KR20210110871A - 구조 케이블을 위한 피복 - Google Patents

Abstract

구조 케이블(10)을 위한 피복(20)은 구조 케이블(10)을 구비한 건축물 공사의 환경에 노출되는 외부 표면을 가진다. 피복의 외부 표면은 결빙된 물의 유지를 촉진하기 위하여 거친 질감(30-32)를 가진다. 피복(20)의 길이의 적어도 상부 부분에서, 거친 질감(30)은 피복의 외부 표면의 절반 초과를 덮는다.

Description

구조 케이블을 위한 피복

본 발명은 공사가 노출되는 기상 조건을 고려하여 설계된 건축물 공사의 구조 케이블을 위한 피복에 관련된다.

일반적으로, 지붕이나 다리 덱과 같은 구조를 걸거나 탑이나 돛대와 같은 구조를 안정화하는데 사용되는 케이블을 보강하는데 적용된다.

케이블 보강된 건축물이 겪는 기상 조건은 보강 케이블의 설계에 고려되어야만 한다.

특히, 비/바람이 가져오는 진동은 보강 케이블의 부하를 견디는 보강재를 품고 있는 피복이나 관의 설계에서 일반적으로 고려되는 잘 알려진 문제이다. 중간 정도의 우천 조건 하에서 케이블을 따르는 물줄기의 형성과 바람 흐름과의 그 상호작용이 비/바람이 가져오는 진동의 원인으로 연구와 풍동 실험을 통해 규명되었다. “Wind-Induced Vibration of Stay Cables”, 발행번호 FHWA-HRT-05-083, 미국 교통부 연방 고속도로국, 2007년 8월을 참조하라. 물줄기 형성을 방해하는 외부 케이블 표면 수정이 비/바람이 가져오는 진동을 완화하는 알려진 방법이다. 이러한 수정은 케이블 관의 외부 표면에 형성되는 나선형 이랑을 포함한다. 다른 종류의 수정은 관의 외부 표면 상의 딤플 패턴 형태이다. 이들 타입의 표면 수정은 외부 댐퍼와 케이블 타이와 같은 완화 조치가 있는 것과 없는 것 모두의 많은 사장교에 적용되었다.

WO 2014/001514 A1은 나선 패턴으로 배열되고 특정 프로필을 갖는 이랑을 가지는 보강 케이블의 외부 표면을 수정하는 것을 개시한다. 나선 패턴은 피복 방향에 수직하여 연장하고 축 간격과 그 사이의 원주 오프셋을 가지는 이랑 세그먼트로 이루어질 수 있다. 이러한 이랑 형성은 케이블 상의 물줄기의 형성을 감소시키거나 방지하고 따라서 비/바람이 도입하는 진동을 피하도록 기대된다.

케이블 보강된 건축물 설계의 다른 우려는 추운 날씨에 케이블에 축적될 수 있는 얼음, 성에 또는 눈에 관련된다. 케이블에서 분리된 얼음 덩어리가 떨어지고 케이블 아래의 사람의 부상이나 장비(차량, 장치, 지붕 재료, 건축물 공사의 부품 등) 손상을 야기할 수 있는 위험이 있다.

능동적인 조치가 그 위험을 다루기 위해 제안되었다. 예를 들어, CN 105926442 A 및 JP 2006-322177 A는 두 플라스틱 층 사이의 전기적 가열 층을 가지는 합성 피복을 제안한다. 가열 층은 피복의 외부 표면에 축적된 얼음이나 눈을 녹이기 위해 전원 공급된다. 가열이 활성화되면, 얼음이 피복의 표면에서 먼저 녹는다. 상대적으로 두꺼운 얼음 층이 축적되었다면, 큰 얼음 덩어리나 조각이 이 과정에서 분리될 수 있고 떨어질 때 문제를 일으킬 수 있다. 그래서 일반적으로 제빙 과정을 수행할 때 특별한 보호 조치, 예컨대 사장교의 교통을 막거나 보호 장치를 설치하는 등을 취할 필요가 있다.

보강 케이블 피복의 얼음을 능동적으로 제거하는 다른 알려진 방법은 다음을 포함한다.

