KR20120077650A - 하이브리드 타워 구조체 - Google Patents

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KR20120077650A
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Abstract

기단부를 콘크리트로 형성하고 상단부를 강재로 형성한 하이브리드 타워 구조체가 개시된다.
상기 하이브리드 타워 구조체는 기초 위에 설치되는 콘크리트 타워부; 상기 콘크리트 타워부의 상측에 결합되는 강재 타워부; 상기 콘크리트 타워부를 통과하는 PC 텐던에 프리스트레스를 부여하는 긴장기; 및 상기 긴장기가 경사진 상태로 장착되도록 상기 강재 타워부의 연결부 상측에 설치되는 경사형 정착부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 하이브리드 구조체에 의하면 휨하중 및/또는 전단하중에 충분히 저항할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

하이브리드 타워 구조체{HYBRID TOWER STRUCTURE}
본 발명은 강재와 콘크리트를 이용하여 형성된 하이브리드 타워 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력발전용 타워나 공장의 굴뚝 등과 높은 높이를 갖는 타워 구조체에서 기단부를 콘크리트로 형성하고 상단부를 강재로 형성한 하이브리드 타워 구조체에 관한 것이다.
풍력 발전기나 공장의 굴뚝과 같이 높은 높이의 타워 구조체가 많이 사용되고 있으며, 이러한 타워 구조체의 일 예를 풍력 발전기를 들어 설명한다.
풍력 발전기는 바람에 의한 블레이드 및 이에 연결된 로터의 회전운동을 발전기를 사용하여 전기에너지로 전환해 주는 발전장치로, 크게 로터, 너셀, 타워 등의 3가지 요소로 시스템이 구성된다.
이러한 풍력 발전기의 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기(10)는 바람에 의해 회전하는 블레이드(15)와, 로터, 발전기 등 발전에 필요한 각종 부품이 수용된 너셀(14)과, 상기 너셀(14)을 회전가능하도록 지지하는 타워부(12, 13)와, 상기 타워부(12, 13)을 떠받치도록 지반에 설치되는 기초부(11)를 포함하여 구성된다.
이 중에서 타워부(12, 13)는 블레이드(15) 및 너셀(14)의 무게를 지지함은 물론 바람에 의한 수평하중을 하부 콘크리트 기초부(11)에 전달하는 역할을 담당하는 구조요소이다.
최근에는 풍력터빈의 용량이 대형화해 감에 따라 타워부(12, 13)의 높이 또한 점차 높아지는 추세에 있다.
종래에는 주로 강재를 이용하여 타워부(12, 13)를 제작하여 왔는데, 이는 강재 타워의 경우 일정높이의 원통 형상의 세그먼트를 제작하기 쉽고, 세그먼트 단위이기 때문에 운반이 용이하며 현장에서의 급속설치가 가능하기 때문이다.
그러나, 강재만으로 타워부(12, 13)를 구성할 경우 하부타워(12)에 사용되는 강재의 직경 및 두께가 지나치게 증가하게 되어 경제성이 저하될 수 있다.
이러한 현상은 타워부(12, 13)의 높이가 커지는 경우(예를 들어, 80~120m 이상) 더욱더 심각해 질 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에 고안된 것이 하이브리드 타워 구조체이다. 이러한 하이브리드 타워 구조체는 상부 타워(13)를 기존과 동일하게 강재로 제작하고, 하부 타워(12)를 비교적 가격이 저렴하면서도 압축력에 대한 저항이 우수한 콘크리트로 제작한 구조체이다.
도 3에서는 이러한 하이브리드 타워 구조체의 일 예가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 하이브리드 타워 구조체는 하부 타워(12)를 콘크리트로 형성하고 상부 타워(13)를 강재로 형성한 후 하부 타워(12)의 연결부(12a)와 상부 타워의 연결부(13a)를 앵커볼트(21)와 너트(22)를 이용하여 결합한 구조를 갖는다.
