KR20200001808A - 계류용 파일 및 이의 설치 방법 - Google Patents

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Abstract

횡방향 지지력을 높일 수 있는 계류용 파일과 이의 설치 방법이 제공된다. 계류용 파일은 하부 파일과 상부 파일을 포함한다. 하부 파일은 해저 지반에 관입되고, 상부 파일은 하부 파일의 상측에 결합되며 부유체 계류를 위한 지지체와 결합된다. 하부 파일은 파일 본체와 보강판을 포함한다. 파일 본체는 관형으로 이루어지며, 상측 단부에 결합 홈이 형성된다. 보강판은 파일 본체의 외경보다 큰 가로 폭을 가지며, 결합 홈에 끼워져 파일 본체의 상측부에 조립되고, 파일 본체의 좌우 양측에 위치하는 한 쌍의 외부 판재를 구비한다.

Description

계류용 파일 및 이의 설치 방법 {PILE FOR MOORING AND INSTALLATION METHOD THEREOF}
본 발명은 계류용 파일에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 횡방향 지지력을 높이기 위한 구조를 가지는 계류용 파일 및 이의 설치 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수심이 깊지 않은 천해역에 설치되는 부유식 액화천연가스 저장 및 재기화 설비(FSRU, Floating Storage Regasification Unit) 등의 부유체(또는 선박의 선체)는 제티(jetty)나 돌핀(dolphin)에 계류하여 위치를 유지한다. 그런데 이러한 계류 방법은 부유체의 운동을 크게 구속하지 못하기 때문에 태풍 발생 시 계류선을 제거하고 부유체를 대피시켜야 한다.
통상의 파일 계류 방법은 해저 지반에 계류용 파일을 설치하고, 계류용 파일에 지지체를 조립하고, 부유체를 지지체 근처로 이동시킨 후 부유체와 지지체를 결합하는 과정으로 이루어진다. 지지체는 부유체의 수직 방향 운동을 허용하면서 수평 방향 운동을 구속하여 지지체에 작용하는 하중을 감소시킨다.
계류용 파일에는 부유체의 부력에 의해 축 방향 하중이 거의 전달되지 않지만, 환경 하중에 의해 부유체에 수평 방향 변위가 발생할 수 있고, 특히 부유체가 옆쪽에서(90° 방향으로) 파도를 맞게 될 경우, 계류용 파일에 매우 큰 횡방향 하중이 전달된다.
계류용 파일의 횡방향 저항력을 높이기 위해서는 파일의 직경을 크게 해야 하지만, 설치가 어려워지므로 직경을 크게 하는데 제한이 있다. 또한, 해저 지반에 관입된 파일은 상부의 일정 구간에서 대부분의 모멘트 저항력이 발현되기 때문에, 파일 전체의 직경을 크게 하는 것은 효율적이지 못하다.
본 발명은 파일의 직경을 키우지 않고 횡방향 지지력을 높임으로써 부유체가 옆쪽에서 파도를 맞는 경우에도 부유체를 안정적으로 계류할 수 있는 계류용 파일과, 이의 설치 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계류용 파일은 해저 지반에 관입되는 하부 파일과, 하부 파일의 상측에 결합되며 부유체의 계류를 위한 지지체와 결합되는 상부 파일을 포함한다. 하부 파일은 파일 본체와 보강판을 포함한다. 파일 본체는 관형으로 이루어지며, 상측 단부에 결합 홈이 형성된다. 보강판은 파일 본체의 외경보다 큰 가로 폭을 가지며, 결합 홈에 끼워져 파일 본체의 상측부에 조립되고, 파일 본체의 좌우 양측에 위치하는 한 쌍의 외부 판재를 구비한다.
외부 판재의 하측 단부는 파일 본체를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조를 이룰 수 있다.
보강판은 열십(┼)자 형태로 구성될 수 있고, 서로 직교하도록 조립된 제1 보강판과 제2 보강판을 포함할 수 있다. 제1 보강판과 제2 보강판 각각은 한 쌍의 외부 판재를 포함할 수 있고, 외부 판재의 하측 단부는 파일 본체를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조를 이룰 수 있다.
결합 홈은 파일 본체의 내면에 위치하는 한 쌍의 내측 홈과, 파일 본체의 외면에 위치하는 한 쌍의 외측 홈을 포함할 수 있다. 한 쌍의 외측 홈 각각의 길이는 한 쌍의 내측 홈 각각의 길이보다 클 수 있다.
보강판은 하측을 향해 개방된 중앙 절개부를 포함할 수 있다. 중앙 절개부는 한 쌍의 외부 판재의 사이 공간에 해당하는 하측 절개부와, 하측 절개부의 상측에 위치하는 한 쌍의 끼움 절개부를 포함할 수 있다.
