KR20080064805A - 부유 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강성 유닛으로서 하중 지지를 위한 부유 구조물, 특히 공동(hollow space)을 포함하는 긴 연결 수단에 의해서 결합되는 각각의 여러 부유성 요소들로 구성되는 구조물에 관한 것이다.

부유 구조물, 오목부, 연결 부재, 공동, 부유성 재료

Description

부유 구조물{FLOATING STRUCTURE}

본 발명은 강성 유닛으로서 하중을 지지하기 위한 부유 구조물, 특히 여러 공동을 포함하는 길이방향 연결 부재에 의해 연결되는 부유성 단일 몸체들로 구성되는 부유 구조물에 대한 것이다.

본 발명에 따른 부유 구조물은 여러 분야에 적용될 수 있는데, 예를 들어 도로, 건물, 상업 시설, 정원, 테라스와 같은 하중과; 및 액체 컨테이너, 파이프, 바다 동물을 걸으면서 관람할 수 있는 수중 구조체와 같은 구조물 아래에 걸려 있는 물체를 지지할 수 있다.

종래 기술에서, 부유 기초(floating base)는 독일 특허 제202 07 585호의 강성 플랫폼으로 알려져 있다. 상기 독일 특허는 서로 다른 크기의 하중을 지지하기 위한 강성 지지 플랫폼으로서 부유 기초를 제작하기 위하여 스티로폼 삽입부를 구비한 콘크리트 부유 몸체들 또는 다른 부유 기초 요소들의 강제 끼워 맞춤식(force-fitted) 연결을 개발하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적은 구조 해석 결과에 따라 선택된 캐트워크(catwalk)의 기존 오목부(cut-out)에 있는 콘크리트 보에 의해 물에서 현장 강제 끼워 맞춤식으로 결합되는 스티로폼 삽입부를 구비한 철근콘크리트 부유 몸체들에 의해 달성되고 이로써 서로 다른 크기의 하중이 부유 기초로 전달될 수 있게 된다.

이와 같은 공지된 부유 기초의 문제점은 길이방향 기초가 상대적으로 작은 랩 강도(wrap resistance)를 나타내거나 또는 제조 시 재료 비용이 상대적으로 크다는 점이다. 또한, 공지 기초의 구조는 임의의 형태, 특히 둥근 형태에 유사하게 제작하는 데에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 재료 소모가 매우 적은 강성 유닛으로서 개선된 부유 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 독립청구범위 제1항에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속청구범위에 개시되었다.

본 발명에 따르면, 강성 유닛으로서 부유 구조물은 다수의 부유성의 단일 몸체들로 구성되며, 상기 부유성의 단일 몸체들에는 하나 이상의 길이방향 오목부가 각기 제공된다. 바람직하게는 이와 같은 오목부들은 동일한 방향으로 제공되는데, 상기 동일한 방향으로 부유 구조물이 최대한 폭 넓게 연장된다. 적어도 두 개의 부유성의 단일 몸체들을 연결하는 길이방향 연결 부재들은 오목부로 삽입된다.

가능한 적은 재료로 부유 구조물의 랩 강도를 높이기 위하여, 본 발명에 따른 연결 부재들은 박스형 프로파일(box profile) 또는 중공 삼각형 프로파일 또는 벌집형 프로파일과 같은 적절한 프로파일을 가진다. 바람직하게는 철근 콘크리트로 된 박스형 프로파일이 연결 부재로 사용될 수 있다. 이와 같은 박스형 프로파일은 재료를 감소시켜서 비용을 절감 시킬 뿐만 아니라 중량을 감소시키기도 한다. 부유 구조물에서 중량이 낮은 것은 매우 큰 의미가 있다. 최적화를 위해서, 추가적인 가로보(cross beam)가 상기 프로파일 내부에 제공될 수도 있다.

중량 감소 외에도 본 발명의 연결 부재의 공동으로 인해서 스티로폼과 같은 부유성 재료로 상기 동일 공동을 충전하는 것이 가능해진다. 또한 내부 라이닝(lining)으로서, 합성 재료와 같은 비부식성 재료가 내부에 제공된 용승 몸체(upwelling body)로서 사용될 수 있다. 따라서 단부를 선택적으로 막은 합성 재료의 박스형 프로파일이 삽입될 수 있어서 또 다른 장비를 수용할 수 있는 방수 공간이 형성된다. 이것으로 인해서 외측 벽의 누수가 발생한 경우에 다량의 물이 연결 부재의 내측에 축적되는 것이 방지된다. 또한 부유성 단일 몸체의 경우도 동일하다.