그러나, 도 3에 도시된 타워 구조체는 하부 타워(12)와 상부 타워(13)의 연결부분의 강도가 상대적으로 약하여 구조적으로, 특히 전단하중(응력)이나 모멘트에 취약하다는 문제점이 있다. 더욱이, 하부 타워(12)에 앵커볼트(21)를 설치하기 위해서는 콘크리트를 현장에서 타설해야 하므로 제작기간이 길어지고 제작공정이 복잡해진다는 문제점이 있다.
이러한 점을 반영하여, 콘크리트로 이루어지는 상부 타워(13)와 하부 타워(12)의 연결부(12a, 13a)에 프리스트레스를 가하여 연결부(12a, 13a)의 결합력을 높이는 방안을 고려할 수 있다.
도 4에는 프리스트레스트 콘크리트를 이용하여 하부 타워(12)를 형성한 후 상부 타워(13)와 연결하는 타워 구조체가 도시되어 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 타원 구조체는 하부 타워(12)에 쉬스관(15)을 설치하고, 쉬스관(15) 내부에 위치하는 PC 텐던(강선)(16)을, 정착구(31)와 긴장기(32)를 통해 긴장시키는 구성이 개시되어 있다.
이러한 타워 구조체의 경우에는 도 3에 도시된 타워 구조체에 비해 하부 타워(12)와 상부 타워(13) 사이의 연결강도는 증가할 수 있지만, 여전히 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, PC 텐던을 긴장시키기 위한 상부 타워(13)의 내부에 위치하는 긴장기(32)의 직경(W1)(통상적으로 400~500mm 정도의 직경)으로 인하여 하부 타워(12)의 쉬스관(15)의 중심과 긴장기(32) 또는 정착구(31)의 중심 사이에 중심간격(W2)이 크게 발생하게 된다.
이러한 경우, 풍력에 의한 수평하중 및 긴장기(32)의 스트레스(긴장력) 부여로 인하여 타워 구조체에는 큰 전단응력(F)와 모멘트(M)가 발생하게 된다. 이러한 모멘트(M)는 쉬스관(15)과 긴장기(32)의 중심 사이에 중심간격(W2)이 클수록, 즉 정착구(31)가 타워 구조체의 외곽에서 멀어질수록 커지게 되는바, 도 4에 도시된 구조의 경우에는 긴장기(32)의 직경으로 인하여 긴장기(32)를 타워 구조체의 내측으로 이동하여 설치해야 하므로 중심간격(W2)을 줄일 수 없다는 문제점이 있다.
둘째, 상기한 바와 같이 풍력에 의한 수평하중 및 긴장기(32)의 스트레스 부여로 인하여 큰 모멘트(M)가 발생하므로 상부 타워(13)와 하부 타워(12)의 연결부(12a, 13a) 사이에 공간(G)이 형성될 수 있고, 이러한 공간(G)으로 우수(빗물)가 침투하게 되면 유지 관리에 어려움이 발생하게 된다. 특히, 상부 타워(13)와 하부 타워(12)의 연결부(12a, 13a)가 지상에서 높은 지점에 위치한다는 점을 고려할 때, 유지관리의 부담은 더욱 증가하게 된다.
셋째, 도 4에 도시된 타워 구조체는 PC 텐던에 의해서만 상부 타워(13)와 하부 타워(12)를 연결하므로 수평하중에 의한 전단응력(F)에 극히 취약하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 긴장기의 크기에 관계없이 정착구의 위치를 타워 구조체의 외측에 최대한 가깝게 설치할 수 있는 하이브리드 타워 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일측면으로서, 풍력과 같은 수평방향의 하중 및/또는 긴장기에 의한 긴장력 부여로 인해 강재 타워부(상부 타워)와 콘크리트 타워부(하부 타워)의 연결부에 발생하는 모멘트를 최소화할 수 있어, 강재 타워와 콘크리트 타워의 연결부가 휨 저항에 충분히 저항할 수 있는 하이브리드 타워 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 전단응력(전단하중)에 충분히 저항할 수 있는 하이브리드 타워 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 기초부 위에 설치되는 콘크리트 타워부; 상기 콘크리트 타워부의 상측에 결합되는 강재 타워부; 상기 콘크리트 타워부를 통과하는 PC 텐던에 긴장력을 부여하는 긴장기; 및 상기 긴장기가 경사진 상태로 장착되도록 상기 강재 타워부의 연결부 상측에 설치되는 경사형 정착부;를 포함하는 하이브리드 타워 구조체를 제공한다.
