KR101963233B1 - Pile foundation for marine wind power station - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상 풍력발전시스템의 하부를 지지하기 위한 풍력발전용 말뚝기초에 관한 것으로, 소정 형태의 판상형 구조된 기초판과 이 기초판을 고정하기 위해 해저 원지반에 관입되는 일정한 길이의 지지말뚝으로 구성되며, 상기 기초판은 해저 원지반에 박아 고정할 수 있도록 밑면에 복수의 고정핀들이 일정 간격으로 돌출되고 표면 중앙에 상기 지지말뚝을 끼워 박을 수 있도록 일정 크기의 말뚝공이 형성되며, 상기 지지말뚝은 해저 원지반에 회전시켜 관입시킬 수 있도록 기둥 표면에 다수의 나사산이 형성되고 머리부의 상면에 일자(-) 또는 십자(+) 형태의 드라이버 홈 또는 돌기가 형성된다. 본 발명의 해상 풍력발전용 말뚝기초는 무소음, 무진동의 비배토공법으로서 콘크리트를 사용하지 않으므로 매우 친환경적이며, 일정한 장비를 이용하여 규격화된 말뚝기초를 원지반에 일정한 깊이를 회전시켜 관입하는 방식으로서 시공속도가 빨라 공기 단축과 비용 절감의 효과가 있다. The present invention relates to a pile foundation for a wind power generator for supporting a lower part of an offshore wind power generation system, and comprises a base plate having a plate-shaped structure of a predetermined shape and a support pile having a predetermined length penetrating the base plate to fix the base plate A plurality of fixing pins are protruded from the bottom surface at predetermined intervals so that the base plate can be inserted and fixed on the underside base plate and a pile hole having a predetermined size is formed so as to fit the supporting pile at the center of the surface, A plurality of screw threads are formed on the column surface so as to be able to be inserted into the underside base roll, and driver grooves or protrusions of a negative (-) or cruciform (+) shape are formed on the top surface of the head. Since the pile foundation for offshore wind power generation of the present invention is a non-silent and non-vibration-based non-clay method, it is very eco-friendly because it does not use concrete. It is a method in which a pile foundation, It is fast and has the effect of shortening the air and reducing the cost.

Description

해상 풍력발전용 말뚝기초{PILE FOUNDATION FOR MARINE WIND POWER STATION}{PILE FOUNDATION FOR MARINE WIND POWER STATION}

본 발명은 해상 풍력발전시스템의 터빈 기초를 지지하기 위한 구조물로서, 특히 바람 또는 파도로부터 전달되는 힘 또는 전도 모멘트로 인한 수평 하중과 풍력 터빈 자체의 자중으로 인한 축하중에 저항하도록 설계된 해상 풍력발전용 말뚝기초에 관한 것이다. The present invention relates to a structure for supporting a turbine foundation of an offshore wind power generation system, in particular, a pile for offshore wind power generation designed to resist a horizontal load due to a force or a conduction moment transmitted from wind or waves, and an axial load due to the self weight of the wind turbine itself It is about the foundation.

오늘날 화석연료의 과도한 사용으로 온실가스의 원인이 되는 이산화탄소의 양이 급격히 증가함에 따라 지구 온난화가 가속되고 있다. 이에 국제사회는 지구 온난화로 인한 기상이변 등의 재앙을 막기 위해 다양한 국제협약을 통해 각국에서 배출하는 온실가스의 양을 규제하고 있다. 최근에는 화석연료를 대신하는 대체 에너지, 즉 신재생 그린 에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. Today, the excessive use of fossil fuels is accelerating global warming as the amount of carbon dioxide that causes greenhouse gases increases sharply. Therefore, the international community regulates the amount of greenhouse gas emissions from each country through various international agreements in order to prevent disasters such as weather changes due to global warming. In recent years, interest in renewable energy, a renewable energy alternative to fossil fuels, has been rising, and research is being actively conducted.

이러한 신재생 그린 에너지를 생산하는 방법으로는 태양열발전, 조력발전, 지열발전, 풍력발전 등이 있으며, 이들은 자연적인 제약이 크고 화석 에너지에 비해 경제적인 효율성이 떨어지지만 환경 친화적이면서 화석에너지의 고갈 문제와 환경오염 문제를 해결할 수 있다는 측면에서 대체 에너지로 주목받고 있다. These renewable green energy production methods include solar power generation, tidal power generation, geothermal power generation, and wind power generation. They have natural constraints and are less economical than fossil energy. However, they are environmentally friendly, And it is attracting attention as alternative energy in terms of solving environmental pollution problems.

이와 같은 새로운 에너지원 중에서도 대표적 그린 에너지인 풍력발전은 무공해 에너지원으로 현재의 대체 에너지 중 유지보수비용이 가장 저렴하여 경제성이 매우 높다. 이러한 풍력발전은 바람의 힘을 전기에너지로 전환시켜 발생되는 전력을 전력계통이나 수요자에 직접 공급하는 기술로서, 이러한 풍력발전을 이용한다면 산간이나 해안 오지, 방조제 등의 부지를 활용함으로써 국토이용 효율을 높일 수 있을 것이다.Among these new energy sources, wind power generation, which is a representative green energy, is a pollution-free energy source and it is very economical because the maintenance and repair cost among current alternative energy is lowest. Such wind power generation is a technology to convert wind power into electrical energy and supply the generated power directly to the power system or the consumer. If such a wind power generation is utilized, it will be possible to utilize the land of mountains, coastal estuary, You can increase it.