또한 연결 부재의 공동은 파이프 또는 와이어와 같은 서플라이 부재를 수용하기 위하여 사용될 수 있다. 이와 같은 방식으로 박스형 프로파일의 상측의 개구와 함께 부유 구조물에서 하우스와 다른 시설들이 제공될 수 있다.

철근 콘크리트로 작업하는 경우 부식 방지를 위하여 1.5 cm 이상, 보통 2 cm에서 5 cm 범위에 있는 보강 덮개(reinforcement covering)가 사용된다. 적절한 보강 덮개를 선택하는 경우 표준 파라미터 이외에 또한 부유 구조물에 있어서의 물의 조성을 고려하게 된다. 부유 구조물에 있어서 보통 4.5 cm 이상의 덮개가 사용된다. 본 발명에 따르면 연결 부재를 위해서 탄소 섬유 또는 유리 섬유 물질이 사용될 수 있다. 섬유 보강 콘크리트(textile-reinforced concrete)의 경우, 철근 콘크리트와 달리 부식의 위험이 없다. 뿐만 아니라 이로 인해서 실질적으로 더 작은 보강 덮개를 사용할 수 있다. 따라서 구조물의 중량이 감소하며 재료를 보다 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

부유 구조물의 랩 강도를 현저히 상승시키기 위하여, 서로 평행하게 연장하는 다수의 특히 네 개의 연결 부재들이 사용될 수 있다. 연결 부재가 삽입되는 오목부의 정확한 배열 및/또는 정렬은 부유 구조물의 형태와 필요조건에 따라 다르다. 또한 연결 부재가 서로 평행하게 연장하지 않는 구성을 생각할 수 있다. 다수의 연결 부재들이 사용된다면, 연결 부재들은 부유 구조물의 필요조건에 따라서 서로 다른 재료로 구성될 수 있거나 그리고/또는 서로 다른 프로파일/치수를 가질 수 있다.

바람직하게는, 연결 부재들은 구조물의 전 신장에 걸쳐서 연장하여 강성 유닛의 구조적 단일성이 바람직하게 보장된다.

부유성의 단일 몸체들의 벽들은 연결 부재로서 탄소 섬유 또는 유리 섬유 재료를 포함할 수 있다. 또한 철근 콘크리트에 대한 보강 덮개를 감소시키기 위하여 섬유 보강 콘크리트가 본 발명에서 사용될 수 있어서 중량을 감소시킨다.

굽은 또는 비정형의 경계를 가지는 부유 구조물을 형성하기 위하여, 본 발명에 따른 부유성의 단일 몸체들이 사용될 수 있는데, 상기 부유성의 단일 몸체들은 평면으로 봤을 때 실질적으로 정삼각형의 형태에 대응하는 형태를 보여준다. 바람직하게는 부유성의 단일 몸체는 정삼각형의 밑면(footprint)을 가지는 평탄한 각기둥(even prism)의 형태를 가진다. 요소들이 부유하는 경우 그 상부 표면은 수면과 평행하다. 이것은 부유 구조물에 있어서는 본질적으로 중요하다. 예를 들어 정삼각형이 아닌 삼각형이 중량 균형에 관한 특별한 준비 없이 사용된다면 결과적으로 부유성의 단일 몸체의 상부면은 수면에 평행하지 않을 것이다.

정삼각형의 또 다른 장점은 틈을 발생시키지 않고서도 상기 정삼각형을 이용하여 대규모 형상을 구성할 수 있다는 점이다. 따라서 부유 구조물에 의해 임의 형상의 경계에 근사하게 형성하는 것이 용이할 수 있다. 그럼에도 불구하고 또한, 예를 들어 기둥과 같은 장애물 내지 구조 요소로부터 자유로운 공간을 형성하기 위하여 지정된 영역을 비어 둘 수 있다.

본 발명에 따르면, 부유성의 단일 몸체들은 철근 콘크리트 또는 탄소 섬유 또는 유리 섬유, 특히 섬유 보강 콘크리트(textile reinforced concrete) 벽을 특징으로 한다. 상기한 프로파일을 가지는 소정 프로파일의 벽(profiled wall)이 사용될 수 있다. 프로파일의 공동은 스티로폼으로 충전될 수 있다. 바람직하게는 단일 몸체의 강성 연결을 위하여 바람직한 통합된 덮개 층이 다수의 단일 몸체들에 걸쳐서 사용된다. 밀봉 바닥판이 단일 몸체의 내부를 물과 손상으로부터 보호하지만 이것이 반드시 필요한 것은 아니다. 바람직하게는 단일 몸체의 내부가 스티로폼이나 또는 다른 부유성 재료로 충전된다.

