KR101432625B1 - 강관의 이음 방법 - Google Patents

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KR101432625B1 KR1020130152997A KR20130152997A KR101432625B1 KR 101432625 B1 KR101432625 B1 KR 101432625B1 KR 1020130152997 A KR1020130152997 A KR 1020130152997A KR 20130152997 A KR20130152997 A KR 20130152997A KR 101432625 B1 KR101432625 B1 KR 101432625B1
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박경룡
최영구
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주식회사 디에스글로벌
박경룡
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Abstract

본 발명은 강관의 이음 방법에 관한 것으로, 제1강관의 내주면에 접하면서 다수의 제1구멍이 관통 형성된 제1보강판과, 제2강관의 내주면에 접하면서 상기 제1보강판에 형성된 제1구멍과 정렬되는 다수의 제2구멍이 형성된는 제2보강판을 준비하는 단계와; 상기 제1보강판을 상기 제1강관의 내부에 용접하여 결합하는 제1보강판 결합단계와; 상기 제2보강판을 상기 제2강관의 내부에 용접하여 결합하는 제2보강판 결합단계와; 상기 제1보강판의 제1구멍과 상기 제2보강판 사이의 제2구멍을 정렬시킨 상태로, 상기 제1구멍과 상기 제2구멍 중 어느 하나 이상을 인장재로 연결하는 인장재연결단계와; 상기 제1강관과 상기 제2강관의 끝단을 결합하는 잇는 강관결합단계와; 상기 제1보강판의 제1구멍과 상기 제2보강판 사이의 제2구멍의 사이를 연결하는 상기 인장재를 긴장 정착하여, 상기 제1강관과 상기 제2강관의 이음부를 보강하는 이음부보강단계를; 포함하여 구성되어, 강관의 정렬 상태가 정확한 일직선으로 유지할 수 있으면서 강관의 이음 강도를 확실하고 정확한 양만큼 높일 수 있는 강관 이음 방법을 제공한다.

Description

강관의 이음 방법 {METHOD OF CONNECTING AND REINFORCING STEEL PIPES}
본 발명은 강관의 이음 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종방향으로 인접하는 강관의 끝단부가 정확하게 정렬되고 변형되지 않은 상태에서 이음 작업을 행할 수 있도록 하고, 동시에 강관의 이음부의 연결 강도를 향상시킬 수 있는 강관의 이음 방법에 관한 것이다.
일반적으로 건설 및 토목 현장에서 사용되는 강관은 구조 부재로서 길게 연결되어 사용된다. 종래에는, 강관의 끝단부에 연결 플레이트를 플랜지 형태로 마련하여, 연결 플레이트를 매개로 볼트 체결하는 것에 의하여 강관을 종방향으로 연결하는 구조가 사용되었다.
그러나, 연결 플레이트에 의해 강관을 연결할 경우에는 연결 플레이트의 면적을 크게 구성해야만 이음부의 연결 강도를 향상시킬 수 있었다. 그러나, 연결 플레이트의 면적이 넓어지면, 강관의 이음에 소요되는 비용이 증가할 뿐만 아니라 하나하나 볼트로 체결 고정하는 데 소요되는 시간도 증가하며, 무엇보다도 기술자의 숙련도에 따라 강관 이음부의 품질 균일성이 저하되는 문제가 야기되었다.
대한민국 공개특허 제10-2012-71002호에 따르면, 강관을 연결 플레이트로 덧대어 볼트 체결로 고정하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 이 구성도 역시 연결 플레이트를 매개로 강관을 종방향으로 잇도록 구성되므로, 강관 이음에 소요되는 시간 및 비용이 크게 증가하는 문제가 있었다. 무엇보다도 강관을 현장으로 이송하는 동안에 강관의 끝단부에 발생되는 변형에 의해 강관의 끝단부가 정확하게 맞닿지 않은 상태에서 연결되는 문제가 야기되었다.
이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 제10-945049호에 따르면, 도1에 도시된 바와 같이, 강관(10, 20)의 내경(d2)과 일치하는 가장자리(32e)를 갖는 격판(32, 32') 및 이들을 연결하는 연결부(31)로 이루어진 연결체(30)를 이용한 강관 합성 연결구조를 개시하고 있다.