이러한 장점 때문에 풍력발전시스템은 가장 유력한 대체 에너지원으로 인정을 받고 있으며, 이미 전 세계적으로 약 32,154MW(2002년말 누계기준)의 풍력발전시스템이 설치 사용되고 있다. 우리나라의 경우도 세계기후변화협약과 같은 국제환경의 변화와 유가상승, 그리고 국내사용 에너지의 96%를 수입에 의존하고 있는 현실적인 문제에 대응하기 위하여 풍력발전시스템에 대한 관심이 높다.Due to these advantages, wind power generation systems are recognized as the most promising alternative energy sources, and already around 32,154 MW (cumulative at the end of 2002) wind power generation systems are installed and used worldwide. In Korea, too, there is a strong interest in wind power generation systems in response to changes in the international environment such as the Global Climate Change Convention, rising oil prices, and realistic problems relying on imports of 96% of domestic energy.

특히, 풍력발전시스템은 구조나 설치 등이 간단하여 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있는 실정이다.In particular, the wind power generation system has been rapidly introduced in recent years because it can be easily operated and managed, and can be unmanned and automated.

풍력발전은 현재 국내는 물론 해외에서도 이미 운영중에 있으며, 발전용량의 확대에 따라 풍력 터빈의 대형화와 단지의 확장 등으로 인하여 육상풍력발전에서 해상풍력발전으로 전환되는 추세이다. 특히, 풍력발전기를 설치하기 위한 장소로는 풍속이 빠르고 시간과 계절에 따라 그 방향이 일정한 곳이 바람직하므로 육상보다는 미관이나 장소의 제약이 없고 풍속이 상대적으로 빠른 해상에 대규모의 풍력발전단지가 건설되고 있는 추세이다. Wind power generation is already in operation in domestic as well as overseas. Due to the enlargement of the wind turbine and the expansion of the complex due to the expansion of the power generation capacity, the trend is shifting from offshore wind power generation to offshore wind power generation. Especially, it is desirable to place the wind turbine generator at a place where the wind speed is fast and the direction is constant according to the time and season. Therefore, there is no restriction on aesthetics or place rather than land, and a wind turbine .

해상 풍력발전시스템은 터빈보다 해상 기초구조물에 대한 사업비 비중이 상대적으로 높아 기초구조물의 제작과 설치비용이 전체비용의 최소 30% 정도를 차지하며, 수심이 깊어지면 50%에 이를 정도로 높아지게 된다.The offshore wind power generation system has a relatively high portion of the project cost for the offshore structure than the turbine, so that the construction and installation cost of the foundation structure accounts for at least 30% of the total cost and 50% when the depth is deepened.

일반적으로, 해상 풍력발전기는 그 하부가 해저에 설치되는 기초지지대에 의해 지지된다. 기초지지대는 해수의 흐름에 대하여 저항을 받지 않도록 대체로 원기둥 형태로 형성되는데, 이러한 원기둥형 기초지지대는 해상에 설치되는 풍력발전기의 특성상 외부에서 가해지는 풍하중에 의해 기초지지대의 수직축을 중심으로 요-모멘트(Yaw Moment)가 발생하므로 기초지지대가 회전하는 현상을 초래할 수 있다. Generally, an offshore wind power generator is supported by a foundation support whose lower portion is installed on the sea floor. The base support is formed in a substantially cylindrical shape so as not to be resisted by the flow of seawater. Due to the characteristics of the wind turbine installed on the sea, the cylindrical base support is supported by a wind load exerted from the outside, (Yaw Moment) occurs, so that the base support may rotate.

만일, 기초지지대가 회전하게 되면, 풍력발전기로 유입되는 풍질이 나쁘게 되어 풍력발전기의 발전효율이 저하되고, 아울러 기초지지대가 회전하면서 풍력발전기의 안정성이 떨어지는 문제를 초래한다. If the foundation support rotates, the power supplied to the wind turbine is deteriorated to deteriorate the power generation efficiency of the wind turbine generator. In addition, the stability of the wind turbine generator deteriorates due to the rotation of the foundation support.

한편, 기초 지지대는 해수의 흐름과 만나게 되면 흐르던 해수의 일부가 기초 지지대로 인해 낙류를 형성하거나 와류를 형성하게 된다. 해저면에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 구조물을 지지하는 기초지지대와 흐르는 해수가 만나면서 기초 지지대의 전면부에서 기초 지지대의 아래로 떨어지는 낙류(D)를 발생시킨다. 또한, 흐르는 해수와 만난 기초 지지대의 하측 주변부에는 말발굽 와류(V)가 형성된다. 이러한 낙류(D)와 말발굽 와류(V)는 지속적으로 반복하여 발생하므로 한계 소유력 이상의 힘으로 기초지지대의 가장자리 해저면에 작용하게 되므로 해저면이 쓸려나가 점차 패여나가는 세굴현상을 발생시키게 된다.On the other hand, when the foundation support meets with the flow of the seawater, part of the seawater that flows is forming a bottom stream or a vortex due to the foundation support. In the sea floor, as shown in Fig. 1, a base support supporting the upper structure and a flowing sea water meet, and generate a down stream (D) falling down from the front support of the base support to the base support. In addition, a horseshoe vortex (V) is formed in the lower periphery of the base support which meets the flowing sea water. Since the outcrops (D) and horseshoe vortex (V) occur repeatedly and repeatedly, they act on the bottom of the base of the foundation with a force of more than marginal power, resulting in a scour phenomenon that gradually breaks out.