보강판은 한 쌍의 끼움 절개부 사이에 해당하는 내부 판재와, 내부 판재와 한 쌍의 외부 판재를 연결하는 상부 판재를 포함할 수 있다. 내부 판재의 좌우측 가장자리는 한 쌍의 내측 홈에 끼워질 수 있고, 한 쌍의 외부 판재의 안쪽 가장자리는 한 쌍의 외측 홈에 끼워질 수 있다.
상부 파일은 상부 판재가 끼워지는 한 쌍의 조립 절개부를 하측 단부에 구비하여 파일 본체의 상측 단부와 연결될 수 있다.
다른 한편으로, 결합 홈은 파일 본체의 내면에서 90° 간격으로 이격된 네 개의 내측 홈과, 파일 본체의 외면에서 90° 간격으로 이격된 네 개의 외측 홈을 포함할 수 있다. 네 개의 외측 홈 각각의 길이는 네 개의 내측 홈 각각의 길이보다 클 수 있다.
제1 보강판과 제2 보강판 각각은 하측을 향해 개방된 중앙 절개부를 포함할 수 있다. 중앙 절개부는 한 쌍의 외부 판재의 사이 공간에 해당하는 하측 절개부와, 하측 절개부의 상측에 위치하는 한 쌍의 끼움 절개부를 포함할 수 있다. 제1 보강판은 상측 중앙부에 수직 방향으로 형성된 절개 홈을 포함할 수 있다.
제2 보강판은 제1 보강판의 상측에서 절개 홈에 끼워질 수 있다. 제1 보강판과 제2 보강판 각각은 한 쌍의 끼움 절개부 사이에 해당하는 내부 판재와, 내부 판재와 한 쌍의 외부 판재를 연결하는 상부 판재를 포함할 수 있다.
내부 판재의 좌우측 가장자리는 네 개의 내측 홈 중 파일 본체의 직경 방향을 따라 마주하는 두 개의 내측 홈에 끼워질 수 있고, 한 쌍의 외부 판재의 안쪽 가장자리는 네 개의 외측 홈 중 파일 본체의 직경 방향을 따라 마주하는 두 개의 외측 홈에 끼워질 수 있다.
상부 파일은 상부 판재가 끼워지는 네 개의 조립 절개부를 하측 단부에 구비하여 파일 본체의 상측 단부와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계류용 파일의 설치 방법은, 해저 지반에 파일 본체의 하측부를 관입시키는 단계와, 파일 본체의 상측부에 보강판을 조립하고, 파일 본체의 상측에 상부 파일을 결합시키는 단계와, 상부 파일에 임시 보강판을 조립하는 단계와, 상부 파일과 임시 보강판을 통해 해머의 타력을 파일 본체와 보강판으로 전달하여 파일 본체와 보강판을 해저 지반으로 관입시키는 단계와, 상부 파일로부터 임시 보강판을 제거하고, 상부 파일에 부유체 계류를 위한 지지체를 조립하는 단계를 포함한다.
보강판은 파일 본체의 외경보다 큰 가로 폭을 가질 수 있으며, 파일 본체의 외측에 위치하는 한 쌍의 외부 판재를 포함할 수 있다. 한 쌍의 외부 판재 각각의 하측 단부는 파일 본체를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조를 이룰 수 있다.
임시 보강판은 보강판과 동일한 가로 폭을 가진 직사각형의 판 구조물일 수 있고, 상부 파일에 조립되어 보강판과 접촉할 수 있다. 보강판은 열십자 형태로 조립된 제1 보강판과 제2 보강판을 포함할 수 있고, 임시 보강판은 열십자 형태로 조립된 제1 임시 보강판과 제2 임시 보강판을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 계류용 파일의 직경을 확대시키지 않고도 보강판 설치로인해 계류용 파일의 횡방향 지지력을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 따라서 부유체가 옆쪽에서 파도를 맞는 경우와 같이 환경 하중이 발생하는 경우에도 부유체를 안정적으로 계류할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계류용 파일과 여기에 계류된 부유체를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 계류용 파일과 부유체의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 계류용 파일 중 하부 파일의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 하부 파일 중 파일 본체의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 하부 파일의 결합 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시한 계류용 파일의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 상부 파일의 부분 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시한 계류용 파일 중 상부 파일과 임시 보강판의 분해 사시도이다.
도 9는 도 6에 도시한 계류용 파일과 임시 보강판의 결합 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 계류용 파일의 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시한 계류용 파일 중 하부 파일의 분해 사시도이다.
도 12은 도 11에 도시한 하부 파일의 결합 사시도이다.