안정화를 위해서, 부유성의 단일 요소들은 하나 이상의 고정 수단(holder means)에 의해서, 특히, 예를 들어 15 kN으로 프리텐션된 정착된 나일론 케이블에 의해서 물속 지면에 정착될 수 있다. 따라서 예를 들어 파도에 의해서 유발된 구조물의 진동은 고정 위치를 적절하게 선택하는 경우 효과적으로 감소될 수 있다. 이를 위해서, 고정 수단을 길이 방향 구조물의 중심 영역에 부착하고 상기 고정 수단이 가로방향 외측으로 각기 와이어링 되는 것이 길이방향 구조물에 특히 적합하다. 나일론 와이어는 통상의 체인과 달리 부식하지 않을 수 있다는 점에서 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 부유 구조물의 사시도.

도 2는 도 1의 연결 부재의 횡단면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유 구조물의 평면도.

도 4는 도 3의 부유성의 단일 몸체의 상부 표면에 평행한 횡단면도.

도 5는 고정 수단과 함께 도 1의 I-I 선을 따라 자른 단면을 보여주는 횡단면도.

도 1은 부유성의 단일 몸체(2)들과 연결 부재(1)들을 포함하는 부유 구조물의 사시도이다. 다수의 부유성의 단일 몸체(2)들에는 길이 방향에 수직으로 정렬되고 수면에 평행한 오목부(cut-out)들이 제공된다. 오목부는 연결 부재(1)들이 오목부 내로 삽입되어 상기 단일 몸체(2)들의 강성 연결을 위해 제공될 수 있도록 배열된다. 부유 구조물에서 랩핑(wrapping)을 감소시키기 위하여 바람직하게는 두 개 이상의, 이를테면 네 개의 연결 요소(1)들이 도시된 바와 같이 사용된다. 바람직하게는 상기 연결 요소들은 구조물의 전 신장에 걸쳐 연장된다.

도 2는 박스형 프로파일(3)을 보여주는 도 1의 연결 부재(1)의 횡단면도이다. 박스형 프로파일(3)은 바람직하게는 철근 콘크리트로 제작된다. 우선 단일 몸 체(2)의 오복부에 U자 형상이 형성된다. 다음으로 박스형 프로파일(3)의 상부판이 제작되는데, 이것이 스티로폼(4)이 문제없이 박스형 프로파일의 내부 공간으로 삽입될 수 있도록 한다.

도 3은 다수의 부유성 단일 몸체(5)로 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유 구조물의 평면도이다. 부유성 단일 몸체(5)들은 각기 정삼각형의 밑면을 가지는 평탄한 각기둥의 형태를 나타낸다. 다수의 단일 몸체(5)를 결합함으로써 오목부를 구비한 원하는 외곽 형태를 어떻게 형성하는지 그 예가 도시되고 있다. 대형 구조물을 건축하는 경우 벌집형 구조물은 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 형성되는데, 이러한 구조물은 발생하는 힘을 매우 훌륭하게 분포시킴으로서 부유 구조물의 지지 강도와 성능을 향상시킨다.

도 4는 도 3의 부유성 단일 몸체(5)의 상측에 평행한 횡단면도이다. 부유성 단일 몸체(5)는 정삼각형의 밑면을 가진다. 상기 몸체가 부유하는 경우, 그 상부 표면은 수면에 평행하다. 이것은 부유 구조물에 있어서는 본질적으로 중요하다. 예를 들어 정삼각형이 아닌 삼각형이 중량 분포에 대한 특별한 준비 없이 사용된다면 결과적으로 부유성 단일 몸체의 상부면은 수면에 평행하지 않게 된다.

선택적으로 부유성 단일 몸체(5)의 벽(5)은 철근 콘크리트 또는 탄소 섬유 또는 유리 섬유, 특히 섬유 보강 콘크리트로 형성된다. 연결 부재(1)에 대해 상기한 바와 같은 프로파일을 가지는 소정 프로파일의 벽(6)이 사용될 수 있다. 프로파일의 공동은 스티로폼으로 충전될 수 있다. 단일 몸체(5)의 내부는 스티로폼 또는 다른 부유성 재료(7)로 충전되어 부유성 단일 몸체(5)의 내부에 물이 쌓이는 것을 방지한다.

도 5는 고정 수단(8, 9)의 사용을 도해하는 도 1의 I-I 선에서 자른 횡단면도이다. 정착 위치가 적절하게 선택되는 경우 고정 수단(8, 9)은 예를 들어 파도에 의해 발생한 구조물의 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 이를 위해서, 고정 수단을 길이방향 구조물의 중심 영역에 부착하고 상기 고정 수단이 가로방향 외측으로 각기 와이어링 되는 것이 길이방향 구조물에 특히 적합하다. 고정 수단(8, 9)은 앵커 또는 정착 수단(9) 및 케이블(8), 특히 나일론 케이블로 구성된다. 적용례에 따라서 이러한 케이블은 구조물의 움직임을 감소시키기 위하여 예를 들어 15 kN으로 프리텐션된다.