바람직하게, 상기 경사형 정착부는, 상기 강재 타워부의 연결부의 상부에서 경사진 상태로 설치되는 경사 정착판과, 상기 PC 텐던의 단부를 정착시키기 위해 상기 경사 정착판에 설치되는 정착구를 구비할 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 경사형 정착부는, 상기 강재 타워부의 연결부의 상부에 위치하는 하부 연결판과, 상기 경사 정착판과 상기 하부 연결판 사이에 위치하여 상기 경사 정착판을 보강하는 보강판을 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 경사형 정착부는, 상기 경사 정착판과 상기 강재 타워부의 연결부 사이에 위치하여 상기 경사 정착판을 보강하는 보강판을 더 구비할 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 경사형 정착부는, 상기 강재 타워부의 연결부의 상부에 위치하는 하부 연결판과, 상기 경사 정착판과 상기 하부 연결판 사이에 콘크리트가 충진되어 형성된 콘크리트부를 추가로 구비할 수 있다. 이때, 상기 콘크리트부와 접하는 강재 타워부와, 상기 경사 정착판과 상기 하부 경사판에는 상기 콘크리트부와 강합성을 위하여 스터드 부재가 접합될 수 있다.
바람직하게, 상기 경사형 정착부는, 상기 경사 정착판과 상기 강재 타워부의 연결부 사이에 콘크리트가 충진되어 형성된 콘크리트부를 추가로 구비할 수 있다. 이때, 상기 콘크리트부와 접하는 강재 타워부와, 상기 경사 정착판과 상기 강재 타워부의 연결부에는 상기 콘크리트부와 강합성을 위하여 사이의 강합성을 위하여 스터드 부재가 접합될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 의한 하이브리드 타워 구조체는, 상기 강재 타워부의 연결부와 상기 콘크리트 타워부의 연결부를 관통하여 설치되는 전단보강부재;를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 전단부강부재는 PC 텐던이 통과할 수 있도록 파이프로 형성될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 전단부강부재는 상기 경사형 정착부에 구비된 경사 정착판까지 연장될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 긴장기가 경사진 상태로 장착되도록 하는 경사형 장착부를 통하여 긴장기의 크기에 관계없이 정착구의 위치를 강재 타워부의 내주면에 최대한 가깝게 설치할 수 있게 된다. 이를 통하여, 본 발명은 풍력과 같은 수평방향의 하중 및/또는 긴장기에 의한 긴장력 부여로 인해 강재 타워부와 콘크리트 타워부의 연결부에 발생하는 모멘트를 최소화할 수 있으므로, 강재 타워부와 콘크리트 타워부의 연결부가 휨 저항에 충분히 저항할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 강재 타워부와 콘크리트 타워부의 연결부 사이에 틈이 생기는 것을 최대한 방지할 수 있어 우수(빗물)이 연결부 내측으로 유입되는 것을 차단하여 하이브리드 타워 구조체의 보수유지가 용이하다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 강재 타워부와 콘크리트 타워부를 관통하는 전단보강부재를 설치함으로써 강재 타워부에 작용하는 전단하중(전단응력)을 콘크리트 타워부에 전달할 수 있고,이로 인해 전단하중에 충분히 저항할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 경사형 장착부에 보강판을 설치함으로써 경사형 장착부의 강도를 보강할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 경사형 장착부에 콘크리트부를 형성함으로써, 정착구에 전달되는 압축하중을 강재 타워부의 연결판에 효과적으로 전달할 수 있다는 효과가 있게 된다. 이때, 콘크리트부에 스터드 부재를 개재시킴으로써 강재 타워부, 경사 정착판 등과 콘크리트부의 강합성을 달성할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 풍력발전기를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 풍력발전기의 타워 구조체를 도시한 확대 도시한 부분 사시도.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도로서, 종래기술에 의한 타워 구조체의 내부 구조 중 상부타워와 하부타워의 연결부를 도시한 단면도.
