KR101516166B1 - 타워 구조물 지지구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타워 구조물 지지구조가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 탑상 구조물의 타워 구조물 지지구조로서, 상기 타워의 하단부가 고정지지되는 제1콘크리트 구조물과; 상기 제1콘크리트 구조물이 수용되는 수용 공간부가 형성된 제2콘크리트 구조물과; 일단이 상기 제1콘크리트 구조물과 연결되고, 타단이 상기 제2콘크리트 구조물과 연결되는 댐퍼를 포함하는 타워 구조물 지지구조가 제공될 수 있다.

Description

타워 구조물 지지구조{TOWER SUPPORT STRUCTURE}
본 발명은 타워 구조물 지지구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탑상 구조물 형태의 타워 구조물을 지지할 수 있도록 한 타워 구조물 지지구조에 관한 것이다.
일반적으로 탑상 구조물은 지상에 건설되는 타워 형태의 구조물로써, 풍력 발전기, 송전탑, 그리고 각종 타워 등을 포함한다. 일 예로 풍력 발전기는 타워 상단에 나셀이 설치되고, 나셀에 설치된 허브가 전방에서 불어오는 바람에 의해 블레이드와 함께 회전하면서 전기에너지를 생성한다. 타워는 지면에 설치된 타워 기초부에 세워지고, 타워의 플랜지가 타워 기초부에 체결된다.
타워 기초부는 통상적으로 철근으로 보강된 콘크리트 구조물로서, 타워에 작용하는 모든 하중을 견딜 수 있도록 지면에 단단히 고정된다. 때문에 지진 등 예측하지 못한 하중에 견딜 수 있는 내진 설계가 요구되는 실정이다.
따라서, 본 출원인은 탑상 구조물의 타워를 지지할 수 있도록 특허출원 제10-2012-0073407호인 타워 지지구조물 및 타워 지지 구조물 건조방법을 제안한 바 있다.
도 1을 참고하면, 상술한 종래의 타워 지지구조물(1)은 외부 하중에 의해 타워(T)와 타워(T)를 지지할 수 있도록 한 제1콘크리트 구조물(10)과 제2콘크리트 구조물(20) 사이에 상대변위가 발생할 때, 와이어(30)의 신축으로 제1콘크리트 구조물(10)과 제2콘크리트 구조물(20) 사이의 상대변위가 감쇠되도록 함으로써, 지진 등 외부 하중에도 타워가 안정적으로 지지될 수 있도록 하였다.
그러나, 상술한 종래의 기술은 전술한 바와 같이 와이어(30)의 신축을 통해 타워(T)가 안정적으로 지지되도록 하였으나, 타워(T) 및 제1콘크리트 구조물(10)과 제2콘크리트 구조물(20)을 연결하는 와이어(30)의 절단 후에는 사용이 불가능한 단점이 있다.
즉, 일회성으로 타워를 지지할 수 있는 구조이기 때문에 재사용이 불가능한 단점이 있다.
특허출원 제10-2012-0073407
본 발명의 일 실시예들은 지진 등 외부 하중에도 안정적으로 타워를 지지할 수 있는 동시에, 유지 보수를 통해 재사용이 가능하도록 함으로써, 지속적으로 지진 및 하중 등에 견딜 수 있도록 한 내진에 견딜 수 있도록 한 타워 구조물 지지구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탑상 구조물의 타워 구조물 지지구조로서, 상기 타워의 하단부가 고정지지되는 제1콘크리트 구조물과; 상기 제1콘크리트 구조물이 수용되는 수용 공간부가 형성된 제2콘크리트 구조물과; 일단이 상기 제1콘크리트 구조물과 연결되고, 타단이 상기 제2콘크리트 구조물과 연결되는 댐퍼를 포함하는 타워 구조물 지지구조가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 타워가 설치되는 제1콘크리트 구조물과, 상기 제1콘크리트 구조물을 지지하도록 한 제2콘크리트 구조물을 구비하고, 상기 제2콘크리트 구조물에 상기 제1콘크리트 구조물을 탄성지지할 수 있도록 한 댐퍼를 설치함으로써, 지진 등 외부 하중에 견딜 수 있다.
또한, 상기 댐퍼를 교체가능하도록 함으로써, 지진 발생 후 손상된 댐퍼를 교체할 수 있다.
도 1은 종래의 타워 지지 구조물을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 구조물 지지구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 "A"부분 확대도이다.
