KR20140140838A - 송전탑 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 송전탑의 하부를 구성하는 다리부; 상측으로 갈수록 좁아지는 각 면의 내측에 복수의 X 브레이싱을 구비하는 트러스 구조로서 상기 다리부의 상측에 결합되어 송전탑의 몸체를 구성하는 몸체부; 및 각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 상기 몸체부의 상부 양측에 수평적으로 결합하여 말단에 송전선이 현수되는 복수의 현수암부를 포함하는 송전탑 구조로서, 상기 다리부, 상기 몸체부 및 상기 현수암부 중 적어도 어느 하나의 삼각형을 이루는 면의 내측에는 보조 경사재를 포함에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 다리부, 몸체부, 현수암부 중의 삼각형의 면을 이루는 내측에 보조 경사재가 불필요하기 때문에 결구가 간단하고, 이에 따라 송전탑의 시공성 및 경제성 개선이 가능하다.

Description

송전탑 구조 {Structure of power-transmission tower}

본 발명은 탑 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 송전선로 등을 가설하기 위해 설치되는 송전탑 구조에 관한 것이다.

현대인이 사는 주거지역에는 기본적인 의식주를 해결하기 위해 필요한 전력의 공급이 필수적이다. 전력을 공급하기 위해서는 발전소에서 수요처까지 여러 경로를 거치게 된다. 일반적인 배전선은 전신주를 통해 배치된다.

하지만, 도시를 벗어난 지역인 농촌, 도서산간 등에는 발전소와의 거리가 멀고, 전기를 필요로 하는 수요처에 도달하기 위해서는 여러 형태의 지형 지물을 통과해야 하기 때문에 일반적으로 송전탑이 설치된다.

도 1은 종래의 송전탑 구조를 나타낸 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기와 같은 송전탑(10)은 송전선로 등을 가설하기 위해 수십 미터의 지상높이로 시공되는 트러스(truss) 형태의 철제 구조물로서, 자체 중량이 수십톤에서 수백톤에 이르는 고중량물로 이루어진다. 이러한 송전탑은 정방형으로 배치되는 4개의 주주재(11)를 가지며, 각 주주재(11)의 하단이 지중에 매설되어 있는 기초 콘크리트 구조물에 연결됨으로써 지상에 지지된다.

송전탑(10)은 하부를 구성하는 다리부(12), 내측에 복수의 X 브레이싱을 구비하는 몸체부(13) 및 상측에 수평으로 결합하여 송전선이 현수되는 복수의 현수암부(14)로 구성된다. 여기서 현수암은 suspension arm 을 의미한다.

이러한 다리부(12), 몸체부(13) 및 현수암부(14)에는 관습적으로 다수의 보조 경사재(12a, 13a, 14a)를 설치한다.

하지만, 이러한 종래의 송전탑(10)의 기본 결구인 삼각 결구는 지나치게 많은 보조 경사재(12a, 13a, 14a)를 사용하여 결구가 복잡하고, 이에 따른 시공 및 재료적 낭비요인이 발생하게 된다.

한국등록특허 제0812197호 (2008. 03. 04), "송전탑 시설물" 한국등록특허 제0822595호 (2008. 04. 08), "보강재와 철탑주주재 간 상대변위를 활용한 철탑구조마찰형 보강기구"

본 발명의 목적은 보조 경사재를 절약하여 경제적인 시공이 가능한 송전탑 구조를 제공하는 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조는 각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 송전탑의 하부를 구성하는 다리부; 상측으로 갈수록 좁아지는 각 면의 내측에 복수의 X 브레이싱을 구비하는 트러스 구조로서 상기 다리부의 상측에 결합되어 송전탑의 몸체를 구성하는 몸체부; 및 각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 상기 몸체부의 상부 양측에 수평적으로 결합하여 말단에 송전선이 현수되는 복수의 현수암부를 포함하는 송전탑 구조로서, 상기 다리부, 상기 몸체부 및 상기 현수암부 중 적어도 어느 하나의 삼각형을 이루는 면의 내측에는 보조 경사재를 포함하지 않는다.

여기서, 상기 다리부는, 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수평재를 더 구비할 수 있다.

나아가, 상기 몸체부는, 상기 X 브레이싱의 좌굴을 방지하기 위해 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수평재 및 보조 수직재 중의 적어도 어느 하나를 더 구비할 수 있다.