도 4는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도로서, 종래기술에 의한 다른 타워 구조체의 내부 구조 중 상부타워와 하부타워의 연결부를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 타워 구조체를 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도.
도 7은 도 5의 C-C 선에 따른 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 경사형 정착부의 상세를 도시한 부분절개 사시도.
도 9는 도 7의 D-D 선에 따른 단면도.
도 10은 도 7에 도시된 경사형 정착부의 변형예를 도시한 단면도.
도 11은 도 10에 도시된 경사형 정착부의 상세를 도시한 부분절개 사시도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 타워 구조체를 도시한 것으로서, 도 5의 C-C 선에 따른 단면도.
도 13은 도 12에 도시된 경사형 정착부의 상세를 도시한 부분절개 사시도.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
먼저, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 타워 구조체(100)에 대해 살펴본다.
도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 타워 구조체(100)는 기초부(110)와, 상기 기초부(110) 위에 설치되는 콘크리트 타워부(120)와, 상기 콘크리트 타워부(120)의 상측에 결합되는 강재 타워부(130)와, 상기 콘크리트 타워부(120)를 통과하는 PC 텐던(155)(강선)에 긴장력을 부여하는 긴장기(160)와, 상기 긴장기(160)가 경사진 상태로 장착되도록 상기 강재 타워부(130)의 연결부(131) 상측에 설치되는 경사형 정착부(140)를 포함한다.
상기 기초부(110)는 콘크리트 타워부(120)와 강재 타워부(130)를 지지하기 위하여 지반에 설치되는 구조물로서 일반적으로 콘크리트 기초로 구성된다.
상기 콘크리트 타워부(120)는 콘크리트제로 형성된다. 이러한 콘크리트 타워부(120)는 제작 및 시공의 편의성을 위하여, 다수의 세그먼트(121)로 미리 제작되어 현장에서 조립시공될 수 있다. 또한, 콘크리트 타워부(120)에 프리스트레스를 도입하기 위하여 PC 텐던(155)에 프리스트레스를 도입하기 위한 정착장치(170, 170')가 설치될 수 있다.이러한 정착장치(170, 170')는 각 세그먼트 층의 일부(특히, 최하부단)에 설치될 수도 있으며, 기초부(110)에 설치될 수도 있다. 이와 같이, 프리스트레스를 부여하는 방법은 교각 등의 콘크리트 구조물에서 공지되어 있는바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 강재 타워부(130)는 강 재질로 형성되며, 상기 콘크리트 타워부(120) 상측에 고정설치된다.
다음으로, 도 7 내지 도 9를 참조하여 콘크리트 타워부(120)와 강재 타워부(130)의 연결구조에 대해 살펴본다.
콘크리트 타워부(120)에는 쉬스관(150)을 통하여 PC 텐던(155)이 설치되며, 이러한 PC 텐던(155)은 콘크리트 타워부(120)의 연결부(125) 및 강재 타워부(130)의 연결부(131)를 거쳐 그 단부가 정착구(141)에 정착된다. 또한, PC 텐던(155)은 정착구(141)에 연결된 긴장기(160)를 통하여 긴장된 상태로 설치가 된다. 이러한 PC 텐던(155), 정착구(141) 및 긴장기(160)의 구성은 공지되어 있기에 상세한 설명은 생략한다. 이때, 상기 콘크리트 타워부(120)의 연결부(125) 및 강재 타워부(130)의 연결부(131)는 타워 구조체(100)의 내부에 위치하여 우수(빗물)에 의한 PC 텐던(155)의 손상 등을 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 긴장기(160)는 강재 타워부(130)의 연결부(131)의 상부에 경사진 상태로 장착된다.
