KR200271598Y1 - Invert in manhole - Google Patents
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Abstract
본 고안의 목적은 수두손실을 최소화할 수 있도록 함과 더불어, 작업자의 안전사고를 방지할 수 있도록 된 맨홀의 인버트를 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to provide an invert of the manhole that can minimize the head loss, and prevent the safety accident of the operator.
이에 본 고안은 맨홀의 저면에 설치되어 유입관과 유출관을 연결하는 인버트에 있어서, 상단이 맨홀의 유입관 상부까지 연장되고, 상단에 형성되는 수로는 반원형 단면을 이루어 유입관과 연결되는 저부와, 저부 양 측에서 수직으로 연장되는 직선부로 이루어져 U자형 단면구조를 갖는 것 특징으로 하는 맨홀의 인버트를 제공한다.The present invention is installed in the bottom of the manhole connecting the inlet pipe and the outlet pipe, the top is extended to the top of the inlet pipe of the manhole, the channel formed on the top of the bottom is connected to the inlet pipe to form a semi-circular cross section and It consists of a straight portion extending vertically on both sides of the bottom provides an invert of the manhole characterized in that it has a U-shaped cross-sectional structure.
Description
본 고안은 맨홀에 설치되는 인버트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지손실을 최소화할 수 있는 맨홀의 인버트에 관한 것이다.The present invention relates to an invert installed in the manhole, and more particularly, to an invert of the manhole that can minimize the energy loss.
일반적으로 맨홀의 인버트는 맨홀 내로 유입된 하수 등에 섞인 오물이 퇴적되어 발생하는 악취를 억제 내지 방지하고 하수의 흐름을 원활케 할 목적으로 시설하는 맨홀의 바닥구조물로서, 맨홀의 측벽에 설치되는 유입관과 유출관의 하반원에 상당하는 크기의 수로가 형성된 블록으로 이루어진다.In general, the invert of the manhole is a bottom structure of the manhole, which is installed for the purpose of preventing or preventing odor generated by sediment mixed with sewage introduced into the manhole and facilitating the flow of sewage. And a block formed with a channel having a size corresponding to the lower half of the outlet pipe.
따라서 상기 유입관과 유출관은 인버트에 의해 맨홀 내에서 유연히 연결됨으로서 하수가 원활히 흘러갈 수 있게 되며, 부가적으로는 유입관, 유출관의 급격한 단면 확대 축소에 의한 수리적 에너지 손실을 경감시킬 수 있게 된다.Therefore, the inflow pipe and the outflow pipe are smoothly connected in the manhole by the invert, so that the sewage can flow smoothly, and additionally, it is possible to reduce the hydraulic energy loss due to the rapid cross-sectional reduction of the inflow pipe and the outflow pipe. do.
도 6에 도시된 바와 같이 상기한 인버트(100)는 유출관의 관경 및 경사와 동일하게 만들어지며, 그 높이는 관경에 따라 약간의 차이가 있으나 통상 관경의 1/2수준으로 제작된다. 그리고 수로(110) 양측면의 상단 발디임부(120)는 수로를 향해 10~20%의 하향경사지도록 하여, 인버트(100)의 높이 이상의 오수가 유입되었을 경우 인버트의 수로(110)로 원활히 흘러내릴 수 있도록 되어 있다.As shown in Figure 6, the invert 100 is made to be the same as the diameter and inclination of the outflow pipe, the height is slightly different depending on the diameter, but is usually produced at 1/2 level of the diameter. And the upper foot pad portion 120 on both sides of the waterway 110 to be inclined downward 10 to 20% toward the waterway, when the sewage more than the height of the invert 100 can flow smoothly into the waterway 110 of the invert. It is supposed to be.
그러나 상기한 종래 구조의 인버트는 최근 빈번히 발생하는 국지성 호우와 같이 하수의 대량 유입이 발생하여 관거내 수위가 올라가는 경우 수두손실이 커진다는 문제점이 있다.However, the invert of the conventional structure has a problem that the head loss is increased when the water level in the conduit rises due to the large inflow of sewage, such as local heavy rain that occurs frequently in recent years.
