제1실시예에서와 마찬가지로 거푸집을 기둥 형상으로 축조하여 형성할 수 있으며, 하중에 견디는 지지력을 향상시킬 수 있도록 그 직경은 콘크리트 벽체(220)의 두께보다 더 두꺼운 길이의 직경을 갖도록 형성하는 것이 효과적이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 원추형 구조체의 보강부(240)의 경우에는 별도의 콘크리트 기둥(241)을 구비하지 않고, 에이치빔(244)이 상기 하단접촉부와 상기 상단접촉부 사이의 콘크리트 벽체(220)에 직접 내재되도록 한 구성이다.

이러한 구성의 경우에는 원추형 구조체의 제작에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제작에 소요되는 콘크리트의 양도 줄여서 재료비용을 절감시키고 원추형 구조체의 무게를 줄여서 운반을 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 보강부(240)는 상기 하단접촉부와 상기 상단접촉부 사이의 콘크리트 벽체(220)에 내재되는 에이치빔(244)과, 콘크리트 벽체(220)를 감싸도록 콘크리트 벽체(220)의 내주면과 외주면에 각각 구비되는 내부강재(245)와 외부강재(246)로 이루어질 수 있다.

이러한 구성의 경우에는 콘크리트 벽체(220)를 형성하기 위한 별도의 거푸집을 형성하지 않아도 되므로 제작에 소요되는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트 벽체(220) 자체를 내부강재(245)와 외부강재(246)로 보호할 수 있고 원추형 구조체(200) 자체의 강성을 보강할 수 있다는 효과가 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 해양구조물을 제작하는 방법은 다음과 같다.

우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 십자형 에이치빔(230)과 십자형 에이치빔(230) 사이에 긴장재(242)나 혹은 에이치빔(243)을 설치하여 원추형 구조체(200)의 골조를 형성한다.

그리고, 도 7b에 도시한 바와 같이, 하측에 배치된 상기 십자형 에이치빔(230)의 단부에 각각 파일장착공(310)이 형성된 파일장착부(300)를 접합시킨 후에 상기 골조의 주연부에 원추 형상의 거푸집을 축조하고 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생시킴으로써 도 7c와 같은 형태가 되도록 한다.

이때, 십자형 에이치빔(230)과 접촉되는 영역의 거푸집은 콘크리트 기둥(241)을 형성할 수 있도록 원기둥 형상의 둘레면을 갖도록 형성하여 긴장재(242)나 혹은 에이치빔(243)이 콘크리트 기둥(241)의 내부에 내재되도록 한다.

그 후, 도 7d와 도 7e에 도시한 바와 같이, 원추형 구조체(200)의 상면에 콘크리트 튜브(100)를 안착시켜서 원추형 구조체(200)와 콘크리트 튜브(100)를 결합시키고, 해저면에 항타할 파일(320)을 파일장착공(310)에 삽입시킴으로써 해양구조물의 제조가 완성된다.

본 발명의 제4실시예에 따른 해양구조물을 제조하는 방법을 도 6 및 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 십자형 에이치빔(230)과 십자형 에이치빔(230) 사이에 긴장재(242)나 혹은 에이치빔(243)을 설치하여 원추형 구조체(200)의 골조를 형성한다.

그리고, 하측에 배치된 십자형 에이치빔(230)의 단부에 각각 파일장착공(310)이 형성된 파일장착부(200)를 설치한 후에 상기 골조의 주연부에 원추 형상의 내부강재(245)와 외부강재(246)를 축조한다.

그 후, 내부강재(245)와 외부강재(246) 사이에 콘크리트를 타설하여 양생시키고, 원추형 구조체(200)의 상면에 콘크리트 튜브(100)를 안착시켜서 원추형 구조체(200)와 콘크리트 튜브(100)를 결합시킴으로써 해양구조물의 제조가 완료된다.

한편, 본 발명에 따른 해양구조물을 해저면에 시공하는 방법은 다음과 같다.

우선, 지상에서 상술한 과정에 의하여 해양구조물을 제조한 후에, 해상 크레인을 이용하여 해양구조물을 해중에 설치한다.

그 후, 복수의 파일장착부(300)의 파일장착공(310)에 파일(320)을 삽입하여, 파일의 하단이 해저지반에 매설되도록 항타하여 해양구조물이 해저면 일측에 고정 되도록 한다.

즉, 해상에서 해양구조물의 제조 및 시공이 이루어지는 것이 아니라, 해양구조물의 제조를 지상에서 이루어지도록 하고, 이를 시공위치로 인양하여 파일장착부(300)의 파일장착공(310)에 파일(320)을 항타 등에 의해 설치하는 방식에 의해 시공하도록 한 것이다.

