KR20090025776A - 이동통신용 강관주 철탑 및 그 설치 방법 - Google Patents

이동통신용 강관주 철탑 및 그 설치 방법 Download PDF

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KR20090025776A
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Abstract

본 발명은 별도의 콘크리트 기초없이 최하단의 강관을 지반에 매립하는 것만으로도 안정하게 지지될 수 있는 이동통신용 강관주 철탑 및 그 설치 방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위하여 본 발명은, 하나 이상의 원통형 강관이 볼트조립되어 형성된 강관탑;과 상기 강관탑의 상단에 부설되는 이동통신용 안테나; 및 상기 강관탑이 관통하는 지지홀을 몸체 중앙에 형성하고 그 하면이 지면에 면접하는 지지판;을 포함하여 구성되는 이동통신용 강관주 철탑에 있어서,
상기 지지판은, 상기 원통형 강관의 외주면 형상과 대응되는 형상의 오목면이 코너에 형성되고, 그 몸체 내부에 조립볼트가 관통하는 홀이 서로 직교되도록 형성된 '
Figure 112007065118754-PAT00001
' 형상의 4개의 철재형블럭;과 상기 조립볼트가 관통하는 홀을 몸체 중앙에 형성하는 복수의 콘크리트블럭;및 상기 4개의 철재형 블럭과 상기 복수의 콘크리트블럭을 고정결합시키는 조립볼트;를 이용하여 '
Figure 112007065118754-PAT00002
' 형상으로 설치되며, 별도의 기초 콘크리트 구조물 없이 상기 강관탑의 최하단의 강관을 지반에 근입시키는 것만으로 자립되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 강관주 철탑을 제공한다.
강관주, 안식각, 안전율, 지지판

Description

이동통신용 강관주 철탑 및 그 설치 방법{STEEL POLE TOWER FOR MOBILE COMMUNICATION AND METHOD FOR CONSTRUCTION THEREOF}
본 발명은 이동통신용 강관주 철탑 및 그 설치 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 지상에 설치되는 이동통신용 철탑에 있어서 별도의 콘크리트 기초없이 최하단의 강관을 지반에 매립하는 것만으로도 안정하게 지지될 수 있는 이동통신용 강관주 철탑 및 그 설치 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신용 안테나를 설치하기 위해서는 콘크리트 재질의 전주를 이용하거나 강관 재질의 전주를 이용한다.
최근에는 콘크리트 구조물이 지구 온난화, 자연환경 파괴 등의 지구환경문제와 깊은 관련이 있다는 인식하에 그 해체·처분의 과정에서 발생하는 폐 콘크리트의 유해성으로 인한 환경 폐해를 고려하여, 주로 강관 재질의 이동통신용 전주(이하, 강관주라 칭함)를 사용하고 있는 실정이다.
도 1a는 이동통신용 안테나가 설치되는 강관주의 일례를 나타내는 도면이고, 도 1b는 상기 강관주의 하부 지지구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이 종래의 이동통신용 강관주(1)의 상부 외주면에는 앵글을 조립하여 그 상면에 안테나(2)를 지지토록 하고, 케이블(미도시)을 통해 안테나와 중계기(3) 장비가 서로 연결되도록 하는 구성으로 이루어진다. 이러한 종래 형태의 이동통신용 강관주(1)의 기초 지지구조를 살펴보면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 강관주(1)의 지지를 위해서는 비교적 큰 부피의 콘크리트 기초 구조물(4a,b)이 필수적으로 매설되어야 하기 때문에, 상기 콘크리트 기초 구조물(4a,b)의 지하 매설로 인한 환경오염의 폐해를 피할 수 없는 실정이다.