종래에는 이러한 세굴현상을 방지하기 위하여 기초 지지대 주변에 사석을 깔거나 콘크리트 매트 등을 덮거나 아예 중력식 콘크리트 기초구조물을 제작하여 설치하는 방법을 이용되어 왔으며, 이러한 방법은 설치비용과 설치시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 말발굽 와류나 낙류는 해수의 흐름에 의해 지속적으로 발생되기 때문에 종래의 사석이나 콘크리트 매트 역시 마모되어 세굴현상이 지속되는 문제가 있으며, 중력식 콘크리트 기초구조물의 경우 규모가 크고 본체의 자중이 과다하여 운반 및 설치비용이 증가하는 문제와 함께 연약지반의 침하가 일어나는 지형에는 적합하지 않은 단점이 있다. Conventionally, in order to prevent such a scouring phenomenon, a method of laying stones around a foundation support, covering a concrete mat or making a gravity type concrete foundation structure has been used, and this method has a lot of installation cost and installation time . In addition, since the horseshoe vortex and the outflow are continuously generated by the flow of seawater, the conventional stones and concrete mat are also worn out to continue the scouring phenomenon. In the gravity type concrete foundation structure, the scale is large and the weight of the main body is excessive There is a drawback that it is not suitable for the terrain where the settlement of the soft ground occurs due to the increase of transportation and installation costs.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 개발된 것으로, 해상 풍력발전시스템의 터빈 기초를 지지함에 있어 콘크리트 사용량을 줄일 수 있어 친환경적일 뿐 아니라 기존 콘크리트식 기초에 비해 공기 단축 및 시공비 절감이 가능한 해상 풍력발전용 말뚝기초를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been developed in order to solve the above-mentioned problems of the related art, and it is an object of the present invention to reduce the amount of concrete used in supporting a turbine foundation of an offshore wind power generation system, The purpose of the present invention is to provide a pile foundation for offshore wind power generation.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 풍력발전시스템의 하부를 지지하기 위한 소정의 판상형 구조를 갖는 기초판, 및 상기 기초판을 고정하기 위해 해저 원지반에 관입되는 일정한 길이의 지지말뚝으로 이루어진 해상 풍력발전용 말뚝기초를 제공한다. 본 발명에 따르면, 기초판은 해저 원지반에 박아 고정할 수 있도록 밑면에 복수의 고정핀들이 일정 간격으로 돌출되고 표면 중앙에 상기 지지말뚝을 끼워 박을 수 있도록 일정 크기의 말뚝공이 형성되며, 지지말뚝은 해저 원지반에 회전시켜 관입시킬 수 있도록 기둥 표면에 다수의 나사산이 형성되고 머리부의 상면에 일자(-) 또는 십자(+) 형태의 드라이버 홈 또는 돌기가 형성된다. 또한, 기초판은 두께의 하방으로 갈수록 상기 말뚝공의 직경이 점점 좁아져 테이퍼진 형태의 요홈부를 구성하고, 상기 지지말뚝은 상기 요홈부에 대응하여 머리부의 위쪽이 넓고 아래쪽이 점점 좁아지는 역 원뿔 형상으로 이루어지되, 원지반에 관입된 후 상기 지지말뚝의 머리부는 적어도 일부가 원지반에 지지된 상태로 상기 요홈부에 삽입되어 상기 말뚝공의 테이퍼진 내벽에 밀착된다. In order to achieve the above-described object, the present invention provides a wind power generation system comprising: a foundation plate having a predetermined plate-like structure for supporting a lower portion of a wind power generation system; and an offshore wind power Provide a power pile foundation. According to the present invention, a base plate is provided with a plurality of fixing pins protruding at regular intervals on a bottom surface thereof so as to be able to be fixed to the underside base plate, a pile hole having a predetermined size to fit the supporting pile at the center of the surface, A plurality of screw threads are formed on the surface of the column so that the screw can be rotated and inserted into the underside base, and a driver groove or protrusion of a positive (-) or a cross (+) shape is formed on the top surface of the head. In addition, the base plate has a tapered shape as the diameter of the pile is gradually narrowed toward the lower side of the thickness, and the support pile has an inverted conical shape corresponding to the recessed portion, And the head portion of the support pile is inserted into the recessed portion and is in close contact with the tapered inner wall of the pile hole while at least part of the head portion is supported by the ground sheet.

본 발명에 따르면, 복수의 기초판을 연결하여 군말뚝 기초를 형성할 수 있도록 각각의 기초판은 각 방향 측면에 상기 연결을 위한 복수의 대응 플랜지들을 구비하되, 사각형으로 된 기초판의 경우 네 측면 중 두 인접한 측면의 상부에 각각 2개 이상의 플랜지들이 형성되고 나머지 인접한 측면들의 하부에도 각각 2개 이상의 플랜지들이 형성되어, 상기 연결시 인접한 기초판들의 측면들 간에 상부 플랜지와 하부 플랜지가 서로 겹쳐 면접촉된 상태로 체결되도록 구성한다. According to the present invention, each base plate is provided with a plurality of corresponding flanges for connecting the base plates in each direction so as to form a group pile foundation by connecting a plurality of base plates. In the case of a base plate having a rectangular shape, Two or more flanges are formed on each of two adjacent side surfaces of the adjacent base plates and two or more flanges are formed on the bottom of the remaining adjacent sides respectively so that the upper flange and the lower flange overlap each other As shown in FIG.