이와 같이 구성된 강관합성 연결구조는, 도2a에 도시된 바와 같이 연결체(30)의 일측 격판(32)에 제1강관(10)을 삽입(10x)한 후, 제1강관(10)의 내주면과 일측 격벽(32)을 용접(99)으로 접합하고, 그 다음, 도2b에 도시된 바와 같이 연결하고자 하는 제2강관(20)의 내주면에 연결체(30)의 타측 격판(32')을 삽입시킨 상태에서, 서로 동일한 외경(d1)을 갖는 제1강관(10) 및 제2강관(20)의 끝단부를 용접(97)으로 접합한다. 그리고 나서, 도2c에 도시된 바와 같이, 제2강관(20)의 내주면과 연결체(30)의 타측 격판(32')을 용접(95)으로 접한 한 후에, 강관(10, 20)에 미리 형성해둔 주입공(10a, 10b)에 콘크리트(40)를 타설하여 연결부(31)의 돌출 부재(31a)와 일체로 결합 콘크리트(40)가 합성됨에 따라, 강관(10, 20)의 이음부의 연결 강도를 향상시킨다.
그러나, 일반적으로 강관(10, 20,...)의 이음 공정은 2개의 강관만을 잇는 것이 아니라, 2개 이상을 연속적으로 연결하기 때문에, 상기와 같이 구성된 종래의 강관 합성 연결구조는, 일단부에서 이음 공정이 행해진 제1강관(10)의 일단부(도2a를 기준으로 우측 끝단)은 막혀 있으므로, 작업자가 통행할 수 없는 상태가 된다. 따라서, 격판(32)과 제1강관(10)을 용접(99)으로 결합(도2a)하기 위해서는, 작업자가 연결재(31)와 제1강관(10)의 사잇 공간(C)을 통해 손을 넣고 용접 작업을 할 수 밖에 없다. 그런데, 강관의 크기가 600mm 이상 큰 경우에도, 연결재(31)와 강관(10)의 사잇 공간은 충분히 크게 확보되기 어려우므로, 격판(32)과 제1강관(10)의 용접(99)이 견고하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 용접 과정에서 연결재(31)의 자세가 틀어질 경우에는 강관(10, 20)을 정교하게 정렬시키지 못한 상태로 이음 공정이 행해지는 치명적인 문제가 있었다.
무엇보다도, 강관(10, 20)의 연결 강도를 향상시키기 위하여 주입하는 콘크리트(40)가 연결재(31)와 강관(10, 20) 사이의 공간을 완전히 채운 것인지, 아니면 일부만 채우고 중간에 빈 공간이 남아 있는지 여부를 시각적으로 확인할 수 있는 방도가 없으므로, 강관(10, 20)의 연결 강도가 이음 공정 시마다 편차가 심해질 수 밖에 없는 한계가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종방향으로 인접하는 강관의 끝단부가 변형되지 않은 원래 형상대로 맞닿아 있고, 강관이 서로 일직선으로 정렬된 상태를 신뢰성있게 확보한 상태에서 이음 공정이 행해짐으로써, 강관의 이음 강도를 높일 수 있는 강관의 이음 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 강관의 이음 상태에서 강관의 내부를 통행할 수 있는 형태로 이음 구조를 형성함에 따라, 강관과 보강판 사이의 결합 공정을 충분한 작업 공간이 확보된 상태에서 행해질 수 있도록 함으로써, 이음 결합부의 견고성을 보다 향상시키는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 인장재를 이용하여 강관의 이음부를 보강하도록 구성됨에 따라, 강관의 연결 강도를 종래에 비하여 정량적으로 정확하게 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 제1강관과 제2강관을 종방향으로 현장 연결시키는 강관 이음 방법으로서, 상기 제1강관의 내주면에 접하는 제1보강판과, 상기 제2강관에 접하는 제2보강판을 준비하는 단계와; 상기 제1보강판을 상기 제1강관의 내부에 용접하여 결합하는 제1보강판 결합단계와; 상기 제2보강판을 상기 제2강관의 내부에 용접하여 결합하는 제2보강판 결합단계와; 상기 제1보강판에 마련되어 있는 제1구멍과 상기 제2보강판에 마련되어 있는 제2구멍을 정렬시킨 상태로, 상기 제1구멍과 상기 제2구멍 중 어느 하나 이상을 인장재로 연결하는 인장재연결단계와; 상기 제1강관과 상기 제2강관의 끝단을 결합하는 잇는 강관결합단계와; 상기 제1보강판의 제1구멍과 상기 제2보강판 사이의 제2구멍의 사이를 연결하는 상기 인장재를 긴장 정착하여, 상기 제1강관과 상기 제2강관의 이음부를 보강하는 이음부보강단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법을 제공한다.