- 피복 주위에 사슬 연결 칼라를 배치하고 축적된 얼음을 긁어내기 위해 피복을 따라 칼라를 떨어뜨리거나 당기기. 이 기술은 수행하기에 복잡하고 효율이 보장되지 않는다. 가동 부분에 보강에 연결된 부품이 있다면 적용되지 못할 수 있다.

- 케이블 피복의 얼음 층을 벗기기 위해 솔레노이드로부터 전자기파 생성. 이것은 비싸고 잠재적으로 큰 얼음 덩어리가 떨어지는 것을 방지하지 않는다.

WO 2018/196966 A1은 능동적 가열 요소를 가지는 종래의 합성 피복을 WO 2014/001514 A1에 개시된 나선 이랑 패턴과 조합한다. 피복의 이랑은 얼음을 유지시키도록 기대되어, 가열 요소가 활성화되지 않을 때 얼음이 떨어질 위험을 제한한다. 이랑 패턴에 의한 얼음과 눈의 향상된 유지는 능동적 제빙을 위해 사장교의 목표 차선 폐쇄를 가능하게 하고, 따라서 보강재의 얼음의 현저한 축적이 관측되면 교통 흐름의 영향을 감소시킨다. 이 문헌은 이랑 패턴이 능동 시스템에 전력이 공급될 때 얼음 층의 약점을 야기하여, 얼음이 더 작은 조각으로 떨어짐에 주목한다. 하지만, 이들 조각은 여전히 충분히 크고(수십 cm) 두껍다. 조각은 일반적으로 나선 이랑 패턴의 피치와 피복의 직경보다 작지 않다. 이들은 능동 시스템이 켜져 피복의 표면이 가열되면 빠르게 떨어지는데, 얼음 층의 약점이 이랑에서 국소화되고 실질적인 두께의 얼음이 녹기 전에 충분히 큰 조각의 깎임을 촉진시키기 때문이다. 이러한 조각은 떨어질 때 여전히 손상이나 부상을 야기할 수 있다. 이것은 교통 폐쇄와 같은 특별한 보호 조치가 필요한 이유이다.

본 발명의 목적은 상술한 문제 중 적어도 일부를 감소시키며 구조 케이블의 피복의 얼음이나 눈 축적을 다루는 다른 방법을 제공하는 것이다.

본 명세서는 그 외부 표면이 건축물 공사의 환경에 노출되는, 건축물 공사의 구조 케이블을 위한 피복을 개시한다. 피복의 외부 표면에 결빙된 물의 유지를 촉진하기 위하여 거친 질감이 제공될 것을 제안한다. 피복의 길이의 적어도 상부 부분에서, 거친 질감은 피복의 외부 표면의 절반 초과를 덮는다.

따라서 구조 케이블에서 떨어지는 얼음 덩어리에 대한 보호는 수동적이다. 가열 저항기와 같은 능동적 요소가 피복에 필요하지 않다. 피복에 축적된 얼음이나 눈은 거친 표면 상태에 의해 유지되는데, 결빙된 물의 결정과의 부착을 증가시킨다. 온도가 0°C 위로 오를 때, 축적된 얼음이나 눈은 그 최외곽 표면에서부터 시작해 층이 응집력을 잃기 충분할 정도로 얇아질 때까지 녹는다. 그 때 얼음 조각이 구조 케이블에서 떨어질 수 있다. 하지만, 이러한 조각은 층이 거친 표면에서 떨어질 때 얇아진 얼음 층을 작은 조각으로 나누는 피복 표면의 거칠기 때문에 작다.

상술한 피복의 실시예는 다음 특징 중 하나 이상을 더 포함한다.

- 거친 질감은 피복의 외부 표면이 피복의 길이의 상부 부분에 매끄러운 영역을 가지지 않도록 배열된다.

- 피복의 외부 표면에 수직하여, 거친 질감은 0.1mm 내지 2mm 범위의 치수를 가지는 요소를 포함한다.

- 피복의 외부 표면에 평행하여, 거친 질감은 0.1mm 내지 5mm 범위의 치수를 가지는 요소를 포함한다.