도 13은 도 10에 도시한 계류용 파일 중 상부 파일과 임시 보강판의 분해 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시한 상부 파일과 임시 보강판의 결합 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 계류용 파일의 설치 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 16은 도 15에 도시한 계류용 파일의 설치 과정을 도시한 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계류용 파일과 여기에 계류된 부유체를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 계류용 파일과 부유체의 평면도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 계류용 파일(100)은 해저 지반(200)에 관입 설치되는 하부 파일(10)과, 하부 파일(10)의 상측에서 하부 파일(10)에 결합되며 부유체(300) 계류를 위한 지지체(70)와 결합되는 상부 파일(40)로 구성된다. 이때 하부 파일(10)은 횡방향 지지력 향상을 위한 보강판(30)을 포함한다.
계류용 파일(100)을 이용한 부유체(300)의 계류 방법은, 해저 지반(200)에 계류용 파일(100)을 설치하고, 계류용 파일(100)에 지지체(70)를 조립하고, 부유체(300)를 복수의 지지체(70) 사이로 이동시킨 후 부유체(300)와 복수의 지지체(70)를 결합시키는 과정으로 이루어진다. 지지체(70)는 부유체(300)의 수직 방향 운동은 허용하되 수평 방향 운동을 구속하여 부유체(300)를 계류시킨다.
태풍과 같은 환경 하중에 의해 부유체(300)에 수평 방향 변위가 발생하는 경우(부유체가 옆쪽에서 파도를 맞는 경우 등), 계류용 파일(100)에 매우 큰 횡방향 하중이 전달된다. 특히 전체 계류용 파일(100) 중 해저 지반(200)에 관입된 하부 파일(10)의 상측부에 대부분의 횡방향 하중이 인가된다.
제1 실시예의 계류용 파일(100)은 해저 지반(200)에 관입된 하부 파일(10)의 상측부에 해저 지반과의 접촉 면적을 확대시키는 보강판(30)을 구비한다. 보강판(30)은 해저 지반(200)에 견고하게 고정되어 계류용 파일(100)의 횡방향 지지력을 높이며, 태풍과 같이 환경 하중이 발생하는 경우에도 부유체(300)를 안정적으로 계류시킨다.
도 3은 도 1에 도시한 계류용 파일 중 하부 파일의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시한 하부 파일 중 파일 본체의 단면도이다. 도 5는 도 3에 도시한 하부 파일의 결합 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 하부 파일(10)은 속이 빈 기둥 형상(관형)으로 이루어진 파일 본체(20)와, 파일 본체(20)의 상측부에 조립된 보강판(30)을 포함한다. 파일 본체(20)는 속이 빈 원기둥 형상(원통형)으로 이루어질 수 있으며, 길이 방향을 따라 일정한 내경과 외경을 가질 수 있다.
파일 본체(20)의 상측 단부에는 보강판(30) 조립을 위한 네 개의 결합 홈(21, 22)이 위치할 수 있다. 네 개의 결합 홈(21, 22)은 파일 본체(20)의 내면에 위치하는 한 쌍의 내측 홈(21)과, 파일 본체(20)의 외면에 위치하는 한 쌍의 외측 홈(22)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 내측 홈(21)은 파일 본체(20)의 직경 방향을 따라 서로 마주할 수 있고, 한 쌍의 외측 홈(22)은 한 쌍의 내측 홈(21) 각각의 외측에 위치할 수 있다. 즉 네 개의 결합 홈(21, 22)이 파일 본체(20)의 직경 방향을 따라 나란히 정렬될 수 있다.
파일 본체(20)에서 내측 홈(21)과 외측 홈(22)의 사이 부분이 보강판(30)과 조립될 끼움부(23)를 구성한다. 네 개의 결합 홈(21, 22) 각각의 깊이(d)는 파일 본체 두께(t)의 절반보다 작을 수 있으며, 대략 파일 본체 두께(t)의 1/3 정도로 설정될 수 있다. 한 쌍의 외측 홈(22)은 한 쌍의 내측 홈(21)보다 큰 길이로 형성될 수 있다.
보강판(30)은 일정 두께의 판 구조물로서, 결합 홈(21, 22)에 끼워져 파일 본체(20)의 상측부에 조립된다. 보강판(30)의 가로 폭은 파일 본체(20)의 외경(D1)보다 크며, 보강판(30)은 파일 본체(20)와 함께 티(T)자형 구조물을 이룬다.