이는, 연결하고자 하는 제1강관 및 제2강관의 내주면에 제1보강판과 제2보강판을 각각 결합하여, 제1강관과 제2강관의 끝단부가 현장으로 운반하거나 보관하는 도중에 변형이 생겼더라도, 제1강관 및 제2강관의 연결부의 끝단부를 원래 형상대로 복원하여 서로 정확하게 맞닿게 한 상태에서, 제1보강판과 제2보강판을 인장재로 서로 동일한 간격이 되게 연결하여 제1강관과 제2강관이 정확하게 일직선으로 정렬된 상태가 된 상태에서, 이음 공정이 행해짐으로써 강관의 이음 강도를 확실하게 높일 수 있도록 하기 위함이다.
이 뿐만 아니라, 강관의 내주면의 형상대로 형성된 제1보강판과 제2보강판이 각각 제1강관과 제2강관에 용접으로 결합된 상태에서, 제1보강판과 제2보강판을 잇는 인장재를 긴장 정착함으로써, 고정 너트의 회전수를 기초로 강관에 도입되는 압축 프리스트레스를 정확한 양만큼 도입할 수 있게 된다.
여기서, 상기 제1보강판에는 상기 제1구멍이 다수로 형성되고, 상기 제2보강판에는 상기 제2구멍이 상기 제1구멍과 정렬되는 위치에 다수로 형성되어; 상기 인장재연결단계는 상기 제1보강판의 다수의 상기 제1구멍과 상기 제2보강판의 상기 제2구멍을 정렬시킨 상태로 상기 제1구멍과 상기 제2구멍을 상기 인장재로 연결하는 것에 의하여 이루어질 수 있다.
또는, 상기 제1보강판에는 상기 제1구멍이 중앙부에 형성되고, 상기 제2보강판에는 상기 제2구멍이 상기 제1구멍과 정렬되는 중앙부에 형성되어; 상기 인장재연결단계는 상기 제1보강판의 중앙부에 위치한 상기 제1구멍과 상기 제2보강판의 중앙부에 위치한 상기 제2구멍을 정렬시킨 상태로 상기 제1구멍과 상기 제2구멍을 상기 인장재로 연결하는 것에 의하여 이루어질 수도 있다.
이 때, 상기 제1강관과 상기 제2강관은 서로 직경이 동일하게 형성되어, 상기 강관결합단계는 상기 제1강관과 상기 제2강관의 끝단을 맞대음 용접하여 잇는 것에 의하여 상호 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 상기 제1강관과 상기 제2강관의 끝단에는 내부 격판이 형성되어, 상기 강관결합단계는 상기 내부 격판을 고장력 볼트로 체결 결합하여 잇도록 구성될 수도 있다.
상기 인장재연결단계는 상기 제1보강판과 상기 제2보강판 사이의 인장재 사이의 간격이 모두 동일해지도록 조정하는 구성을 포함할 수 있다. 이를 통해, 제1보강판과 제2보강판이 각각 제1강관과 제2강관에 용접 결합된 상태에서, 제1강관과 제2강관은 완전히 일직선으로 정렬된 상태가 되므로, 제1강관과 제2강관을 서로 결합할 때에 틀어짐이나 위치 편차없이 정확하게 상호 이음을 할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제1보강판 및 상기 제2보강판은 중앙부에 작업자가 통행할 수 있는 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 내측에는 보강재가 결합되며, 관통공의 주변에 인장재가 설치되는 제1구멍 및 제2구멍이 각각 배열된다. 이를 통해, 작업자는 제1보강판과 제2보강판을 제1강관과 제2강관에 용접 결합함에 있어서, 관통공을 통해 어느 위치에서든지 제1보강판과 제2보강판에 간섭되지 않고 강관 내에서 이동하면서 충분한 공간 내에서 용접 공정을 행할 수 있게 된다.
그리고, 상기 인장재는 케이블, 강선 등 다양하게 적용될 수 있다. 다만, 인장재가 강재로 형성되거나 탄소 섬유재로 형성되면, 상기 강관결합단계에서 상기 2개의 강관의 이동 경로를 인장재에 의하여 가이드하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 종방향으로 인접한 제1강관과 제2강관을 서로 맞대음 이음 공정을 하면서 이동하는 공정이 보다 용이해진다.