다른 예로, 본 발명에서 기초판은 말뚝공의 경사진 내벽면에 일 방향으로 단차진 다수의 걸림돌기들이 형성되고 상기 걸림돌기들은 말뚝공 주변에 음각(또는 양각)의 톱니형 구조를 이루며, 상기 지지말뚝은 머리부의 둘레면에 상기 기초판의 걸림돌기들과 대향하는 방향으로 단차진 다수의 걸림돌기들이 형성되고 상기 걸림돌기들은 상기 기초판의 걸림돌기들에 대응하여 양각(또는 음각)의 톱니형 구조를 이룬다. 또한, 기초판의 걸림돌기들의 단차 방향은 상기 지지말뚝의 걸림돌기들과 반대 방향으로 형성되어 상호간에 걸림가능하게 치합되되, 상기 지지말뚝의 경우 각각의 걸림돌기들이 나사 조임 방향으로 순차적으로 단차져서 나사 풀림 방향에 대하여 걸림벽을 형성하고, 상기 기초판의 경우 각각의 걸림돌기들이 나사 풀림 방향으로 순차적으로 단차져서 나사 조임 방향에 대하여 걸림벽을 형성한 구조로부터 상기 기초판의 걸림돌기들과 지지말뚝의 걸림돌기들이 상호 대응하는 방향으로 걸림되어 상기 지지말뚝의 풀림방향으로의 회전이 방지된다.As another example, in the present invention, the base plate has a plurality of protrusions formed in a tapered inner wall surface of the pile in one direction, and the protrusions form a sawtooth structure having a depressed (or embossed) The support pile has a plurality of stepped protrusions formed on a circumferential surface of the head portion in a direction opposite to the protrusions of the base plate, and the protrusions are formed in a serrated shape (or engraved) shape corresponding to the protrusions of the base plate Respectively. In the case of the supporting pile, the respective locking projections are sequentially stepped in the screw-tightening direction so as to be engaged with the screw threads of the supporting pile, In the case of the base plate, the respective locking projections are sequentially stepped in the screw releasing direction so that the engaging protrusions of the base plate and the supporting pegs So that the rotation of the support pile in the release direction is prevented.

상술된 특징들에 따르면 본 발명은 해상 풍력발전시스템의 터빈 기초를 지지함에 있어 콘크리트 사용량을 줄일 수 있어 친환경적일 뿐 아니라, 일정한 장비를 이용하여 규격화된 말뚝기초를 원지반에 일정한 깊이를 회전시켜 관입하는 방식이므로 시공속도가 기존 콘크리트식 기초에 비해 빨라 시공비가 절감될 수 있다. According to the above-described features, the present invention can reduce the amount of concrete used in supporting a turbine foundation of an offshore wind power generation system, and is environmentally friendly. In addition, the pile foundation, which is standardized by using a certain equipment, It is possible to reduce the construction cost because the construction speed is faster than the existing concrete foundation.

또한, 본 발명은 바람 또는 파도로부터 전달되는 힘 또는 전도 모멘트로 인한 수평 하중과 풍력 터빈 자체의 자중으로 인한 축하중에 저항하도록 설계되어, 시공 즉시 재하가 가능하고 경사 시공이 용이하며 철골 구조물과 연계할 경우 모듈화된 공정 진행으로 비용 절감 및 공기 단축이 가능한 장점이 있다. Further, the present invention is designed to resist horizontal load due to force or conduction moment transmitted from wind or wave, and axial load due to own weight of the wind turbine itself, so that it can be loaded immediately after construction, easy slope construction, In case of modularized process, it is possible to reduce cost and shorten the time.

도 1은 종래의 해상 풍력발전용 말뚝기초의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 해상 풍력발전용 말뚝기초의 구성 사시도,
도 3은 도 2의 지지말뚝의 정면(a), 평면(b), 단면(c) 구조를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 기초판의 평면(a), 측면(b) 및 단면(c) 구조를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 해상 풍력발전용 말뚝기초의 시공 과정을 보여주는 순서도,
도 6은 도 2의 해상 풍력발전용 말뚝기초를 여러 개 연결하여 시공한 경우의 정면(a) 및 평면(b) 및 단면(c) 상태를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 해상 풍력발전용 말뚝기초의 변형례를 도시한 도면.
1 is a view showing an example of a conventional pile foundation for offshore wind power generation,
2 is a perspective view of a pile foundation for offshore wind power generation according to the present invention,
Fig. 3 shows a front view (a), a plane (b) and a section (c) of the support pile of Fig. 2,
Fig. 4 is a view showing a plane (a), a side view (b) and a sectional view (c) of the base plate of Fig. 2,
FIG. 5 is a flowchart showing the construction process of the pile foundation for offshore wind power generation in FIG. 2,
6 is a front view (a), a plan view (b), and a sectional view (c) of a pile foundation for an offshore wind power generator of FIG. 2,
7 is a view showing a modification of a pile foundation for offshore wind power generation according to the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

아래의 실시예들에서는 본 발명을 설명함에 있어서 필연적인 부분들을 제외하고는 그 도시와 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 유사한 구성요소에 대하여는 동일한 참조부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명을 반복하지 않고 생략하기로 한다. In the following description of the present invention, the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the entirety of the drawings, and detailed description thereof will not be repeated. It will be omitted.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 해상 풍력발전용 말뚝기초와 이를 구성하는 지지말뚝 및 기초판의 형태 및 구조를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 해상 풍력발전용 말뚝기초의 시공 과정을 보여주는 순서도이다. FIGS. 2 to 4 are views showing the pile foundation for offshore wind power generation according to the present invention, the shape and structure of the support pile and base plate constituting the pile foundation, and FIG. 5 is a view showing the construction process of the pile foundation for offshore wind power generation according to the present invention Fig.