보강판(30)은 하측을 향해 개방된 중앙 절개부(31)를 포함할 수 있다. 중앙 절개부(31)는 파일 본체(20)가 끼워지기 위한 하측 절개부(32)와, 하측 절개부(32)의 상측에 위치하는 한 쌍의 끼움 절개부(33)를 포함할 수 있다. 하측 절개부(32)의 폭은 파일 본체(20)의 외경(D1)에서 한 쌍의 외측 홈(22)의 깊이(d)를 뺀 값에 대응할 수 있다.
한 쌍의 끼움 절개부(33)는 파일 본체(20)의 상측부에 마련된 한 쌍의 끼움부(23)에 대응하여 위치한다. 즉 한 쌍의 끼움 절개부(33) 각각의 폭은 파일 본체(20)의 끼움부(23) 두께에 대응할 수 있고, 한 쌍의 끼움 절개부(33) 각각의 길이는 파일 본체(20)에 마련된 내측 홈(21)의 길이에 대응할 수 있다.
보강판(30)은 파일 본체(20)의 상측으로부터 하강하여 파일 본체(20)에 마련된 결합 홈(21, 22)에 끼워지는 방식으로 파일 본체(20)에 결합된다. 구체적으로, 하측 절개부(32)의 좌우 측벽이 한 쌍의 외측 홈(22)에 끼워지고, 한 쌍의 끼움 절개부(33)가 한 쌍의 끼움부(23)와 맞물리면서 보강판(30)이 파일 본체(20)에 견고하게 조립된다.
보강판(30)은 파일 본체(20)와의 위치 관계에 따라 파일 본체(20)의 내측에 위치하는 내부 판재(34)와, 파일 본체(20)의 외측에 위치하는 한 쌍의 외부 판재(35)와, 파일 본체(20)의 상측에 위치하는 상부 판재(36)로 구분될 수 있다. 상부 판재(36)는 내부 판재(34)와 한 쌍의 외부 판재(35)를 일체로 연결시킨다.
내부 판재(34)의 좌우측 가장자리는 한 쌍의 내측 홈(21)에 끼워지고, 외부 판재(35)의 안쪽 가장자리는 한 쌍의 외측 홈(22)에 끼워진다. 한 쌍의 외부 판재(35)는 해저 지반(200)과 접촉하여 횡방향 지지력을 높이는 기능을 하는 부분이므로, 한 쌍의 외부 판재(35) 각각의 폭(w)은 파일 본체(20)의 외경(D1)보다 클 수 있다.
외부 판재(35)의 하측 단부는 보강판(30)의 해저 지반(200) 내 관입이 용이해지도록 뾰족한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 외부 판재(35)의 하측 단부는 파일 본체(20)를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조로 이루어질 수 있다. 보강판(30)의 전체 길이(수직 폭)(L)은 파일 본체(20) 길이의 대략 절반 정도일 수 있다.
도 6은 도 1에 도시한 계류용 파일의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 상부 파일의 부분 사시도이다. 도 8은 도 1에 도시한 계류용 파일 중 상부 파일과 임시 보강판의 분해 사시도이고, 도 9는 도 6에 도시한 계류용 파일과 임시 보강판의 결합 사시도이다.
도 6 내지 도 9를 참고하면, 상부 파일(40)은 파일 본체(20)와 마찬가지로 속이 빈 원기둥 형상(원통형)으로 이루어지며, 파일 본체(20)와 동일한 내경 및 외경을 가진다. 상부 파일(40)의 하측 단부에는 한 쌍의 조립 절개부(41)가 위치할 수 있고, 하부 파일(10)의 보강판(30) 중 상부 판재(36)가 한 쌍의 조립 절개부(41)에 끼워질 수 있다.
한 쌍의 조립 절개부(41)는 상부 파일(40)의 직경 방향을 따라 서로 마주하며, 하부 파일(10)의 보강판(30) 중 상부 판재(36)의 두께에 대응하는 폭과, 상부 판재(36)의 높이에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 상부 파일(40)은 한 쌍의 조립 절개부(41)에 의해 보강판(30)의 상부 판재(36)와 중첩되면서 용접 등의 방법으로 파일 본체(20)의 상측에 결합될 수 있다.
상부 파일(40)은 해저 지반(200)에 관입되지 않고 해수와 접하는 부분이므로 보강판이 요구되지 않는다. 그러나 하부 파일(10)을 해저 지반(200)에 관입시킬 때, 보강판(30)으로 해머의 타력을 전달하는 부재가 필요하다.
임시 보강판(50)은 상부 파일(40)에 조립된 상태에서 하부 파일(10)의 보강판(30)으로 해머의 타력을 전달하며, 하부 파일(10)이 해저 지반(200)에 관입된 후 제거된다. 임시 보강판(50)은 보강판(30)과 동일한 가로 폭을 가지는 직사각형의 판 구조물로 이루어진다.