즉, 맨홀에서 발생할 수 있는 수두의 손실은 단면의 변화에 따른 손실과 인버트 재질변화에 따른 조도계수 증가로 인한 마찰손실을 들 수 있는 데, 상기와 같이 인버트의 높이 이상으로 하수가 유입됨에 따라 단면의 급격한 확대와 급격한 축소가 발생하여 수두손실이 일어나는 것이다.In other words, the head loss that can occur in the manhole is the loss due to the change of the cross section and the friction loss due to the increase of the roughness coefficient due to the change of the inverted material. As described above, as the sewage flows above the height of the invert, The head loss is caused by the rapid expansion and abrupt reduction of.
이러한 수두손실은 각형 맨홀의 경우 더욱 커지게 되며, 원형 맨홀의 경우 단면의 변화가 급격하지는 않아 점확, 점축으로 볼 수 있으나 아래와 같은 이유로 급확, 급축이 적용된다.The head loss is larger in the case of the square manhole, and in the case of the circular manhole, the change of the cross section is not abrupt.
1. 인버트가 있는 경우에는 인버트가 유출,입 방향에 대하여 직선상으로 존재하므로 단면의 변화가 급확, 급축에 유사하다.1. If there is an invert, the invert exists in a straight line with respect to the outflow and inflow directions.
2. 인버트가 없는 경우에도 맨홀에 단차가 있는 경우 급확, 급축에 해당한다.2. Even if there is no invert, if there is a step in the manhole, it is a sudden sharpening.
3. 단차없이 인버트가 없는 경우에도 점확손실의 경우 관경 1000mm이하에서는 접속각이 41 ~ 71도로서 점확손실계수가 0.9 ~ 1.2(평균 1.0)으로 급확에 유사하며, 점축손실의 경우에도 단면적비가 0.26 ~ 0.52, 접속각이 41 ~ 71도로서 급축손실에 접근한다.(이에 관해서는 상세한 설명에서 언급된다.)3. Even if there is no invert without step, in case of point loss, the connection angle is 41 to 71 degrees under the diameter of 1000mm or less, and the point loss factor is 0.9 ~ 1.2 (average 1.0). ~ 0.52, connection angle is 41 to 71 degrees, approaching the rapid loss (this is mentioned in the detailed description).
또한, 인버트의 수로 양 측면은 작업자의 발 디딤부 역할을 하는 것으로, 상기와 같이 종래 인버트의 경우 상기 발디딤부가 하향경사져 있어서 작업자가 자칫 미끄러져 실족하는 사고가 발생하는 문제점이 있다.In addition, both sides of the channel of the invert serves as a foot stepping part of the worker. As described above, in the case of the conventional inverting, the stepping part is inclined downward so that an accident in which the worker slips and falls off occurs.
따라서 본 고안자는 급격한 하수의 증가에도 수두손실을 최소화할 수 있는 인버트의 개발을 시도하였다.Therefore, the present inventors attempted to develop an invert that can minimize head loss in spite of rapid increase of sewage.
그 개발과정에서 다양한 실험들이 행해졌으며, 실질적으로 수두손실을 최소화하고 안전사고를 방지할 수 있는 인버트를 얻기 위해서 다음과 같은 기술적 과제를 해결할 필요가 있음을 발견하였다.During the development process, various experiments were conducted and found that it is necessary to solve the following technical challenges in order to obtain an invert that can substantially minimize head loss and prevent safety accidents.
첫째, 수두손실은 맨홀 단면의 급확,급축에 의해 발생되므로 하수량의 증가시에도 단면의 급확, 급축이 발생되지 않아야 한다. 이 경우 필요 용량 이상의 크기를 갖는 맨홀로 교체할 경우 시공비용이 높아질 수 있다.First, head loss is caused by sharpening and sharpening of the manhole cross section, so the sharpening and sharpening of the cross section should not occur even when the amount of sewage increases. In this case, the construction cost may be increased if the manhole having a size larger than the required capacity is replaced.
