KR20200013330A - 인장부재를 이용한 송전탑 - Google Patents

Abstract

본 기술은 인장부재를 이용한 송전탑에 관한 것으로, 본 기술에 따른 송전탑은 철골부재 대신 인장부재를 적극 활용하여 설계된 것으로, 인장력과 압축력에 대항하는 부재를 구분하여 배치함으로써, 최소한의 부재로 좌굴에 대한 대항력을 최대화할 수 있다. 또한, 기존의 송전탑에 사용되는 부재의 크기와 물량을 최소화할 수 있어 제작비, 운반비, 공사비 등을 획기적으로 줄일 수 있으며, 송전탑의 경량화가 가능하고 공사기간을 단축시킬 수 있다.

Description

인장부재를 이용한 송전탑{Power transmission tower using tension members}

본 기술은 인장부재를 이용한 송전탑에 관한 것이다.

송전탑은 송전선들을 안정하게 지지하고 태풍이나 지진과 같은 자연재해에도 효과적으로 버틸 수 있도록 하기 위해 일반적으로 네 개의 주기둥을 가지는 트러스 철골 구조로 설치된다. 철골부재를 삼각형 트러스 구조로 설치할 경우 강성이 높은 구조물을 만들 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 이와 같은 구조의 송전탑은 철골부재만으로 인장력과 압축력에 대항해야 하기 때문에 외력이 작용할 경우 고르게 분산되지 않고 특정 철골부재만 인장력 또는 압축력이 발생하여 부재 손실이 발생하게 된다. 특히 이러한 철골 구조는 압축 좌굴 및 우발 편심에 취약한 구조로 예상치 못한 태풍이나 돌풍 등으로 인해 하나의 부재가 좌굴되면 연속적으로 부재 손실이 발생하는 단점이 부재의 뒤틀림 등에 대한 관리가 매우 중요하다.

한편 이러한 문재를 해결하기 위해 일반적으로 단면이 큰 부재로 교체하거나 덧댐판, 볼트 접합 공사를 통해 내력을 증가시키는 등 압축좌굴내력 보강기구 등을 추가적으로 설치하는 방법을 사용하고 있으나, 송전탑의 설치, 유지 보수, 해체 및 가공을 위한 작업 등에 부재, 비용 및 시공 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1019425호

본 기술이 해결하고자 하는 과제는 기존의 송전탑과 다른 설계 방식을 이용함으로써, 사용되는 철골부재의 크기와 물량을 최소화 하면서도 압축력에 의해 철골부재가 좌굴되는 것을 방지할 수 있는 송전탑을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 기술은 주기둥 상기 주기둥에 구비되는 제1 인장부재 연결부, 상기 제1 인장부재 연결부와 각각 연결되고 상기 주기둥을 중심으로 지면을 향해 연장되어 지면에 고정되도록 일정 간격으로 셋 이상 구비되는 제1 인장부재, 상기 주기둥의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비되는 둘 이상의 송전선 거치부재 연결부, 상기 주기둥의 길이 방향 중심 축에서 일정 거리로 이격되도록 위치하고 상기 둘 이상의 송전선 거치부재 연결부 사이의 공간마다 위치하는 하나 이상의 송전선 거치부재, 상기 송전선 거치부재의 상방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부와 송전선 거치부재를 연결하는 복수의 제2 인장부재 및 상기 송전선 거치부재의 하방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부와 송전선 거치부재를 연결하는 복수의 제3 인장부재를 포함하는, 인장부재를 이용한 송전탑을 제공한다.