도 4는 도 2의 평면도이다.
도 5는 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타워 구조물 지지구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들에 따른 타워 구조물 지지구조에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 구조물 지지구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 구조물 지지구조(100)는 풍력발전기에 적용될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서는 풍력발전기에 한정되게 설명하도록 하였으나, 이에 한정하지 않고 지상에 건설되는 타워 형태의 탑상 구조물, 즉, 풍력발전기, 송전탑, 그리고 각종 타워 등에 적용될 수 있다.
풍력발전기(1)는 산의 능선, 해상 또는 건물의 옥상과 같이 기류의 간섭이 최소화될 수 있는 장소에 설치될 수 있다.
풍력발전기(1)는 블레이드(10), 허브(20), 나셀(30), 그리고 타워(40)를 포함한다.
블레이드(10)는 익형(翼型) 단면을 가지며, 전방으로부터 불어오는 바람에 대해 일정한 받음각(angle of attack)을 갖도록 허브(20)에 결합된다. 허브(20)는 회전 가능하게 나셀(30)과 연결된다. 풍력발전기(1)의 전방에서 불어오는 바람은 블레이드(10)의 표면을 스쳐 지나면서 양력을 발생시킨다. 발생된 양력은 블레이드(10)와 허브(20)를 회전시키고, 회전력은 나셀(30)에 전달되어 전기 에너지로 변환된다. 타워(40)는 나셀(30)을 지지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타워 구조물 지지구조(100)는 상술한 풍력발전기(1)가 지진 등에 견딜 수 있게 안정적으로 지지하는 역할을 하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 구조물 지지구조의 구체적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 타워 구조물 지지구조(100)는 지면(g)(도 2 참조)에 설치되어 타워(40)를 지지한다. 상기 타워(40)의 하단에는 플랜지(41)가 형성될 수 있으며, 상기 플랜지(41)는 타워(40)를 타워 지지 구조물(100)에 고정시키는 연결 수단으로 제공된다.
타워 구조물 지지구조(100)는 제1콘크리트 구조물(110), 제2콘크리트 구조물(120), 및 댐퍼(130)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1콘크리트 구조물(110)은 타워(40)를 지지하기 위한 것으로 타워(40)의 하단부에 형성된 플랜지(41)가 상면에 고정 설치된다.
이때, 상기 제1콘크리트 구조물(110)에 고정 설치되는 타워(40)는 볼트에 의해 견고히 고정될 수 있으며 때에 따라선, 스틸로 이루어진 와이어에 의해 고정 설치될 수도 있다.
덧붙여, 상기 제1콘크리트 구조물(110)과 상기 타워(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 타워(40)를 중심으로 방사상으로 분포되도록 볼트 또는 와이어에 의해 고정 결합되어 제1콘크리트 구조물(110)이 상기 타워(40)를 안정적이면서 효과적으로 지지할 수 있다.
제1콘크리트 구조물(110)은 단면이 원형인 콘크리트 블록으로 제공될 수 있다. 대안적으로, 제1콘크리트 구조물(110)은 다각형의 블록으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1콘크리트 구조물(110)에는 댐퍼수용홈(111)과 통로(112)가 형성될 수 있다. 상기 댐퍼수용홈(111)과 통로(112)는 제1콘크리트 구조물(110)의 중심영역에 형성될 수 있다.
댐퍼수용홈(111)은 제1콘크리트 구조물(110)의 하단부에 형성되고, 통로(112)는 제1콘크리트 구조물(110)의 상면으로부터 댐퍼수용홈(111)으로 연장될 수 있다.
통로(112)는 타워(40)보다 작은 반경을 가지고, 댐퍼수용홈(111)은 통로(112)보다 큰 반경을 가질 수 있다. 통로(112)와 댐퍼수용홈(111)은 서로 조합되어 'ㅗ'형상을 형성할 수 있다.
댐퍼수용홈(111)은 후술하는 댐퍼지지부(122, 도 5 참조) 및 댐퍼(130, 도 5 참조)가 위치하는 공간을 제공하고, 통로(112)는 유지보수를 위하여 작업자가 댐퍼수용홈(111)으로 이동할 수 있는 공간을 제공한다.
제2콘크리트 구조물(120)은 지면(g)에 설치된다. 제2콘크리트 구조물(120)에는 제1콘크리트 구조물(110)이 수용되는 수용 공간부(121)가 형성된다.