둘째, 인버트의 수로 양 측면을 수평상태로 시공할 필요가 있으며, 이에 따라 하수량 증가시 인버트 상부 측면으로 오수가 넘치지 않도록 하는 구조가 필요하다.Second, it is necessary to install both sides of the invert canal in a horizontal state. Accordingly, when the amount of sewage increases, there is a need for a structure to prevent the overflow of sewage to the upper side of the invert.
이에 본 고안은 상기와 같은 제반 요구사항에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 수두손실을 최소화할 수 있도록 된 맨홀의 인버트를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to meet the above requirements, and an object of the present invention is to provide an inverted manhole that can minimize head loss.
또한, 본 고안은 작업자의 안전사고를 방지할 수 있도록 된 맨홀의 인버트를 제공함에 또다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to provide an invert of the manhole that can prevent the worker's safety accident.
도 1은 본 고안에 따른 인버트를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing an invert according to the present invention,
도 2는 본 고안의 또다른 실시예에 따른 인버트를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing an invert according to another embodiment of the present invention,
도 3은 본 고안에 따른 인버트의 직선부 길이 결정을 위해 원형관거의 수심비에 따른 유속비와 유량비의 비율을 도시한 그래프,3 is a graph showing the ratio of the flow rate ratio and the flow rate ratio according to the depth ratio of the circular conduit for determining the length of the straight portion of the invert according to the present invention,
도 4는 본 고안의 실험을 위해 사용된 각 종류의 인버트를 도시한 도면,4 is a view showing each type of invert used for the experiment of the present invention,
도 5는 도 4에 도시된 각 종류의 인버트 형상에 따른 수두손실의 변화를 도시한 그래프,5 is a graph showing the change in head loss according to each type of invert shape shown in FIG.
도 6은 종래기술에 따른 인버트를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing an invert according to the prior art.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 인버트 20 : 수로10: invert 20: waterway
21 : 반원형 저부 22 : 직선부21: semi-circular bottom portion 22: straight portion
30 : 발디딤부30: foot step
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 맨홀의 인버트에 있어서, 인버트의 높이를 유입관 상부까지 연장하고, 인버트에 형성되는 수로가 유입관과 연결되는 반원형 저부와 반원형 저부 상부로 연장되는 직선부를 갖는 구조로 되어 있다.In order to achieve the above object, the present invention, in the invert of the manhole, extends the height of the invert to the top of the inlet pipe, the channel formed in the invert is extended to the top of the semi-circular bottom and semi-circular bottom connected to the inlet pipe It has a structure having a straight portion.
또한, 본 고안의 인버트는 수로의 양 측 상단이 수평을 이루는 구조로 되어 있다.In addition, the invert of the present invention has a structure in which the upper end of both sides of the waterway is horizontal.
이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 인버트를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 고안의 또다른 실시예에 따른 인버트를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an invert according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing an invert according to another embodiment of the present invention.
상기한 도면에 의하면, 본 고안의 인버트(10)는 상단이 맨홀의 유입관 상부까지 연장되고, 상단에는 상기 맨홀의 유출관과 유출관을 연결하는 수로(20)가 형성되며, 상기 수로(20)는 반원형 단면을 이루어 유입관과 연결되는 저부(21)와, 저부(21) 양 측에서 수직으로 연장되는 직선부(22)로 이루어져 전체적으로 U자형 단면구조를 갖는 것을 특징으로 한다.According to the above drawings, the invert 10 of the present invention has an upper end extending to the upper portion of the inlet pipe of the manhole, the upper end is formed with a channel 20 for connecting the outlet tube and the outlet tube of the manhole, the channel 20 ) Has a semi-circular cross-section consisting of a bottom portion 21 connected to the inlet pipe and a straight portion 22 extending vertically from both sides of the bottom portion 21 to have a U-shaped cross-sectional structure as a whole.
