KR20210144168A - 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크, 부유체 및 그 제작방법 - Google Patents

내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크, 부유체 및 그 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크, 부유체 및 그 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저장 탱크에 있어서, 내부공간을 갖고 폐쇄된 형태로 형성된 강재용기; 및 상기 강재용기 외면에 특정두께를 갖도록 타설, 경화되어 구성되는 콘크리트부;를 포함하고, 상기 콘크리트부에는 프리스트레스가 도입되며, 상기 프리스트레스는, 상기 콘크리트부 형성전 상기 강재용기 내부에 압력을 인가한 후, 상기 콘크리트부를 타설, 경화시킨 후, 상기 내부 압력을 제거하여 도입되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크에 관한 것이다.

Description

내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크, 부유체 및 그 제작방법{Steel-concrete composite tank or floater and their fabrication method by using the internal pressure}
본 발명은 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크, 부유체 및 그 제작방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 각종 플랜트에 널리 활용되는 탱크, 압력용기를 제작하는 방법이며, 부유식 해양구조물 또는 임시구조물 등의 부력을 추가적으로 부여하기 위한 해양 부유체 및 그 제작방법에 관한 것이다.
다수의 플랜트에는 내용물을 저장하거나 높은 수준의 압력 차이 때문에 외부와 격리해서 보관하는데 사용하는 강재로 제작되는 탱크 구조물이 사용된다.
LNG나 LPG 등의 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화가스를 하역하기 위한 수송선은, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 수송선의 내부에 설치되는 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.
독립탱크형 저장탱크에는 SPB 타입이나 Moss 타입의 저장탱크가 있는데, 이러한 타입의 저장탱크는 다량의 비철금속을 주재료로 사용하기 때문에 저장탱크 제조비용이 대폭 증가한다.
또한, 부유식 해상풍력 발전기 등 부유식 해상구조물의 부력을 확보하기 위한 방안 중 하나로서 대형 부유체를 사용한다.
반잠수식 TLP(tension leg platform) 등에도 부유체는 구조적인 핵심요소이다.
이러한 부유체는 전체 구조물을 지지하고, 요동을 저항하기 위해 필요한 수압을 주요 하중으로 저항해야 하며, 압력에 의한 좌굴 저항성도 고려해서 설계해야 한다.
그리고, 강재는 인장 및 압축 강도가 우수한 반면 고가이며, 판형으로 제작되기 때문에 펀칭에 대한 저항성이 낮은 편이다.
반면 콘크리트은 인장강도는 낮으나 압축강도는 상대적으로 양호하며, 펀칭 등 외부 충격에 양호한 편이다.
플랜트의 저장 탱크, 저장용기(이하 탱크로 지칭한다.) 또는 해양구조물의 부유체는 환경하중의 특성상 교번하중에 대한 저항성을 충분히 확보할 수 있고, 수밀성이 확보되는 강재를 이용해서 제작한다.
그러므로 대형 탱크 구조물이나 해양구조물의 부유체의 경제성을 평가시 강재 사용량은 핵심요소로서 작용한다.
탱크 또는 부유체와 같이 부피체적이 크게 확보되어야 하는 대형 구조물은 압력에 의한 직접적인 응력평가 뿐 만 아니라, 좌굴 및 외부 충격저항성도 주요 설계요소로 작용한다.
