KR102019721B1 - 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑 - Google Patents

Abstract

수중에 하부가 잠겨진 취수탑에 대한 지진성능을 보다 효과적으로 향상시켜 안전한 취수탑 시공이 가능한 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑에 대한 것으로서, 상기 내진보강 취수탑은 지진하중에 의한 수평하중이 취수탑 하단에 인장력 및 압축력으로 작용할 때 상기 인장력과 압축력을 분담하도록 하여 취수탑 균열 저항판 역할을 하도록 취수탑 하주 외주면을 따라 접하도록 하되 바닥(G)에 일정깊이(h) 삽입 형성된 취수탑하부자켓; 및 수중에 잠겨진 취수탑 주위의 바닥(G)에 링 형태로 배치되는 격자조립판에 의하여 확보되는 저면 마찰력이 취수탑의 저면 마찰력에 더해져 지진하중에 의한 취수탑 활동에 저항하도록 형성된 활동저항판;을 포함한다.

Description

취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑{INTAKE TOWER FOR EARTHQUAKE PROOFING AND REINFORCING USING UNDER PART JACKET}

본 발명은 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑에 대한 것이다. 더욱 구체적으로 수중에 하부가 잠겨진 취수탑에 대한 지진성능을 보다 효과적으로 향상시켜 안전한 취수탑 시공이 가능한 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑에 대한 것이다.

도 1a와 같이 취수탑(20)은 수중에 하부가 잠겨져 있으며, 내부의 코아로 저수지등의 물의 취수되어 취수도관에 의하여 별도의 장소로 집수 등이 되고 있음을 알 수 있다. 통상 상기 취수탑(20)은 하부가 바닥에 기초에 의하여 일체로 형성되도록 하게 된다.

도 1b는 종래 기둥구조물(3)의 보강단면도를 도시한 것이다.

상기 기둥구조물은 육상에 설치되는 교량용 교각인데, 기초(2) 상면에 일체로 시공되어 있기는 하지만 지진 등에 의한 수평하중이 과도하게 작용하여 파손우려가 있는 경우 기둥구조물(3)과 기초(3)의 연결부위 단면을 임의로 증가시키는 방식으로 기둥구조물(3)을 보강하고 있음을 알 수 있다.

즉, 거푸집(4)을 기초상면에 앵커(9)를 이용하여 기둥구조물(3) 주위에 이격시켜 고정 설치하고, 보강철근(5)을 거푸집(4) 내측에 배치하고, 콘크리트(7)를 보강철근(5)이 매립되도록 타설하여 양생되면 거푸집(4)을 탈형시키고 있음을 알 수 있다.

이에 상기 기둥구조물(3)과 기초(3)의 연결부위 단면은 콘크리트에 의하여 종래보다 증가되는데 상기 콘크리트 타설 및 거푸집 설치작업은 육상과 같이 건식작업이 가능한 공간에서는 달리 문제가 없지만,

취수탑과 같이 수중에서 이러한 콘크리트 타설 및 거푸집 설치작업을 할 경우, 가물작이 작업이 필요 하는 등 시공성 및 경제성이 낮아 취수탑 보강에는 적합하지 않음을 알 수 있다.

도 1c는 종래 취수탑에 있어 사용되는 트러스형태의 취수탑 오일펜스 고정장치를 도시한 것이다.

즉, 취수탑으로부터 일정간격을 두고 취수탑의 둘레에 사각 형태의 구조로 설치되는 것으로서, 사각 파이프를 사각모양으로 연결하여 트러스를 형성한 다음 이 트러스를 원통형 띄우개의 설치가 용이한 구획공간을 가지도록 일정간격 떨어뜨려 여러 개를 설치하고 트러스와 트러스 사이의 네 귀퉁이를 사각 파이프의 연결프레임으로 연결

하며 이러한 트러스 및 연결프레임의 조합을 취수탑 둘레에 연결하여 이루어지는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임이 취수탑에서 떨어진 상태를 유지하도록 외곽프레임의 네 면의 안쪽으로부터 연장형성되어 취수탑의 벽면에 밀착되도록 설치되는 것으로서, 상기 외곽프레임과 같이 트러스 및 연결프레임의 조합에 의해 형성되는 지지프레임을; 포함하여 구성된 취수탑 오일펜스 고정장치를 확인할 수 있다.