특히, 강관주를 철거하는 경우에 있어서 부피가 큰 기초 콘크리트(4a,b)의 해체가 용이하지 않다는 이유로, 지상의 강관주(1)만을 제거한 채 그 기초 구조물인 콘크리트(4)는 여전히 지하에 남게되는 경우가 빈번하므로, 이러한 콘크리트 폐기물의 지하 매설로 인한 환경적인 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 이러한 종래 문제점을 반영하여 안출된 것으로서, 지상에 설치되는 강관주 철탑에 있어서, 부피가 큰 별도의 콘크리트 기초없이 최하단의 강관을 지반에 근입시키는 것만으로도, 안전하게 지지 및 유지될 수 있는 이동통신용 강관주 철탑 및 그 설치 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
하나 이상의 원통형 강관이 볼트조립되어 형성된 강관탑;과 상기 강관탑의 상단에 부설되는 이동통신용 안테나; 및 상기 강관탑이 관통하는 지지홀을 몸체 중앙에 형성하고 그 하면이 지면에 면접하는 지지판;을 포함하여 구성되는 이동통신용 강관주 철탑에 있어서,
상기 지지판은,
상기 원통형 강관의 외주면 형상과 대응되는 형상의 오목면이 코너에 형성되고, 그 몸체 내부에 조립볼트가 관통하는 홀이 서로 직교되도록 형성된 '
Figure 112007065118754-PAT00003
' 형상의 4개의 철재형블럭;
상기 조립볼트가 관통하는 홀을 몸체 중앙에 형성하는 복수의 콘크리트블럭; 및
상기 4개의 철재형 블럭과 상기 복수의 콘크리트블럭을 고정결합시키는 조립 볼트;를 이용하여 '
Figure 112007065118754-PAT00004
' 형상으로 설치되며, 별도의 기초 콘크리트 구조물 없이 상기 강관탑의 최하단의 강관을 지반에 근입시키는 것만으로 자립되는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은, 원통형 강관과 상기 원통형 강관을 관통시키는 지지홀을 몸체 중앙에 형성하고 그 하면이 지면과 면접하는 지지판을 이용하여 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 방법에 있어서,
(a) 상기 강관주 철탑이 설치될 지반의 지내력에 따라 기초강관의 근입 깊이를 산정하는 단계;
(b) 상기 (a)단계에서 산정된 근입 깊이에 따라 지반을 굴착하는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 굴착된 공간에 상기 기초강관의 몸체를 매설하는 단계;
(d) 상기 굴착된 공간과 상기 매설된 기초강관과의 50㎜ 이하의 틈새에 콘크리트를 주입하고 양생하는 단계; 및
(e) 상기 매설된 기초강관이 지면에 노출된 하단부에 상기 기초강관을 지지하는 지지판을 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
바람직한 실시예에 따라, 본 발명의 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 방법은, 상기 (e) 단계에서의 상기 지지판이,
원통형의 상기 기초강관의 외주면 형상과 대응되는 형상의 오목면이 코너에 형성되고, 그 몸체 내부에 조립볼트가 관통하는 홀이 서로 직교되도록 형성된 '
Figure 112007065118754-PAT00005
' 형상의 4개의 철재형블럭;과 상기 조립볼트가 관통하는 홀을 몸체 중앙에 형성하는 복수 갯수의 콘크리트블럭;및 상기 4개의 철재형 블럭과 상기 복수 갯수의 콘크리트블럭을 고정결합시키는 조립볼트;를 이용하여 '
Figure 112007065118754-PAT00006
' 형상으로 설치되도록 구성한다.
바람직한 실시예에 따라, 본 발명의 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 방법은, 상기 강관주 철탑이 20m 높이 및 2.1t의 중량을 갖고, 상기 지지판이 2.5m의 너비 및 5.1t의 중량을 갖으며, 상기 (a) 단계에서의 상기 기초강관의 근입 깊이는 하기 표에 의해 산정될 수 있다.