그러므로 강재량이 불가피하게 증가하여 경제성이 낮아지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1487804 대한민국 등록특허 10-2105709 대한민국 등록특허 10-1125106 대한민국 등록특허 10-1009908
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 수밀성을 확보함과 동시에 강재량을 최소로 사용하고, 프리스트레스 콘크리트의 특성을 이용할 수 있는 탱크 또는 부유체와, 그 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 대형 탱크 또는 부유체를 위한 신개념 구조체를 제시하며, 강재와 콘크리트를 합성한 형태의 단면 구성으로 좌굴 저항성을 크게 증진시키며, 강재와 콘크리트 단면을 합성하므로써 강재 사용량을 최소화 하며, 콘크리트 단면에 프리스트레스를 효율적으로 도입할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 탱크에 있어서, 내부공간을 갖고 폐쇄된 형태로 형성된 강재용기; 및 상기 강재용기 외면에 특정두께를 갖도록 타설, 경화되어 구성되는 콘크리트부;를 포함하고, 상기 콘크리트부에는 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 프리스트레스는, 상기 콘크리트부 형성전 상기 강재용기 내부에 압력을 인가한 후, 상기 콘크리트부를 타설, 경화시킨 후, 상기 내부 압력을 제거하여 도입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 강재용기는 원통형 또는 구형인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 강재용기 외면에 복수로 구비되는 스터드를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 강재 용기 외면 일측에 연결부가 구비되어, 상기 연결부 간 체결을 통해 모듈 형태로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 연결부는, 상기 강재용기 외면에 외측으로 돌출되어 개방단을 형성시키는 돌출단과, 상기 개방단에 부착되어 상기 강재용기를 폐쇄시키는 폐쇄부재를 포함하고, 상기 프리스트레스는, 상기 콘크리트부 형성전 상기 개방단을 통해 상기 강재용기 내부에 압력을 인가한 후 상기 폐쇄부재를 통해 강재용기를 폐쇄한 후, 상기 콘크리트부를 타설, 경화시킨 후, 상기 폐쇄부재를 탈착시켜 상기 내부 압력을 제거하여 도입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 합성형 탱크는 플랜트 시설에 적용되는 저장 탱크, 또는 저장 용기인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 합성형 탱크는 부유식 해상구조물의 부유체로 적용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 탱크의 제작방법에 있어서, 내부공간을 갖고 폐쇄된 형태를 갖는 강재용기를 제작하는 단계; 압력인가수단을 통해 상기 강재용기 내부에 압력을 인가하는 단계; 상기 강재용기 내부에 압력이 유지된 상태에서, 콘크리트를 타설, 경화시키는 단계; 및 상기 콘크리트부의 경화가 완료된 후, 상기 내부 압력을 제거하여 상기 콘크리트부에 프리스트레스를 도입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 강재용기 외면에 복수로 구비되는 스터드를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 콘크리트를 타설, 경화시키는 단계는, 상기 강재용기 외측에 철근을 배근하고 거푸집을 설치한 후, 콘크리트를 타설하여 양생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 압력인가수단을 제어하여, 상기 강재용기 내에 가압되는 내부 압력값을 조절하여, 상기 콘크리트부의 프리스트레스 도입량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 강재 용기 외면 일측에 연결부가 구비되어, 상기 연결부 간 체결을 통해 모듈 형태로 구성되며, 상기 연결부는, 상기 강재용기 외면에 외측으로 돌출되어 개방단을 형성시키는 돌출단과, 상기 개방단에 부착되어 상기 강재용기를 폐쇄시키는 폐쇄부재를 포함하고, 상기 프리스트레스는, 상기 콘크리트부 형성전 상기 개방단을 통해 상기 강재용기 내부에 압력을 인가한 후 상기 폐쇄부재를 통해 강재용기를 폐쇄한 후, 상기 콘크리트부를 타설, 경화시킨 후, 상기 폐쇄부재를 탈착시켜 상기 내부 압력을 제거하여 도입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크, 부유체 및 그 제작방법에 따르면, 수밀성을 확보함과 동시에 강재량을 최소로 사용하고, 프리스트레스 콘크리트의 특성을 이용할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크, 부유체 및 그 제작방법에 따르면,대형 탱크 또는 부유체를 위한 신개념 구조체를 제시하며, 강재와 콘크리트를 합성한 형태의 단면 구성으로 좌굴 저항성을 크게 증진시키며, 강재와 콘크리트 단면을 합성하므로써 강재 사용량을 최소화 하며, 콘크리트 단면에 프리스트레스를 효율적으로 도입할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 강재용기의 사시도,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 강재용기의 단면도,
도 5b는 도 5a의 강재 용기 내로 압력을 인가한 상태의 단면도,
도 5c는 압력이 인가된 강재 용기 외측으로 콘크리트부를 형성시킨 상태의 단면도,
도 5d는 도 5c에서 콘크리트 경화 후, 강재 용기 내부 압력을 제거하여 프리스트레스를 도입한 상태의 단면도,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 연결부를 갖는 강재 용기의 단면도,