대한민국 공개특허 제 10-2018-0043057호(발명의 명칭: ILM공법에서의 교각변위 제어장치 및 이를 이용한 교각변위 제어방법, 공개일자: 2018년04월27일) 대한민국 특허 제 10-0406931호(발명의 명칭: 교각의 내진 보강구조 및 그 시공방법, 공개일자: 2001년11월14일) 대한민국 특허 제 10-0837783호(발명의 명칭: 취수탑 오일펜스 고정장치, 공개일자: 2008년06월13일)

이에 본 발명은 수중에 하부가 잠겨진 취수탑을 지진하중에 대하여 보강함에 있어서, 케이블을 이용하되 지진하중에 의한 활동, 균열 및 전도에 효과적으로 저항할 수 있으면서도, 취수탑 자체에 대한 작업이 거의 발생되지 않으며, 미관도 해치지 않아 보다 효율적인 취수탑 지진하중에 대한 보강이 가능한 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑은

취지진하중에 의한 수평하중이 취수탑 하단에 인장력 및 압축력으로 작용할 때 상기 인장력과 압축력을 분담하도록 하여 취수탑 균열 저항판 역할을 하도록 취수탑 하주 외주면을 따라 접하도록 하되 바닥(G)에 일정깊이(h) 삽입 형성된 취수탑하부자켓; 및 수중에 잠겨진 취수탑 주위의 바닥(G)에 링 형태로 배치되는 격자조립판에 의하여 확보되는 저면 마찰력이 취수탑의 저면 마찰력에 더해져 지진하중에 의한 취수탑 활동에 저항하도록 형성된 활동저항판;을 포함하되, 취수탑하부자켓의 위치가 변동되지 않도록, 활동저항판의 내측과 취수탑하부자켓 사이 상기 바닥(G)에 방사형으로 활동저항판 연결재를 설치하며, 상기 활동저항판의 외측면으로 연장된 수평플레이트 부재로서 단부에는 상면이 노출된 원형관부재가 일체로 형성되어 있어 상기 원형관부재를 수직으로 관통하는 봉 형태의 수중정착장치가 삽입 설치되는 케이블취부장치를 포함하며, 상기 활동저항판은 취수탑 하부 주위 바닥(G)에 저면이 접하도록 설치된 격자형 수평조립판으로서, 바닥의 수초, 돌에 의하여 설치가 방해받지 않도록 링 형태로 배치되는 격자조립판의 격자에 의하여 다수의 수직관통홀(S)이 형성되도록 하며, 케이블의 하단은 상기 수중정착장치의 상단에 일체로 형성된 정착구에 물려져 설치되도록 하고, 케이블의 상단은 상방으로 경사지면서 취수탑의 상단에 긴장장치에 의하여 긴장 후 정착시켜 케이블취부장치는 취수탑이 지진하중에 의한 수평하중에 의하여 전도가 발생하려는 경우 취수탑 상단을 케이블에 의하여 지지하도록 하여 전도에 저항할 수 있도록 하게 된다.

본 발명은 지진하중에 의하여 취수탑에 발생하는 휨모멘트, 활동, 전도에 대하여 각각 저항할 수 있는 취수탑 내진장치를 바닥 취수탑 주위에 설치하여 따로 가물막이가 필요하지 않고, 취수탑 자체에 손상을 주지 않을 수 있어 미관을 해치지 않으면서 효과적인 취수탑 보강이 가능하게 된다.