그리고, 상기 제1보강판 결합단계 및 상기 제2보강판 결합단계를 행하고 나서 상기 강관결합단계를 행하기 이전에, 상기 제1강관과 상기 제2강관의 내주면에 접하는 크기의 가이드 관을 상기 제1강관과 상기 제2강관에 삽입하는 가이드관 삽입단계를; 더 포함하여 구성될 수 있다. 이를 통해, 제1강관과 제2강관을 직선으로 정렬시키는 공정이 용이해질 뿐만 아니라, 제1강관의 끝단과 제2강관의 끝단의 맞대기 용접 공정에서 발생되는 용융 액체가 맞대기 용접 지점 아래로 떨어져 주변을 지저분하게 하면서 용접 단면이 작아지면서 용접 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 종방향으로 잇고자 하는 제1강관 및 제2강관의 내주면에 제1보강판과 제2보강판을 각각 결합하여, 제1강관과 제2강관의 끝단부가 제작 당시의 형상으로 복원된 상태에서 맞닿아 이음 공정이 행해지므로, 용접 등에 의한 결합 강도가 이음 공정이 행해진 전체(맞닿음 용접의 경우에는 원주 전체에 걸쳐 균일함)에 걸쳐 일정하게 유지되므로 강관의 이음 강도를 신뢰성있게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제1보강판과 제2보강판을 인장재로 서로 동일한 간격이 되어 제1강관과 제2강관이 정확하게 일직선으로 정렬된 상태가 된 상태에서, 제1강관과 제2강관의 이음 작업이 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 직경이 600mm 이상의 강관의 이음 방법에 관한 것으로, 제1보강판 및 상기 제2보강판에 작업자가 통행할 수 있는 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 내측에는 보강재가 결합됨으로써, 보강판의 저항 능력이 저하되지 않으면서, 제1보강판 및 제2보강판에 의하여 강관 내부가 막히지 않으므로, 작업자가 강관 내에서 이동하면서 어느 위치에서든지 충분한 공간을 확보한 상태에서 이음 작업을 할 수 있으므로, 작업 공간이 협소하여 이음부의 결합상태가 저하되는 문제를 해소할 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 제1보강판과 제2보강판의 구멍을 연결하는 인장재를 설치하고, 인장재를 고정하는 고정 너트의 회전 수를 기초로 인장재를 긴장 정착하는 것에 의하여, 강관의 이음부에 정확한 압축 프리스트레스를 도입함으로써, 강관의 이음 강도를 크게 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1는 종래의 강관의 이음 구조를 도시한 분해 사시도,
도2a 내지 도2d는 도1의 강관의 이음 구조를 공정 순서대로 도시한 종단면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관의 이음 방법이 적용되는 이음 구조를 도시한 분해 사시도,
도4는 강관에 보강판이 고정된 상태를 도시한 절개 사시도,
도5는 도4의 정면도,
도6a 내지 도6e는 도3의 강관 이음 구조를 공정 순서대로 도시한 종단면도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강관의 이음 구조를 도시한 종단면도,
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관의 이음 구조를 도시한 종단면도,
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관의 이음 구조를 도시한 종단면도,
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관의 이음 구조를 도시한 종단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 강관의 이음 구조(100)는 원형 형태로 형성된 제1강관(110)과, 제1강관(110)에 종방향으로 연결되는 제2강관(120)과, 제1강관(110)의 제작 당시의 내주면의 치수대로 외주면이 형성된 제1보강판(130)과, 제2강관(120)의 제작 당시의 내주면의 치수대로 외주면이 형성된 제2보강판(140)과, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)의 구멍에 각각 설치되어 긴장 정착되는 인장재(150)로 구성된다. 즉, 제1강관(110)의 제작 당시의 내주면 치수(내측 직경)가 제1보강판(130)의 외주면(외경) 치수가 되고, 제2보강판(140)은 상기 제2강관(120)의 제작 당시의 내주면 치수가 제2보강판(140)의 외주면 치수가 된다.
상기 제1강관(110) 및 제2강관(120)은 동일한 직경으로 형성되며, 끝단면(110e, 120e)이 서로 맞닿은 상태에서 이음 작업이 이루어진다. 도면에는 제1강관(110) 및 제2강관(120)이 원형 파이프 형태인 것을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 제1강관(110) 및 제2강관(120)은 사각 강관이나 그 밖에 다른 형상의 강관일 수도 있다.