[표]
지내력(fe) t/m2 근입 깊이(m)
30 이하 6 이상
40 이하 4.5 이상
50 이하 3.5 이상
본 발명에 의하면, 별도의 콘크리트 기초없이 기초강관을 지반에 매립하여 자립시키는 것만으로도 안정하게 지지될 수 있는 이동통신용 강관주 철탑을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 이동통신용 강관주 철탑은 기초 구조물의 해체가 용이하므로, 지하에 폐잔재물이 남게되는 등의 환경오염 요인을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명인 이동통신용 강관주 철탑의 전체 구성을 나타낸 개략도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명인 철탑에 적용되는 각 강관의 조립구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 4a 및 4b는 각각 본 발명인 철탑에 적용되는 지지판의 평면도 및 정면도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명인 이동통신용 강관주 철탑(100)은 하나 이상의 원통형 강관이 볼트조립되어 형성된 강관탑(110);과 상기 강관탑의 측면에 부설되는 사다리(120);와 상기 강관탑의 상단에 부설되는 이동통신용 안테나(130); 및 상기 강관탑의 최하단인 기초강관이 관통하는 지지홀을 몸체 중앙에 형성하고 그 하면이 지면에 면접하는 지지판(140);을 포함하여 구성된다.
바람직한 실시예에 따라, 본 발명인 이동통신용 강관주 철탑(100)은 지지판(140) 주위의 지반침하 및 지형변경을 방지하는 경사판(145)을 더 포함할 수 있다.
도 2와 도 3a 내지 도 3c를 함께 참조하면, 강관탑(110)을 구성하는 각 강관(112a,b,c,d,e)은 원통형 중공체로서 그 상하부에는 원형 플랜지(113)가 용접되어 있고, 상기 원형 플랜지와 강관의 외주면이 맞닿은 면에는 일정 간격으로 이격 배치된 직삼각형상의 보강 리브(114)가 용접되어 있다. 또한, 원형 플랜지에는 원주방향을 따라 일정 간격으로 볼트체결공(115)이 형성되어 있다.
강관탑(110)은 지지도를 증강시키는 동시에 자체 하중부담을 경감하기 위하여 각 조립되는 상부의 강관이 하부의 강관보다 더 작은 직경을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 따라, 20m 지상 높이의 강관탑(110)은 다섯개의 강관(112a,b,c,d,e)이 조립되어 탑 구조물을 형성하는 것으로 구성할 수 있고, 이러한 다섯개의 강관(112a,b,c,d,e)은 자체 하중 부담 및 풍압 등 외적부하를 고려하여, 제1,2강관(112a,b)은 직경 457.2㎜ 두께 12㎜를 갖고, 제3강관(112c)은 직경 355.6㎜ 두께 12㎜를 갖으며, 제4,5강관(112d,e)은 직경 267.4㎜ 두께 8㎜를 갖는 것으로 구성할 수 있다.
강관탑(110)의 기초강관으로서 기능하는 제1강관(112a)은 지면의 하부에 근입되어 제2,3,4,5강관(112b,c,d,e)을 지지 및 유지시키는 기초가 된다. 바람직한 실시예에 따라, 제1강관(112a)이 지면의 하부에 근입되기 전에는, 제1강관이 매립될 홀을 형성하는 터파기작업을 수행하는 것이 좋다. 또한, 도 3c에 도시된 바와 같이 터파기작업에 의해 생성된 공간과 제1강관 사이의 틈새에는 콘크리트를 주입/양생시키는 그라우팅 처리(150)를 한다. 이 때, 그라우팅(150)의 두께를 50㎜이하로 하여 지하에 매설되는 콘크리트의 양을 최소화시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 제1강관(112a)의 기초구조는 지하에 매설되는 콘크리트의 두께가 50㎜이하이고, 그 해체시에는 제1강관과 일체화된 상태로 지상으로 모두 배출되므로 친환경적인 기초구조로서 적합하다.
본 발명인 이동통신용 강관주 철탑(100)은, 철탑을 지지하기 위한 구성으로 서 큰 부피의 콘크리트 기초 구조물 대신에 제1강관(112a)의 근입 깊이를 소정 범위로 조절하는 것에 특징이 있다.
바람직한 실시예에 따른, 본발명의 제1강관(112a)은 철탑(100)이 설치되는 지반의 허용 지내력에 따라 그 근입 깊이를 달리하는 것으로 구성한다. 더욱 상세하게는 근입된 제1강관(112a)의 하부몸체에 영향을 미치는 축력에는 흙에 의한 상재하중이 가장 큰 요소를 차지하고, 허용 지내력(지반이 구조물의 압력을 견디는 정도)이 커질수록 안식각은 지내력과 비례해서 커진다. 따라서, 동일 깊이의 제1강관(112a)을 근입시킨 경우라도, 지반의 허용 지내력에 따라 상재하중은 증감하게 되고, 이러한 증감분만큼 제1강관의 근입 깊이를 증감시킴으로써 철탑의 안전 지지도를 조절할 수 있다.