- 돌출부가 피복을 따라 적어도 하나의 나선 패턴으로 형성되고, 거친 질감은 돌출부 사이에 위치한다.

- 이러한 돌출부는 피복의 외부 표면을 따라 반대 방향의 각 나선 경로를 따라 연장하는 적어도 두 나선 립에 의해 형성될 수 있다.

- 거친 질감은 피복의 방향에 수직으로, 피복 주위로 및 이를 따라 나선으로, 또는 피복에 평행하여 연장할 수 있는 줄무늬의 형태이다.

피복은 상술한 바와 같이 그 외부 표면에 거친 질감을 가지는 (보통 플라스틱의) 재질 한 조각으로 형성될 수 있다.

피복의 단면을 폐쇄하도록 함께 조립된 복수의 쉘로 형성될 수도 있다.

많은 경우에, 피복은 케이블의 방향을 따라 둘 이상의 피복 세그먼트를 조립함으로써 형성될 것이다. 이러한 경우에, 본 명세서의 다른 양태는 적어도 하나의 다른 세그먼트와 조립될 때 건축물 공사의 구조 케이블을 위한 피복을 위한 피복 세그먼트로서, 피복 세그먼트는 건축물 공사의 환경에 노출되는 외부 표면을 가지고 결빙된 물의 유지를 촉진하기 위하여 거친 질감이 제공되고, 거친 질감은 피복의 외부 표면의 절반 초과를 덮는 피복 세그먼트에 관련된다.

따라서 주어진 구조 케이블의 피복의 모든 세그먼트는 거친 질감으로 맞추어질 수 있다. 대안적으로, 케이블의 낮은 부분에서 얼음이 떨어지는 것은 덜 위험하다는 것을 고려하면, 가장 높은 위치(들)를 가지는 세그먼트(들)만이 이러한 거친 질감을 가질 수 있다. 하지만, 심미적인 이유로, 케이블을 따라 모든 피복 세그먼트가 같은 종류인 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.

본 명세서에 개시되는 구조 케이블 피복의 다른 특징과 이점은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적 실시예의 다음 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 보강 케이블의 개략적 측면도이다.
도 2는 보강 케이블의 예시의 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 표시된 상세 III에 대응하는 도 2의 보강 케이블의 피복의 일부의 측면도이다.
도 4 및 5는 피복 세그먼트에 형성된 줄무늬의 대안적 구성을 도시하는 측면도이다.
도 6 및 7은 피복 세그먼트의 다른 실시예의 사시도이다.

도 1은 본 발명에 따라 피복(20)이 구비된 구조 케이블(10)을 도시한다.

케이블(10)은 예컨대, 제1 및 제2 부품(12, 14) 사이의 비스듬한 경로를 따라 연장하는 보강재인데, 각 고정 장치(16, 18)를 사용하여 고정된다. 보강 케이블은 제1 부품(12)(예컨대, 파일론)으로부터 제2 부품(14)(예컨대, 교량 덱)을 매다는데 또는 지면이나 제2 부품(14)을 형성하는 어떤 다른 더 낮은 구조로부터 제1 부품(12)을 형성하는 높은 구조를 안정화하는데 사용된다.

구조 케이블(10)은 서로 평행하게 배치되고(도 2) 공동의 피복(20)에 들어가는 철근(22) 다발을 포함한다. 예를 들어, 철근 다발은 각각이 그리스나 왁스와 같은 물질에 의해 보호되고 개별적으로 각 플라스틱 슬리브에 들어가는 강철 가닥일 수 있다.

공동의 피복(20)은 철근(22) 다발을 위한 보호 커버를 형성한다. 내부적으로 케이블(10)의 길이를 따라 이어지는 공동을 정의하고 안에 철근(22) 다발이 배열되는 관의 형태이다. 피복(20)의 단면은 일반적으로 원형이다. 다른 형상, 예컨대 다각형, 타원형 등이 가능하다.

케이블(10)은 최대 수백 미터의 길이를 가질 수 있다. 다발은 수십개의 철근(22)을 포함할 수 있다.