상기 제1보강판(130)과 상기 제2보강판(140)은 각각 제1강관(110) 및 제2강관(120)의 내주면을 따라 라인 용접(88, 88')으로 접합된다. 따라서, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)은 제1강관(110) 및 제2강관(120)의 제작 당시의 내주면의 형태 및 치수로 형성된다. 예를 들어, 제1강관(110) 및 제2강관(120)이 원형 강관인 경우에는 제작 당시의 내주면 치수가 직경이 되는 원판으로 형성되고, 제1강관(110) 및 제2강관(120)이 사각 강관인 경우에는 제작 당시의 내주면 치수가 변의 치수가 되는 사각판으로 형성된다. 다만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)은 제1강관(110) 및 제2강관(120)의 내주면의 일부에서만 용접 결합되도록 절개된 원형으로 형성될 수도 있다.
그리고, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)에는 서로 정렬되는 위치에 인장재(150)가 관통하는 구멍이 다수 형성된다. 그리고, 중앙부에도 커다란 관통공이 형성되고, 관통공의 내주면을 따라 단면을 확장시켜 휨 강성을 보강하는 보강재(135, 145)가 결합된다. 이에 따라, 강관(110, 120)의 직경이 600mm 이상인 경우에는, 작업자는 보강판(130, 140)의 중앙 관통부(130p, 140p)를 통해 자유롭게 이동하면서 용접 공정을 행할 수 있다. 그리고, 관통공(130p, 140p)의 주변에는 인장재(150)가 설치되는 구멍이 다수 배열된다.
예를 들어, 3개 이상의 강관을 연속적으로 잇는 경우이더라도, 제1강관(110)의 일측(도6a의 우측) 끝단이 다른 강관과 연결되어 있더라도, 작업자는 제1강관(110)에 용접 결합된 제1보강판(130)의 관통공을 통해 제1강관(110)의 내부 공간(C110)으로 이동하여, 제1보강판(130)의 일측면과 제1강관(110)의 내주면 사이를 용접(88')할 수 있다. 또한, 제1보강판(130)의 타측면과 제1강관(110)의 내주면도 쉽게 용접(88)할 수 있게 된다.
상기 인장재(150)는 인장력을 장시간 동안 유지할 수 있는 것이라면 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 케이블, 강선 등이 적용될 수 있다. 다만, 충분한 인장 강도를 가지면서 휨 강성이 상대적으로 높은 강봉이나 탄소섬유봉으로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 강봉이나 탄소섬유봉으로 이루어진 인장재(150)를 따라 제1강관(110)에 대하여 제2강관(120)을 이동시키는 안내 역할을 보다 용이하게 하여, 작업 공정을 용이하게 한다.
그리고 인장재(150)의 끝단부는 암나사산이 형성되어 있고, 인장재(150)의 양 끝단은 보강판(130, 140)의 구멍을 통해 바깥(이음면(110e, 120e)으로부터 멀어지는 방향)으로 튀어나오게 설치된다. 그리고, 보강판(130, 140)의 바깥으로 튀어나온 인장재(150)의 끝단부에는 고정 너트(152)가 설치된다. 이에 따라, 보강판(130, 140)이 강관(110, 120)에 위치 고정된 상태에서, 고정 너트(152)를 죄는 것에 의하여 인장재(150)를 긴장 정착할 수 있다.
이하, 첨부된 도6a 내지 도6e를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 이음 방법을 상술한다.
단계 1: 먼저, 도6a에 도시된 바와 같이, 종방향으로 연결하고자 하는 제1강관(110)과 제2강관(120)의 내부 공간(C110, C120)에 보강판(130, 140)을 각각 삽입(130x, 140x)시킨다. 이 때, 제1강관(110)의 일측(도6a의 우측) 끝단은 도면에 도시되지 않은 다른 강관에 연결되어 있는 것으로 가정한다.
제1보강판(130)과 제2보강판(140)은 상호 연결되지 않은 상태이므로, 제1강관(110) 및 제2강관(120)의 내부 공간(C110, C120)에 삽입하는 공정은 매우 쉽게 행해진다. 이에 따라, 제1강관(110) 및 제2강관(120)의 끝단부가 운송 과정이나 취급, 보관 과정에서 변형이 발생된 경우에, 제작 당시의 형태로, 예를 들어 눌려 타원 형태이었던 것을 원형 형태로, 바로잡아 줄 수 있게 된다.
단계 2: 그 다음, 도6b에 도시된 바와 같이, 제1보강판(130)은 제1강관(110)의 내부 공간(C110)의 정해진 위치에 용접(88, 88')으로 접합시키고, 제2보강판(140)도 제2강관(120)의 내부 공간(C120)의 정해진 위치에 용접(88, 88')으로 접합시킨다.
