KR102139278B1

KR102139278B1 - 관형지지물용 하이브리드 연결장치 및 연결방법

Info

Publication number: KR102139278B1
Application number: KR1020180116162A
Authority: KR
Inventors: 이원교; 윤철희
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-07-30
Also published as: WO2020067612A1; KR20200036480A

Abstract

본 발명은 관형지지물용 하이브리드 연결장치 및 연결방법에 관한 것으로, 외측 관재(100)의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성되는 볼트삽입공(101)과 내측 관재(200)의 상부 둘레를 따라 상기 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)과 대응되게 형성되는 볼트관통공(201)과 상기 내측 관재(200)의 내주면에 상기 볼트관통공(201)을 사이에 두고 수직방향으로 구비되는 한 쌍 또는 하나의 너트가이드 고정링(300)과 상기 내측 관재(200)의 내주면에서 상기 볼트관통공(201)과 대응되는 위치에 배치되는 고정너트(501)와 상기 너트가이드 고정링(300)에 고정되며 상기 고정너트(501)가 지지되는 너트공(411)이 형성된 너트고정판(400)과 상기 내측 관재(200)의 상부 둘레가 상기 외측 관재(100)의 하부 둘레와 겹쳐지고, 상기 볼트관통공(201)에 대응되는 위치에 상기 고정너트(501)와 상기 너트고정판(400)이 배치된 상태에서 상기 볼트삽입공(101)과 상기 볼트관통공(201)을 통해 상기 고정너트(501)에 체결되어 상기 외측 관재(100), 상기 내측 관재(200) 및 상기 너트고정판(400)을 일체로 고정시키는 고정볼트(502)를 포함한다. 본 발명은 관재의 연결이 용이하고 강도 보강 기능의 기능과 중량 절감의 기능과 외관상 미려함을 동시에 확보할 수 있는 이점이 있다.

Description

관형지지물용 하이브리드 연결장치 및 연결방법{HYBRID JOINT APPARATUS AND JOINT METHOD FOR TUBULAR STEEL POLE}

본 발명은 관형지지물용 하이브리드 연결장치 및 연결방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 송전선로 상에 설치되는 송전탑 등에 사용되는 관형지지물용 하이브리드 연결장치 및 연결방법에 관한 것이다.

송전탑 등에 사용되고 있는 가장 간단한 지지물 형태는 기둥(Pole) 형태를 주지지 방식으로 사용하는 관형지지물 형태이며, 이때 주 기둥은 운반 및 설치의 편이성을 높이기 위해 모듈 형태로 분할하여 여러 개의 원통형 관재나 각형 관재를 연결하여 시공할 수 있다.

송전용 관형지지물은 사용되는 관재가 지지하는 하중에 따라 일반적으로 두께가 두껍고 무게가 많이 나가는 중량물로 구성이 되기 때문에, 이러한 관형지지물을 시공하기 위해서는 공장에서 미리 제작된 모듈 형태의 관재(管材)를 설치장소로 운반한 뒤 장비를 이용하여 연결해야 한다.

연결 방식에는 플랜지 조인트(Flange Joint)방식과 슬립 조인트(Slip Joint)방식이 대표적이다.

슬립 조인트(Slip Joint)방식은 이어져야할 두 관재중 하나의 관재가 다른 관재에 삽입되는 형식으로, 두 관재가 겹쳐져 끼워지는 조립 방식이며 별도의 용접이나 볼트 체결이 필요하지 않다.

통상적으로 슬립 조인트방식은 관재 지름의 1.5배 정도에 상응하는 깊이를 삽입하여 끼워 맞추어야 하기 때문에 관재끼리 겹치는 부분에 대한 중량 증가가 불가피하고, 겹치는 부분이 일정하게 삽입되어 고정되도록 사전부터 경사지게 설계해야하는 단점이 있다. 그리고 이러한 점을 반드시 준수해야 관재 지름의 1.5배 보다 덜 겹쳐지거나 덜 겹쳐지지 않도록 할 수 있기 때문에 연결부의 설계가 어렵고 까다로운 단점이 있다.

플랜지 조인트(Flange Joint)방식은 이어져야할 두 관재에 플랜지가 용접 및 기타 방법으로 부착된 후 볼트 체결되는 형식으로, 겹쳐 끼워지는 부분의 중량 증가가 없으며 설계가 단순하다.

하지만 볼트 접합 연결을 위해 관재 끝부분에 플랜지 용접이 필요해 제작이 어렵고, 용접부위의 보강을 위해서 보강 플레이트가 추가로 필요하며, 이러한 플랜지 조인트 결합부는 관재에서 툭 튀어 나와 보이기 때문에 매끄럽지 못한 표면을 가지게 되어 외관상 미려함이 떨어지는 단점이 있다.