이를 위하여, 본 발명은 경사형 정착부(140)를 구비한다. 이러한 경사형 정착부(140)는 강재 타워부(130)의 연결부(131)의 상측에 설치되며, 강재 타워부(130)의 연결부(131)의 상부에서 경사진 상태로 설치되는 경사 정착판(142)과, 상기 PC 텐던(155)의 단부를 정착시키기 위해 상기 경사 정착판(142)에 설치되는 정착구(141)와, 상기 강재 타워부(130)의 연결부(131)의 상부에 위치하는 하부 연결판(144)과, 상기 경사 정착판(142)과 상기 하부 연결판(144) 사이에 위치하여 상기 경사 정착판(142)을 보강하는 보강판(143)을 구비할 수 있다.
상기 경사 정착판(142)은 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 대하여 일정각도 기울여진 상태로 구비되는 것으로서 긴장기(160)가 타워 구조체(100)의 최대한 외곽에 위치할 수 있도록 기능한다. 이때, 경사 정착판(142)과 강재 타워부(130)의 연결부(131) 사이의 경사각이 10도보다 작은 경우에는 수평과 거의 차이가 없으므로 경사에 의해 긴장기(160)의 위치 조정의 효과를 얻기 어려우며, 경사각이 80도를 넘어서면 이상이 되면 정착구(141)를 전후하여 PC 텐던(155)이 큰 각도로 꺾이게 되어 PC 텐던(155)의 수명이 짧아지거나 파손의 염려가 있다. 이러한 점을 고려하여 상기 경사각은 일 예로서 30° 내지 60° 범위에서 긴장기(160)의 직경 등을 고려하여 설치되는 것이 바람직할 것이다. 이상에서 살펴본 바와 같이, 도 4에 도시된 종래기술에 의한 경우에는 긴장기(32)의 직경으로 인하여 쉬스관(15)의 중심과 정착구(31)(또는 긴장기(32))의 중심 사이에 많은 간격(W2)가 발생하게 되고, 이로 인해 큰 모멘트가 발생하게 되지만, 본 발명에 의한 경우에는 경사 정착판(142)을 도입함으로써 정착구(141)와 쉬스관(150)의 중심 사이의 거리(W3)를 최소화하여 모멘트의 발생을 최소화할 수 있다.
그리고, 보강판(143)은 경사 정착판(142)이 경사방향으로 장착된 상태를 유지할 수 있도록 수직방향의 강도를 유지시켜 주는 기능을 한다.
또한, 상기 하부 연결판(144)은 경사형 정착부(140)를 하나의 구조물로서 미리 제작한후 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 고정 설치하기 위한 것으로서, 후술하는 바와 같이 하부 연결판(144)이 사용되지 않고 경사형 정착부(140)가 바로 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 설치되는 것도 가능하다(도 10 및 도 11 참조).
이와 같이, 하부 연결판(144)이 설치되는 경우에는 상기 보강판(143)은 하부 연결판(144)과 경사 정착판(142) 사이에 구비된다. 이때, 상기 보강판(143)은 도 8에 도시된 바와 같이 PC 텐던(155)이 통과하는 부분 주변에 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 경사형 정착부(140)는 도 8에 부분 절개 상태로 도시된 바와 같이, 강재 타워부(130)의 연결부(131)의 상측에 원주방향으로 설치되며, 일정한 간격마다 PC 텐던(155)이 연결될 수 있도록 정착구(141)가 설치된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 타워 구조체(100)는 전단하중(응력)에 저항할 수 있도록 전단보강부재(180)를 포함할 수 있다.