상부 파일(40)에는 임시 보강판(50) 조립을 위한 네 개의 결합 홈(42, 43)이 위치할 수 있다. 네 개의 결합 홈(42, 43)은 상부 파일(40)의 상측 단부에서 상부 파일(40)의 내주면에 위치하는 한 쌍의 내측 홈(42)과, 한 쌍의 내측 홈(42)보다 큰 길이를 가지며 상부 파일(40)의 외주면에 위치하는 한 쌍의 외측 홈(43)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 내측 홈(42)은 상부 파일(40)의 직경 방향을 따라 서로 마주할 수 있으며, 한 쌍의 외측 홈(43)은 한 쌍의 내측 홈(42) 각각의 외측에 위치할 수 있다. 상부 파일(40)에서 내측 홈(42)과 외측 홈(43) 사이 부분이 임시 보강판(50)과 조립될 끼움부(44)를 구성한다.
네 개의 결합 홈(42, 43) 각각의 깊이는 상부 파일(40) 두께의 절반보다 작을 수 있으며, 대략 상부 파일(40) 두께의 1/3 정도로 설정될 수 있다. 한 쌍의 내측 홈(42)은 상부 파일(40)의 상측 일부에 위치할 수 있고, 한 쌍의 외측 홈(43)은 상부 파일(40)의 상측 단부로부터 조립 절개부(41)에 이르기까지 상부 파일(40)의 길이 방향과 나란하게 위치할 수 있다.
임시 보강판(50)은 일정 두께의 판 구조물로서, 상부 파일(40)의 결합 홈(42, 43)에 끼워져 상부 파일(40)에 조립된다. 임시 보강판(50)은 하부 파일(10)의 보강판(30)과 마찬가지로 하측을 향해 개방된 중앙 절개부(51)를 포함할 수 있다.
중앙 절개부(51)는 상부 파일(40)의 외경에 대응하는 폭을 가진 하측 절개부(52)와, 하측 절개부(52)의 상측에 위치하는 한 쌍의 끼움 절개부(53)를 포함할 수 있다. 이때 한 쌍의 끼움 절개부(53)는 상부 파일(40)의 상측부에 마련된 한 쌍의 끼움부(44)에 대응하여 위치한다.
임시 보강판(50)은 상부 파일(40)의 상측으로부터 상부 파일(40)을 향해 수직으로 하강하여 상부 파일(40)에 마련된 결함 홈(42, 43)에 끼워지는 방식으로 상부 파일(40)에 결합된다. 구체적으로, 하측 절개부(52)의 좌우 측벽이 한 쌍의 외측 홈(43)에 끼워지고, 한 쌍의 끼움 절개부(53)가 한 쌍의 끼움부(44)와 맞물리면서 임시 보강판이 상부 파일에 견고하게 조립된다.
임시 보강판(50)은 상부 파일(40)과의 위치 관계에 따라 상부 파일(40)의 내측에 위치하는 내부 판재(55)와, 상부 파일(40)의 외측에 위치하는 한 쌍의 외부 판재(55)와, 상부 파일(40)의 상측에 위치하는 상부 판재(56)로 구분될 수 있다. 상부 판재(56)는 내부 판재(54)와 한 쌍의 외부 판재(55)를 일체로 연결시킨다.
한 쌍의 외부 판재(55) 각각의 폭은 상부 파일(40)의 외경보다 크고, 한 쌍의 외부 판재(55) 각각의 높이는 상부 파일(40)의 상측 단부로부터 상부 파일(40)의 길이 방향을 따라 조립 절개부(41)에 이르는 길이와 같을 수 있다.
상부 파일(40)에 조립된 임시 보강판(50)은 하부 파일(10)의 보강판(30)과 접촉하여 해머의 타력을 하부 파일(10)의 보강판(30)에 전달하며, 하부 파일(10)이 해저 지반(200)에 관입된 후 상부 파일(40)로부터 분리된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 계류용 파일의 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시한 계류용 파일 중 하부 파일의 분해 사시도이며, 도 12은 도 11에 도시한 하부 파일의 결합 사시도이다.
도 10 내지 도 12를 참고하면, 제2 실시예의 계류용 파일(110)에서 하부 파일(10)의 보강판(30)은 열십(┼)자 형태로 구성되며, 90° 간격을 두고 이격된 네 개의 외부 판재(35)를 포함한다. 예를 들어, 하부 파일(10)의 보강판(30)은 서로 직교하도록 조립되는 제1 보강판(30a)과 제2 보강판(30b)을 포함할 수 있다.