특허문헌 1: 등록실용신안공보 제0387799호(2005.06.15 등록)

본 발명의 목적은 플랜지 조인트 방식의 단순한 설계를 적용하고 볼트 결합력을 높이며 겹쳐지는 부분에 대한 중량 감소가 가능하도록 하고, 슬립 조인트 방식의 외관상의 미려함을 동시에 갖도록 한 관형지지물용 하이브리드 연결장치 및 연결방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 외측 관재의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성되는 볼트삽입공과 내측 관재의 상부 둘레를 따라 상기 외측 관재의 볼트삽입공과 대응되게 형성되는 볼트관통공과 상기 내측 관재의 내주면에 상기 볼트관통공을 사이에 두고 수직방향으로 구비되는 한 쌍 또는 하나의 너트가이드 고정링과 상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공과 대응되는 위치에 배치되는 고정너트와 상기 너트가이드 고정링에 고정되며 상기 고정너트가 지지되는 너트공이 형성된 너트고정판과 상기 내측 관재의 상부 둘레가 상기 외측 관재의 내측에서 상기 외측 관재의 하부 둘레와 겹쳐지고, 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 상기 고정너트와 상기 너트고정판이 배치된 상태에서 상기 볼트삽입공과 상기 볼트관통공을 통해 상기 고정너트에 체결되어 상기 외측 관재, 상기 내측 관재 및 상기 너트고정판을 일체로 고정시키는 고정볼트를 포함한다.

상기 볼트삽입공은 복수 개가 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹이 상기 외측 관재의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성된다.

상기 외측 관재의 하부 둘레의 내주면은 상기 내측 관재의 상부 둘레의 외주면에 밀착된다.

상기 너트고정판은 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이의 이격된 폭에 대응되며 상기 내측 관재의 내주면에 밀착되며 상기 너트공이 형성되는 수평부와 상기 수평부의 양단에 수직하게 형성되며 상기 너트가이드 고정링과 밀착되는 수직부를 포함한다.

상기 수직부를 상기 너트가이드 고정링에 고정하는 체결수단을 포함하며, 상기 체결수단은 상기 너트가이드 고정링에 형성되는 체결공, 상기 수직부에 형성되는 고정공을 관통하는 체결볼트와 상기 너트가이드 고정링에 형성되는 체결공과 상기 수직부에 형성되는 고정공을 관통한 상기 체결볼트의 단부에 체결되는 체결너트를 포함한다.

상기 체결볼트와 상기 너트가이드 고정링의 사이, 상기 수직부와 상기 체결너트의 사이 중 한 곳 이상에 와셔가 배치된다.

상기 고정너트는 볼트공이 형성된 너트부와 상기 너트부의 일측 단부에 연장 형성되며 상기 너트부의 외경에 비해 외경이 큰 날개부를 구비하여, 상기 날개부가 상기 너트고정판과 상기 내측 관재의 사이에 지지되고 상기 너트부가 상기 너트고정판의 너트공을 통해 상기 내측 관재의 내측으로 돌출된다.

상기 너트고정판은 상기 그룹에 대응되는 개수로 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이에 배치된다.

상기 한 쌍의 너트가이드 고정링은 상기 내측 관재의 내주면에 용접에 의해 고정된다.

상기 너트가이드 고정링은 한 몸체로 된 링 형상 또는 분할된 다수 개가 연결되어 링 형상을 이룬다.

상기 외측 관재와 상기 내측 관재는 다수 개로 분할된 원통형 관재 또는 각형 관재이며, 상기 외측 관재와 상기 내측 관재를 다수 개 연결하여 관형지지물을 형성한다.

외측 관재의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 볼트삽입공을 형성하는 단계와 내측 관재의 상부 둘레를 따라 상기 외측 관재의 볼트삽입공과 대응하는 볼트관통공을 형성하는 단계와 상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 고정너트를 고정하는 단계와 상기 내측 관재를 상기 외측 관재에 끼워 상기 내측 관재의 상부 둘레가 상기 외측 관재의 하부 둘레와 겹쳐지게 한 상태에서, 상기 외측 관재의 볼트삽입공을 통해 고정볼트를 체결하여 상기 고정볼트가 상기 고정너트에 체결되게 하는 단계를 포함한다.

상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 고정너트를 고정하는 단계에서, 상기 고정너트는 볼트공이 형성된 너트부와 상기 너트부의 일측 단부에 연장 형성되며 상기 너트부의 외경에 비해 외경이 큰 날개부를 구비하는 고정너트를 사용한다.

상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 고정너트를 고정하는 단계는, 상기 볼트관통공을 사이에 두고 상기 내측 관재의 내주면에 수직방향으로 한 쌍의 너트가이드 고정링을 고정하는 단계와 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이의 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 상기 고정너트를 배치하고 그 상부에 ㄷ자 형상의 너트고정판을 배치하여 상기 고정너트의 날개부가 상기 내측 관재와 상기 너트고정판 사이에 지지되고 상기 너트부가 상기 너트고정판의 너트공을 통해 돌출되게 하는 단계와 상기 너트고정판의 ㄷ자 형상에서 양단부를 상기 너트가이드 고정링에 고정하는 단계를 더 포함한다.