본 기술에 따른 인장부재를 이용한 송전탑은 철골부재 대신 인장부재를 적극 활용하여 설계된 것으로, 인장력과 압축력에 대항하는 부재를 구분하여 배치함으로써, 최소한의 부재로 좌굴에 대한 대항력을 향상시킬 수 있다. 또한, 기존의 송전탑에 사용되는 부재의 크기와 물량을 감소할 수 있어 제작비, 운반비, 공사비 등을 줄일 수 있으며, 송전탑의 경량화가 가능하고 공사기간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 의한 인장부재를 이용한 송전탑의 사시도이다.
도 2는 제1 실시예에 의한 인장부재를 이용한 송전탑의 정면도이다.
도 3은 제1 실시예에 의한 인장부재를 이용한 송전탑의 측면도이다.
도 4는 제1 실시예에 의한 인장부재를 이용한 송전탑의 사용상태도이다.
도 5는 제1 실시예에 의한 송전선 거치부재, 송전선 거치부재의 상방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부 및 제2 인장부재의 연결 형태를 평면으로 나타낸 것이다.
도 6은 제1 실시예에 의한 송전선 거치부재, 송전선 거치부재의 하방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부 및 제3 인장부재의 연결 형태를 평면으로 나타낸 것이다.
도 7 a 내지 도 7 n은 일실시예에 의한 인장부재를 이용한 송전탑의 설치 공정의 순서를 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1 내지 4는 제1 실시예에 의한 인장부재를 이용한 송전탑을 나타낸 도면이다. 도 1 내지 4를 참조하면, 본 기술의 인장부재를 이용한 송전탑은 주기둥(100), 상기 주기둥에 구비되는 제1 인장부재 연결부(101), 상기 제1 인장부재 연결부와 각각 연결되고 상기 주기둥을 중심으로 지면을 향해 연장되어 지면에 고정되도록 일정 간격으로 셋 이상 구비되는 제1 인장부재(102), 상기 주기둥의 길이 방향을 따라 주기둥에 일정 간격으로 구비되는 둘 이상의 송전선 거치부재 연결부(111), 상기 주기둥의 길이 방향 중심 축에서 일정 거리로 이격되도록 위치하고 상기 둘 이상의 송전선 거치부재 연결부 사이의 공간마다 위치하는 하나 이상의 송전선 거치부재(112), 상기 송전선 거치부재의 상방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부와 송전선 거치부재를 연결하는 복수의 제2 인장부재(113) 및 상기 송전선 거치부재의 하방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부와 송전선 거치부재를 연결하는 복수의 제3 인장부재(114)를 포함한다.

상기 주기둥(100)은 기본적으로 길이 방향으로 연장된 형태이며, 제1 인장부재(102)와 연결되는 제1 인장부재 연결부(101)가 위치하는 하부와 송전선 거치부재 연결부(111)와 송전선 거치부재(112)가 위치하는 상부로 구분될 수 있다. 상기 주기둥(100)의 단면은 이에 제한되는 것은 아니나, 원형, 타원형 또는 다각형 형태일 수 있으며, 재료의 소모를 줄이기 위해 내부가 비어있는 파이프 또는 관 형태일 수 있다. 또한, 상기 주기둥은 단일한 형태일 수 있으며, 복수의 기둥이 다발로 연결된 형태일 수 있다.

상기 제1 인장부재 연결부(101)는 상기 주기둥의 하부에 위치하며, 제1 인장부재(102)를 주기둥(100)과 연결하는 부분이다. 제1 인장부재 연결부(101)는 주기둥(100)의 축을 중심으로 배치되며, 인장력에 의한 힘을 고르게 분산시키고 주기둥(100)을 안정적으로 지지하기 위해 제1 인장부재와 연결되는 부분이 주기둥(100)을 중심축에서 등 거리로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 제1 인장부재 연결부(101)는 주기둥의 외면에 위치하여 돌출된 형태일 수 있으며, 주기둥에 형성된 홈이나 고리의 형태일 수 있다.

상기 제1 인장부재(102)는 상기 제1 인장부재 연결부(101)와 각각 연결되고, 상기 주기둥(100)을 중심으로 지면을 향해 연장되어 지면에 고정되도록 일정 간격으로 설치된다. 제1 연결부재(102)는 인장력에 의한 힘을 고르게 분산시키고 주기둥(100)을 안정적으로 지지하기 위해 주기둥(100)을 중심축으로 하여 등 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1 인장부재(101)가 3 개인 경우 각 제1 인장부재(101)는 주기둥(100)을 중심축으로 하여 상호간 120°의 각도를 이루도록 배치될 수 있으며, 4 개인 경우 상호간 90°의 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제1 인장부재(101)는 인장력에 의한 힘을 고르게 분산시키고, 부재사용을 최소화하기 위해서 3 개를 배치하는 것이 바람직하다. 상기 제1 인장부재(101)는 케이블, 와이어, 체인, 철선 등일 수 있으며, 어느 정도 신장이 가능한 소재를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 제1 인장부재(102)는 단일한 부재를 사용한 것이거나, 복수의 부재를 평행하게 병렬로 사용한 것일 수 있다. 이와 같이 복수의 부재를 평행하게 병렬로 사용할 경우, 어느 하나의 파손시 주기둥이 전복되는 것을 방지할 수 있으며, 부재의 손실, 피로 또는 노화에 의한 파손이 발생하는 경우 수리, 정비 또는 교체 등의 실시를 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 제1 인장부재(102)는 일단이 상기 제1 인장부재 연결부(101)와 각각 연결되고, 타단이 지면에 고정된다. 이 경우 상기 타단은 제1 인장부재(102)의 인장력을 이용하여 주기둥(100)을 충분히 지지할 수 있도록 주기둥(100)으로부터 일정 거리 이상 이격되어야 한다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 타단은 지반을 타공한 후, 콘크리트 구조물을 설치하고 어스앵커 등을 이용함으로써 지면에 고정될 수 있다. 상기한 바와 같이, 본 기술에 따른 인장부재를 이용한 송전탑은 종래의 철골부재만으로 이루어진 4개의 주기둥을 갖는 송전탑과 비교하여, 설치작업에 필요한 지반공사와 기초공사에 소모되는 비용과 기간을 현저히 감소시킬 수 있다.