즉, 허용 지내력이 큰 지반에서는 제1강관(112a)의 근입 깊이를 작게하고, 허용 지내력이 작은 지반에서는 제1강관의 근입 깊이를 상대적으로 크게 함으로써 풍압 등 외적부하에도 안전한, 신뢰성있는 강관주 철탑(100)을 설계할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 20m 지상 높이의 강관탑(100)을 설치하는 경우에 있어서, 제1,2강관(112a,b)을 직경 457.2㎜ 두께 12㎜ 및 지상 높이 6m로 설계하고, 제3강관(112c)을 직경 355.6㎜ 두께 12㎜ 및 높이 6m로 설계하며, 제4,5강관(112d,e)을 직경 267.4㎜ 두께 8㎜ 및 각각 6m 및 2m 높이로 설계할 때의 제1강관(112a)의 근입 깊이는, 강관탑(110)이 설치될 지역의 허용 지내력에 따라 다음 표에 따라 산정할 수 있다.
[표]
지내력(fe) t/m2 근입 깊이(m)
30 이하 6 이상
40 이하 4.5 이상
50 이하 3.5 이상
도 2와 도 4a 및 4b를 함께 참조하면, 지반의 지내력에 따라 하부몸체가 근입된 제1강관(112a)의 지면에는 제1강관의 지면과 맞닿은 외주면을 고정 및 지지하는 지지판(140)이 설치된다.
지지판(140)은 크게 철재형 조립블럭부(142)와 콘크리트블럭부(143)로 구성되는 조립결합체로 구성되며, 제1강관(112a)의 상부 몸체를 지지하는 동시에, 근입된 제1강관(112a)의 하부몸체에 일정한 하중을 전달함으로써, 제1강관이 보다 안정적으로 철탑(100)의 기초 역할을 수행하도록 한다. 예를 들면, 근입된 제1강관(112a)의 하부몸체에 영향을 미치는 축력에는 제1강관(112)의 지상 외주면과 결합된 지지판(140)에 의한 하중이 부가되므로 동일 깊이의 제1강관(112a)을 근입시킨 경우라도, 지지판(140)에 의한 하중분만큼 축력이 증가되고, 풍압 등 외적부하의 요소를 적절히 고려하여 지지판(140)의 면적 및 하중 등을 조절하는 것에 의해 보다 신뢰성있는 철탑 설계를 가능하게 한다.
특히, 본 발명의 지지판(140)은 조립볼트(144)에 의해 철재형 조립블럭부(142)와 콘크리트블럭부(143)가 제1강관(112a)의 지상 외주면에 결합·분리되는 것으로 구성되므로, 그 조립의 용이함으로 인해 콘크리트블럭의 갯수를 적절히 조정하여 보다 정밀한 지지판(140)의 면적 및 하중을 조절하는 것이 가능하고, 그 해체의 용이함으로 인해 강관주 철탑(100)을 철거하는 경우에 있어서 기초 구조물들 이 지반의 상/하에 폐잔재물로 남을 수 있는 폐단을 원천적으로 방지하였다.
바람직한 실시예에 따라, 지지판(140)의 조립블럭부(142)는 4개의 조립블럭(142a,b,c,d)이 결합되어 구성되고, 각각의 조립블럭(142a,b,c,d)은 전체적으로 사각형상의 몸체를 갖고 강관(112a)의 원통형 외주면 형상과 대응되는 형상의 오목면이 몸체 코너의 한 부분에 형성된 '
Figure 112007065118754-PAT00007
'형상 철재형블럭으로 구성한다. 또한, 각 조립블럭(142a,b,c,d)은 그 몸체 내부에 조립볼트가 관통하는 홀이 서로 직교되도록 형성된다.