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

또한, 파일(320)을 항타하여 해저면에 삽입시에 파일(320) 상단부의 일정 길이가 파일장착부(300)의 상측으로 돌출되도록 항타한 후에, 파일장착부(300)의 상측으로 일정 길이 돌출된 파일(320) 상단부의 주연부와, 파일장착부(300)의 상면을 접합시킴으로써 해양구조물의 시공이 완료된다.

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 : 콘크리트 튜브 110 : 중공
200 : 원추형 구조체 210 : 내부공간
220 : 콘크리트 벽체 230 : 십자형 에이치빔
240 : 보강부 241 : 콘크리트 기둥
242 : 긴장재 243 : 에이치빔
244 : 에이치빔 245 : 내부강재
246 : 외부강재 300 : 파일장착부
310 : 파일장착공 320 : 파일

Claims (11)

1. 중앙 영역에 중공이 형성되며 일정한 높이를 갖도록 형성된 관상의 콘크리트 튜브와;
   원추 형상으로 형성되어 그 상면에 상기 콘크리트 튜브가 안착되어 결합되며 일정한 내부공간을 구비하고 둘레면을 형성하는 콘크리트 벽체와, 상호 교차되도록 형성되어 각각 상기 콘크리트 벽체의 하단과 상단의 내면과 각각 접촉되는 복수의 십자형 에이치빔과, 상기 콘크리트 튜브를 지지하는 지지력을 높일 수 있도록 경사진 측면을 따라 형성되는 보강부를 구비한 원추형 구조체와;
   상기 원추형 구조체의 둘레면에 구비되며 그 중심에 파일장착공이 형성된 복수의 파일장착부를; 포함하며,
   상기 십자형 에이치빔은 상호 중첩되도록 배치되고, 상기 보강부는 상기 십자형 에이치빔이 각각 상기 콘크리트 벽체의 하단 및 상단과 접촉되는 하단접촉부와 상단접촉부 사이의 상기 콘크리트 벽체에 내재되는 에이치빔을; 포함한 것을 특징으로 하는 해양구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 보강부는 상기 콘크리트 벽체를 감싸도록 상기 콘크리트 벽체의 내주면과 외주면에 각각 구비되는 내부강재와 외부강재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 해양구조물.
8. 제1항에 따른 해양구조물을 제조하는 방법으로서,
   십자형 에이치빔과 십자형 에이치빔 사이에 에이치빔을 설치하여 원추형 구조체의 골조를 형성하는 제1단계와;
   하측에 배치된 상기 십자형 에이치빔의 단부에 각각 파일장착부를 설치하는 제2단계와;
   상기 골조의 주연부에 원추 형상의 거푸집을 축조하고 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 제3단계와;
   상기 원추형 구조체의 상면에 콘크리트 튜브를 안착시켜서 상기 원추형 구조체와 상기 콘크리트 튜브를 결합시키는 제4단계를;
   포함한 것을 특징으로 하는 해양구조물의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제3단계에서는 상기 에이치빔의 주연부에 일정한 직경을 갖는 콘크리트 기둥을 형성할 수 있도록 거푸집을 축조하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 제조방법.
10. 제7항에 따른 해양구조물을 제조하는 방법으로서,
    십자형 에이치빔과 십자형 에이치빔 사이에 에이치빔을 설치하여 원추형 구조체의 골조를 형성하는 제1단계와;
    하측에 배치된 상기 십자형 에이치빔의 단부에 각각 파일장착부를 설치하는 제2단계와;
    상기 골조의 주연부에 원추 형상의 내부강재와 외부강재를 축조하고 상기 내부강재와 외부강재 사이에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 제3단계와;
    상기 원추형 구조체의 상면에 콘크리트 튜브를 안착시켜서 상기 원추형 구조체와 상기 콘크리트 튜브를 결합시키는 제4단계를;
    포함한 것을 특징으로 하는 해양구조물의 제조방법.
11. 제1항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 해양구조물을 시공하는 방법으로서,
    지상에서 해양구조물의 골조를 축조하고 콘크리트를 타설한 후 양생함으로써 상기 해양구조물을 제조하는 단계와;
    상기 해양구조물의 파일장착부가 해저면에 접촉하도록 상기 해양구조물을 해중에 설치하는 단계와;
    상기 파일장착부의 파일장착공에 파일을 장착하여, 상기 파일의 하단이 해저지반에 매설되도록 하는 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.

Images