도 1a는 종래 취수탑 시공단면도,
도 1b는 종래 기둥구조물 보강수단 예시도,
도 1c는 종래 취수탑용 트러스형태의 취수탑 오일펜스 고정장치
도 2a는 본 발명의 취수탑에 작용하는 하중작용도,
도 2b는 본 발명에 의한 케이블을 이용한 취수탑의 구성도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑(100)]

도 2a는 본 발명의 취수탑에 작용하는 하중작용도, 도 2b는 본 발명에 의한 케이블을 이용한 취수탑에 설치된 취수탑 내진장치(100)의 구성도를 도시한 것이다.

먼저, 도 2b를 참조하여 도 2a를 살펴보면,

취수탑(200)은 강이나 수원지 바닥에 수직으로 연장 시공된 콘크리트 구조물로 시공되는 것이 일반적이며 취수탑에 접근할 수 있는 관리교(도탑교)등이 추가 설치되고 취수탑 내부에는 유수를 집수할 수 있는 코아(수직 중앙홀, 210)가 형성되어 있으며 상기 코아에는 다른 곳에서 취수할 수 있도록 도관이 설치되어 있다.

이에 취수탑(200)은 일정 수위에 의하여 하부가 잠겨진 일종의 수중구조물이다.

통상 수압영향을 덜 받도록 하면서 수류에 의한 충격을 받지 않도록 원형(사각등) 기둥구조물 형태로 시공되는 것이 일반적이다.

이에 도 2a에 의하면 취수탑(200)은 자중에 의하여 자립하고 있고 바닥에 시공된 기초에 하단이 일체화 되어 있어 지진하중과 같이 수평하중이 작용할 경우 자중에 의한 저항모멘트에 의하여 기본적으로 저항하게 되며 저항모멘트가 지진하중에 저항하지 못할 경우 휨파괴, 활동, 전도가 발생하게 됨을 알 수 있다.

첫째, 상기 휨파괴는 취수탑(200) 하단을 기준으로 지진하중에 의하여 인장력과 압축력이 우력 형태로 작용함에 따라 인장력이 작용하는 부위는 인장균열이 발생하여 취수탑의 구조적 안전성을 해치게 되고 과도할 경우 파손되는 경우라 할 수 있다.

둘째, 상기 활동은 지진하중은 수평하중으로 작용하게 되므로 취수탑(200)은 수평으로 이동하려는 활동이 발생하게 되며 이러한 활동은 일종의 마찰력으로 저항할 수 있지만 취수탑의 저면 마찰력을 증가시키기가 용이하지 않다는 문제점이 있게 된다.

셋째, 상기 전도는 지진하중에 의하여 취수탑(200)의 하단을 기준으로 회전모멘트에 의하여 발생하게 되며 이러한 전도를 방지해야 하지만 취수탑(200)에 전도방지수단만을 별도로 설치하는 것은 비경제적이라는 문제가 있게 된다.

이로서 본 발명은 상기 지진하중에 의한 취수탑(200)의 균열, 활동 및 전도에 효과적으로 저항할 수 있도록 하되, 취수탑에는 손상이 거의 발생하지 않도록 하여 효과적인 취수탑 내진장치(100)을 제공할 수 있는 취수탑 내진장치(100)를 제공하게 된다.

상기 취수탑 내진장치(100)는 도 2b와 같이, 활동저항판(110), 취수탑하부자켓(120), 케이블취부장치(130), 케이블(140), 쟈켓콘크리트(C)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

먼저 상기 활동저항판(110)은 도 2b와 같이, 취수탑 하부 주위 바닥(G)에 저면이 접하도록 설치된 격자형 수평조립판으로서 바닥의 수초, 돌 등에 의하여 설치가 방해받지 않도록 격자조립판(111)의 격자에 의하여 자연스럽게 형성되는 다수의 수직관통홀(S)이 형성되어 있음을 알 수 있다.