제1 보강판(30a)과 제2 보강판(30b)은 기본적으로 제1 실시예의 보강판(30)과 같은 형상을 가지되, 제1 보강판(30a)은 상부 판재(36)와 내부 판재(34)에 수직 방향으로 형성된 절개 홈(37)을 더 포함할 수 있다.
제2 보강판(30b)은 제1 보강판(30a)의 상측에서 제1 보강판(30a)의 절개 홈(37)에 끼워질 수 있다. 조립 후 제1 보강판(30a)과 제2 보강판(30b)의 높이 차이가 발생하지 않도록, 제2 보강판(30b)에서 상부 판재(36)와 내부 판재(34)의 전체 높이(h1)는 제1 보강판(30a)의 절개 홈(37) 길이(h2)와 같을 수 있다.
하부 파일(10)의 파일 본체(20)에는 제1 보강판(30a) 조립을 위한 한 쌍의 제1 내측 홈(24)과 한 쌍의 제1 외측 홈(25)이 위치할 수 있고, 제2 보강판(30b) 조립을 위한 한 쌍의 제2 내측 홈(26)과 한 쌍의 제2 외측 홈(27)이 위치할 수 있다. 파일 본체(20)에서 네 개의 내측 홈(24, 26)과 네 개의 외측 홈(25, 27)은 90° 간격을 두고 이격된다.
하부 파일(10)의 보강판(30)이 네 개의 외부 판재(35)를 포함함에 따라, 제2 실시예의 계류용 파일(110)은 제1 실시예 대비 해저 지반(200)과 접촉하는 표면적을 두 배로 늘려 횡방향 지지력을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 13은 도 10에 도시한 계류용 파일 중 상부 파일과 임시 보강판의 분해 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시한 상부 파일과 임시 보강판의 결합 사시도이다. 도 13에서 편의상 상부 파일(40)을 실제 크기보다 확대하여 도시하였다.
도 10과 도 13 및 도 14를 참고하면, 상부 파일(40)의 하측 단부에는 두 쌍의 조립 절개부(41)가 위치할 수 있고, 하부 파일(10)의 보강판(30) 중 두 개의 상부 판재(36)가 두 쌍의 조립 절개부(41)에 끼워질 수 있다. 상부 파일(40)은 두 쌍의 조립 절개부(41)에 의해 보강판(30)의 상부 판재(36)와 중첩되면서 용접 등의 방법으로 파일 본체(20)의 상측에 결합될 수 있다.
임시 보강판(50)은 하부 파일(10)의 보강판(30)과 마찬가지로 서로 직교하도록 조립되는 제1 임시 보강판(50a)과 제2 임시 보강판(50b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 임시 보강판(50a, 50b)은 기본적으로 제1 실시예의 임시 보강판과 같은 형상을 가지되, 제1 임시 보강판(50a)은 상부 판재(56)와 내부 판재(54)에 수직 방향으로 절개된 절개 홈(57)을 더 포함할 수 있다.
제2 임시 보강판(50b)은 제1 임시 보강판(50a)의 상측에서 제1 임시 보강판(50a)의 절개 홈(57)에 끼워질 수 있다. 조립 후 제1 및 제2 임시 보강판(50a, 50b)의 높이 차이가 발생하지 않도록, 제2 임시 보강판(50b)에서 상부 판재(56)와 내부 판재(54)의 전체 높이(h3)는 제1 임시 보강판(50a)의 절개 홈(57) 길이(h4)와 같을 수 있다.
상부 파일(40)에는 제1 임시 보강판(50a) 조립을 위한 한 쌍의 제3 내측 홈(61)과 한 쌍의 제3 외측 홈(62)이 위치할 수 있고, 제2 임시 보강판(50b) 조립을 위한 한 쌍의 제4 내측 홈(63)과 한 쌍의 제4 외측 홈(64)이 위치할 수 있다. 상부 파일(40)에서 네 개의 내측 홈(61, 63)과 네 개의 외측 홈(62, 64)은 90° 간격을 두고 이격된다.
상부 파일(40)은 내측 홈(61, 63)과 외측 홈(62, 64)의 개수를 제외하고 전술한 제1 실시예의 상부 파일과 같은 구성으로 이루어진다.
상부 파일(40)에 조립된 임시 보강판(50)은 하부 파일(10)의 보강판(30)과 접촉하여 해머의 타력을 하부 파일(10)의 보강판(30)에 전달하며, 하부 파일(10)이 해저 지반(200)에 관입된 후 상부 파일(40)로부터 분리된다.