이 때, 제1강관(110)의 우측 끝단에 다른 강관이 이음 처리되어 있더라도, 제1강관(110)의 좌측 끝단을 통해 작업자가 제1보강판(130)의 중앙 관통부(130p)를 통해 제1강관(110)의 내부 공간(C110)으로 넘어가는 것이 가능하므로, 제1보강판(130)의 외주면(130e)과 양측면에 걸쳐 제1강관(110)의 내주면과 균일하게 라인 용접을 행할 수 있게 된다. 이를 통해, 제1보강판(130)은 제1강관(110) 내에 견고하게 위치 고정된다.
마찬가지로, 제2강관(120)에 대해서도 제2보강판(140) 외주면(140e)과 라인 용접(88, 88')을 양측면에 걸쳐 행하여, 제2보강판(140)을 제2강관(120) 내에 견고하게 위치 고정시킨다.
단계 3: 그리고 나서, 도6c에 도시된 바와 같이, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)의 다수의 구멍을 관통하는 인장재(150)를 설치한다. 그리고, 각각의 인장재(150)에 대하여 제1보강판(130)과 제2보강판(140)의 사이 거리를 일정해지도록 고정 너트(152)로 조절한다. 예를 들어, 인장재(150)의 일단부의 암나사부의 길이를 보강판(130, 140) 중 어느 하나에 동일하게 맞춘 상태에서, 인장재(150)의 타단부가 보강판(130, 140)에 대하여 돌출된 길이를 동일하게 맞추는 것에 의하여, 제1보강판(130)과 제2보강판(140) 사이의 인장재(150) 거리를 동일하게 조절할 수 있다. 이 때, 제2강관(120)은, 제1보강판(130)과 제2보강판(140) 사이의 거리가 일정하므로, 인장재(150)들이 축선 방향으로 배열된 상태이므로 제1강관(110)에 대하여 축선 방향으로만 이동 가능한 상태가 된다.
이와 같이, 인장재(150)에 의하여 제1보강판(130)과 제2보강판(140) 사이의 거리가 일정해짐에 따라, 제1강관(110)과 제2강관은 직선 형태로 정확하게 배열된 상태가 된다. 그리고, 이 과정에서, 인장재(150)는 어느정도 높은 휨 강성을 갖는 강봉으로 형성됨에 따라, 제2강관(120)을 축선 방향으로 이동하는 가이드 역할을 하게 된다.
단계 4: 그리고 나서, 도6d에 도시된 바와 같이, 제1강관(110)과 제2강관(120)의 끝단(110e, 120e)이 맞닿은 상태에서, 맞닿은 부분을 맞대기 용접(89)하여 제1강관(110)과 제2강관(120)을 결합시킨다. 경우에 따라서는, 제1가관(110)과 제2강관(120)의 맞닿은 부분의 내측 둘레를 따라 또는 내측 둘레의 일 부분에 대해서도 용접이 행해질 수 있으며, 제1가관(110)과 제2강관(120)의 맞닿은 부분의 내측 둘레에 용접이 행해진 경우에는 작업자는 도면부호 77e로 표시된 방향을 따라 제2강관(120)의 바깥으로 빠져나올 수 있다.
이를 통해, 제1강관(110)과 제2강관(120)은 끝단(110e, 120e)이 정확하게 맞닿고 정확하게 직선 형태로 정렬된 상태에서 맞대기 용접(89)에 의하여 결합된다. 이 때, 도면에는 제1강관(110)과 제2강관(120)의 끝단(110e, 120e)의 외측 둘레에 걸쳐 맞대기 용접(89)이 행해지는 구성을 모식적으로 도시하였지만, 끝단(110e, 120e)에 홈을 형성하여 V자, K자, X자 등 공지된 다양한 형태의 맞대기 용접이 행해질 수 있다.