본 명세서에서 기술한 브레이싱에 대해서 선택적으로, 부유 구조물은 또한 체인 또는 포스트 홀더(post holder)에 의해 정착될 수 있다. 필요에 따라서는 정착 체인에 라이더 중량(rider weight)이 제공된다.

Claims (25)

1. 다수의 부유성 단일 몸체(2)로 구성되며, 상기 부유성 단일 몸체(2)에는 하나 이상의 길이방향 오목부가 각기 제공되며, 상기 오목부에 적어도 두 개의 상기 부유성 단일 몸체(2)를 서로 연결하는 하나 이상의 길이방향 연결 부재(1)가 삽입되는 하중 지지를 위한 강성 유닛으로서 부유 구조물에 있어서,

   상기 길이방향 연결 부재(1)는 공동을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
2. 제1항에 있어서,

   연결 부재(1)는 박스형 프로파일(box profile)(3) 또는 중공 삼각형 프로파일 또는 벌집형 프로파일(comb-like profile)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
3. 제2항에 있어서,

   상기 연결 부재(1)는 철근 콘크리트로 제작된 박스형 프로파일(3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연결 부재(1)는 상기 프로파일의 내부에 추가의 가로보(cross beam)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연결 부재(1)의 공동은 부유성 재료(4), 특히 스티로폼으로 충전되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연결 부재(1)의 공동 안으로 비부식성 재료, 특히 합성 재료가 삽입되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연결 부재(1)는 박스형 프로파일(3)의 상부측에 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
8. 제7항에 있어서,

   상기 연결 부재(1)는 서플라이 부재(supply member)들, 특히 파이프 또는 와이어를 수용하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   다수의 부유성 단일 몸체(2)는 적어도 세 개, 특히 네 개의 연결 부재(1)에 의해서 동시에 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    적어도 하나의 연결 부재(1)는 부유성 단일 몸체(2)의 전 신장에 걸쳐서 연장하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 다수의 연결 부재(1)는 다수의 서로 다른 형태 및/또는 프로파일 및/또는 재료를 가지는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    연결 부재(1)는 탄소 섬유 및/또는 유리 섬유 재료, 특히 섬유 보강 콘크리트(textile reinforced concrete)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
13. 제1항 내지 제12항에 있어서,

    부유성 단일 몸체(2)는 부유성 재료, 특히 스티로폼으로 충전되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    부유성 단일 몸체(2)는 탄소 섬유 및/또는 유리 섬유 재료, 특히 섬유 보강 콘크리트의 벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    모든 철근 콘크리트 부분은 부식 방지에 충분한 보강 덮개(reinforcement covering), 특히 4.5 cm 이상의 보강 덮개를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
16. 제1항에 있어서,

    강성 유닛으로서 부유 구조물은 적어도 하나의 부유성 단일 몸체(5)를 포함하여 구성되며, 부유성 단일 몸체(5)들은 평면상에서 각기 본질적으로 정삼각형의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
17. 제16항에 있어서,

    상기 부유성 단일 몸체(5)들은 철근 콘크리트 또는 탄소 섬유 및/또는 유리 섬유 재료, 특히 섬유 보강 콘크리트를 포함하는 측벽(6)들 및/또는 상측 벽들 및/또는 바닥 벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
18. 제17항에 있어서,

    상기 벽(6)들은 예를 들어 박스형 프로파일 또는 중공 삼각형 프로파일 또는 벌집형 프로파일과 같은 프로파일을 가지는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
19. 제18항에 있어서,

    상기 벽(6)들은 프로파일의 내부에 가로보를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서,

    상기 벽 프로파일들의 공동은 부유성 재료, 특히 스티로폼으로 충전되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
21. 제16항 내지 제20항에 있어서,

    부유성 단일 몸체(5)는 부유성 재료(7), 특히 스티로폼으로 충전되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

    부유성 단일 몸체(5)들의 중량은 부유성 단일 몸체의 상측이 실질적으로 수면에 평행하도록 균형 잡히는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

    다수의 부유성 단일 몸체(5)에 의해 임의의 자유로운 형태가 근사하게 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
24. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나 이상의 고정 수단(holder means)(8, 9), 특히 예를 들어 15 kN으로 프리텐션되는 정착 나일론 케이블(8)에 의해서 수중의 지면에 정착되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.
25. 제24항에 있어서,

    고정 수단(8, 9)은 길이방향 구조물의 중심 영역에 부착되며, 상기 고정 수단(8, 9)은 각기 가로방향 외측으로 와이어링 되는 것을 특징으로 하는 부유 구조물.

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