상기 볼트삽입공 및 상기 볼트관통공은 복수 개가 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹이 상기 외측 관재의 하부 둘레 및 상기 내측 관재의 상부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성되며, 상기 너트고정판은 상기 그룹에 대응되는 개수로 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이에 고정된다.

상기 너트고정판의 ㄷ자 형상에서 양단부를 상기 너트가이드 고정링에 고정하는 단계는, 상기 너트가이드 고정링에 체결공을 형성하고 상기 너트고정판의 양단부에 상기 체결공에 대응되는 고정공을 형성하며, 상기 체결공과 상기 고정공에 체결볼트를 관통시키고 상기 체결공과 상기 고정공을 관통한 상기 체결볼트의 단부에 체결너트를 체결한다.

본 발명은 내측 관재의 내주면에 고정너트, 너트고정판, 너트가이드 고정링을 배치하고 너트고정판의 양단 수직부를 너트가이드 고정링에 고정하는 것에서 고정너트를 내측 관재의 내주면에 미리 고정할 수 있다.

따라서 본 발명은 내부에서 고정너트를 잡아주지 않고도 관재의 외측에서 고정볼트를 체결하여 외측 관재와 내측 관재가 겹쳐진 부분을 고정할 수 있어, 관재의 연결이 용이하고 고정볼트의 머리부만 관재의 외부로 노출되므로 관재들을 연결한 외관이 미려한 효과가 있다.

또한 본 발명은 너트가이드 고정링과 너트고정판이 외측 관재와 내측 관재가 연결되는 연결부의 강도 보강 기능을 가지므로, 관재의 연결시 종래의 슬립 조인트 방식처럼 관재 지름의 1.5배에 해당하는 부분이 겹쳐질 필요가 없으므로, 이로 인해 발생하는 중량을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 관형지지물용 하이브리드 연결장치에 의해 연결된 관형지지물을 보인 외형도.
도 2는 도 1의 내부를 보인 종단면도.
도 3은 도 2의 A-A 단면도.
도 4는 도 2의 B-B 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 관형지지물용 하이브리드 연결방법으로, 외측 관재에 내측에 내측 관재를 겹친 상태를 보인 종단면도.
도 6은 본 발명에 의한 관형지지물용 하이브리드 연결방법으로, 내측 관재에 너트가이드 고정링을 고정한 상태를 보인 종단면도.
도 7은 본 발명에 의한 관형지지물용 하이브리드 연결방법으로, 너트가이드 고정링 사이에 고정너트와 너트고정판을 배치한 상태를 보인 종단면도.
도 8은 본 발명에 의한 관형지지물용 하이브리드 연결방법으로, 너트가이드 고정링 사이에 고정너트를 너트고정판으로 고정한 상태를 보인 종단면도.
도 9는 본 발명에 의한 관형지지물용 하이브리드 연결장치를 적용하여 제작한 관형지지물을 보인 사진.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 관형지지물 하이브리드 연결장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 관재(100,200), 너트가이드 고정링(300), 너트고정판(400), 고정수단(500) 및 체결수단(600)을 포함한다.

관재(100,200)는 원통형 또는 각형 관재일 수 있다. 각형 관재는 일반적으로 12각 또는 16각이 사용된다. 실시예에서는 각형 관재를 예로 들어 도시하였다.

관재는 횡단면상 N개(N은 2 이상의 자연수)의 등분으로 분할하여 구성할 수 있으나, 실시예에서는 2등분으로 분할한 것을 예로 들어 설명한다.

관재는 외측 관재(100)와 내측 관재(200)를 포함한다. 상호 겹쳐지는 부분이 외측에 위치하는 관재를 외측 관재(100)라 칭하고, 상호 겹쳐지는 부분이 내측에 위치하는 관재를 내측 관재(200)라 칭하기로 한다.

내측 관재(200)의 상부에 외측 관재(100)의 하부가 끼워져 겹쳐진다. 외측 관재(100)의 상부에 다른 관재가 끼워져 겹쳐지면 외측 관재(200)는 내측 관재가 될 수 있다.

설명의 편의를 위해, 이하에서는 내측 관재와 외측 관재의 연결 부분을 중심으로 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 관재가 겹쳐서 연결되도록 외측 관재(100)의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 볼트삽입공(101)이 형성되고, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내측 관재(200)의 상부 둘레를 따라 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)과 대응되게 볼트관통공(201)이 형성된다.

내측 관재(200)의 상부에 외측 관재(100)의 하부가 끼워져 겹쳐지면 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)과 내측 관재(200)의 볼트관통공(201)은 연통된다. 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)은 볼트 결합을 위한 구멍이다.

볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)은 복수 개가 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹이 외측 관재(100)의 하부 둘레와 내측 관재(200)의 상부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성된다. 실시예에서 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)은 3행3열이 하나의 그룹을 이루고 이 그룹이 외측 관재(100)의 하부 둘레와 내측 관재(200)의 상부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성된다. 이는 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)에 체결되는 볼트의 개수로 외측 관재(100)와 내측 관재(200)의 연결부의 허용응력 기준을 충족하도록 하기 위함이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 너트가이드 고정링(300)과 너트고정판(400)은 내측 관재(200)의 내주면에 고정된다. 너트가이드 고정링(300)과 너트고정판(400)은 내측 관재(200)와 외측 관재(100)의 겹쳐지는 부분의 강도 보강과 볼트 및 너트 체결에 의한 결합력을 높이기 위한 구성이다.

너트가이드 고정링(300)은 내측 관재(200)의 내주면에 볼트관통공(201)을 사이에 두고 수직방향으로 구비되는 한 쌍으로 될 수 있다. 한 쌍의 너트가이드 고정링(300)은 내측 관재(200)의 내주면에 용접에 의해 고정될 수 있다. 너트가이드 고정링(300)은 한 몸체로 된 링 형상 또는 분할된 다수 개가 연결되어 링 형상으로 이루어질 수 있다.

너트가이드 고정링(300)은 너트고정판(400)을 내측 관재(200)의 내주면에 고정하는 역할과 외측 관재(100)와 내측 관재(200)의 겹쳐지는 부분의 강도를 보강하는 역할을 한다. 이와 같이, 너트가이드 고정링(300)은 외측 관재(100)와 내측 관재(200)의 겹쳐지는 부분의 강도를 보강하는 역할을 하므로 필요에 따라 두께를 증감 또는 저감하여 적용이 가능하다. 또한 너트가이드 고정링(300)은 볼트관통공(201)을 사이에 두고 상부와 하부에 모두 적용하거나 상부 또는 하부에만 적용할 수도 있다.

너트가이드 고정링(300)은 2등분으로 분할된 관재들이 하나로 연결되었을 때 관재 내부에 원형의 마디를 형성한다. 너트가이드 고정링(300)은 볼트관통공(201)에 맞추어 덧대어질 너트고정판(400)을 고정하기 위한 체결공(311,321)이 형성된다.

내측 관재(200)의 내주면에 용접되는 너트가이드 고정링(300) 사이의 간격은 너트고정판(400)의 폭에 대응된다. 실시예에서 내측 관재(200)의 내주면에 용접되는 너트가이드 고정링(300) 사이의 간격은 너트고정판(400)이 한 쌍의 너트가이드 고정링(300)의 사이에 배치되었을 때 너트고정판(400)의 고정공(421)과 너트가이드 고정링(300)의 체결공(311,321)이 연통되어 오차 없이 체결볼트(601)로 체결되도록 한다.

너트가이드 고정링(300)은 제1 너트가이드 고정링(310)과 제2 너트가이드 고정링(320)으로 구분할 수 있다. 제1 너트가이드 고정링(310)은 볼트관통공(201)을 사이에 두고 도면상 하부에 모두 적용한 것이고 제2 너트가이드 고정링(320)은 볼트관통공(201)을 사이에 두고 상부에 적용한 것이다.

너트고정판(400)은 고정너트(501)를 내측 관재(200)의 내주면에 고정하기 위한 것이다. 너트고정판(400)은 양단이 너트가이드 고정링(300)에 고정되며 고정너트(501)가 지지되는 너트공(411)이 형성된다. 너트고정판(400)은 ㄷ자 형상으로 형성된다.

너트고정판(400)은 ㄷ자 형상이 중앙의 수평부(410)와 양단 수직부(420)로 구분된다. 수평부(410)는 한 쌍의 너트가이드 고정링(300) 사이의 이격된 폭에 대응되며 내측 관재(200)의 내주면에 밀착된다. 수평부(410)에 너트공(411)이 형성된다.

너트공(411)은 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101) 및 내측 관재(200)의 볼트관통공(201)과 대응된다. 수직부(420)는 수평부(410)의 양단에 수직하게 형성되며 너트가이드 고정링(300)과 밀착된다. 수직부(420)는 너트가이드 고정링(300)의 체결공(311,321)에 대응되는 고정공(421)이 형성된다. 체결공(311,321)과 고정공(421)에 체결볼트(601)와 체결너트(602)가 체결되어 너트고정판(400)의 수직부(420)가 너트가이드 고정링(300)에 고정된다.

실시예에서 너트고정판(400)은 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)의 그룹에 대응되는 개수로 한 쌍의 너트가이드 고정링(300) 사이에 배치된다. 체결공(311,321)은 너트고정판(400)의 양단 수직부(420)에 2개씩 형성된다.

고정수단(500)은 고정너트(501)와 고정볼트(502)를 포함한다.