또한, 콘크리트블럭부(143)를 구성하는 각각의 콘크리트블럭은 조립볼트(144)가 관통하는 홀이 형성된다. 4개의 철재형 블럭(142a,b,c,d)과 복수의 콘크리트블럭은 조립볼트(144)에 의해 조립되어서, '
Figure 112007065118754-PAT00008
' 형상의 지지판을 형성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 20m 지상 높이의 강관탑(110)을 설치하는 경우에 있어서의, 지지판(140)은 대략 2.5m의 너비를 갖고, 5.1t의 중량을 갖는 조립체인 것으로 구성할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 강관탑(110)의 상부에는 피뢰침을 포함하는 이동통신용 안테나(130)가 부설되고, 강관탑의 측면에는 안테나의 설치 및 유지 보수시 사용되는 사다리(120)가 용접설치된다.
본 발명에서 안테나(130) 및 사다리(120)는 풍속에 의한 안정성을 고려하여 각각 대략 0.2t 및 0.1t 내의 중량을 갖도록 설치하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명인 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도면을 참조하여 별도의 콘크리트 기초구조물 없이 최하단의 제1강관을 지반에 근입시키는 것만으로, 철탑의 지지신뢰성을 보장하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이동통신용 강관주 철탑을 설치하기 위해서는 먼저 철탑이 설치될 지반의 지내력에 따른 기초강관의 근입 깊이를 산정한다(S502).
이를 위해, 철탑이 설치될 지반의 지내력 조사가 선행되어야 한다.
또한, 기초강관의 근입 깊이는 철탑이 설치될 지역의 풍속에 의한 하중 요소 등을 고려하여 철탑이 가장 안정되게 지지될 수 있는 깊이로 산정되어야 한다.
바람직한 실시예에 따라, 20m 높이의 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 경우에 있어서의 상기 기초강관의 근입 깊이는 하기 표의 데이터에 따라 결정될 수 있다.
[표]
지내력(fe) t/m2 근입 깊이(m)
30 이하 6 이상
40 이하 4.5 이상
50 이하 3.5 이상
상기 표는 강관탑(110)(제1,2,3,4,5강관주의 조립체, 안테나 및 사다리 포함)의 중량을 2.1t으로 산정하고, 지지판(140)의 중량을 5.13t으로 산정하며, 60m/sec 풍하중(해안 지방에서의 내풍 최대 요구치)을 고려했을 때의 철탑의 지지 안전도를 고려한 데이터이다. 다만, 설명의 편의상 상기 표에 따라 본 발명의 이동통신용 강관주 철탑(100)을 설치한 경우에 있어서의 지지안전도에 대해서는, 도 6에 관한 설명 부분에서 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
다음, 상기 S502 단계에서 산정된 근입 깊이에 따라 지반을 굴착한다(S504).
다음, 상기 굴착된 공간에 기초강관(제1강관)의 몸체를 매설하고(S506), 제1강관과 상기 굴착된 공간의 간극 사이에 콘크리트를 주입하여 양생한다(그라우팅 처리)(S508). 바람직한 실시예에 따라, 상기 그라우팅 처리되는 콘크리트는 50㎜ 이하의 직경을 갖도록 하는 것이 좋다.
다음, 제1강관의 지면에 노출된 하단부에 상기 제1강관을 지지하는 지지판을 조립설치한다(S510). 지지판의 하중은 제1강관의 매설부위에 전달되고, 제1강관을 더욱 안정적으로 수직 지지시킨다.
다음, 제1강관의 상부에 적정한 개수의 강관을 조립설치한다(S512). 이러한 제1강관과 상부 강관의 조립작업은 크레인을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 바람직한 실시예에 따라 상부 강관의 구성을 생략하고 제1강관만으로 강관탑이 구성되거나, 상기 제1강관이 두개 이상의 강관의 조립체인 것으로 구성할 수 도 있다.