수용 공간부(121)는 제2콘크리트 구조물(120)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성된다. 수용 공간부(121)의 내측면은 제1콘크리트 구조물(110)의 외측면보다 큰 반경을 가질 수 있다.
수용 공간부(121)의 내측면과 제1콘크리트 구조물(110)의 외측면은 소정 간격을 유지한다.
또한, 상기 제2콘크리트 구조물(120)의 수용 공간부(121) 내에 위치되는 상기 제1콘크리트 구조물(110)의 댐퍼수용홈(111)에는 지진과 같은 외부 하중에 의해 발생되는 제1콘크리트 구조물(110)과 제2콘크리트 구조물(120) 사이의 상대 변위를 감쇄하도록 댐퍼(130)가 설치된다.
상기 댐퍼(130)는 일단이 상기 제1콘크리트 구조물(110)의 댐퍼수용홈(111) 내벽과 회전가능하게 결합되고, 타단이 상기 제2콘크리트 구조물(120)에 회전가능하게 설치될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제2콘크리트 구조물(120)에 댐퍼지지부(122)를 돌출되게 형성하여 상기 댐퍼(130)를 효과적으로 지지하도록 할 수도 있다.
따라서, 타워(40)를 지지하고 있는 제1콘크리트 구조물(110)과 제2콘크리트 구조물(120) 사이에 상대 변위가 발생하면 댐퍼(130)는 신축하게 되고, 상기 댐퍼(130)의 신축 과정이 반복되면서 제1콘크리트 구조물(110)과 제2콘크리트 구조물(120) 사이의 상대 변위가 감쇠한다,
이때, 상기 댐퍼(130)는 상기 제1콘크리트 구조물(110)과 상기 제2콘크리트 구조물(120) 사이에 발생하는 상대 변위를 감쇠시킬 수 있도록 한 구성이라면 제한을 두지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 유압 또는 공압실린더를 사용하여 교체 및 수리가 용이하도록 한다.
덧붙여, 상기 댐퍼(130)는 상기 제1콘크리트 구조물(110)과 타워(40)가 결합되는 구성과 유사하게 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개가 구비되어 상기 타워(40)를 중심으로 방사상 분포되도록 설치되어 효과적으로 상대변위가 감쇠되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 타워 구조물 지지구조로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 댐퍼(130)의 일단을 제1콘크리트 구조물(110)의 내벽과 회전가능하게 연결하고, 타단을 상기 제2콘크리트 구조물(120)의 상면과 연결되도록 함으로써, 결과적으로 상기 댐퍼(130)가 경사지게 설치되도록 할 수도 있다.
즉, 댐퍼지지부(122)의 구성 없이도 간단한 구성으로 상기 제1콘크리트 구조물(110)과 상기 제2콘크리트 구조물(120)을 연결할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 타워 구조물 지지구조
110 : 제1콘크리트 구조물
111 : 댐퍼수용홈
112 : 통로
120 : 제2콘크리트 구조물
121 : 수용 공간부
122 : 댐퍼지지부
130 : 댐퍼

Claims (5)

  1. 탑상 구조물의 타워 구조물 지지구조로서,
    상기 타워의 하단부가 고정지지되는 제1콘크리트 구조물;
    상기 제1콘크리트 구조물이 수용되는 수용 공간부가 형성된 제2콘크리트 구조물; 및
    일단이 상기 제1콘크리트 구조물과 연결되고, 타단이 상기 제2콘크리트 구조물과 연결되는 댐퍼;를 포함하며,
    상기 제1콘크리트 구조물의 하단부에는 댐퍼수용홈이 형성되고, 상기 제2콘크리트 구조물의 수용 공간부 내에는 댐퍼지지부가 형성된 것으로, 상기 댐퍼의 일단은 상기 댐퍼수용홈의 내벽과 회전가능하게 결합되고, 타단은 상기 댐퍼지지부와 회전가능하게 결합되는 타워 구조물 지지구조.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐퍼는 복수개가 구비되어 상기 타워를 중심으로 방사상으로 분포되도록 설치되는 타워 구조물 지지구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐퍼는 유압 또는 공압 실린더인 타워 구조물 지지구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2콘크리트 구조물의 수용 공간부는 상기 제1콘크리트 구조물의 외주면 직경보다 넓게 형성되는 타워 구조물 지지구조.
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