고정너트(501)는 내측 관재(200)의 내주면에서 볼트관통공(201)과 대응되는 위치에 배치된다. 고정너트(501)는 너트고정판(400)에 지지되어 내측 관재(200)의 내주면에 고정된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 고정너트(501)는 너트부(501a)와 날개부(501b)를 포함한다. 너트부(501a)에 볼트공(501c)이 형성되며 날개부(501b)는 너트부(501a)의 단부 외경이 확장된 형상이다. 날개부(501b)는 너트부(501a)의 외경에 비해 외경이 상대적으로 커 너트고정판(400)과 내측 관재(200)의 사이에 지지되고, 너트부(501a)는 너트고정판(400)의 너트공(411)을 통해 내측 관재(200)의 내부로 돌출된다. 너트고정판(400)의 너트공(411)은 고정너트(501)의 너트부(501a) 외경에 대응되어 고정너트(501)의 너트부(501a)만 너트공(411)을 통해 돌출될 수 있다.

내측 관재(200)의 상부 둘레가 외측 관재(100)의 내측에서 외측 관재(100)의 하부 둘레와 겹쳐지고, 볼트관통공(201)에 대응되는 위치에 고정너트(501)와 너트고정판(400)이 순차적으로 배치된 상태에서, 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)을 통해 고정볼트(502)가 체결된다. 고정볼트(502)는 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)을 통해 고정너트(501)에 체결되어 외측 관재(100), 내측 관재(200) 및 너트고정판(400)을 일체로 고정시키게 된다.

고정볼트(502)가 관재(100,200)의 외측에서 내측으로 체결되므로 관재(100,200)의 외측에서 보면 고정볼트(502)의 머리부만 외부로 노출되므로 관재들(100,200)을 연결한 외관이 미려하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 너트고정판(400)은 수직부(420)가 너트가이드 고정링(300)에 체결수단(600)에 의해 고정된다. 체결수단(600)은 체결볼트(601)와 체결너트(602)를 포함한다. 체결볼트(601)는 너트가이드 고정링(300)에 형성되는 체결공(311,321), 수직부(420)에 형성되는 고정공(421)을 관통한다. 체결너트(602)는 너트가이드 고정링(300)에 형성되는 체결공(311,321)과 수직부(420)에 형성되는 고정공(421)을 관통한 체결볼트(601)의 단부에 체결된다.

또한, 체결볼트(601)와 너트가이드 고정링(300)의 사이, 수직부(420)와 체결너트(602)의 사이 중 한 곳 이상에 체결력을 높이기 위해 와셔(603,604)가 배치될 수 있다.

상술한 관재(100,200)는 내측 관재(200)와 외측 관재(100)를 연결하는 고정볼트(502)와 고정너트(501)의 결합력, 너트고정판(400)을 고정하면서 내측 관재(200)의 내부 보강 플레이트의 역할을 하는 너트가이드 고정링(300), 너트가이드 고정링(300)에 고정되어 고정너트(501)를 지지하면서 내부 보강 플레이트 역할을 하는 너트고정판(400)이 상호 작용하여 내측 관재(200)와 외측 관재(100)의 연결부의 강도를 보강한다.

따라서 외측 관재(100)와 내측 관재(200)가 겹쳐지는 부분이 관재 지름의 1.5배 미만의 값에서도 연결부의 강도를 유지(뽑히거나 휨 방지)하도록 설계할 수 있고, 겹쳐지는 부분을 잘 맞물리게 하기 위하여 관재를 경사지게 설계해야 한다는 제약 조건에서도 벗어날 수 있다.

또한, 너트가이드 고정링(300)과 너트고정판(400)이 외측 관재(100)와 내측 관재(200)가 연결되는 연결부의 강도 보강 기능을 가지므로, 관재(100,200)의 연결시 종래의 슬립 조인트 방식처럼 관재 지름의 1.5배에 해당하는 부분이 겹쳐질 필요가 없으므로, 이로 인해 발생하는 중량을 최대 70%까지 절감하는 것이 가능하다.

한편, 상술한 관형지지물용 하이브리드 연결장치를 이용한 관형지지물용 하이브리드 연결방법은 외측 관재(100)의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 볼트삽입공(101)을 형성하는 단계와, 내측 관재(200)의 상부 둘레를 따라 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)과 대응하는 볼트관통공(201)을 형성하는 단계와, 내측 관재(200)의 내주면에서 볼트관통공(201)에 대응되는 위치에 고정너트(501)를 고정하는 단계와, 내측 관재(200)의 상부에 외측 관재(100)를 끼워 내측 관재(200)의 상부 둘레가 외측 관재(100)의 하부 둘레와 겹쳐지게 한 상태에서, 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)을 통해 고정볼트(502)를 체결하여 고정볼트(502)가 고정너트(501)에 체결되게 하는 단계를 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 외측 관재(100)의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 볼트삽입공(101)을 형성하는 단계와, 내측 관재(200)의 상부 둘레를 따라 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)과 대응하는 볼트관통공(201)을 형성하는 단계는, 관형지지물 결합용으로 운반 및 제작 편의를 위해 분할하여 설계된 외측 관재(100)와 내측 관재(200)를 준비하고, 내측 관재(200)에 외측 관재(100)가 끼워졌을 때 서로 겹쳐지는 범위에 하나로 이어지는 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)을 형성한다.