다음, 강관탑의 측면에 사다리를 설치하고, 그 상부에 이동통신용 안테나를 설치한다(S514). 또한, 바람직한 실시예에 따라 상기 사다리 및/안테나는 상기 S512 단계에서 조립되는 임의의 강관에 미리 설치되는 것으로 구성할 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라, 이동통신용 강관주 철탑을 설치한 경우에 있어서의 안전 신뢰도를 검토하도록 한다.
도 6a 내지 도 6c의 안전 신뢰도(이하, 안전율) 측정에서는 정보통신부가 요구하는 내풍 설계 제한치 중 실질적으로 최대치인 60m/sec 풍하중(제주도 지방에서의 내풍요구치)을 적용하여 강관주 철탑의 안전도를 검토하도록 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 강관탑(110)(제1,2,3,4,5강관주의 조립체, 안테나 및 사다리 포함)이 20m 높이 및 2.1t의 중량을 갖고, 지지판(140)은 대략 2.5m의 너비 및 5.13t의 중량을 갖으며, 흙의 단위 중량은 1.6tf/m3인 것으로 산정하였다.
먼저, 도 6a를 참조하여 상기 설치 조건에서의 강관탑이 허용 지내력 20tf/m2인 지역에서 6m 근입 깊이로 매설된 경우의 안전율(safety rate)을 검토해 보도록 한다.
안전율(safety value)은 구조물의 붕괴하중(극한 응력)을 설계하중(허용 응력)으로 나눈 값으로서, 상기 설치 조건에서는 다음 수학식 1로 정의할 수 있다.
Figure 112007065118754-PAT00009
또한, 전도모멘트는, 상기 설치 조건에서 강관탑에 의한 모멘트와 60m/sec 풍하중에서의 수평반발력의 모멘트의 합으로 나타낼 수 있다.
즉, 전도모멘트는, 다음 수학식 2로 정의할 수 있다.
Figure 112007065118754-PAT00010
상기 수학식 2에 상기 설치 조건의 각 수치를 적용하면,
전도모멘트= 37.6 + 3.2×6.0 = 56.8tf·m 인 것을 알 수 있다.
또한, 상기 설치 조건에서 안정모멘트는 다음 수학식 3으로 정의할 수 있다.
Figure 112007065118754-PAT00011
또한, 상기 설치 조건에서 축력(PA)은 다음 수학식 4로 정의할 수 있다.
Figure 112007065118754-PAT00012
여기서, 지지판자중은 지지판에 의해 기초강관에 전달되는 하중이고, 상재하중은 기초강관을 덮는 흙에 의해 기초강관에 전달되는 하중이다.
또한, 구조물의 기초 설계에 있어서, 허용 지내력이 20tf/m2인 경우의 안식각(θ)은 20°인 것으로 알려져 있으며, 이를 기초로, 6m의 근입 깊이를 갖는 기초강관(제1강관)의 상재하중을 계산해 보면, 상재하중(Wsoil) = 1.6×6.0/3{(5.0682+0.72+5.068×0.7)}-1.6×(0.72×6.0) = 90.41tf 임을 알 수 있다.
상기 수학식 4에 상기 설치 조건의 각 수치를 적용하면,
축력= 2.1 + 5.13 + 90.41 = 97.64tf 이다.
또한, 상기 수학식 3에 상기 축력의 수치 및 지지판의 지지거리 1.25m를 적용하면, 안정모멘트 = 97.64×1.25 = 122.05 이다.
따라서, 상기 수학식 1에 상기 안정모멘트의 및 전도모멘트의 수치를 적용하고, 안정계수(Fs)를 2.0으로 적용하면(구조물의 기초 설계에서, 안정계수 =1.5~2.0), 안전율=56.8×2.0/97.64×1.25=0.93이며, 자립가능하다(0.93＜1.0)
이상 검토한 바와 같이, 허용 지내력 20tf/m2인 지역에서 6m 근입 깊이로 매설된 20m 강관탑(지지판 포함)은 60m/sec 풍하중에서도 자립가능(안전율 0.93)하며, 안전하다.