제2 실시예의 계류용 파일(110)은 하부 파일(10)의 보강판(30)이 제1 및 제2 보강판(30a, 30b)의 조립체로 구성되어 네 개의 외부 판재(53)를 포함하는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어진다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 계류용 파일의 설치 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 15를 참고하면, 계류용 파일의 설치 방법은 해저 지반에 파일 본체의 하측부가 관입되는 제1 단계(S10)와, 보강판이 파일 본체의 상측부에 조립되고, 파일 본체의 상측에 상부 파일이 고정되는 제2 단계(S20)와, 임시 보강판이 상부 파일에 조립되는 제3 단계(S30)와, 상부 파일과 임시 보강판을 통해 해머의 타력을 파일 본체와 보강판으로 전달하여 파일 본체와 보강판이 해저 지반으로 관입되는 제4 단계(S40)와, 상부 파일로부터 임시 보강판이 제거되는 제5 단계(S50)를 포함한다.
도 16은 도 15에 도시한 계류용 파일의 설치 과정을 도시한 구성도이다.
도 16을 참고하면, 제1 단계((a) 참조)에서 파일 본체(20)가 해저 지반(200)을 향해 하강하고, 해머 등의 기계 장비에 의해 파일 본체(20)의 하측부가 해저 지반(200)으로 관입된다.
제2 단계((b) 참조)에서 보강판(30)이 파일 본체(20)를 향해 하강하고, 파일 본체(20)의 결합 홈에 끼워져 파일 본체(20)의 상측부에 조립된다. 파일 본체(20)와 보강판(30)이 하부 파일(10)을 구성한다. 이어서 상부 파일(40)이 준비되고, 용접 등의 방법으로 상부 파일(40)이 파일 본체(20)의 상측에 고정된다. 보강판(30)의 일부는 해수에 잠길 수 있고, 상부 파일(40)은 해수면 위에 위치할 수 있다.
제3 단계((c) 참조)에서 임시 보강판(50)이 상부 파일(40)에 조립된다. 상부 파일(40)에 조립된 임시 보강판(50)은 그 아래의 보강판(30)과 접촉한다. 보강판(30)은 하나의 판 구조물 또는 열십자 형태로 조립된 두 개의 판 구조물로 이루어질 수 있으며, 임시 보강판(50)은 보강판(30)과 동일한 하나의 판 구조물 또는 열십자 형태로 조립된 두 개의 판 구조물로 이루어진다.
제4 단계((d) 참조)에서 해머 등의 기계 장비를 이용하여 상부 파일(40)과 임시 보강판(50)을 타격한다. 그러면 기계 장비의 타력이 상부 파일(40)과 임시 보강판(50)을 통해 파일 본체(20)와 보강판(30)으로 전달되어 하부 파일(10)이 해저 지반(200) 깊숙이 관입된다. 하부 파일(10)이 해저 지반(200)에 관입되면 기계 장비의 작동이 중지된다.
이때 보강판(30)의 하측 단부는 파일 본체(20)를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조이므로, 파일 본체(20)와 보강판(30)이 해저 지반(200)에 용이하게 관입될 수 있다.
제5 단계((e) 참조)에서 상부 파일(40)로부터 임시 보강판(50)이 분리 제거되고, 상부 파일(40)에 도시하지 않은 지지체가 결합된다. 이러한 과정으로 계류용 파일(100)의 설치가 완성된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 110: 계류용 파일 10: 하부 파일
20: 파일 본체 30: 보강판
40: 상부 파일 50: 임시 보강판
70: 지지체 200: 해저 지반
300: 부유체

Claims (17)

  1. 해저 지반에 관입되는 하부 파일, 및
    상기 하부 파일의 상측에 결합되며, 부유체의 계류를 위한 지지체와 결합되는 상부 파일을 포함하고,
    상기 하부 파일은,
    관형으로 이루어지며, 상측 단부에 결합 홈이 형성된 파일 본체, 및
    상기 파일 본체의 외경보다 큰 가로 폭을 가지며, 상기 결합 홈에 끼워져 상기 파일 본체의 상측부에 조립되고, 상기 파일 본체의 좌우 양측에 위치하는 한 쌍의 외부 판재를 구비하는 보강판을 포함하는 계류용 파일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 판재의 하측 단부는 상기 파일 본체를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조를 이루는 계류용 파일.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강판은 열십(┼)자 형태로 구성되며, 서로 직교하도록 조립된 제1 보강판과 제2 보강판을 포함하는 계류용 파일.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 보강판과 상기 제2 보강판 각각은 상기 한 쌍의 외부 판재를 포함하고,
    상기 외부 판재의 하측 단부는 상기 파일 본체를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조를 이루는 계류용 파일.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결합 홈은 상기 파일 본체의 내면에 위치하는 한 쌍의 내측 홈과, 상기 파일 본체의 외면에 위치하는 한 쌍의 외측 홈을 포함하고,