관재(100,200)는 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)에 체결되는 볼트의 개수로 외측 관재(100)와 내측 관재(200)의 연결부의 허용응력 기준을 충족하도록 한다. 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)들은 관형지지물 설치의 최종 조립 단계인 고정볼트(502)의 체결에 있어 필요로 하는 고정볼트(502)의 개수와 동일하다.

예를 들어, 내측 관재(200)와 ㄷ자형 너트고정판(400)에 너트공(411)을 만들기 위하여 고정볼트(502)의 개수를 산정할 때, 먼저 외측 관재(100)와 내측 관재(200)가 연결되는 연결부의 필요 하중을 계산한다. 고정볼트(502) 한 개가 견딜 수 있는 허용 하중이 n이고 내측 관재(200)와 외측 관재(100)의 연결부의 필요 하중이 m일 때 안전율 k를 고려하여 필요한 고정볼트(502)의 개수를 x개라 하면 m∝knx의 관계를 갖도록 고정볼트(502)의 수량을 산정할 수 있다. 또한 고정볼트(502)의 수량 산정은 마찰 접합 효과를 고려해 다양하게 변경, 최적화하여 적용할 수 있다.

다음으로, 내측 관재(200)의 내주면에서 볼트관통공(201)에 대응되는 위치에 고정너트(501)를 고정하는 단계는, 도 6에 도시된 바와 같이, 볼트관통공(201)을 사이에 두고 내측 관재(200)의 내주면에 수직방향으로 한 쌍의 너트가이드 고정링(300)을 고정하고, 한 쌍의 너트가이드 고정링(300) 사이의 볼트관통공(201)에 대응되는 위치에 고정너트(501)를 배치하며, 그 상부에 ㄷ자 형상의 너트고정판(400)을 배치한다. 한 쌍의 너트가이드 고정링(300)은 내측 관재(200)의 내주면에 용접에 의해 고정될 수 있다.

이때, 내측 관재(200)의 재질에 따라 너트가이드 고정링(300)의 부착방법을 선정할 수 있으며, 내측 관재(200)가 철제일 경우는 용접하고, 플라스틱이거나 목재일 경우 는 접착제를 사용하여 부착할 수 있다. 또한, 필요에 따라 너트가이드 고정링(300)은 두께를 증감 또는 저감하여 적용이 가능하다.

도 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 너트가이드 고정링(300) 사이의 볼트관통공(201)에 대응되는 위치에 고정너트(501)를 배치하며, 그 상부에 ㄷ자 형상의 너트고정판(400)을 배치하여 고정너트(501)의 날개부(501b)가 내측 관재(200)와 너트고정판(400) 사이에 지지되고 너트부(501a)가 너트고정판(400)의 너트공(411)을 통해 내측 관재(200)의 내부로 돌출되게 한다.

너트고정판(400)은 볼트삽입공(101)과 볼트관통공(201)의 그룹에 대응되는 개수로 한 쌍의 너트가이드 고정링(300)의 사이에 고정된다. ㄷ자 형상의 너트고정판(400)은 수평부(410)에 복수 개의 너트공(411)이 형성되며, 이 너트공(411)은 한 그룹에 해당하는 볼트삽입공(101) 및 볼트관통공(201)의 개수에 대응된다.

너트고정판(400)이 너트가이드 고정링(300)에 고정되기 전, 고정너트(501)의 너트부(501a)를 너트고정판(400)의 너트공(411)에 하부에서 상부로 끼운 상태에서 너트고정판(400)을 내측 관재(200)의 내주면에 배치하고 그 양단 수직부(420)를 너트가이드 고정링(300)에 고정하면, 고정너트(501)의 날개부(501b)가 너트고정판(400)에 지지되어 고정너트(501)가 너트고정판(400)에서 이탈되지 않는다. 이는 고정볼트(502) 체결시 관재(100,200)의 내부에서 고정너트(501)를 잡아주지 않고도 내측 관재(200)에 외측 관재(100)를 겹쳐서 고정하는 것이 가능하게 한다. 즉, 관재(100,200)의 외측에서 단순히 볼트 조임을 통해 외측 관재(100)와 내측 관재(200)의 겹쳐진 부분을 결합할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 너트고정판(400)의 ㄷ자 형상에서 양단 수직부(420)를 너트가이드 고정링(300)에 고정한다.

너트가이드 고정링(300)에 체결공(311,321)이 형성되고 너트고정판(400)의 양단부에 체결공(311,321)에 대응되는 고정공(421)이 형성된다. 따라서 체결공(311,321)과 고정공(421)에 체결볼트(601)를 관통시키고 체결공(311,321)과 고정공(421)을 관통한 체결볼트(601)의 단부에 체결너트(602)를 체결하는 것에서 너트고정판(400)이 너트가이드 고정링(300)에 고정된다.