다음, 도 6b를 참조하여 상기 설치 조건에서의 강관탑이 허용 지내력 30tf/m2인 지역에서 4.5m 근입 깊이로 매설된 경우, 60m/sec 풍하중에서의 안전율(safety rate)을 검토해 보도록 한다. 허용 지내력이 30tf/m2인 경우 안식각(θ)은 30°인 것으로 알려져 있으며, 따라서 기초강관에 전달되는 상재하중은 상기 안식각이 커짐에 따라 늘어난 흙의 부피만큼 더 늘어난다. 또한, 전도모멘트는 기초강관의 근입 깊이가 줄어든 수치만큼 수평반발력(60m/sec 풍력)에 의한 모멘트 요소가 감소한다. 이를 구체적으로 계산해 보면 다음과 같다.
전도모멘트 = M + H×h
= 37.6 + 3.2×4.5 = 50.4tf·m
상재하중(Wsoil) = 1.6×4.5/3{(5.8962+0.72+5.896×0.7)}-1.6×(0.72×4.5) = 90.98tf
축력= 강관탑하중(P) + 지지판자중 + 상재하중(Wsoil)
= 2.1 + 5.13 + 90.98 = 98.21tf
또한, 상기 축력의 수치 및 지지판의 지지거리 1.25m를 적용하면, 안정모멘트 = 98.21×1.25 = 122.76 이다.
또한, 상기 수학식 1에 안정계수(Fs)를 2.0으로 적용하여(구조물의 기초 설계에서, 안정계수=1.5~2.0) 안전율을 검토하면,
안전율=50.4×2.0/98.21×1.25=0.82이며, 자립가능하다(0.82＜1.0)
검토한 바와 같이, 허용 지내력 30tf/m2인 지역에서 4.5m 근입 깊이로 매설된 20m 강관탑(지지판 포함)은 60m/sec 풍하중에서도 자립가능(안전율0.82)하며, 안전하다.
다음, 도 6c를 참조하여 상기 설치 조건에서의 강관탑이 허용 지내력 40tf/m2인 지역에서 3.5m 근입 깊이로 매설된 경우, 60m/sec 풍하중에서의 안전율(safety rate)을 검토해 보도록 한다. 허용 지내력이 40tf/m2인 경우 안식각(θ)은 40°인 것으로 알려져 있으며, 따라서 기초강관에 전달되는 상재하중은 상기 안식각이 더욱 커짐에 따라 늘어난 흙의 부피만큼 더욱 더 늘어난다. 또한, 전도모멘트는 기초강관의 근입 깊이가 줄어든 수치만큼 수평반발력(60m/sec 풍력)에 의한 모멘트 요소가 더 감소한다. 이를 구체적으로 계산해 보면 다음과 같다.
전도모멘트 = M + H×h
= 37.6 + 3.2×3.5 = 48.8tf·m
상재하중(Wsoil) = 1.6×3.5/3{(6.5742+0.72+6.574×0.7)}-1.6×(0.72×3.5) = 87.43tf
축력= 강관탑하중(P) + 지지판자중 + 상재하중(Wsoil)
= 2.1 + 5.13 + 87.43 = 94.66tf
또한, 상기 축력의 수치 및 지지판의 지지거리 1.25m를 적용하면, 안정모멘트 = 94.66×1.25 = 118.32 이다.
또한, 수학식 1에 안정계수(Fs)를 2.0으로 적용하여(구조물의 기초 설계에서, 안정계수=1.5~2.0) 안전율을 검토하면,
안전율=48.8×2.0/94.66×1.25=0.82이며, 자립가능하다(0.82＜1.0)
검토한 바와 같이, 허용 지내력 40tf/m2인 지역에서 3.5m 근입 깊이로 매설된 20m 강관탑(지지판 포함)은 60m/sec 풍하중에서도 자립가능(안전율0.82)하며, 안전하다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 강관탑(제1,2,3,4,5강관주의 조립체, 안테나 및 사다리 포함)이 20m 높이 및 2.1t의 중량을 갖고, 지지판은 대략 2.5m의 너비 및 5.13t의 중량을 갖으며, 흙의 단위 중량은 1.6tf/m3인 경우에 있어서, 지내력에 따른 근입 깊이는 다음 표에 의할 수 있음을 알 수 있다.