상기 전단보강부재(180)는 상기 강재 타워부(130)의 연결부(131)와 상기 콘크리트 타워부(120)의 연결부(125)를 관통하여 설치된다. 이때, 상기 전단보강부재(180)는 PC 텐던(155)이 정착구(141) 측으로 안정적으로 안내될 수 있도록 상기 경사 정착판(142)까지 연장되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 전단보강부재(180)가 경사 정착판(142)까지 연장되는 경우에는 경사형 정착부(140)의 구조적 강성이 더욱 우수해진다는 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 전술한 바와는 달리 본 발명에 있어서, 상기 전단보강부재(180)는 하부 연결판(144) 또는 연결부(131)까지만 연장되는 것도 가능하다.
또한, 전단보강부재(180)는 PC 텐던(155)이 통과할 수 있도록 파이프로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 전단보강부재(180)는 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 연결판(144)에 고정된 상태로 설치될 수 있으나, 경사형 정착부(140)와 별도의 부재로서 구비되는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 강재 타워부(130)와 콘크리트 타워부(120)를 관통하는 전단보강부재(180)를 설치함으로써 강재 타워부에 작용하는 전단하중(전단응력)을 콘크리트 타워부(120)에 전달할 수 있고,이로 인해 전단하중에 충분히 저항할 수 있다는 이점이 있게 된다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여 하이브리드 타워 구조체(100)의 변형예에 대해 살펴본다. 도 10 및 도 11에 도시된 하이브리드 타워 구조체(100)는 도 7 내지 도 9에 도시된 실시예에 비하여 하부 연결판(144)을 구비하지 않는다는 점에서만 차이가 있다. 불필요한 중복을 피하기 위하여 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 상이점에 대해서만 살펴보기로 한다.
도 10 및 도 11에 도시된 하이브리드 타워 구조체(100)의 경우에는 하부 연결판(144)을 별도로 구비하지 않으므로 경사 정착판(142)을 보강하는 보강판(143)이 직접 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 직접 장착된다. 즉, 도 7 내지 도 9의 경우에는 경사형 정착부(140)가 강재 타워부(130)의 연결부(131)와는 별도의 부재로 제작된 후 강재 타워부(130)에 결합되는 것인 반면, 도 10 및 도 11의 경우에는 경사형 정착부(140)가 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 미리 설치된 상태로 구성될 수 있다는 점에서 차이가 있다.
마지막으로, 도 12 및 도 13를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드 타워의 강재 타워부(130)와 콘크리트 타워부(120)의 연결구조에 대해 살펴본다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 경사형 정착부(140)는 상기 강재 타워부(130)의 연결부(131)의 상부에서 경사진 상태로 설치되는 경사 정착판(142)과, 상기 PC 텐던(155)의 단부를 정착시키기 위해 상기 경사 정착판(142)에 설치되는 정착구(141)와, 상기 강재 타워부(130)의 연결부(131)의 상부에 위치하는 하부 연결판(144)과, 상기 경사 정착판(142)과 상기 하부 연결판(144) 사이에 콘크리트가 충진되어 형성된 콘크리트부(147)를 구비한다.
이때, 정착구(141), 경사 정착판(142) 및 하부 연결판(144)의 구성은 도 7 내지 도 9에 도시된 실시예의 경우와 동일하다. 다만, 도 12 및 도 13에 도시된 실시예의 경우에는 경사 정착판(142)의 하부에 보강판(143) 대신에 콘크리트부(147)가 위치한다는 점에 특징이 있다.
콘크리트는 압축력에 강하므로, 경사형 장착부에 콘크리트부(147)를 형성함으로써, 정착구(141)에 전달되는 압축하중을 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 효과적으로 전달할 수 있다는 이점이 있게 된다.