횡방향으로 2분할된 관재들(100,200)을 하나의 이어지는 원형의 관재(100,200)로 조립하였을 때 원형의 관재(100,200) 중 ㄷ자 형상 너트고정판(400)과 너트가이드 고정링(300)이 설치된 원형의 관재(200)는 슬립 조인트 방식으로 또 하나의 원형의 관재(100)와 겹쳐졌을 때 내측에 위치하는 내측 관재(200)가 된다.

도 8의 상태에서 외측 관재(100)의 외측에서 볼트삽입공(101)을 통해 고정볼트(502)를 체결하면 고정볼트(502)는 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)과 내측 관재(200)의 볼트관통공(201)을 통해 고정너트(501)에 체결되고 도 2와 같이 결합이 완성된 상태가 된다.

관재들(100,200)을 결합할 경우, 내측 관재(200)의 볼트관통공(201), 너트고정판(400)에 고정된 고정너트(501)의 볼트공(501c) 및 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101)의 중심이 한 축으로 모이게 결합해야 한다. 그리고 이 상태에서 고정볼트(502)를 외측 관재(100)의 볼트삽입공(101), 내측 관재(200)의 볼트관통공(201)까지 차례로 관통하도록 체결되면 너트고정판(400)에 이미 고정되어 있는 고정너트(501)에 고정볼트(502)가 자연스럽게 체결될 수 있다.

이는 외부에서 보이지 않는 관재(200)의 내측에 너트가이드 고정링(300)을 용접에 의해 고정하고 ㄷ자형 너트고정판(400)을 설치하여 고정너트(501)를 고정했을 때, 외부에서 고정볼트(502)만 체결하면 기존 플랜지 조인트 방식이 가지는 조인트 접합부로 인한 매끄럽지 못한 표면과 외관상의 미려함이 저하되는 단점을 극복할 수 있다.

도 9에는 본 발명에 의한 관형지지물용 하이브리드 연결장치를 적용하여 제작한 관형지지물을 보인 사진이 도시되어 있다.

도 9에 도시된 바에 의하면, 관형지지물의 외관이 미려하고 하중에 대한 내력이 우수함이 확인된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 내측 관재(200)의 상부 둘레에 형성한 볼트관통공(201)에 대응되는 내측 관재(200)의 내주면에 고정너트(501), 너트고정판(400), 너트가이드 고정링(300)을 배치하고 너트고정판(400)의 양단 수직부(420)를 너트가이드 고정링(300)에 체결볼트(601)와 체결너트(602)로 고정하는 것에서 고정너트(501)를 내측 관재(200)의 내주면에 고정할 수 있다. 이 상태에서 하부 둘레에 볼트삽입공(101)을 형성한 외측 관재(100)를 내측 관재(200)의 볼트관통공(201)과 중심이 이어지면서 겹쳐지게 끼우고, 관재(100,200)의 외측에서 고정볼트(502)를 체결하는 작업으로 외측 관재(100)와 내측 관재(200)를 연결한다.

이와 같이, 본 발명은 관재의 외측에서 고정볼트(502)를 체결하는 방법으로 관재를 연결하므로 관재의 연결이 용이하고 고정볼트의 머리부만 외부로 노출되므로 외관상 미려함을 확보할 수 있다. 또한 너트고정판(400)과 너트가이드 고정링(300)이 강도 보강 기능의 기능을 하여 겹쳐지는 부분의 길이를 줄이므로 겹쳐지는 부분에 대한 중량 감소 역할을 할 수 있다.

본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 외측 관재 101: 볼트삽입공
200: 내측 관재 201: 볼트관통공
300: 너트가이드 고정링 310: 제1 너트가이드 고정링
320: 제2 너트가이드 고정링 311,321: 체결공
400: 너트고정판 410: 수평부
411: 너트공 420: 수직부
421: 고정공 500: 고정수단
501: 고정너트 501a: 너트부
501b: 날개부 501c: 볼트공
502: 고정볼트 600: 체결수단
601: 체결볼트 602: 체결너트
603,604: 와셔