지내력(fe) t/m2 근입 깊이(m)
30 이하 6 이상
40 이하 4.5 이상
50 이하 3.5 이상
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 이동통신용 강관주에 적용되는 기초 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신용 강관주 철탑의 전체 구성을 나타낸 개략도.
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 이동통신용 강관주 철탑에 적용되는 각 강관의 조립구조를 설명하기 위한 도면.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 이동통신용 강관주 철탑에 적용되는 지지판의 평면도 및 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명인 이동통신용 강관주 철탑의 안전도를 설명하기 위한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 이동통신용 강관주 철탑 110: 강관탑
112: 강관 113: 원형 플랜지
114: 보강 리브 115: 볼트체결공
120: 사다리 130: 안테나
140: 지지판 142: 철재형 조립블럭부
143: 콘크리트 블럭부 144: 조립볼트

Claims (4)

  1. 하나 이상의 원통형 강관이 볼트조립되어 형성된 강관탑;과 상기 강관탑의 상단에 부설되는 이동통신용 안테나; 및 상기 강관탑이 관통하는 지지홀을 몸체 중앙에 형성하고 그 하면이 지면에 면접하는 지지판;을 포함하여 구성되는 이동통신용 강관주 철탑에 있어서,
    상기 지지판은,
    상기 원통형 강관의 외주면 형상과 대응되는 형상의 오목면이 코너에 형성되고, 그 몸체 내부에 조립볼트가 관통하는 홀이 서로 직교되도록 형성된 '' 형상의 4개의 철재형블럭;
    상기 조립볼트가 관통하는 홀을 몸체 중앙에 형성하는 복수의 콘크리트블럭; 및
    상기 4개의 철재형 블럭과 상기 복수의 콘크리트블럭을 고정결합시키는 조립볼트;를 이용하여 '
    Figure 112007065118754-PAT00014
    ' 형상으로 설치되며,
    별도의 기초 콘크리트 구조물 없이 상기 강관탑의 최하단의 강관을 지반에 근입시키는 것만으로 자립되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 강관주 철탑.
  2. 원통형 강관;과 상기 원통형 강관을 관통시키는 지지홀을 몸체 중앙에 형성하고 그 하면이 지면과 면접하는 지지판;을 이용하여 이동통신용 강관주 철탑을 설 치하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 강관주 철탑이 설치될 지반의 지내력에 따라 기초강관의 근입 깊이를 산정하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 산정된 근입 깊이에 따라 지반을 굴착하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 굴착된 공간에 상기 기초강관의 몸체를 매설하는 단계;
    (d) 상기 굴착된 공간과 상기 매설된 기초강관과의 50㎜ 이하 틈새에 콘크리트를 주입하고 양생하는 단계; 및
    (e) 상기 매설된 기초강관이 지면에 노출된 하단부에 상기 기초강관을 지지하는 지지판을 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 지지판은,
    원통형의 상기 기초강관의 외주면 형상과 대응되는 형상의 오목면이 코너에 형성되고, 그 몸체 내부에 조립볼트가 관통하는 홀이 서로 직교되도록 형성된 '
    Figure 112007065118754-PAT00015
    ' 형상의 4개의 철재형블럭;
    상기 조립볼트가 관통하는 홀을 몸체 중앙에 형성하는 복수 갯수의 콘크리트블럭; 및
    상기 4개의 철재형 블럭과 상기 복수 갯수의 콘크리트블럭을 고정결합시키는 조립볼트;를 이용하여 '
    Figure 112007065118754-PAT00016
    ' 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 강관주 철탑은 20m 높이 및 2.1t의 중량을 갖고, 상기 지지판은 2.5m의 너비 및 5.1t의 중량을 갖으며,
    상기 (a) 단계에서, 상기 기초강관의 근입 깊이는 하기 표에 의해 산정되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 강관주 철탑을 설치하는 방법.
    [표]
    지내력(fe) t/m2 근입 깊이(m) 30 이하 6 이상 40 이하 4.5 이상 50 이하 3.5 이상
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