피복은 일반적으로 HDPE(high-density polyethylene)와 같은 플라스틱 재질로 만들어진다.

많은 경우에, 피복(20)은 복수의 세그먼트를 교대로 연결함으로써 형성된다. 두 인접한 세그먼트를 서로 연결하기 위하여, 알려진 기술은 거울 용접이다. 이것은 두 인접한 세그먼트의 단부에서 피복의 플라스틱 재질의 국소적 가열과 융합 및 두 세그먼트를 용접하기 위해 이들 두 단부를 함께 가져오는 것에 특징이 있다. 다른 가능성은 두 인접한 피복 세그먼트 사이의 끼워 넣는 계면을 가지는 것이다.

각 세그먼트는 둘 이상의 쉘을 함께 조립함으로써 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 피복(20)은 철근이 구조에 장착 및 고정된 후 철근(22) 다발에 설치될 수 있다.

대안적으로, 각 세그먼트(또는 플라스틱 재질의 한 조각으로 이루어진다면 전체 피복(20))는 일체화된 관 섹션으로 제공된다. 이러한 피복(20)을 위한 다른 가능한 장착 기술이 있다.

한 기술에서, 플라스틱 피복(20)이 지면 또는 교량 덱에 놓여지고, 철근(22)을 그 안에 꿴 후, 따라서 조립된 케이블의 상부 단부가 들어올려져 제1 부품(12)에서 상부 고정 장치(16)에 연결되고, 하부 단부가 제2 부품(14)에서 하부 고정 장치(18)에 연결된다.

다른 기술에서, 피복(20)이 먼저 케이블(10)의 비스듬한 경로를 따라 장착되고, 이어서 고정 장치(16, 18)에 연결되기 위해 번갈아 또는 모두 함께 철근(22)이 피복에 꿰어진다.

또 다른 기술에서, 철근(22)이 먼저 제1 부품(12)에서 상부 고정 장치(16)에 연결되고 제1 (지지) 철근(22)을 하부 고정 장치(18)에 연결하기 전 피복 세그먼트가 번갈아 케이블의 하부 단부로부터 밀어 올려져 피복(20)을 형성한다.

피복(20)의 외부 표면은 환경에 노출된다. 기상이 춥고 습할 때, 얼음, 눈 또는 서리(이하 통틀어 '결빙된 물'로 지칭)가 피복 상에 축적될 수 있다. 케이블의 높은 부분에서, 적어도, 손상이나 부상을 피하기 위하여 축적된 결빙된 물의 조각이 떨어지는 위험을 최소화하는 조치를 취하는 것이 바람직하다.

이런 취지로, 피복(20)의 높은 세그먼트 중 하나 이상, 또는 모든 세그먼트는 그 외부 표면에 거친 질감을 가진다. 거친 질감은 피복(20)에 대한 결빙된 물의 부착을 향상시킨다. 부착은 피복의 표면 상의 축적된 얼음의 유지를 촉진하고, 얼음 조각이 떨어지기 시작하기 전 축적된 얼음의 실질적인 부분이 녹을 수 있게 한다.

거친 질감은 상이한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도 2-5에 도시된 물결 주름 또는 줄무늬(30)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 물결 주름이나 줄무늬의 방향 및/또는 크기는 도시된 바와 같이 규칙적이거나 랜덤하게 분포될 수 있다.

대안적으로, 거친 질감은 피복의 외부 표면 상에 형성된 다양한 치수의 울퉁불퉁함이나 스파이크(미도시)에 의해 제공될 수 있다.

피복 표면의 거친 질감을 제공하는 가능한 물결 주름의 구성이 도 2-3에 도시된다. 이 예시에서, 물결 주름은 나선 곡선을 따라 및 피복을 따라 서로 평행하게 이어지는 평행한 줄무늬(30)의 형태이다.