도 6b는 도 6a에서 강재 용기 내부에 압력을 인가하고 연결부의 개방단을 폐쇄부재로 폐쇄시킨 상태의 단면도,
도 6c는 도 6b에서 압력이 인가된 강재 용기 외측으로 콘크리트부를 형성시킨 상태의 단면도,
도 6d는 도 5c에서 콘크리트 경화 후, 강재 용기 내부 압력을 제거하여 프리스트레스를 도입한 상태의 단면도,
도 7은 한 쌍의 연결부를 갖는 합성형 탱크가 연결된 상태의 단면도,
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 세그멘트형 강재 용기의 정단면도,
도 8b는 도 8a에서 강재 용기 내부에 압력을 인가한 상태의 정단면도,
도 8c는 압력이 인가된 강재 용기 외측 일부에 콘크리트부를 형성시킨 상태의 단면도,
도 8d는 도 8c에서 콘크리트 경화 후, 강재 용기 내부 압력을 제거하여 프리스트레스를 도입한 상태의 단면도,
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트형 합성형 탱크의 사시도,
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트형 합성형 탱크의 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 세그먼트형 합성형 탱크가 연결되는 상태의 단면도,
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 스파형식 해상풍력 지지구조 부유체에 적용되는 합성형 탱크에서 폐쇄부재를 설치한 후, 내부에 압력을 가하여 외면 일부에 콘크리트부를 형성한 상태의 단면도,
도 11b는 도 11a에서 폐쇄부재를 탈착하여 내부압력을 제거하여 프리스프레스를 도입한 부유체의 단면도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 구성, 작용 및 그 제작방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 단면도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 합성형 탱크(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 강재와, 콘크리트가 합성되어 구성됨을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 합성형 탱크(100)는 플랜트 시설에 적용되는 탱크구조물, 저장 용기 등으로서 적용될 수 있다.
또는, 본 발명의 실시예에 따른 합성형 탱크(100)는 부유식 해상풍력 발전기 등의 부유식 해상구조물의 부유체, 반잠수식 TLP 등의 부유체로서 적용될 수 있고, 해저 터널 등으로도 적용이 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크(100)는 기본적으로 밀폐된 형태의 강재용기(10)와 그 외면에 형성되는 콘크리트부(30)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 그리고 이러한 콘크리트부(30)에는 프리스트레스가 도입된다.
본 발명의 실시예에 따른 강재용기(10)는 원통형 또는 구형으로 구성될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 강재용기의 사시도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 강재용기(10)의 외면에는 복수의 스터드(11)가 구비될 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크(100)의 제작방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 강재용기의 평면도를 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 앞서 언급한 원통형 강재용기(10)를 제작하게 된다(S10).
그리고, 이러한 강재용기(10)의 유통홀을 통해 압력인가수단 등을 이용하여 강재용기(10) 내부에 기체 또는 유체를 공급하여 압력을 가력하게 된다(S20). 도 5b는 도 5a의 강재용기 내로 압력을 인가한 상태의 평면도를 도시한 것이다.
그리고 내부에 압력이 인가된 상태에서, 강재용기(10) 외면으로 콘크리트부(30)를 형성시키게 된다. 즉, 압력이 유지된 상태에서 강재용기(10) 외면에 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설하게 된다(S20). 이때 거푸집 내에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설할 수도 있다.
그리고 강재용기(10)의 내부압력이 유지된 상태에서 콘크리트를 양생, 경화시켜 콘크리트부(30)를 형성하게 된다(S40). 도 5c는 압력이 인가된 강재용기 외측으로 콘크리트부를 형성시킨 상태의 평면도를 도시한 것이다.
그리고 경화가 완료된 후, 강재용기(10)의 내부 압력을 제거하여(S50), 콘크리트부(30)에 프리스트레스를 도입시키게 된다(S60). 도 5d는 도 5c에서 콘크리트 경화 후, 강재용기(10)의 내부 압력을 제거하여 프리스트레스를 도입한 상태의 평면도를 도시한 것이다.
따라서 강재와 콘크리트를 합성한 형태의 단면 구성으로 좌굴 저항성을 크게 증진시킬 수 있고, 강재와 콘크리트 단면을 합성하므로써 강재 사용량을 최소화 하며, 콘크리트 단면에 프리스트레스를 효율적으로 도입할 수 있게 된다.
또한, 제어부는 압력인가수단을 제어하여, 강재용기(10) 내에 가압되는 내부 압력값을 조절하여, 콘크리트부(30)의 프리스트레스 도입량을 제어할 수 있다.
즉, 합성형 탱크(100)가 적용되는 용도와, 강재용기(10)의 두께, 재질, 강도 등과, 콘크리트부(30)의 두께, 재질 등에 따라 도입해야할 프리스트레스 양을 결정하고, 이러한 설정된 프리스트레스 도입량에 부합될 수 있도록 강재용기(10)에 내부압력을 인가하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 합성형 탱크(100)는 강재용기(10) 외면 일측에 연결부(20)가 구비되어, 연결부(20) 간 탈부착을 통해 복수로 모듈 형태로 구성될 수 있다.