더불어, 상기 현수암부는, 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수직재를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조에 의하면,

첫째, 다리부, 몸체부, 현수암부 중의 삼각형의 면을 이루는 내측에 보조 경사재가 불필요하기 때문에 결구가 간단하고, 이에 따라 송전탑의 시공성 및 경제성 개선이 가능하다.

둘째, 좌굴이 우려되는 장부재의 경우에는 보조 수평재나 보조 수직재를 더 구비하여 좌굴을 방지할 수 있다.

셋째, 새로운 송전탑 구조의 활용을 유도함으로써, 국민의 부담으로 운영되는 사회간접자본 시설인 철탑의 건설비용을 감소시켜 경제적인 철탑설계가 가능하다.

도 1은 종래의 송전탑 구조를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조를 나타낸 정면도이다.
도 3은 해석을 위한 종래의 송전탑 구조의 다리부와 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부를 나타낸 정면도이다.
도 4는 종래의 송전탑 구조의 다리부의 해석 모델을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부의 해석 모델을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 해석 모델의 내력을 비교한 그래프이다.
도 7은 실험을 위한 종래의 송전탑 구조의 다리부와 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부를 나타낸 사진이다.
도 8은 종래의 송전탑 구조의 다리부와 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부를 실험하는 것을 나타낸 사진이다.
도 9는 도 7에 도시된 실험 모델의 내력을 비교한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조를 나타낸 정면도이다.

도 2에 도시된 것처럼 송전탑 구조(100)는 다리부(110), 몸체부(120) 및 복수의 현수암부(130)를 포함한다.

다리부(110)는 각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 송전탑의 하부를 구성한다. 이때, 다리부(110)의 삼각형을 이루는 면의 내측에는 보조 경사재(12a)를 포함하지 않는다. 설명의 편의를 위해 보조 경사재(12a, 13a, 14a)는 앞서 설명한 도 1의 도면부호를 사용한다. 여기서, 다리부(110)는 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수평재(111)를 더 구비할 수 있다. 보조 수평재(111)는 긴 부재의 좌굴을 방지하기 위해 구비된다.

다음으로, 몸체부(120)는 상측으로 갈수록 좁아지는 각 면의 내측에 복수의 X 브레이싱(121)을 구비하는 트러스 구조로서 다리부(110)의 상측에 결합되어 송전탑의 몸체를 구성한다. 여기서도, 몸체부(120)의 삼각형을 이루는 면의 내측에는 보조 경사재(13a)를 포함하지 않는다.

또한, 몸체부(120)는 X 브레이싱(121)의 좌굴을 방지하기 위해 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수평재(122) 및 보조 수직재(123) 중의 적어도 어느 하나를 더 구비할 수 있다.

복수의 현수암부(130)는 각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 몸체부(120)의 상부 양측에 수평적으로 결합하여 말단에 송전선이 현수된다. 현수암부(130)의 삼각형을 이루는 면의 내측에도 보조 경사재(14a)를 포함하지 않는다. 또한, 현수암부(130)는 좌굴을 방지하기 위해 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수직재(131)를 더 구비할 수 있다.

이하에서는 상기한 송전탑 구조(100)의 내력을 확인한 해석 데이터에 대해 설명한다.

도 3은 해석을 위한 종래의 송전탑 구조의 다리부와 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부를 나타낸 정면도, 도 4는 종래의 송전탑 구조의 다리부의 해석 모델을 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부의 해석 모델을 나타낸 도면, 도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 해석 모델의 내력을 비교한 그래프이다.

먼저, 도 3의 (a)에는 종래의 송전탑 구조의 다리부만을 모델링한 도면이, 도 3의 (b)에는 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부만을 모델링한 도면이 도시되어 있다. 도 3의 (a)에는 다리부의 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 경사재(12a)를 구비하고, 도 3의 (b)에는 다리부(110)의 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 경사재(12a)를 구비하지 않는다.

이하에서는 보조 경사재(12a)를 구비하는 종래의 송전탑 구조를 삼각결구, 보조 경사재(12a)를 구비하지 않는 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조를 사각결구로 정의한다.