이러한 활동저항판(110)은 취수탑(200) 하단 주위에 예컨대 원형등의 링 형태로 배치되는 격자조립판(111)으로 설치되고 있음을 알 수 있으며, 취수탑(200) 활동에 저항할 수 있도록 활동저항판(110)의 격자조립판(111) 내측과 후술되는 취수탑 하단 외주면에 접하도록 설치된 취수탑하부자켓(120) 사이에 방사형으로 활동저항판 연결재(112)를 포함하고 있음을 알 수 있다.

이에 취수탑(200)에 지진하중에 의한 수평하중이 발생하여 활동되려고 하면 수직관통홀(S)이 형성된 활동저항판(110)의 저면 마찰력(F)이 취수탑(200)의 저면 마찰력에 더해져 취수탑(200) 활동에 효과적으로 저항할 수 있게 됨을 알 수 있다.

상기 취수탑하부자켓(120)은 도 2b와 같이, 취수탑(100) 하부 외주면에 접하면서 바닥(G) 표면으로부터 하방으로 삽입되도록 설치된 원통형 조립판으로서 일종의 덧댐판이다.

이러한 취수탑하부자켓(120)은 취수탑 하주 외주면을 따라 접하도록 하되 바닥(G)에 일정깊이(h) 삽입되도록 형성되기 때문에 지진하중에 의한 수평하중이 취수탑(200) 하단에 인장력 및 압축력으로 작용할 때, 상기 인장력과 압축력을 분담하도록 하여 인장균열 등이 발생하지 않도록 하는 일종의 취수탑 균열 저항판 역할을 하게 된다.

이러한 취수탑하부자켓(120)은 활동저항판 연결재(112)에 의하여 그 위치가 수류등에 의하여 변동되지 않도록 하여 안정적인 세팅이 가능하게 된다.

상기 케이블취부장치(130)는 도 2b와 같이, 활동저항판(110)의 외측면으로 연장된 수평플레이트 부재로서 단부에는 상면이 노출된 수직관 형태의 원형관부재(131)가 일체로 형성되어 있어 상기 원형관부재(131)를 수직으로 관통하는 봉 형태의 수중정착장치(132)가 삽입 설치되어 있다.

즉, 수중정착장치(132)의 하단은 바닥(G)을 관통하여 설치되어 구근의 역할을 하게 되고, 상단은 케이블(140)이 고정 정착되는 정착구가 일체로 형성된 봉부재라 할 수 있다.

이에 상기 케이블(140)의 하단은 상기 수중정착장치(132)의 상단에 일체로 형성된 정착구에 물려져 설치되도록 함으로서 케이블(140)의 정착단 확보가 가능하도록 하게 된다.

이에 상기 케이블(140)의 상단은 상방으로 경사지면서 취수탑(200)의 상단에 긴장장치(133)에 의하여 긴장 후 정착시키게 된다. 이러한 케이블(140)은 PC강연선등을 이용하면 된다.

상기 쟈켓콘크리트(C)는 취수탑하부자켓(120)과 취수탑(200)의 하부 사이의 공간에 수중콘크리트로 채워지도록 하는 콘크리트로서 취수탑(200)의 기초부와 코아부 연결부위에 대한 휨파괴, 전도, 활동에 대한 저항성능을 증진시킬 수 있게 된다.

결국 본 발명의 케이블취부장치(130)는 취수탑(200)이 지진하중에 의한 수평하중에 의하여 전도가 발생하려는 경우 취수탑 상단을 케이블(140)에 의하여 지지하도록 하여 전도에 저항할 수 있도록 한 것임을 알 수 있다.