상기 송전선 거치부재 연결부(111)는 주기둥(100)의 길이 방향을 따라 둘 이상이 일정 간격으로 구비된다. 상기 송전선 거치부재 연결부(111)는 주기둥(100)에 고정되도록 연결되며, 주기둥(100)의 외면 방향으로 돌출된 형태이다. 또한, 모든 방향에서 가해지는 인장력과 압축력에 대응하도록 원형, 타원형 또는 원형에 가까운 다각형의 고리 형태일 수 있으며, 바람직하게는 원형인 것이 바람직하다.

상기 송전선 거치부재(112)는 상기 둘 이상의 송전선 거치부재 연결부 사이의 공간에 위치하며, 주기둥의 길이 방향 중심 축에서 일정 거리 이상 이격되어 주기둥을 둘러싸도록 위치한다. 또한, 모든 방향에서 가해지는 인장력과 압축력에 대응하도록 원형, 타원형 또는 원형에 가까운 다각형의 고리 형태일 수 있으며, 송전선의 진행 방향으로부터 발생하는 인장력에 대항하기 위해서는 송전선이 설치되는 부분이 장축의 꼭지점이 되는 타원형인 것이 바람직하다. 상기 송전선 거치부재(112)는 송전선으로부터 송전탑을 절연시키고 송전선을 지지하기 위한 애자(insulator)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 송전선 거치부재(112)는 상방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부(111)와 복수의 제2 인장부재(113)로 연결되고, 하방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부(111)와는 복수의 제3 인장부재(114)로 연결될 수 있다. 상기 제2 인장부재(113) 및 제3 인장부재(114)는 케이블, 와이어, 체인, 철선 등일 수 있으며, 어느 정도 신장이 가능한 소재를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 제2 인장부재(113) 및 제3 인장부재(114)는 복수로 사용되어 사용할 수 있다. 이와 같이 복수의 부재를 사용할 경우, 어느 하나의 파손시 송전선 거치부재가 이탈되는 것을 방지할 수 있으며, 부재의 손실, 피로 또는 노화에 의한 파손이 발생하는 경우 수리, 정비 또는 교체 등의 실시를 용이하게 할 수 있다.

도 5 내지 도 6를 참조하면, 상기 제2 인장부재(113) 및 제3 인장부재(114)는 상기 송전선 거치부재 연결부(111) 및 송전선 거치부재(112)와 각각 트러스 구조의 형태로 연결될 수 있다. 이와 같은 트러스 구조를 통해 상기 인장부재(113 및 114)에 가해지는 인장력을 최소화할 수 있다.

또한, 본 기술에 따른 인장부재를 이용한 송전탑은 하나 이상의 제4 인장부재 연결부(121) 및 제4 인장부재(122)를 더 포함할 수 있다.

상기 제4 인장부재 연결부(121)는 주기둥(100)의 길이 방향을 따라 주기둥(100)에 구비되며, 제4 인장부재(122)를 주기둥과 연결하는 부분이다. 상기 제4 인장부재(122)는 주기둥(100)을 중심축으로 하여 등 간격으로 제4 인장부재(122)가 배치되도록 연결하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제4 인장부재(122)가 3 개인 경우 제4 인장부재 연결부(121)는 주기둥(100)을 중심축으로 하여 제4 인장부재(122)가 상호간 120°의 각도를 이루며 배치되도록 연결할 수 있으며, 4 개인 경우 상호간 90°의 각도를 이루며 배치되도록 연결할 수 있다. 상기 제4 인장부재 연결부(121)는 주기둥의 외면에 위치하여 돌출된 형태일 수 있다. 또한, 상기 제4 인장부재 연결부(121)는 주기둥(100)의 길이 방향으로 하나 이상이 구비될 수 있으며, 각각의 크기와 형태가 다르게 구비될 수 있다.

상기 제4 인장부재(122)는 주기둥(100)의 길이방향을 따라 상기 제4 인장부재 연결부(121)와 연결되며, 연결길이와 방향에 따라 일부가 주기둥(100), 송전선 거치부재 연결부(111) 또는 송전선 거치부재(112)와 연결될 수도 있다.