도 2 및 3에 도시된 피복(20)은 비와 바람의 조합된 효과에 대해 피복(20)의 저항을 증가시키도록 구성된 돌출부(27)를 형성하는 한 쌍의 평행한 나선 립도 가진다. 돌출부(27)는 종래에 피복(20)의 외부 표면에 두 HDPE 비드를 고정함으로써 형성될 수 있다. 일반적으로, 돌출부(27)의 높이(피복(20)의 외부 표면에 수직)는 1 내지 3mm 범위이고, 그 폭(피복(20)의 외부 표면에 평행)은 2 내지 5mm 범위이다. 나선 립의 피치(P)는 30 내지 60cm 사이(즉 피복의 외부 직경의 3 내지 6배)일 수 있다. 도 2에서, 피복(20)의 축(A)을 따르는 두 립 사이의 간격은 나선 립의 피치의 절반이다.

도 2 및 3에 도시된 예시에서, 줄무늬(30)는 피복(20)의 축(A)에 대해 나선 곡선을 따르는데, 돌출부(27)를 형성하는 나선 립에 동일한 피치(P)로 평행하다.

하지만, 줄무늬(30)(또는 거친 질감이 만들어지는 다른 기하학적 요소)의 특징적인 치수는 돌출부(27)보다 적어도 3 내지 5배 작다. 일실시예에서, 거친 질감(30)의 기하학적 요소는 피복(20)의 외부 표면에 수직하여 0.1mm 내지 2mm 범위의 치수를 가진다. 나아가, 피복(20)의 외부 표면에 평행하여 0.1mm 내지 5mm 범위의 치수를 가질 수 있다. 외부 표면에 평행하여 가장 바람직한 치수는 0.1mm 내지 3mm 범위이다.

따라서, 줄무늬는 피복(20)의 외부 표면에 돌출부(27) 사이의 거친 질감을 제공한다. 이러한 거친 질감은 피복의 표면 상의 얼음의 유지를 증가시키기에 적절하여, 얼음이 부착을 잃고 구조 케이블(10) 아래로 떨어지기 시작하기 전에 축적된 얼음이 큰 규모로 녹을 시간을 가진다. 이것은 실질적인 무게, 예컨대 0.2kg보다 큰 얼음 덩어리가 떨어질 위험을 줄인다.

도시된 예시에서, 거친 질감(30)은 돌출부(27) 사이의 피복(20)의 표면 전체를 덮는다. 일반적으로 거친 질감(30)이 피복(20)의 외부 표면의 실질적인 부분, 즉 50% 넘게 덮는다면 충분하다.

줄무늬(30)는 관 형상의 피복(10)을 제조할 때 직접 또는 이어서 적절한 연마 또는 가공 과정을 사용함으로써 형성될 수 있다. 이것은 만약 이러한 돌출부(27)가 사용된다면 바람직하게는 돌출부(27)를 형성하는 비드를 고정하기 전에 수행된다.

거친 질감(30)은 도 2 및 3에 도시된 것과 다른 다양한 형상과 구성을 가질 수 있음을 유의하여야 한다. 도 4 및 5는 거친 질감(31, 32)이 다시 줄무늬 형태의 기하학적 요소로 만들어진 예시를 도시한다. 도 4의 경우, 줄무늬(31)는 피복(20)의 방향(A)에 평행하게 연장한다. 도 5의 경우, 줄무늬(32)는 피복(20)의 방향(A)에 수직하게 연장한다.

많은 다른 구성이 가능하다. 예를 들어, 줄무늬는 피복(20)의 표면 상에 다른 방향일 수 있다. 줄무늬는 적절한 거친 질감을 제공하는 유일한 방법이 아니다. 물결 주름, 울퉁불퉁함 또는 스파이크가 피복의 표면 상에 랜덤하게 형성되는 것도 가능하다.

도 6 및 7은 비/바람이 가져오는 진동을 피하기 위해 피복 세그먼트(20)의 외부 표면 상에 돌출부(28, 29)를 형성하는 나선 립의 대안적인 예시를 도시한다.