단계 5: 그리고 나서, 도6e에 도시된 바와 같이, 인장재(150)의 끝단에 위치한 고정 너트(152)를 정해진 회전수로 회전시키는 것에 의하여, 인장재(150)를 긴장 정착시킨다. 이에 의하여, 제1강관(110)과 제2강관(120)의 이음부에는 압축 프리스트레스가 도입되어, 보다 높은 연결 강도를 구현할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 강관의 이음 방법은, 잇고자 하는 제1강관(110) 및 제2강관(120)의 내주면에 원래의 단면 치수에 맞게 제작된 제1보강판(130)과 제2보강판(140)을 각각 결합하여, 제1강관(110)과 제2강관(120)의 이음부가 제작 당시의 형상으로 복원된 상태에서 이음 공정을 행할 뿐만 아니라, 인장재의 길이 조절을 일정하게 하여 제1강관(110)과 제2강관(120)이 일직선 형태로 정확하게 정렬된 상태에서 이음 공정을 행함에 따라, 제1강관(110)과 제2강관(120)의 이음 강도를 신뢰성있게 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이 뿐만 아니라, 직경이 600mm 이상의 강관(110, 120)의 경우에는, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)에 작업자가 통행할 수 있는 관통공(130p, 140p)이 형성됨에 따라, 제1강관(110)의 내부 공간(C110)과, 제1보강판(130)의 관통공(130p)과, 이음부의 내부 공간(CC)과, 제2보강판(140)의 관통공(140p)과, 제2강관(120)의 내부 공간(C120)이 모두 연통된 상태로 유지되므로, 어느 위치에서 이음 공정을 위한 용접이나 이음 작업을 하더라도 충분한 공간 내에서 견고한 이음 작업을 할 수 있을 뿐만 아니라, 이미 이음 작업이 완료되어 사용 중인 강관 이음 구조에 대해서도 유지 및 보수를 작업자가 직접 시각적으로 확인할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 제1보강판(130)과 제2보강판(140)을 잇는 인장재(150)를 이용하여, 제1강관(110)과 제2강관(120)을 정확하게 직선 배열로 정렬시킬 뿐만 아니라, 중앙부에 연통 통로를 마련할 수 있고, 이음부에 압축 프리스트레스를 도입하여 이음 강도를 크게 향상시킬 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 강관의 이음 구조(100')는, 도7에 도시된 바와 같이, 제1강관(110) 및 제2강관(120)의 끝단(110e, 120e)에 내부 격판(115, 125)을 설치하고, 내부 격판(115, 115)을 고장력 볼트(187)와 너트(189)로 체결 고정하도록 구성될 수도 있다.
또 한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 강관의 이음 구조(100")는, 도8에 도시된 바와 같이, 서로 다른 직경의 제1강관(110')과 제2강관(120)을 연결하는 데에도 적용될 수 있다. 다만, 이 경우에는 강관(110', 120)의 이음부에 경사면을 갖는 매개체(160)를 개재시키고, 매개체(160)와 강관(110', 120)의 연결 부위를 용접(89, 89')으로 접합하여 결합시킴으로써, 축선 방향으로 전달되는 힘에도 이음부가 잘 견딜수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 강관의 이음 구조(100"')는, 도9에 도시된 바와 같이, 제1강관(110)과 제2강관(120)의 내주면에 접하는 가이드 관(180)을 삽입한 상태로 제1강관(110)의 끝단(110e)과 제2강관(120)의 끝단(120e)을 맞대기 용접(89)을 행하도록 구성된다. 이 때, 가이드 관(180)의 삽입 공정은, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)을 각각 제1강관(110) 및 제2강관(120)에 용접 결합시킨 상태에서, 제1강관(110)과 제2강관(120)의 끝단을 맞대기 이전에 행하는 것이 바람직하다. 즉, 단계 2와 단계 4의 사이에 행해진다.
이를 통해, 제1강관(110)과 제2강관(120)을 직선으로 정렬시키는 공정이 인장재(150)의 길이 조정만에 의하는 경우에 비하여 보다 쉬워지고, 제1강관(110)의 끝단(110e)과 제2강관(120)의 끝단(120e)을 맞대기 용접(89)으로 결합하는 단계 4에서, 용접봉이 용융된 고온의 액체가 용접 지점 아래로 떨어져 주변을 지저분하게 하는 것을 가이드 관(180)으로 막아 방지할 수 있으며, 이에 따라 맞대기 용접(89)의 각 단면에 용접액이 충분히 잔류하면서 결합시키므로 신뢰성있는 결합 상태를 구현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강관 이음 구조(100"")는 제1강관(110) 및 제2강관(120)에 결합되는 제1보강판(130) 및 제2보강판(140)에 관통공(도6c의 135p, 145p)을 형성하지 않고, 중앙부에 인장재(150)를 설치하여 구성될 수 있다. 이는, 발전기에 사용되어 직경이 2000mm 내지 10000mm 정도로 매우 크게 형성된 강관(110, 120)을 잇는 경우에는, 보강판(130, 140)의 중앙부에 관통공을 형성하는 대신, 강관(110, 120)의 외측에 작업자가 출입할 수 있는 입구를 개폐하는 여닫이 문(110a)를 별도로 형성할 수 있기 때문이다.