    상기 한 쌍의 외측 홈 각각의 길이는 상기 한 쌍의 내측 홈 각각의 길이보다 큰 계류용 파일.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강판은 하측을 향해 개방된 중앙 절개부를 포함하며,
    상기 중앙 절개부는 상기 한 쌍의 외부 판재의 사이 공간에 해당하는 하측 절개부와, 상기 하측 절개부의 상측에 위치하는 한 쌍의 끼움 절개부를 포함하는 계류용 파일.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보강판은 상기 한 쌍의 끼움 절개부 사이에 해당하는 내부 판재와, 상기 내부 판재와 상기 한 쌍의 외부 판재를 연결하는 상부 판재를 포함하며,
    상기 내부 판재의 좌우측 가장자리는 상기 한 쌍의 내측 홈에 끼워지고,
    상기 한 쌍의 외부 판재의 안쪽 가장자리는 상기 한 쌍의 외측 홈에 끼워지는 계류용 파일.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상부 파일은 상기 상부 판재가 끼워지는 한 쌍의 조립 절개부를 하측 단부에 구비하여 상기 파일 본체의 상측 단부와 연결되는 계류용 파일.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 결합 홈은 상기 파일 본체의 내면에서 90° 간격으로 이격된 네 개의 내측 홈과, 상기 파일 본체의 외면에서 90° 간격으로 이격된 네 개의 외측 홈을 포함하고,
    상기 네 개의 외측 홈 각각의 길이는 상기 네 개의 내측 홈 각각의 길이보다 큰 계류용 파일.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 보강판과 상기 제2 보강판 각각은 하측을 향해 개방된 중앙 절개부를 포함하고,
    상기 중앙 절개부는 상기 한 쌍의 외부 판재의 사이 공간에 해당하는 하측 절개부와, 상기 하측 절개부의 상측에 위치하는 한 쌍의 끼움 절개부를 포함하며,
    상기 제1 보강판은 상측 중앙부에 수직 방향으로 형성된 절개 홈을 포함하는 계류용 파일.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 보강판은 상기 제1 보강판의 상측에서 상기 절개 홈에 끼워지며,
    상기 제1 보강판과 상기 제2 보강판 각각은 상기 한 쌍의 끼움 절개부 사이에 해당하는 내부 판재와, 상기 내부 판재와 상기 한 쌍의 외부 판재를 연결하는 상부 판재를 포함하는 계류용 파일.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내부 판재의 좌우측 가장자리는 상기 네 개의 내측 홈 중 상기 파일 본체의 직경 방향을 따라 마주하는 두 개의 내측 홈에 끼워지고,
    상기 한 쌍의 외부 판재의 안쪽 가장자리는 상기 네 개의 외측 홈 중 상기 파일 본체의 직경 방향을 따라 마주하는 두 개의 외측 홈에 끼워지는 계류용 파일.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 상부 파일은 상기 상부 판재가 끼워지는 네 개의 조립 절개부를 하측 단부에 구비하여 상기 파일 본체의 상측 단부와 연결되는 계류용 파일.
  14. 해저 지반에 파일 본체의 하측부를 관입시키는 단계;
    상기 파일 본체의 상측부에 보강판을 조립하고, 상기 파일 본체의 상측에 상부 파일을 결합시키는 단계;
    상기 상부 파일에 임시 보강판을 조립하는 단계;
    상기 상부 파일과 상기 임시 보강판을 통해 해머의 타력을 상기 파일 본체와 상기 보강판으로 전달하여 상기 파일 본체와 상기 보강판을 해저 지반으로 관입시키는 단계; 및
    상기 상부 파일로부터 상기 임시 보강판을 제거하고, 상기 상부 파일에 부유체 계류를 위한 지지체를 조립하는 단계를 포함하는 계류용 파일의 설치 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 보강판은 상기 파일 본체의 외경보다 큰 가로 폭을 가지며, 상기 파일 본체의 외측에 위치하는 한 쌍의 외부 판재를 포함하고,
    상기 한 쌍의 외부 판재 각각의 하측 단부는 상기 파일 본체를 중심으로 브이(V)자 모양으로 꺾인 경사 구조를 이루는 계류용 파일의 설치 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 임시 보강판은 상기 보강판과 동일한 가로 폭을 가진 직사각형의 판 구조물이고, 상기 상부 파일에 조립되어 상기 보강판과 접촉하는 계류용 파일의 설치 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보강판은 열십자 형태로 조립된 제1 보강판과 제2 보강판을 포함하고,
    상기 임시 보강판은 열십자 형태로 조립된 제1 임시 보강판과 제2 임시 보강판을 포함하는 계류용 파일의 설치 방법.
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