그리고 연결부(20)는, 강재용기(10) 외면에 외측으로 돌출되어 개방단(21)을 형성시키는 돌출단(22)과, 개방단(21)에 부착되어 강재용기(10)를 폐쇄시키는 폐쇄부재(24)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 이러한 돌출단(22) 끝단에는 플랜지(23)가 형성되어 한 쌍의 합성형 탱크(100)를 체결수단(25)을 통해 연결시킬 수 있다.
그릭 프리스트레스 도입시 이러한 연결부(20)를 압력 주입, 제거부로 활용하게 된다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 연결부를 갖는 강재 용기의 평면도를 도시한 것이다. 콘크리트부(30) 형성전 도 6a에 도시된 연결부(20)의 개방단(21)을 통해 강재용기(10) 내부에 압력을 인가한 후, 폐쇄부재(23)를 개방단(21)에 부착하여 강재용기(10)를 폐쇄하게 된다. 도 6b는 도 6a에서 강재용기 내부에 압력을 인가하고 연결부의 개방단을 폐쇄부재로 폐쇄시킨 상태의 평면도를 도시한 것이다.
그리고 내부에 압력이 인가, 유지된 상태에서, 강재용기(10) 외면으로 콘크리트부(30)를 형성시키게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 압력이 유지된 상태에서 강재용기(10) 외면에 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설하게 된다. 이때 거푸집 내에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설할 수도 있다.
그리고 강재용기(10)의 내부압력이 유지된 상태에서 콘크리트를 양생, 경화시켜 콘크리트부(30)를 구성하게 된다. 도 6c는 도 6b에서 압력이 인가된 강재 용기 외측으로 콘크리트부를 형성시킨 상태의 평면도를 도시한 것이다.
그리고 경화가 완료된 후, 연결부(20)의 폐쇄부재(24)를 탈착하여, 강재 용기(10)의 내부 압력을 제거하게 된다. 따라서 콘크리트 경화 후, 내부압력을 제거하게 됨으로써, 콘크리트부(30)에 프리스트레스가 도입되게 된다. 도 6d는 도 5c에서 콘크리트 경화 후, 강재용기의 내부 압력을 제거하여 프리스트레스를 도입한 상태의 평면도를 도시한 것이다.
이렇게 제작된 복수의 합성형 탱크(100)는 연결부(20)를 통해 연결되어 모듈형태로 구성될 수 있다. 도 7은 한 쌍의 합성형 탱크가 연결부를 통해 연결된 상태의 평면도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 합성형 탱크는 앞서 언급한 바와 같이, 플랜트 시설에 적용되는 저장용기, 저장탱크 등으로 사용될 수 있고, 해상구조물의 부유체 등으로 사용될 수 있으며, 해저 터널 등에 적용될 수 있다.
또한, 대형 저장용기, 부유체, 터널의 경우, 세그멘트형으로 각각을 제작한 후, 연결, 조립하여 제조할 수 있다. 또한 제조된 합성형 탱크(100)의 중량을 고려하여 프리스트레스가 도입되는 콘크리트부(30)는 강재용기(10)의 전면이 아닌 일부분에만 적용하는 것도 가능하다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 세그멘트형 강재 용기의 정단면도를 도시한 것이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 강재 용기(10)의 일부 외면에 스터드(11)가 형성되며, 이러한 강재 용기(10) 내부에 압력을 인가하게 된다. 도 8b는 도 8a에서 강재 용기 내부에 압력을 인가한 상태의 정단면도를 도시한 것이다.
그리고 압력이 인가된 상태에서 스터드(11)가 설치된 부분에 콘크리트를 타설하여 경화시키게 된다. 도 8c는 압력이 인가된 강재 용기 외측 일부에 콘크리트부를 형성시킨 상태의 단면도를 도시한 것이다.
그리고 콘크리트의 경화가 완료되면 내부 압력을 제거하여 콘크리트부(30)에 프리스트레스를 도입하게 된다. 도 8d는 도 8c에서 콘크리트 경화 후, 강재 용기 내부 압력을 제거하여 프리스트레스를 도입한 상태의 단면도를 도시한 것이다. 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트형 합성형 탱크의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트형 합성형 탱크의 측단면도를 도시한 것이다.