따라서, 제1보강판(130)과 제2보강판(140)에 중앙 관통공을 형성하지 않고, 중앙부에 인장재를 설치하는 구멍이 위치하고 있더라도, 강관(110, 120) 내부로 진입할 수 있는 여닫이 문(110a)을 통해 내부 공간(CC, C110, C120)에서 원활하게 강관의 이음 공정을 행할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 한편, 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위하여 예시한 것이며, 보강판에 작업자가 통과하는 관통공이 형성되지 않고
100: 강관의 이음 구조, 110: 제1강관
115: 내부 격판 120: 제2강관
125: 내부 격판 130: 제1보강판
130p: 관통부 135: 보강재
140: 제2보강판 140p: 관통부
145: 보강재 150: 강봉 인장재
152: 고정 너트 180: 가이드 관
C110: 제1강관의 내부 공간 C120: 제2강관의 내부공간
CC: 이음부의 내부 공간

Claims (10)

  1. 제1강관과 제2강관을 종방향으로 현장 연결시키는 강관 이음 방법으로서,
    상기 제1강관의 내주면에 접하는 제1보강판과, 상기 제2강관에 접하는 제2보강판을 준비하는 단계와;
    상기 제1보강판을 상기 제1강관의 내부에 용접하여 결합하는 제1보강판 결합단계와;
    상기 제2보강판을 상기 제2강관의 내부에 용접하여 결합하는 제2보강판 결합단계와;
    상기 제1보강판에는 제1구멍이 다수로 형성되고, 상기 제2보강판에는 제2구멍이 상기 제1구멍과 정렬되는 위치에 다수로 형성되어, 상기 제1보강판의 다수의 상기 제1구멍과 상기 제2보강판의 다수의 상기 제2구멍을 정렬시킨 상태로, 상기 제1구멍과 상기 제2구멍을 인장재로 연결하는 인장재연결단계와;
    상기 제1강관과 상기 제2강관의 끝단을 결합하는 잇는 강관결합단계와;
    상기 제1보강판의 상기 제1구멍과 상기 제2보강판 사이의 상기 제2구멍의 사이를 연결하는 상기 인장재를 긴장 정착하여, 상기 제1강관과 상기 제2강관의 이음부를 보강하는 이음부보강단계를;
    포함하고, 상기 제1보강판과 상기 제2보강판의 중앙부에는 각각 관통공이 형성되어 상기 제1구멍 및 상기 제2구멍이 상기 관통공의 주변에 배열되어, 상기 관통공을 통해 작업자에 의하여 상기 제1보강판 및 상기 제2보강판의 양측면에서 상기 제1강관 및 상기 제2강관과 용접이 행해질 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1강관과 상기 제2강관은 서로 직경이 동일하게 형성되어, 상기 강관결합단계는 상기 제1강관과 상기 제2강관의 끝단을 맞대음 용접하여 잇는 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1강관의 제작 당시의 내주면 치수가 상기 제1보강판의 외주면 치수가 되고, 상기 제2보강판은 상기 제2강관의 제작 당시의 내주면 치수가 상기 제2보강판의 외주면 치수가 되는 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1강관과 상기 제2강관의 끝단에는 내부 격판이 형성되어, 상기 강관결합단계는 상기 내부 격판을 고장력 볼트로 체결 결합하여 잇는 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법.
  5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인장재연결단계는 상기 제1보강판과 상기 제2보강판 사이의 인장재 사이의 간격이 모두 동일해지도록 조정하는 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법
  6. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1보강판 결합단계 및 상기 제2보강판 결합단계를 행하고 상기 강관결합단계를 행하기 이전에,
    상기 제1강관과 상기 제2강관의 내주면에 접하는 크기의 가이드 관을 상기 제1강관과 상기 제2강관에 삽입하는 가이드관 삽입단계를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법
  7. 삭제
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인장재는 강재나 탄소섬유재로 형성되고, 상기 강관결합단계에서 상기 2개의 강관의 이동 경로를 가이드하는 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1강관과 상기 제2강관은 서로 직경이 다르게 형성되고, 상기 제1강관과 상기 제2강관의 이음부에 경사면을 갖는 매개체를 개재시키고, 상기 매개체를 상기 제1강관 및 상기 제2강관의 연결부위에 결합시킨 것을 특징으로 하는 강관 이음 방법.
  10. 삭제
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