도 4의 (a)에는 종래의 송전탑 구조의 삼각결구의 가력전 해석 모델이, 도 5의 (a)에는 종래의 송전탑 구조의 사각결구의 가력전 해석 모델이 도시되어 있다.

또한, 도 4의 (b)에는 종래의 송전탑 구조의 삼각결구의 가력후 해석 모델이, 도 5의 (a)에는 종래의 송전탑 구조의 사각결구의 가력후 해석 모델이 도시되어 있다. 유한요소 해석을 위해 아바쿠스(Abacus)라는 해석 프로그램을 사용하였다.

해석 프로그램을 적용해 본 결과, 도 6에 도시된 것처럼 사각결구(rec-a)의 변위에 따른 내력이 삼각결구(tri-a)와 대비하여 별 차이가 없음을 확인할 수 있다. 삼각결구의 경우 해석 극한값이 약 178,112N이고, 사각결구의 경우 해석 극한값이 약 179,903N으로 확인되었다. 삼각결구와 사각결구 비교시 해석에서는 사각결구가 높은 내력을 보이는데 이는 유한요소 해석을 수행함에 있어, 유한요소 크기가 미치는 정도라 판단된다. 즉 성능은 유지하면서 재료비 절감의 효과가 있음을 확인할 수 있다.

이하에서는 상기한 송전탑 구조(100)의 내력을 확인한 실험 데이터에 대해 설명한다. 도 7은 실험을 위한 종래의 송전탑 구조의 다리부와 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부를 나타낸 사진, 도 8은 종래의 송전탑 구조의 다리부와 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부를 실험하는 것을 나타낸 사진, 도 9는 도 7에 도시된 실험 모델의 내력을 비교한 그래프이다.

도 7의 (a)에는 종래의 송전탑 구조의 다리부만을 모델링한 실험체가, 도 7의 (b)에는 본 발명의 실시예에 따른 송전탑 구조의 다리부만을 모델링한 실험체가 도시되어 있다. 도 7의 (a)에는 다리부의 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 경사재를 구비하고, 도 7의 (b)에는 다리부의 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 경사재를 구비하지 않는다.

도 8에는 도 7에 도시된 각 실험체들에 내력을 가하는 것을 나타낸 사진이다. 도 8에 의해 각 실험체들에 내력을 가한 결과가 도 9에 도시되어 있다.

실험 결과에서도, 도 9에 도시된 것처럼 사각결구(rec-a)의 변위에 따른 내력이 삼각결구(tri-a)와 대비하여 별 차이가 없음을 확인할 수 있다. 삼각결구의 경우 실험 극한값이 약 184,149N이고, 사각결구의 경우 실험 극한값이 약 183,334N으로 확인되었다. 즉 성능은 유지하면서 재료비 절감의 효과가 있음을 확인할 수 있다.

따라서 그래프 비교시, 내력 차이는 미비한 것으로 판단되며, 기본결구인 삼각결구에서 좌굴장에 영향을 미치지 않는 보조 경사재를 제거하여 단순화한 사각결구는 경제적인 결구로 판단된다. 다양한 부재가 사용된 삼각결구에 비해 단순화되어 부재종류와 부재량이 감소되어 이는 시공성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100...송전탑 구조 110...다리부
120...몸체부 130...현수암부

Claims (4)

1. 각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 송전탑의 하부를 구성하는 다리부;
   상측으로 갈수록 좁아지는 각 면의 내측에 복수의 X 브레이싱을 구비하는 트러스 구조로서 상기 다리부의 상측에 결합되어 송전탑의 몸체를 구성하는 몸체부; 및
   각 면이 삼각형을 이루는 트러스 구조로서 상기 몸체부의 상부 양측에 수평적으로 결합하여 말단에 송전선이 현수되는 복수의 현수암부를 포함하는 송전탑 구조로서,
   상기 다리부, 상기 몸체부 및 상기 현수암부 중 적어도 어느 하나의 삼각형을 이루는 면의 내측에는 보조 경사재를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 송전탑 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 다리부는,
   삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수평재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 송전탑 구조.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 몸체부는,
   상기 X 브레이싱의 좌굴을 방지하기 위해 삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수평재 및 보조 수직재 중의 적어도 어느 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 송전탑 구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 현수암부는,
   삼각형을 이루는 면의 내측에 보조 수직재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 송전탑 구조.

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