따라서 실질적으로 하수가 흐르는 인버트의 수로(20)는 직선부(22)의 길이만큼 그 높이가 높아져 인버트의 상단에서 수로(20)의 저면까지의 깊이가 깊어지게 된다.Accordingly, the height of the inverted waterway 20 in which the sewage flows substantially increases as much as the length of the straight portion 22, thereby increasing the depth from the top of the inverted to the bottom of the waterway 20.
이러한 구조는 하수의 대량 유입시 수로(20)의 직선부(22)가 대량 유입되는 하수를 담당하게 되어 맨홀의 급격한 단면적의 확대와 축소를 막아주는 역할을 하게 됨으로서, 수두손실을 최소화하게 된다.This structure serves to prevent the sudden expansion and contraction of the cross-sectional area of the manhole by minimizing the head loss, so that the straight portion 22 of the waterway 20 flows in large quantities when the large amount of sewage inflow.
여기서 상기 인버트의 상단의 위치는 유입관의 직경을 D라고 할 때 0.8 ~1.0D 사이에 오도록 함이 바람직하다. 즉, 수로(20)의 저면인 반원형 저부(21)는 상단까지의 높이가 0.5D가 되며, 직선부(22)가 나머지 0.8 ~ 1.0D의 높이를 이루게 되는 것이다.Here, the position of the upper end of the invert is preferably to be between 0.8 ~ 1.0D when the diameter of the inlet pipe D. That is, the semi-circular bottom portion 21, which is the bottom of the channel 20, has a height to the top of 0.5D, and the straight portion 22 forms the remaining height of 0.8 to 1.0D.
또한, 본 고안의 인버트는 수로(20) 양측 상단인 발디딤부(30)가 수평을 이루는 구조로 되어 있다. 이에 따라 작업자가 발디딤부(30)에서 미끄러지는 안전사고를 예방할 수 있게 된다.In addition, the invert of the present invention has a structure in which the stepping portion 30, which is the upper end of both sides of the channel 20, is horizontal. Accordingly, the worker can prevent a safety accident that slips on the stepping portion (30).
직선부 길이 결정Straight part length determination
도 3은 인버트의 상단 직선부의 길이를 결정하기 위한 원형관거의 수심비와 유속,유량비의 관계를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the depth ratio and the flow rate, flow rate of the circular conduit for determining the length of the upper straight portion of the invert.
수두손실을 최소화하기 위해서는 인버트(10)를 관정까지 연결하는 것이 유리하나, 대구경관으로 갈수록 유지관리시 수로 저부(21)에 대한 접근성이 저하되므로 적절한 길이의 결정이 필요하다.In order to minimize head loss, it is advantageous to connect the invert 10 to the well, but the access to the waterway bottom 21 during maintenance is reduced to the large diameter landscape, so it is necessary to determine the appropriate length.
상기 그래프에 의하면, 원형관거의 특성상 수심 81% 부근에서 최대 유속을 나타내고 있으며, 유량 또한 만관 유량에 근접하므로 반원형 저부(21)의 높이가 0.5D인 경우 직선부(22)의 길이는 0.3 ~ 0.5D를 적용함이 바람직하다는 것을 알 수 있다.According to the above graph, the maximum flow velocity is shown near the depth of 81% due to the characteristics of the circular conduit, and since the flow rate is also close to the total flow rate, when the height of the semi-circular bottom portion 21 is 0.5D, the length of the straight portion 22 is 0.3 to 0.5. It can be seen that it is preferable to apply D.