제4 인장부재(122)는 인장부재 연결부(121)와 연결되며, 주기둥(100)이 받는 압축력을 고르게 분산시키고 상기 주기둥(100)이 좌굴되는 것을 안정정으로 방지하기 위해 주기둥(100)을 중심축으로 하여 등 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제4 인장부재(122)가 3 개인 경우 각 제4 인장부재(122)는 주기둥(100)을 중심축으로 하여 상호간 120°의 각도를 이루도록 배치되는 것이 바람직하며, 4 개인 경우 상호간 90°의 각도를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 제4 인장부재 연결부(121)는 인장력에 의한 힘을 고르게 분산시키고, 부재사용을 최소화하기 위해서 3 개를 배치하는 것이 바람직하다. 상기 제4 인장부재(121)는 케이블, 와이어, 체인, 철선 등일 수 있으며, 어느 정도 신장이 가능한 소재를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 제4 인장부재(122)는 단일한 부재를 사용한 것이거나, 복수의 부재를 평행하게 병렬로 사용할 수 있다. 이와 같이 복수의 부재를 평행하게 병렬로 사용할 경우, 어느 하나의 파손시 주기둥이 좌굴되는 것을 방지할 수 있으며, 부재의 손실, 피로 또는 노화에 의한 파손이 발생하는 경우 수리, 정비 또는 교체 등의 실시를 용이하게 할 수 있다.

도 7 a 내지 도 7 n은 본 기술에 따른 인장부재를 이용한 송전탑의 설치 공정의 순서를 일실시예로 나타낸 것이다. 이와 같은 시공방법을 이용하여, 기존의 송전탑에 사용되는 부재의 크기와 물량을 최소화할 수 있어 제작비, 운반비, 공사비 등을 획기적으로 줄일 수 있으며, 송전탑의 경량화가 가능하고 공사기간을 단축시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 기술에 따른 인장부재를 이용한 송전탑은 인장력과 압축력을 동시에 받는 종래의 철골 구조의 송전탑과 달리 인장부재와 압축부재를 구분하여 배치함으로써, 최소한의 부재 사용으로도 부재의 피로손상에 따른 좌굴에 대한 대항력을 최대화할 수 있다. 또한, 송전선 거치부재를 인장부재만으로 연결함으로써, 인장력과 압축력의 반복 작용에 의한 부재의 크랙 또는 뒤틀림 등의 손상이 발생할 우려가 현저하게 낮아진다.

100 : 주기둥 101 : 제1 인장부재 연결부
102 : 제1 인장부재 111 : 송전선 거치부재 연결부
112 : 송전선 거치부재 113 : 제2 인장부재
114 : 제3 인장부재 115 : 애자
121 : 제4 인장부재 연결부 122 : 제4 인장부재

Claims (7)

1. 주기둥;
   상기 주기둥에 구비되는 제1 인장부재 연결부;
   상기 제1 인장부재 연결부와 각각 연결되고 상기 주기둥을 중심으로 지면을 향해 연장되어 지면에 고정되도록 일정 간격으로 셋 이상 구비되는 제1 인장부재;
   상기 주기둥의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비되는 둘 이상의 송전선 거치부재 연결부;
   상기 주기둥의 길이 방향 중심 축에서 일정 거리로 이격되도록 위치하고 상기 둘 이상의 송전선 거치부재 연결부 사이의 공간마다 위치하는 하나 이상의 송전선 거치부재;
   상기 송전선 거치부재의 상방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부와 송전선 거치부재를 연결하는 복수의 제2 인장부재; 및
   상기 송전선 거치부재의 하방에 위치하는 송전선 거치부재 연결부와 송전선 거치부재를 연결하는 복수의 제3 인장부재;
   를 포함하는, 인장부재를 이용한 송전탑.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 송전선 거치부재 연결부는 원형 또는 타원형의 고리 형태인, 인장부재를 이용한 송전탑.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 송전선 거치부재는 원형 또는 타원형의 고리 형태인, 인장부재를 이용한 송전탑.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 송전선 거치부재는 애자를 더 포함하는, 인장부재를 이용한 송전탑.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 인장부재 및 제3 인장부재는 트러스 구조의 형태로 연결되는, 인장부재를 이용한 송전탑.
6. 제 1 항에 있어서,
   주기둥의 길이 방향을 따라 주기둥에 구비된 하나 이상의 제4 인장부재 연결부 및 주기둥의 길이방향을 따라 상기 제4 인장부재 연결부에 연결되는 제4 인장부재를 더 포함하는, 인장부재를 이용한 송전탑.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 인장부재(102)는 하나 이상의 부재가 평행하게 병렬로 배치되는 것인, 인장부재를 이용한 송전탑.

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