이때, 상기 콘크리트부(147)와 접하는 강재 타워부(130)와, 상기 경사 정착판(142)과 상기 하부 경사판에는 상기 콘크리트부(147)와 강합성을 위하여 스터드 부재(146)가 접합되는 것이 바람직하다. 한편, 도시되지는 않았지만 상기 콘크리트부(147)에는 PC 텐던(155)이 관통하는 공간이 형성되어야 한다.
또한, 도 12 및 도 13의 실시예의 경우에도 전단하중에 강재 타워부(130)가 충분히 저항할 수 있도록 파이프 등으로 이루어지는 전단보강부재(180)가 강재 타워부(130)의 연결부(131)와 콘크리트 타워부(120)의 연결부(125)를 관통하여 설치될 수 있다. 이때, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 전단보강부재(180)는 경사정착판(180)까지 연장되어 PC 텐던이 통과하는 경로를 확보하면서 구조적 강성을 높이는 것이 가능하다.
한편, 도 13을 참조하면, 하부 연결판(144)이 구비되지 않고 대신 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 콘크리트부(147)가 직접 연결되는 것도 가능하다. 이러한 경우에는 강합성을 위하여 콘크리트부(147)와 접하는 강재 타워부(130)와, 상기 경사 정착판(142)과 상기 강재 타워부(130)의 연결부(131)에 스터드 부재(146)가 접합될 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100... 하이브리드 타워 구조체 110... 기초부
120... 콘크리트 타워부 130... 강재 타워부
140... 경사형 정착부 141... 정착구
142... 경사 정착판 143... 보강판
144... 하부 연결판 146... 스터드 부재
147... 콘크리트부 150... 쉬스관
155... PC 텐던 160... 긴장기
170, 170'... 정착장치 180... 전단보강부재

Claims (11)

  1. 기초부 위에 설치되는 콘크리트 타워부;
    상기 콘크리트 타워부의 상측에 결합되는 강재 타워부;
    상기 콘크리트 타워부를 통과하는 PC 텐던에 긴장력을 부여하는 긴장기; 및
    상기 긴장기가 경사진 상태로 장착되도록 상기 강재 타워부의 연결부 상측에 설치되는 경사형 정착부;
    를 포함하는 하이브리드 타워 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사형 정착부는, 상기 강재 타워부의 연결부의 상부에서 경사진 상태로 설치되는 경사 정착판과, 상기 PC 텐던의 단부를 정착시키기 위해 상기 경사 정착판에 설치되는 정착구를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사형 정착부는, 상기 강재 타워부의 연결부의 상부에 위치하는 하부 연결판과, 상기 경사 정착판과 상기 하부 연결판 사이에 위치하여 상기 경사 정착판을 보강하는 보강판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 경사형 정착부는, 상기 경사 정착판과 상기 강재 타워부의 연결부 사이에 위치하여 상기 경사 정착판을 보강하는 보강판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 경사형 정착부는, 상기 강재 타워부의 연결부의 상부에 위치하는 하부 연결판과, 상기 경사 정착판과 상기 하부 연결판 사이에 콘크리트가 충진되어 형성된 콘크리트부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 콘크리트부와 접하는 강재 타워부와, 상기 경사 정착판과 상기 하부 경사판에는 상기 콘크리트부와 강합성을 위하여 스터드 부재가 접합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 경사형 정착부는, 상기 경사 정착판과 상기 강재 타워부의 연결부 사이에 콘크리트가 충진되어 형성된 콘크리트부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 콘크리트부와 접하는 강재 타워부와, 상기 경사 정착판과 상기 강재 타워부의 연결부에는 상기 콘크리트부와 강합성을 위하여 사이의 강합성을 위하여 스터드 부재가 접합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강재 타워부의 연결부와 상기 콘크리트 타워부의 연결부를 관통하여 설치되는 전단보강부재;
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전단부강부재는 PC 텐던이 통과할 수 있도록 파이프로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전단부강부재는 상기 경사형 정착부에 구비된 경사 정착판까지 연장되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타워 구조체.
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