이로서 본 발명의 취수탑 내진장치(100)는 지진하중에 의하여 수평하중에 의하여 발생되는 취수탑(200) 활동을 활동저항판(110)에 의하여 저항하도록 하고, 취수탑(200)의 하단에 작용하는 인장력과 압축력에 의한 균열을 쟈켓콘크리트(C)가 채워진 취수탑하부자켓(120)에 의하여 저항하도록 하고, 취수탑(200)의 전도를 케이블취부장치(130)과 케이블(140)에 의하여 저항하도록 함으로서 효과적인 지진하중에 대한 취수탑(200) 보강이 가능하도록 하고 있음을 알 수 있으며, 달리 취수탑(200)에 홈을 형성시키는 등의 과도한 시공이 필요 없어 구조적인 안전성을 확보할 수 있게 됨을 알 수 있다.

나아가 상기 케이블(140)의 상단은 취수탑(200)의 상단에 정착 및 고정되어 있어 회전모멘트 감소효과에 의하여 취수탑 인장파괴를 완화시키는 작용도 가지게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 취수탑 내진장치 110: 활동저항판
111: 격자조립판 112: 활동저항판 연결재
120: 취수탑하부자켓 131: 원형관부재
132: 수중정착장치 130: 케이블취부장치
140: 케이블 200: 취수탑

Claims (5)

1. 지진하중에 의한 수평하중이 취수탑(200) 하단에 인장력 및 압축력으로 작용할 때 상기 인장력과 압축력을 분담하도록 하여 취수탑 균열 저항판 역할을 하도록 취수탑(200) 하주 외주면을 따라 접하도록 하되 바닥(G)에 일정깊이(h) 삽입 형성된 취수탑하부자켓(120); 및
   수중에 잠겨진 취수탑(200) 주위의 바닥(G)에 링 형태로 배치되는 격자조립판(111)에 의하여 확보되는 저면 마찰력이 취수탑(200)의 저면 마찰력에 더해져 지진하중에 의한 취수탑 활동에 저항하도록 형성된 활동저항판(110);을 포함하되,
   취수탑하부자켓(120)의 위치가 변동되지 않도록, 활동저항판(110)의 격자조립판(111) 내측과 취수탑하부자켓(120) 사이 상기 바닥(G)에 방사형으로 활동저항판 연결재(112)를 설치하며,
   상기 활동저항판(110)의 외측면으로 연장된 수평플레이트 부재로서 단부에는 상면이 노출된 원형관부재(131)가 일체로 형성되어 있어 상기 원형관부재(131)를 수직으로 관통하는 봉 형태의 수중정착장치(132)가 삽입 설치되는 케이블취부장치(130)를 포함하며,
   상기 활동저항판(110)은 취수탑 하부 주위 바닥(G)에 저면이 접하도록 설치된 격자형 수평조립판으로서, 바닥의 수초, 돌에 의하여 설치가 방해받지 않도록 링 형태로 배치되는 격자조립판(111)의 격자에 의하여 다수의 수직관통홀(S)이 형성되도록 하며,
   케이블(140)의 하단은 상기 수중정착장치(132)의 상단에 일체로 형성된 정착구에 물려져 설치되도록 하고, 케이블(140)의 상단은 상방으로 경사지면서 취수탑(200)의 상단에 긴장장치(133)에 의하여 긴장 후 정착시켜 케이블취부장치(130)는 취수탑(200)이 지진하중에 의한 수평하중에 의하여 전도가 발생하려는 경우 취수탑 상단을 케이블(140)에 의하여 지지하도록 하여 전도에 저항할 수 있도록 하는 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 취수탑하부자켓(120)은 취수탑(100) 하부 외주면에 접하면서 바닥(G) 표면으로부터 하방으로 삽입되도록 설치된 원통형 조립판으로서, 활동저항판 연결재(112)에 의하여 위치가 수류에 의하여 변동되지 않도록 하되, 취수탑하부자켓(120)과 취수탑(200)의 하부 사이의 공간에 수중콘크리트로 채워지도록 하는 쟈켓콘크리트(C)가 더 형성되어 취수탑(200)의 기초부와 코아부 연결부위에 대한 휨파괴, 전도, 활동에 대한 저항성능을 증진되도록 하는 취수탑하부자켓을 이용한 내진보강 취수탑.

Images