도 6 및 7에서, 도면의 가독성을 향상시키기 위해 립 사이의 거친 질감은 도시되지 않는다. 이들 도면에서, 다시 피복(20)을 따라 주위에 돌출부(28, 29)를 형성하는 두 나선 립이 있다. 하지만, 두 립의 나선 경로는 반대 방향을 가져서, 서로 교차한다. 이것은 얼음이 녹기 시작할 때 얼음 층이 피복(20) 주위로 돌아가는 것을 방지하는데 유용하다. 따라서, 피복의 외부에 축적된 얼음의 유지를 더 향상시킨다.

도 6의 경우, 각 나선 립의 피치(P)는 예컨대 30cm이다. 도 7의 경우, 각 나선 립의 피치(P)는 더 작은데, 예컨대 15cm이다.

상술한 실시예는 본 명세서에 개시되는 발명의 예시가 되고 첨부되는 청구항에 정의되는 범위에 벗어남이 없이 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

1. 건축물 공사의 구조 케이블(10)을 위한 피복으로서, 피복(20)은 건축물 공사의 환경에 노출되는 외부 표면을 가지고,
   피복의 외부 표면은 결빙된 물의 유지를 촉진하기 위하여 거친 질감(30-32)를 가지고, 피복(20)의 길이의 적어도 상부 부분에서, 거친 질감(30-32)은 피복의 외부 표면의 절반 초과를 덮는 피복.
2. 청구항 1에 있어서,
   거친 질감(30-32)은 피복(20)의 외부 표면이 피복의 길이의 상기 상부 부분에 매끄러운 영역을 가지지 않도록 배열되는 피복.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   거친 질감은 피복(20)의 외부 표면에 수직하여 0.1mm 내지 2mm 범위의 치수를 가지는 요소(30-32)를 포함하는 피복.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
   거친 질감은 피복(20)의 외부 표면에 평행하여 0.1mm 내지 5mm 범위의 치수를 가지는 요소(30-32)를 포함하는 피복.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
   피복(20)을 따라 적어도 하나의 나선 패턴으로 형성되는 돌출부(27-29)를 더 포함하고, 거친 질감(30-32)은 돌출부 사이에 위치하는 피복.
6. 청구항 5에 있어서,
   돌출부(28-29)를 형성하고 피복(20)의 외부 표면을 따라 반대 방향의 각 나선 경로를 따라 연장하는 적어도 두 나선 립을 포함하는 피복.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
   거친 질감(30-32)은 줄무늬의 형태인 피복.
8. 청구항 7에 있어서,
   줄무늬(32)는 피복(20)의 방향에 수직하여 연장하는 피복.
9. 청구항 7에 있어서,
   줄무늬(30)는 피복(20) 주위로 및 이를 따라 나선으로 연장하는 피복.
10. 청구항 7에 있어서,
    줄무늬(31)는 피복(20)에 평행하여 연장하는 피복.
11. 적어도 하나의 다른 세그먼트와 조립될 때 건축물 공사의 구조 케이블(10)을 위한 피복(20)을 위한 피복 세그먼트로서, 피복 세그먼트는 건축물 공사의 환경에 노출되는 외부 표면을 가지고 결빙된 물의 유지를 촉진하기 위하여 거친 질감(30-32)이 제공되고, 거친 질감은 피복의 외부 표면의 절반 초과를 덮는 피복 세그먼트.
12. 청구항 11에 있어서,
    거친 질감(30-32)은 외부 표면이 매끄러운 영역을 가지지 않도록 배열되는 피복 세그먼트.
13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    거친 질감(30-32)은 외부 표면에 수직하여 0.1mm 내지 2mm 범위의 치수 및 외부 표면에 평행하여 0.1mm 내지 5mm 범위의 치수를 가지는 요소를 포함하는 피복 세그먼트.
14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 하나의 항에 있어서,
    피복 세그먼트를 따라 적어도 하나의 나선 패턴으로 형성되는 돌출부(27-29)를 더 포함하고, 거친 질감(30-32)은 돌출부 사이에 위치하는 피복 세그먼트.
15. 청구항 14에 있어서,
    돌출부(28-29)를 형성하고 피복 세그먼트의 외부 표면을 따라 반대 방향의 각 나선 경로를 따라 연장하는 적어도 두 나선 립을 포함하는 피복 세그먼트.

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