더욱 바람직하게는 하수도 표준도 해설(1990.12. 건설교통부)에 따르면 인버트(10)의 최대 깊이는 50cm를 넘지 않도록 하고 있는 데, 이는 유지관리를 감안한 것으로, 이러한 사안을 감안하여 유입관의 관경인 D가 500mm이하인 경우에는 직선부의 길이를 0.5D로 하여 인버트 상단 위치를 1.0D에 오도록 함으로서 인버트의 수로(20)를 상기 관경과 같은 깊이로 만들고, 유입관의 관경이 600mm 이상인 경우에는 상기 직선부의 길이를 0.3D로 하여 인버트 상단의 위치가 0.8D에 위치하도록 함으로서 인버트 수로(20)를 관경의 80% 깊이로 제작한다.(도 1과 도 2 참조)More preferably, according to the commentary on the sewer standard (December 1990, Ministry of Construction and Transportation), the maximum depth of the invert 10 is not more than 50 cm, which is considered maintenance, and in consideration of these issues, the diameter of the inflow pipe D Is 500 mm or less, the length of the straight portion is 0.5D so that the invert top position is 1.0D, so that the channel 20 of the invert is made the same depth as the diameter, and when the diameter of the inflow pipe is 600 mm or more, the length of the straight portion is By setting 0.3D as the position of the top of the invert to be at 0.8D, the invert channel 20 is manufactured to a depth of 80% of the diameter (see FIGS. 1 and 2).
실험예Experimental Example
맨홀에서의 인버트 형상은 도 4에 도시된 바와 같이 5가지 경우로 분류할 수 있으며, 종래의 합류식 하수관거의 맨홀은 대부분 인버트(10)가 없는 2가지 형태에 포함된다.The inverted shape in the manhole can be classified into five cases as shown in FIG. 4, and the manhole of the conventional merged sewer pipe is mostly included in two forms without the invert 10.
도 4에서 도시된 바와 같이 다양한 종류의 인버트가 실험되었으며, 인버트 재질의 변화에 따른 조도계수의 변화에 기인하는 마찰손실에 관해서는 실험에 사용된 모든 인버트에 동일 조건을 부여함으로서 오로지 단면변화만이 맨홀의 수두손실에 적용되었다.As shown in FIG. 4, various types of inverts have been tested. As for the frictional loss caused by the change of roughness coefficient according to the change of the inverted material, only the change of the cross section is given to the same conditions for all the inverts used in the experiment. It was applied to head loss in manholes.
상기 표 1에서와 같이, 각형 맨홀의 경우 급확, 급축에 의한 수두손실이 적용되었다. 원형맨홀의 경우 점확, 점축에 의한 손실로 볼 수 있으나, 아래와 같은 이유로 급확, 급축에 의한 수도손실이 적용되었다.As shown in Table 1, in the case of the square manhole, head loss due to rapid expansion and rapid axle was applied. Circular manhole can be regarded as loss due to point accumulation and point axle, but the water loss due to rapid expansion and axle was applied for the following reasons.
첫째, 인버트가 있는 경우에는 인버트가 유출,입 방향에 대하여 직선상으로 존재하므로 단면의 변화가 급확, 급축에 유사하다. 둘째, 인버트가 없는 경우에도 맨홀에 단차가 있는 경우 급확, 급축에 해당한다. 셋째, 단차없이 인버트가 없는 경우에도 점확손실의 경우 관경 1000mm이하에서는 접속각이 41 ~ 71도로서 점확손실계수가 0.9 ~ 1.2(평균 1.0)으로 급확에 유사하며, 점축손실의 경우에도 단면적비가 0.26 ~ 0.52, 접속각이 41 ~ 71도로서 급축손실에 접근한다.First, when there is an invert, since the invert exists in a straight line with respect to the outflow and inflow directions, the change of the cross section is similar to the rapid and rapid axis. Second, even if there is no invert, if there is a step in the manhole, it corresponds to rapid and rapid accumulation. Third, even if there is no invert without step, in case of point loss, the connection angle is 41 ~ 71 degrees under the diameter of 1000mm and the point loss factor is 0.9 ~ 1.2 (average 1.0). ~ 0.52, connection angle 41 ~ 71 degrees, approaching the sudden loss.