일반적으로, 말뚝기초(pile foundation)는 양질인 지반층이 깊은 곳에 있는 경우, 구조물을 지지하기 위한 기초로서 깊은 기초형식이 사용되지만, 그 가운데서 가장 잘 사용되는 것이 말뚝기초이다. 말뚝기초는 지지력의 확실성, 시공성(施工性), 경제성 등 우수한 특성을 가지기 위해서 거의 구조물의 기초로서 사용되고 있다. 말뚝은 그 구조특성으로부터 연직저항에 대해서 상대적으로 수평저항은 약점으로 되기 쉬우므로, 큰 수평하중이 작용할 경우, 발생하는 변위나 벤딩응력(bending stress)이 구조물의 안전성을 손상하지 않도록 충분한 검토가 필요하다. In general, pile foundations are deep foundations used as the foundation for supporting structures when a high quality geological layer is deep, but the most well-used is the pile foundation. The pile foundation is almost used as the foundation of the structure in order to have excellent characteristics such as the reliability of the supporting force, the workability, and the economic efficiency. Because of the structural characteristics of the pile, it is easy for the horizontal resistance to be a weak point relative to the vertical resistance. Therefore, if the horizontal load acts on the pile, it is necessary to thoroughly examine the displacement or bending stress to prevent the stability of the structure. Do.

본 발명의 해상 풍력발전용 말뚝기초는 풍력발전시스템의 하부를 지지하기 위한 수단으로서의 기초판(10)과 이 기초판을 해저 바닥 원지반에 고정하기 위한 지지말뚝(20)으로 이루어진다. 기초판(10)은 일정한 면적의 판상형 구조로서, 밑면에 이를 해저 바닥 원지반에 박기 위한 고정핀(11)들이 일정 간격으로 다수 돌출되어 있고, 표면 중앙에는 지지말뚝(20)을 끼워 박을 수 있도록 일정 크기의 말뚝공(12)이 형성되어 있다. The pile foundation for offshore wind power generation of the present invention comprises a base plate 10 as a means for supporting the lower part of the wind power generation system and a support pile 20 for fixing the foundation plate to the bottom floor of the sea floor. The base plate 10 is a plate-like structure having a constant area. The base plate 10 has a plurality of fixing pins 11 protruding from the bottom surface at a predetermined interval to sandwich the support pile 20 at the center. A pile hole 12 of a predetermined size is formed.

또한, 기초판(10)은 일정한 두께를 갖는 것으로, 두께의 하방으로 갈수록 말뚝공(12)의 직경이 점점 좁아지며 소위 테이퍼진(taped) 형태의 요홈부를 구성할 수 있다. 이는 지지말뚝(20)을 원지반에 관입(끼워박음)할 때 말뚝공(12)의 정확한 센터를 잡기 위한 것으로, 이러한 말뚝공(12)의 형상에 대응하여 지지말뚝(20)도 머리부(21)의 위쪽이 넓고 아래쪽이 점점 좁아지는 대체로 역 원뿔 형태의 구조를 갖출 수 있다. 한편, 지지말뚝(20)의 이러한 머리부(21)의 형상은 원지반의 지지력을 최대한 이용할 수 있게 해주며, 원지반에 관입된 후에 지지말뚝의 머리부(21)는 말뚝공(12)의 테이퍼진 내벽(12a)에 밀착된 상태로 수용됨이 바람직하다. The base plate 10 has a predetermined thickness, and the diameter of the pile hole 12 becomes gradually narrower toward the lower side of the thickness, so that a tapered trough can be formed. The support pile 20 is also supported by the head portion 21 in correspondence with the shape of the pile 12 in order to hold the exact center of the pile 12 when the support pile 20 is inserted ) Is broad in the upper part and narrow in the lower part. The shape of the head 21 of the support pile 20 makes it possible to utilize the supporting force of the paper sheet to the utmost and the head 21 of the support pile is inserted into the tile of the pile shaft 12 And is preferably received in a state of being in close contact with the inner wall 12a.

지지말뚝(20)은 현장 타설이 가능한 다양한 형태의 외형을 갖출 수 있으나, 본 실시예의 경우에는 소정의 드라이버 장비(미도시)를 이용하여 규격화된 지지말뚝(20)을 해저 원지반에 일정한 깊이로 회전 관입하여 고정하는 방식을 하나의 예시로서 설명한다. The support pile 20 can be variously shaped so that it can be put into the field, but in the case of the present embodiment, the support pile 20, which is standardized by using a predetermined driver device (not shown), is rotated A method of intruding and fixing will be described as an example.

여기서 지지말뚝(20)은 대체로 나사못과 유사한 외관을 갖는 것으로, 기둥(22) 표면에 다수의 나사산(22a)을 형성하고 드라이버 장비를 이용하여 원지반에 회전 관입시킬 수 있도록 머리부(21)의 상면에 일자(-) 또는 십자(+)형의 드라이버 홈 또는 돌기(21a)를 형성할 수 있다. 이러한 구조를 통해 지지말뚝(20)은 원지반에 관입되는 동안 좌우 흔들림이 억제되어 저항력이 감소되고 시공 정확성과 관입성이 더욱 증대된다. Here, the support pile 20 has an external appearance similar to a screw, and a plurality of threads 22a are formed on the surface of the column 22 and the upper surface 22a of the head 21 (-) or a cross (+) type driver groove or protrusion 21a can be formed on the surface of the substrate. Through such a structure, the support pile 20 is suppressed from being swayed while penetrating into the paperboard, thereby reducing the resistance and increasing the accuracy of installation and the acceptability of the pile.

위의 구성을 갖는 본 발명의 말뚝기초의 시공을 살펴보면, 먼저 시공위치의 원지반에 기초판(10)을 박아 고정하고 이어서 말뚝공(12)의 중앙에 지지말뚝(20)을 바로 세운 상태로 드라이버 장비(미도시)를 이용하여 지지말뚝(20)을 회전시켜 관입시킨다. 관입 후 지지말뚝의 머리부(21)는 적어도 일부가 원지반에 지지된 상태로 말뚝공(12)의 요홈부에 삽입 밀착된 상태를 유지한다. In the construction of the pile foundation of the present invention having the above construction, first, the base plate 10 is fixed to the base paper of the installation position, and then the support pile 20 is directly set in the center of the pile hole 12, The support pile 20 is rotated and penetrated using equipment (not shown). The head portion 21 of the post-penetration support pile maintains a state in which the head portion 21 is in close contact with the recessed portion of the pile hole 12 while at least part of the head portion 21 is supported on the ground.

본 발명의 말뚝기초의 시공은 비배토(非培土) 방식의 무소음, 무진동 공법으로서 콘크리트를 사용하지 않기 때문에 친환경적이며, 계절과 기후조건에 따른 영향이 작고 양생 기간이 필요하지 않으므로 즉각적인 시공이 가능하다. 또한, 경사 시공이 용이하고 철거 후 재사용이 가능하며, 특히 철골 구조물과 연계할 경우 모듈화된 공정 진행으로 비용 및 공기 단축이 가능하다. 또한, 신재생 에너지 시설의 시공 특성상 대단위 면적의 빠른 설치가 필요한 경우에 매우 효과적이며, 규격화된 공법으로 부지조성이나 기초설치에 필요한 연약지반 처리 등의 공정이 불필요하다. The construction of the pile foundation of the present invention is environmentally friendly because it does not use concrete as a noiseless and vibration-free method of non-cultivation method, and can be applied immediately because it has little influence due to season and climatic conditions and does not require a curing period . In addition, slope construction is easy and can be reused after demolition. Especially, when it is connected with steel structure, it is possible to reduce cost and air by modularized process. In addition, it is very effective when the installation of large-scale area is required because of the nature of the construction of new and renewable energy facilities, and the standardized method does not require processes such as site preparation and soft ground treatment required for foundation installation.

도 6은 도 2의 해상 풍력발전용 말뚝기초를 여러 개 연결한 군말뚝 시공 방식을 도시한 것으로, 적어도 4개의 기초판(10)을 바둑판 형태로 배열한 것이다.FIG. 6 shows a group pile installation method in which a plurality of pile foundations for offshore wind power generation in FIG. 2 are connected. At least four base plates 10 are arranged in a checkerboard pattern.

기초판(10)들은 정사각형 또는 직사각형의 형태의 일정한 두께를 갖는 판상 구조로 제공될 수 있으며, 기초판(10)들의 각 방향 측면에는 이들을 서로 연결하기 위한 복수의 대응 플랜지(13)(14)들이 돌출된 형태를 갖추고 있다. The base plates 10 may be provided in a plate-like structure having a constant thickness in the form of a square or a rectangle. A plurality of corresponding flanges 13 and 14 for connecting the base plates 10 to each other are formed It has a protruding shape.

예를 들어, 기초판(10)의 네 측면 중 두 인접한 측면의 상부에 각각 2개 이상의 플랜지(13)들이 형성되고 나머지 인접한 측면들의 하부에도 각각 2개 이상의 플랜지(14)들이 형성될 수 있다. 이러한 대응 플랜지(13)(14)들은 인접한 기초판(10)들의 측면들 간에 상부 플랜지(13)와 하부 플랜지(14)가 상호 면접촉되도록 구성한 것으로, 도면에서와 같이 여러 개의 기초판(10)들을 바둑판 형태로 연결할 경우 상부 플랜지(13)와 하부 플랜지(14)가 서로 겹쳐진 상태에서 볼트와 너트 등의 체결수단(15)을 이용하여 연결·고정함으로써 군말뚝 기초를 형성할 수 있다. For example, two or more flanges 13 may be formed on two adjacent sides of four sides of the base plate 10, respectively, and two or more flanges 14 may be formed on the bottoms of the remaining adjacent sides. The corresponding flanges 13 and 14 are constructed such that the upper flange 13 and the lower flange 14 are in contact with each other between the side surfaces of the adjacent base plates 10 and the plurality of base plates 10, It is possible to form a group pile foundation by connecting and fixing the upper flange 13 and the lower flange 14 by using fastening means 15 such as a bolt and a nut in a state where the upper flange 13 and the lower flange 14 are overlapped with each other.

이와 같이 형성된 군말뚝 기초는 바람 또는 파도로부터 전달되는 힘 또는 전도 모멘트로 인한 반복적인 수평 하중을 받는 풍력발전시스템의 기초로서 매우 안정적이며, 특히 풍력 터빈 자체의 자중으로 인한 축하중에 저항하도록 설계되어 해상 풍력발전시스템의 안전한 시공 및 설치가 가능하다. The so-formed group pile foundation is very stable as a foundation of a wind power generation system that receives repetitive horizontal loads due to forces or conduction moments transmitted from the wind or waves. In particular, it is designed to resist the axial load due to the weight of the wind turbine itself, Safe installation and installation of wind power system is possible.

한편, 본 실시예에서 기초판의 형상을 정사각형 또는 직사각형 형태의 판상형 구조를 갖는 것으로 도시하고 설명하였으나, 그에 한정하지 않고 삼각형이나 오각형, 육각형 등 다른 다각형 형태로 제공될 수도 있음은 물론이다. In the meantime, in the present embodiment, the shape of the base plate is shown as having a square or rectangular plate-like structure. However, it is needless to say that the base plate may be provided in another polygonal shape such as a triangle, a pentagon or a hexagon.

도 7은 본 발명에 따른 해상 풍력발전용 말뚝기초의 변형례를 도시한 것으로, 기초판(10)은 말뚝공(12)의 경사진 내벽면에 일 방향으로 단차진 다수의 걸림돌기(12b)들이 형성될 수 있으며, 이러한 걸림돌기(12b)들은 말뚝공(12) 주변에 음각(또는 양각)의 톱니형 구조를 이룬다. 또한, 지지말뚝(20)은 머리부(21)의 둘레면에 상기 기초판(10)의 걸림돌기(12b)들과 대향하는 방향으로 단차진 다수의 걸림돌기(21b)들이 형성될 수 있으며, 이러한 걸림돌기들은 상기 기초판(10)의 걸림돌기(12b)들에 대응하여 양각(또는 음각)의 톱니형 구조를 이룬다. 7 is a view showing a modification of the pile foundation for offshore wind power generation according to the present invention. The base plate 10 includes a plurality of locking projections 12b which are stepped in one direction on an inclined inner wall surface of the pile hole 12, And the engaging projections 12b form a saw-tooth-like structure in the vicinity of the pile hole 12 at an engraved (or embossed) shape. The support pile 20 may have a plurality of protrusions 21b formed on the circumference of the head 21 in a direction opposite to the protrusions 12b of the base plate 10, These engaging projections form a serrated structure of embossing (or engraving) corresponding to the engaging projections 12b of the base plate 10. [

이와 같이 기초판(10)의 걸림돌기(12b)들의 단차 방향은 지지말뚝(20)의 걸림돌기(21b)들과 반대 방향으로 형성되어 상호 간에 걸림가능하게 치합되는 치열 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 지지말뚝(20)의 경우 각각의 걸림돌기(21b)들이 나사 조임 방향으로 순차적으로 단차져서 나사 풀림 방향에 대하여 걸림벽을 형성하고, 기초판(10)의 경우에는 각각의 걸림돌기(12b)들이 나사 풀림 방향으로 순차적으로 단차져서 나사 조임 방향에 대하여 걸림벽을 형성한 구조를 갖는다. As described above, the stepped direction of the engagement protrusions 12b of the base plate 10 can be a dentition structure formed in a direction opposite to the engagement protrusions 21b of the support pile 20 and engaged with each other so as to engage with each other. In the case of the supporting pile 20, the respective locking projections 21b are sequentially stepped in the screw tightening direction to form the locking wall in the screw releasing direction, and in the case of the base plate 10, the respective locking projections 12b Are sequentially stepped in the screw releasing direction to form the engaging wall with respect to the screw tightening direction.

이와 같은 구성으로부터 지지말뚝(20)을 해저 원지반(G)에 관입하여 지지말뚝의 걸림돌기(21b)들과 기초판(10)의 걸림돌기(12b)들이 치합된 상태에서 수평 하중의 작용으로 인해 본 발명의 말뚝기초에 힘이 가해져서 지지말뚝(20) 자체에 소정의 풀림력이 작용하더라도 기초판(10)의 걸림돌기(12b)들과 지지말뚝(20)의 걸림돌기(21b)들은 상호 대응하는 방향으로 걸림상태를 유지하고 있으므로, 기초판(10)의 걸림돌기(12b)에 의해 걸림된 지지말뚝(20)의 풀림방향으로의 회전을 방지할 수 있다. The support pile 20 is penetrated into the underside G so that the engagement protrusions 21b of the support pile and the engagement protrusions 12b of the base plate 10 are engaged with each other, Even if a predetermined releasing force acts on the pile 20 itself due to the application of the force to the pile base of the present invention, the locking projections 12b of the base plate 10 and the locking projections 21b of the supporting pile 20 It is possible to prevent the support pile 20 caught by the engagement projection 12b of the base plate 10 from rotating in the release direction.

이상 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였으나, 지금까지 설명한 내용들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 그 일부를 예시한 정도에 불과하다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 범위내에서 발명의 요지를 변경시키지 않고 본 발명에 대하여 다양한 변형을 가할 수 있음은 물론이다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims.

10 : 기초판
11 : 고정핀
12 : 말뚝공
20 : 지지말뚝
21 : 머리부
12a : 내벽
22 : 기둥
22a : 나사산
21a : 홈 또는 돌기
15 : 체결수단
12b,21b : 걸림돌기
10: Base plate
11: Fixing pin
12: Pile hole
20: support pile
21: Head
12a: inner wall
22: Column
22a:
21a: groove or projection
15: fastening means
12b, 21b:

Claims (5)

  1. 풍력발전시스템의 하부를 지지하기 위한 소정의 판상형 구조를 갖는 기초판, 및 상기 기초판을 고정하기 위해 해저 원지반에 관입되는 일정한 길이의 지지말뚝으로 구성되고, 상기 기초판은 해저 원지반에 박아 고정할 수 있도록 밑면에 복수의 고정핀들이 일정 간격으로 돌출되고 표면 중앙에 상기 지지말뚝을 끼워 박을 수 있도록 일정 크기의 말뚝공이 형성되며, 상기 지지말뚝은 해저 원지반에 회전시켜 관입시킬 수 있도록 기둥 표면에 다수의 나사산이 형성되고 머리부의 상면에 일자(-) 또는 십자(+) 형태의 드라이버 홈 또는 돌기가 형성되며,
    상기 기초판은 두께의 하방으로 갈수록 상기 말뚝공의 직경이 점점 좁아져 테이퍼진 형태의 요홈부를 구성하고, 상기 지지말뚝은 상기 요홈부에 대응하여 머리부의 위쪽이 넓고 아래쪽이 점점 좁아지는 역 원뿔 형상으로 이루어지되, 원지반에 관입된 후 상기 지지말뚝의 머리부는 적어도 일부가 원지반에 지지된 상태로 상기 요홈부에 삽입되어 상기 말뚝공의 테이퍼진 내벽에 밀착되며,
    복수의 기초판을 연결하여 군말뚝 기초를 형성할 수 있도록 각각의 기초판은 각 방향 측면에 상기 연결을 위한 복수의 대응 플랜지들을 구비하되, 사각형으로 된 기초판의 경우 네 측면 중 두 인접한 측면의 상부에 각각 2개 이상의 플랜지들이 형성되고 나머지 인접한 측면들의 하부에도 각각 2개 이상의 플랜지들이 형성되어, 상기 연결시 인접한 기초판들의 측면들 간에 상부 플랜지와 하부 플랜지가 서로 겹쳐 면접촉된 상태로 체결되도록 한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전용 말뚝기초.
    A foundation plate having a predetermined plate-like structure for supporting a lower portion of the wind power generation system, and a support pile having a predetermined length penetrating the underside base plate for fixing the foundation plate, A plurality of fixing pins are protruded at a predetermined distance on the bottom surface and a pile hole having a predetermined size is formed so as to sandwich the supporting pile at the center of the surface of the pile. A plurality of screw threads are formed and screw holes or protrusions of a negative (-) or cross (+) shape are formed on the top surface of the head,
    Wherein the base plate has a tapered shape as the diameter of the pile is gradually narrowed toward the lower side of the thickness, and the support pile has an inverted conical shape in which the upper portion of the head portion is wide and the lower portion thereof is narrower corresponding to the recessed portion Wherein the head portion of the supporting pile is inserted into the recessed portion while being at least partly supported by the ground sheet and is closely attached to the tapered inner wall of the pile hole,
    Each base plate has a plurality of corresponding flanges for connecting the base plates in each direction so that a plurality of foundation plates can be connected to form a group pile foundation. In the case of a base plate having a rectangular shape, At least two flanges are formed on the upper side and two or more flanges are respectively formed on the lower side of the remaining adjacent side so that the upper flange and the lower flange are fastened to each other in a state in which the upper flange and the lower flange are in contact with each other A pile foundation for offshore wind power generation.
  2. 삭제delete
  3. 삭제delete
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기초판은 말뚝공의 경사진 내벽면에 일 방향으로 단차진 다수의 걸림돌기들이 형성되고 상기 걸림돌기들은 말뚝공 주변에 음각(또는 양각)의 톱니형 구조를 이루며, 상기 지지말뚝은 머리부의 둘레면에 상기 기초판의 걸림돌기들과 대향하는 방향으로 단차진 다수의 걸림돌기들이 형성되고 상기 걸림돌기들은 상기 기초판의 걸림돌기들에 대응하여 양각(또는 음각)의 톱니형 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전용 말뚝기초.
    The method according to claim 1,
    The base plate has a plurality of protrusions protruding in one direction on an inclined inner wall surface of the pile, and the protrusions form a saw-tooth structure of a depressed (or embossed) shape around the pile, A plurality of stepped protrusions are formed on the circumferential surface in a direction opposite to the protrusions of the base plate and the protrusions form a serrated structure corresponding to the protrusions of the base plate. Pile foundation for offshore wind power generation.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기초판의 걸림돌기들의 단차 방향은 상기 지지말뚝의 걸림돌기들과 반대 방향으로 형성되어 상호간에 걸림가능하게 치합되되, 상기 지지말뚝의 경우 각각의 걸림돌기들이 나사 조임 방향으로 순차적으로 단차져서 나사 풀림 방향에 대하여 걸림벽을 형성하고, 상기 기초판의 경우 각각의 걸림돌기들이 나사 풀림 방향으로 순차적으로 단차져서 나사 조임 방향에 대하여 걸림벽을 형성한 구조로부터 상기 기초판의 걸림돌기들과 지지말뚝의 걸림돌기들이 상호 대응하는 방향으로 걸림되어 상기 지지말뚝의 풀림방향으로의 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전용 말뚝기초.
    5. The method of claim 4,
    The stepped protrusions of the base plate are formed in a direction opposite to the protrusions of the support pile so that they can engage with each other. In the case of the support pile, each of the protrusions is stepped in the screw tightening direction, And in the case of the base plate, the respective locking projections are sequentially stepped in the screw releasing direction to form a locking wall with respect to the screw tightening direction. From the structure in which the locking projections of the base plate and the supporting pile Wherein the support piles are prevented from rotating in the unclamping direction by engaging the support piles in mutually corresponding directions.
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