Claims

외측 관재의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성되는 볼트삽입공;
내측 관재의 상부 둘레를 따라 상기 외측 관재의 볼트삽입공과 대응되게 형성되는 볼트관통공;
상기 내측 관재의 내주면에 상기 볼트관통공을 사이에 두고 수직방향으로 구비되는 한 쌍 또는 하나의 너트가이드 고정링;
상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공과 대응되는 위치에 배치되는 고정너트;
상기 너트가이드 고정링에 고정되며 상기 고정너트가 지지되는 너트공이 형성된 너트고정판; 및
상기 내측 관재의 상부 둘레가 상기 외측 관재의 내측에서 상기 외측 관재의 하부 둘레와 겹쳐지고, 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 상기 고정너트와 상기 너트고정판이 배치된 상태에서 상기 볼트삽입공과 상기 볼트관통공을 통해 상기 고정너트에 체결되어 상기 외측 관재, 상기 내측 관재 및 상기 너트고정판을 일체로 고정시키는 고정볼트를 포함하고,
상기 너트고정판은 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이의 이격된 폭에 대응되며 상기 내측 관재의 내주면에 밀착되며 상기 너트공이 형성되는 수평부; 및
상기 수평부의 양단에 수직하게 형성되며 상기 너트가이드 고정링과 밀착되는 수직부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 볼트삽입공은 복수 개가 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹이 상기 외측 관재의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 외측 관재의 하부 둘레의 내주면은 상기 내측 관재의 상부 둘레의 외주면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 수직부를 상기 너트가이드 고정링에 고정하는 체결수단을 포함하며,
상기 체결수단은
상기 너트가이드 고정링에 형성되는 체결공, 상기 수직부에 형성되는 고정공을 관통하는 체결볼트; 및
상기 너트가이드 고정링에 형성되는 체결공과 상기 수직부에 형성되는 고정공을 관통한 상기 체결볼트의 단부에 체결되는 체결너트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 5에 있어서,
상기 체결볼트와 상기 너트가이드 고정링의 사이, 상기 수직부와 상기 체결너트의 사이 중 한 곳 이상에 와셔가 배치되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정너트는
볼트공이 형성된 너트부와 상기 너트부의 일측 단부에 연장 형성되며 상기 너트부의 외경에 비해 외경이 큰 날개부를 구비하여, 상기 날개부가 상기 너트고정판과 상기 내측 관재의 사이에 지지되고 상기 너트부가 상기 너트고정판의 너트공을 통해 상기 내측 관재의 내측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 너트고정판은 상기 그룹에 대응되는 개수로 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 한 쌍의 너트가이드 고정링은 상기 내측 관재의 내주면에 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 너트가이드 고정링은 한 몸체로 된 링 형상 또는 분할된 다수 개가 연결되어 링 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 외측 관재와 상기 내측 관재는 다수 개로 분할된 원통형 관재 또는 각형 관재이며, 상기 외측 관재와 상기 내측 관재를 다수 개 연결하여 관형지지물을 형성하는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결장치.
외측 관재의 하부 둘레를 따라 일정 간격으로 볼트삽입공을 형성하는 단계;
내측 관재의 상부 둘레를 따라 상기 외측 관재의 볼트삽입공과 대응하는 볼트관통공을 형성하는 단계;
상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 고정너트를 고정하는 단계; 및
상기 내측 관재의 상부에 상기 외측 관재를 끼워 상기 내측 관재의 상부 둘레가 상기 외측 관재의 하부 둘레와 겹쳐지게 한 상태에서, 상기 외측 관재의 볼트삽입공을 통해 고정볼트를 체결하여 상기 고정볼트가 상기 고정너트에 체결되게 하는 단계를 포함하고,
상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 고정너트를 고정하는 단계에서, 상기 고정너트는 볼트공이 형성된 너트부와 상기 너트부의 일측 단부에 연장 형성되며 상기 너트부의 외경에 비해 외경이 큰 날개부를 구비하는 고정너트를 사용하고,
상기 내측 관재의 내주면에서 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 고정너트를 고정하는 단계는, 상기 볼트관통공을 사이에 두고 상기 내측 관재의 내주면에 수직방향으로 한 쌍의 너트가이드 고정링을 고정하는 단계, 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이의 상기 볼트관통공에 대응되는 위치에 상기 고정너트를 배치하고 그 상부에 ㄷ자 형상의 너트고정판을 배치하여 상기 고정너트의 날개부가 상기 내측 관재와 상기 너트고정판 사이에 지지되고 상기 너트부가 상기 너트고정판의 너트공을 통해 돌출되게 하는 단계, 상기 너트고정판의 ㄷ자 형상에서 양단부를 상기 너트가이드 고정링에 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결방법.
삭제
삭제
청구항 12에 있어서,
상기 볼트삽입공 및 상기 볼트관통공은 복수 개가 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹이 상기 외측 관재의 하부 둘레 및 상기 내측 관재의 상부 둘레를 따라 일정 간격으로 형성되며, 상기 너트고정판은 상기 그룹에 대응되는 개수로 상기 한 쌍의 너트가이드 고정링 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결방법.
청구항 12에 있어서,
상기 한 쌍의 너트가이드 고정링은 상기 내측 관재의 내주면에 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결방법.
청구항 12에 있어서,
상기 너트고정판의 ㄷ자 형상에서 양단부를 상기 너트가이드 고정링에 고정하는 단계는,
상기 너트가이드 고정링에 체결공을 형성하고 상기 너트고정판의 양단부에 상기 체결공에 대응되는 고정공을 형성하며, 상기 체결공과 상기 고정공에 체결볼트를 관통시키고 상기 체결공과 상기 고정공을 관통한 상기 체결볼트의 단부에 체결너트를 체결하는 것을 특징으로 하는 관형지지물용 하이브리드 연결방법.