또한, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 세그먼트형 합성형 탱크가 연결되는 상태의 측단면도를 도시한 것이다. 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 세그먼트형 합성형 탱크 각각을 제작한 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 각각의 세그먼트형 합성형 탱크를 연결, 조립하여 대형 부유체, 저장용기 또는 터널 등을 제작하게 됨을 알 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 합성형 저장탱크는 스파형식 해상풍력 지지구조로서 적용될 수 있다. 도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 스파형식 해상풍력 지지구조에 적용되는 합성형 탱크에서 폐쇄부재를 설치한 후, 내부에 압력을 가하여 외면 일부에 콘크리트부를 형성한 상태의 단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 11b는 도 11a에서 폐쇄부재를 탈착하여 내부압력을 제거하여 프리스프레스를 도입한 부유체의 단면도를 도시한 것이다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10:강재용기
11:스터드
20:연결부
21:개방단
22:돌출단
23:플랜지
24:폐쇄부재
25:체결부재
30:콘크리트부
100:내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크

Claims (13)

  1. 탱크에 있어서,
    내부공간을 갖고 폐쇄된 형태로 형성된 강재용기; 및
    상기 강재용기 외면에 특정두께를 갖도록 타설, 경화되어 구성되는 콘크리트부;를 포함하고,
    상기 콘크리트부에는 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프리스트레스는, 상기 콘크리트부 형성전 상기 강재용기 내부에 압력을 인가한 후, 상기 콘크리트부를 타설, 경화시킨 후, 상기 내부 압력을 제거하여 도입되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 강재용기는 원통형 또는 구형인 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 강재용기 외면에 복수로 구비되는 스터드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 강재 용기 외면 일측에 연결부가 구비되어, 상기 연결부 간 체결을 통해 모듈 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 강재용기 외면에 외측으로 돌출되어 개방단을 형성시키는 돌출단과, 상기 개방단에 부착되어 상기 강재용기를 폐쇄시키는 폐쇄부재를 포함하고,
    상기 프리스트레스는, 상기 콘크리트부 형성전 상기 개방단을 통해 상기 강재용기 내부에 압력을 인가한 후 상기 폐쇄부재를 통해 강재용기를 폐쇄한 후, 상기 콘크리트부를 타설, 경화시킨 후, 상기 폐쇄부재를 탈착시켜 상기 내부 압력을 제거하여 도입되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 합성형 탱크는 플랜트 시설에 적용되는 저장 탱크, 또는 저장 용기인 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 합성형 탱크는 부유식 해상구조물의 부유체, 터널, 또는 스파형식 해상풍력 지지구조로 적용되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크.
  9. 탱크의 제작방법에 있어서,
    내부공간을 갖고 폐쇄된 형태를 갖는 강재용기를 제작하는 단계;
    압력인가수단을 통해 상기 강재용기 내부에 압력을 인가하는 단계;
    상기 강재용기 내부에 압력이 유지된 상태에서, 콘크리트를 타설, 경화시키는 단계; 및
    상기 콘크리트부의 경화가 완료된 후, 상기 내부 압력을 제거하여 상기 콘크리트부에 프리스트레스를 도입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 강재용기 외면에 복수로 구비되는 스터드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    콘크리트를 타설, 경화시키는 단계는, 상기 강재용기 외측에 철근을 배근하고 거푸집을 설치한 후, 콘크리트를 타설하여 양생시키는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 압력인가수단을 제어하여, 상기 강재용기 내에 가압되는 내부 압력값을 조절하여, 상기 콘크리트부의 프리스트레스 도입량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 강재 용기 외면 일측에 연결부가 구비되어, 상기 연결부 간 체결을 통해 모듈 형태로 구성되며, 상기 연결부는, 상기 강재용기 외면에 외측으로 돌출되어 개방단을 형성시키는 돌출단과, 상기 개방단에 부착되어 상기 강재용기를 폐쇄시키는 폐쇄부재를 포함하고,
    상기 프리스트레스는, 상기 콘크리트부 형성전 상기 개방단을 통해 상기 강재용기 내부에 압력을 인가한 후 상기 폐쇄부재를 통해 강재용기를 폐쇄한 후, 상기 콘크리트부를 타설, 경화시킨 후, 상기 폐쇄부재를 탈착시켜 상기 내부 압력을 제거하여 도입되는 것을 특징으로 하는 내부압력을 이용한 강재­콘크리트 합성형 탱크의 제작방법.




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