도 5는 실험에 사용된 각 인버트의 형상 및 수심비에 따른 맨홀에서의 급확, 급축에 의한 수두손실의 변화를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing changes in head loss due to rapid expansion and rapid accumulation in the manhole according to the shape and depth ratio of each invert used in the experiment.
종래 하수관거의 수리계산은 일정 지점의 마찰손실만을 고려하고 있으며, 맨홀에서 발생될 수 있는 손실을 감안하여 약 3cm 정도의 여유낙차를 권장하고 있으나, 상기 그래프에서 볼 수 있듯이 인버트가 없는 맨홀에서의 수두손실은 관거 전체의 수리에 영향을 미칠 정도로 크다.Conventionally, the hydraulic calculation of sewage pipes only considers friction loss at a certain point, and in consideration of the loss that may occur in the manhole, a free fall of about 3 cm is recommended. However, as shown in the graph, the head of the manhole without invert is The loss is large enough to affect the repair of the entire conduit.
그리고, 인버트가 없는 맨홀에 비하여 반원형인버트가 있는 경우 수두손실을 절반이하로 줄일 수 있으며, 본 고안에 따른 U자형인버트는 반원형인버트에 비하여 수두손실을 절반 이하로 줄일 수 있게 된다.And, if there is a semi-circular invert than the manhole without an invert, the head loss can be reduced to less than half, and the U-shaped invert according to the present invention can reduce the head loss to less than half compared to the semi-circular invert.
또한, 오수관의 경우 일정비율의 여유율을 가지고 있으므로 기존의 반원형 인버트로 문제는 없을 것이나, 여유를 감안하지 않는 우수관의 경우 계획우수량 이상으로 우수가 흐르는 경우 문제가 발생할 수 있으며, 특히 최근들어 빈번히 발생하는 국지성 강우시 관거내 수위가 80% 이상 올라가는 경우가 발생하고 있으며 이때에는 인버트의 형상에 따른 수두손실의 변화가 충분히 도시형 침수의 원인을 제공할 만큼 크다는 것을 확인할 수 있다.In addition, sewage pipes have a certain ratio of margin, so there will be no problem with the existing semi-circular invert, but in the case of excellent pipes that do not consider the margin, problems may occur if the rainfall flows more than the planned excellent amount. In case of local rainfall, the water level in the conduit rises more than 80%, and it can be seen that the change of head loss according to the shape of the invert is large enough to provide the cause of urban flooding.
본 고안은 이상과 같이 수두손실을 최소화할 수 있는 매우 획기적인 인버트를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 고안의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 고안의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.It can be seen that the present invention provides a very innovative invert that can minimize head loss as described above. While exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. Such modifications and other embodiments are all considered and included in the appended claims, without departing from the true spirit and scope of the present invention.
이상 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 맨홀의 인버트에 의하면, 맨홀의 단면 급확, 급축에 의한 수리적 손실과 하수의 대량 유입시 수위 상승시에도 단면변화에 따른 수두손실을 영에 가깝게 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the invert of the manhole according to the present invention as described above, the head loss due to the cross-sectional change can be minimized to near zero even when the manhole cross-sectional expansion, the hydraulic loss due to the rapid accumulation and the water level rises during large inflow of sewage .
또한, 하수의 수심을 80% 이상까지 관리함으로서 인버트의 상단을 수평으로 시공할 수 있게 되어 작업자의 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by managing the depth of the sewage up to 80% or more can be installed horizontally on the top of the invert has the effect of preventing the safety accident of the worker.
또한, 오수는 물론 우수관에도 적용가능하여 국지성 호우시 도시형 침수의 발생을 방지할 수 있다.In addition, it can be applied to rainwater as well as sewage can prevent the occurrence of urban flooding during local heavy rain.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
U107 | Dual application of utility model | ||
REGI | Registration of establishment | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20030303 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |