KR20220019349A - 해양구조물의 연결구조 - Google Patents

해양구조물의 연결구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양구조물의 연결구조에 관한 것으로서, 해저 지반에 고정되는 하부 원형강관; 내경이 상기 하부 원형강관의 외경보다 큰 실린더 형상으로 이루어지며, 하단부가 상기 하부 원형강관의 상단부를 감싸도록 배치되는 강관 연결부재; 및 상기 하부 원형강관의 외주면과 상기 강관 연결부재의 내주면 사이의 간격에 채워지는 그라우트재;를 포함하고, 상기 하부 원형강관의 상단 외주면 둘레에는 서로 이격되어 다수 개의 하부 심 브레이커가 이격되어 형성되고, 상기 강관 연결부재의 내주면 둘레에는 서로 이격되어 위치하며, 상기 하부 심 브레이커에 의해 지지되는 다수 개의 상부 심 브레이커가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 시공이 용이하고 구조적으로 우수한 해양구조물을 형성하는 것이 가능하다.

Description

해양구조물의 연결구조{Connecting structure for offshore facility}
본 발명은 해양구조물의 연결구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시공이 용이하고 구조적으로 우수한 해양구조물의 연결구조에 관한 것이다.
풍력은 재생에너지의 일종으로 자원이 풍부하고 운전 중 온실가스를 배출하지 않아 대체 에너지원으로 많이 사용되고 있다.
풍력 발전기는 육상이나 해상에 설치될 수 있는데, 해상 풍력발전기는 육상의 풍력발전기와는 달리 다양한 해상 환경에 영향을 받으며, 따라서 해상 풍력발전기의 상부구조물(타워, 블레이드 등)을 지지해주는 하부구조물은 매우 중요한 역할을 한다.
해상 풍력발전기의 하부구조물은 지반조건에 따라 모노파일(mono-pile) 타입, 트라이포드(tri-pod) 타입, 자켓(jacket) 타입 및 중력(gravity based) 타입 등이 있으며, 현재까지는 시공의 효율성 등으로 인하여 모노파일 타입과 자켓 타입이 많이 적용되고 있다.
모노파일 타입의 하부구조물은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 해저 지반에 고정되는 하부 원형강관(1)과 상기 하부 원형강관의 상단부를 감싸도록 실린더 형상으로 이루어지며 하부 원형강관과 상부구조물을 연결하는 강관 연결부재(2)로 이루어진다. 그리고 하부 원형강관과 강관 연결부재 사이의 틈에는 그라우트재(3)가 주입되어 하부 원형강관과 강관 연결부재가 일체화되는데, 하부 원형강관의 외주면과 강관 연결부재의 내주면에 전단키(4)를 형성하여 하부 원형강관과 강관 연결부재의 결합력을 향상시킬 수 있다.
그런데 시공 중 하부 원형강관(1)의 중심에 대해 강관 연결부재(2)의 중심이 일치하지 않는 경우, 하부 원형강관과 강관 연결부재 사이의 틈에 채워진 그라우트재(3)의 두께가 하부구조물의 둘레 상에서 일정하지 않게 될 수 있다.
또한, 그라우트재를 양생하는 중에 하부 원형강관에 대해 강관 연결부재가 움직이는 경우에는 그라우트재의 강도가 충분히 발현되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
KR 10-2013-0012106 A
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 해양구조물의 시공 과정 중 하부 원형강관에 대해 강관 연결부재가 정위치에 고정될 수 있도록 하여 구조적으로 우수한 해양구조물을 시공하는 것이 가능한 해양구조물의 연결구조를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 해저 지반에 고정되는 하부 원형강관; 내경이 상기 하부 원형강관의 외경보다 큰 실린더 형상으로 이루어지며, 하단부가 상기 하부 원형강관의 상단부를 감싸도록 배치되는 강관 연결부재; 및 상기 하부 원형강관의 외주면과 상기 강관 연결부재의 내주면 사이의 간격에 채워지는 그라우트재;를 포함하고, 상기 하부 원형강관의 상단 외주면 둘레에는 서로 이격되어 다수 개의 하부 심 브레이커가 이격되어 형성되고, 상기 강관 연결부재의 내주면 둘레에는 서로 이격되어 위치하며, 상기 하부 심 브레이커에 의해 지지되는 다수 개의 상부 심 브레이커가 형성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조에 의해 달성된다.
상기 하부 심 브레이커의 단면은 삼각형으로 이루어지고, 상기 하부 심 브레이커는 단면 상의 빗변이 상부를 향하는 상태로 상기 하부 원형강관의 상단 외주면에 부착되며, 상기 상부 심 브레이커의 단면은 삼각형으로 이루어지고, 상기 상부 심 브레이커는 단면 상의 빗변이 하부를 향하는 상태로 상기 강관 연결부재의 내주면에 부착될 수 있다.
상기 하부 심 브레이커와 상기 상부 심 브레이커는 상기 하부 원형강관 및 상기 강관 연결부재와 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조는 상기 하부 원형강관의 외주면과 상기 강관 연결부재의 내주면에 형성되는 전단키를 더 포함하고, 상기 전단키는, 각각이 상기 하부 원형강관의 외주면 둘레를 따라 링형상으로 이루어지며 상하로 이격되어 배치되는 다수 개의 제1 전단키, 및 각각이 상기 강관 연결부재의 내주면 둘레를 따라 링형상으로 이루어지며 상하로 이격되어 배치되는 다수 개의 제2 전단키를 포함할 수 있다.
상기 전단키에 부착되는 탄성부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄성부재는 상기 제1 전단키와 상기 제2 전단키의 전체 둘레상에서 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 전단키와 상기 제2 전단키는 상하방향 상에서 서로 겹치지 않도록 배치되는 것이 발마직하다.
상기 전단키는, 상기 하부 원형강관 및 상기 강관 연결부재와 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전단키의 단면은 사다리꼴 형상으로 이루어지고, 상기 전단키는 단면 상에서 한쌍의 대변 중 긴 변이 상기 하부 원형강관의 외주면 또는 상기 강관 연결부재의 내주면에 접하도록 위치할 수 있다.
상기 탄성부재는, 상기 전단키의 단면 상에서 한쌍의 대변 중 짧은 변과 빗변 중 적어도 어느 한 곳에 형성될 수 있다.
상기 탄성부재는, 탄성고무층과 보강강판층이 교대로 적층되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 탄성고무층과 상기 보강강판층의 면 방향은 상기 그라우트재의 전단변형 방향과 교차하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 해양구조물의 연결구조에 의하면, 시공의 용이성을 향상시키고 그라우트재가 전체적으로 동일한 두께로 형성되게 할 수 있다. 이에 따라, 해양구조물의 하부구조물이 구조적으로 안정될 수 있다.
또한, 사용연한동안 그라우트재가 파괴되더라도 하부 심 브레이커와 상부 심 브레이커가 하부고조물의 수직도를 유지시켜줄 수 있다.
본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조가 전단키에 부착되는 탄성부재를 더 포함하는 경우, 탄성부재의 완충작용에 의해 해양구조물이 사용연한동안 구조적으로 안정된 상태를 지속할 수 있다.
즉, 탄성부재가 반복적으로 가해지는 동하중 등에 의한 그라우트재의 변위를 흡수하여 그라우트재가 파괴될 가능성이 적으므로, 그라우트재가 사용연한동안 제기능을 할 수 있다.
그리고 전단키의 배치 방법, 탄성부재의 배치 방법을 최적화하여, 그라우트재의 내구성을 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 해양구조물의 연결구조의 종단면도,
도 2는 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조의 종단면도와 횡단면도,
도 3은 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조를 구성하는 하부 심 브레이커와 상부 심 브레이커의 다른 실시예에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조가 전단키와 탄성부재를 더 구비하는 경우의 종단면도,
도 5는 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조를 구성하는 전단키에 관한 설명도,
도 6은 발명에 의한 해양구조물의 연결구조를 구성하는 전단키의 다른 실시예에 관한 설명도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조를 구성하는 탄성부재에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조는 해상 풍력발전기 외에도 원유 시추 시설 등의 해양구조물에도 적용될 수 있으며, 모노파일 타입의 하부구조물 뿐만 아니라 트라이포드 타입 등의 하부구조물에도 적용될 수 있다.
도 2에는 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조의 종단면도와 횡단면도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조는 하부 원형강관(10), 강관 연결부재(20), 및 그라우트재(40)로 이루어지며, 하부 원형강관(10)의 외주면에는 다수 개의 하부 심 브레이커(60)가 부착되고 강관 연결부재(20)의 내주면에는 다수 개의 상부 심 브레이커(70)가 부착된다.
하부 원형강관(10)은 하단부가 해저의 단단한 지반에 고정된 상태로 세워지는 부재로서, 상단부가 해수면 정도의 높이에 위치한다.
강관 연결부재(20)는 하부 원형강관(10)과 마찬가지로 원형 단면을 가지는 실린더 형상으로 이루어지되, 내경이 하부 원형강관(10)의 외경보다 크게 형성된다. 이러한 강관 연결부재(20)는 하단부가 하부 원형강관(10)의 상단부를 감싸도록 배치되고, 상단부에는 해양구조물의 상부구조물 하단부가 삽입되어, 강관 연결부재(20)가 하부 원형강관(10)과 상부구조물을 연결하게 된다.
하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)의 직경 차이에 의해 하부 원형강관(10)의 외주면과 강관 연결부재(20)의 내주면 사이에는 간격이 형성된다.
그라우트재(40)는 하부 원형강관(10)의 외주면과 강관 연결부재(20)의 내주면 사이의 간격에 채워져 하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)를 일체화시키는 역할을 한다.
다수 개의 하부 심 브레이커(60)는 하부 원형강관(10)의 상단부 외주면 둘레에서 이격되어 형성된다. 도 2의 (b)에서는 예시적으로, 4개의 하부 심 브레이커(60)가 90도의 간격을 두고 배치되어 있는 것을 볼 수 있다. 다수 개의 상부 심 브레이커(70)는 강관 연결부재(20)의 내주면 둘레에서 이격되어 형성되며, 하부 심 브레이커(60)에 의해 지지된다. 상부 심 브레이커(70)는 하부 심 브레이커(60)와 동일하게 4개가 90도 간격을 두고 배치될 수 있다.
상부 심 브레이커(70)는 하부 심 브레이커(60)에 의해 지지되므로 해양구조물을 시공하는 과정에서 하부 원형강관(10)의 외주면과 강관 연결부재(20)의 내주면 사이에 그라우트재(40)를 타설하기 전과 그라우트재(40)가 양생되는 도중에 하부 심 브레이커(60)가 형성된 하부 원형강관(10)에 대해 상부 심 브레이커(70)가 형성된 강관 연결부재(20)가 고정된 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 그라우트재(40)를 타설하는 공정 등에서 별도의 장비를 통해 강관 연결부재(20)를 지지해주어야 할 필요가 없고, 양생하는 중의 진동 등에 의해 그라우트재(40)의 강도가 충분히 발현되지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 해양구조물을 사용하면서 반복적인 동하중에 의해 그라우트재(40)가 파괴되더라도 하부 심 브레이커(60)와 상부 심 브레이커(70)에 의해 강관 연결부재(20)는 하부 원형강관(10)에 의해 지지된 상태를 유지할 수 있으므로, 하부구조물과 상기 하부구조물의 상부에 형성된 상부구조물의 수직도를 지속적으로 유지할 수 있다.
하부 심 브레이커(60)와 상부 심 브레이커(70)는 각각 단면이 직각 삼각형 형상으로 이루어질 수 있다.
이러한 하부 심 브레이커(60)는 단면 상의 빗변이 상부를 향하는 상태로 하부 원형강관(10)의 상단 외주면에 부착되고, 상부 심 브레이커(70)는 단면 상의 빗변이 하부를 향하는 상태로 강관 연결부재(20)의 내주면에 부착된다.
하부 심 브레이커(60)의 단면 상 빗변과 상부 심 브레이커(70)의 단면 상 빗변은 서로 슬라이딩 접촉하므로, 상부 심 브레이커(70)를 하부 심 브레이커(60) 상에 쉽게 지지시켜줄 수 있고, 각각의 상부 심 브레이커(70)가 하부로 최대한 슬라이딩 될 수 있는 위치까지 슬라이딩 되면 자연스럽게 하부 원형강관(10)의 중심에 대해 강관 연결부재(20)의 중심이 맞추어지게 된다. 하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)의 중심이 일치하게 되면 하부 원형강관(10)의 전체 둘레상에서 하부 원형강관(10) 외주면과 강관 연결부재(20) 내주면 사이의 간격이 동일하게 형성되고, 이에 따라 그라우트재(40)가 전체적으로 동일한 두께로 형성되어 해양구조물을 사용하는 중의 동하중 등에 의해 그라우트재(40)의 일부분에 파괴가 집중되는 것을 방지할 수 있다.
하부 심 브레이커(60)와 상부 심 브레이커(70)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 형성되는 것도 가능하다. 즉, 하부 심 브레이커(60)는 'ㄴ'자 단면을 가지는 형상으로 이루어지고, 상부 심 브레이커(70)는 하부 심 브레이커(60)의 단면 내 공간에 꼭 맞게 삽입될 수 있는 'ㅁ'자 단면을 가지는 형상으로 이루어질 수 있다.
이러한 하부 심 브레이커(60)와 상부 심 브레이커(70)는 상부 심 브레이커(70)가 하부 심 브레이커(60)의 단면 내 공간에 삽입되는 것만으로 하부 원형강관(10)의 중심에 대해 강관 연결부재(20)의 중심을 정확하고 용이하게 맞추어주는 것이 가능하다.
하부 심 브레이커(60)와 상부 심 브레이커(70)는 하부 원형강관(10) 및 강관 연결부재(20)와 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
하부 심 브레이커(60)와 상부 심 브레이커(70)는 하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)의 제작 과정에서 용접에 의해 하부 원형강관(10) 등에 접합되는데, 하부 원형강관(10) 등과 동일한 재질로 이루어지면 온도나 하중에 의한 하부 원형강관(10) 등이 변형되는 양상과 거의 동일하게 변형되기 때문에, 변형 양상의 차이에 의한 하중이 발생하거나 하부 심 브레이커(60) 등의 하부 원형강관(10) 등에 대해 접합 상태가 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조는 전단키(30)를 더 포함할 수 있다.
전단키(30)는 하부 원형강관(10)의 상단부 외주면과 강관 연결부재(20)의 하단부 내주면에 형성되어 그라우트재(40)에 내에 뭍히게 된다. 이러한 전단키(30)는 그라우트재(40)와 하부 원형강관(10)의 결합력을 높이고 그라우트재(40)와 강관 연결부재(20)의 결합력을 높여, 하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)가 보다 견고하게 일체화될 수 있도록 한다.
전단키(30)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 다수 개의 제1 전단키(31)와 다수 개의 제2 전단키(32)를 포함할 수 있다.
제1 전단키(31)는 하부 원형강관(10)의 외주면 상에 형성되는 전단키로서, 각각이 하부 원형관관의 외주면 둘레를 따라 링형상으로 이루어지며 서로간에 상하로 이격되어 배치된다. 그리고 제2 전단키(32)는 강관 연결부재(20)의 내주면 상에 형성되는 전단키로서, 각각이 강관 연결부재(20)의 내주면 둘레를 따라 링형상으로 이루어지며 서로간에 상하로 이격되어 배치된다.
이러한 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32)는 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조 둘레 전체에서 그라우트재(40)가 하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)를 견고하게 일체화시킬 수 있도록 한다.
하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)는 직경이 매우 큰 부재로서 호(arc) 형상 단면을 가지는 곡면 부재를 서로 용접하여 제작되고, 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32) 또한 다수 개의 호 형상 부재에 의해 링형을 이루게 된다. 제1 전단키(31) 등을 이루는 호 형상 부재의 연결부는 하부 원형강관(10) 등을 이루는 곡면 부재의 연결부와 서로 겹치지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
제1 전단키(31)와 제2 전단키(32)는 상하방향 상에서 서로 겹치지 않도록 배치된다. 즉, 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32)는 서로 다른 높이상에 배치된다.
보다 구체적으로, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32)는 상하방향 상에서 서로 교대로 배치된다.
이러한 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32)는 해양구조물을 시공하면서 하부 원형강관(10)의 외주면과 강관 연결부재(20)의 내주면 사이에 그라우트재(40)를 타설할 때 그라우트재(40)가 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32) 사이를 원활하게 통과하면서 밀실하게 채워질 수 있을 뿐만 아니라, 그라우트재(40)의 일부분 두께가 너무 얇게 형성되는 것을 방지할 수 있다.
제1 전단키(31)와 제2 전단키(32)는 상하방향 상에서 서로 교대로 배치되는 동시에 도 2의 확대도에 도시되어 있는 바와 같이, 그라우트재(40)의 전단변형 방향(d)과 나란한 축들 중 서로 다른 축에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 하나의 전단변형 방향(d)을 기준으로 제1 전단키(31)는 일측에 제2 전단키(32)는 타측에 형성될 수 있다.
이 경우, 그라우트재(40)의 전단변형 방향(d)과 교차하는 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32) 사이의 간격에 의해 그라우트재(40)에 압축 스트럿(compression strut)(S)이 형성되어 그라우트재(40)의 구조적인 성능을 향상시켜 줄 수 있다.
전단키(30)가 형성된 부분에서도 그라우트재(40)가 충분한 두께를 가질 수 있도록, 제1 전단키(31)가 하부 원형강관(10)의 외주면에서 돌출된 두께와 제2 전단키(32)가 강관 연결부재(20)의 내주면에서 돌출된 두께를 더한 값은 하부 원형강관(10) 외주면과 강관 연결부재(20) 내주면 사이의 간격보다 작은 것이 바람직하다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조는 전단키(30)에 부착되는 탄성부재(50)를 더 포함할 수 있다. 탄성부재(50)는 그라우트재(40)의 변위를 흡수하여 그라우트재(40)가 파괴되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이러한 본 발명의 해양구조물의 연결구조는 전단키(30)에 부착된 탄성부재(50)의 완충작용에 의해 해양구조물이 사용연한동안 구조적으로 안정된 상태를 지속할 수 있다.
그라우트재(40)는 해양구조물의 상부구조물에 발생하는 축력과 휨응력을 하부 원형강관(10)에 전달하는 역할을 할 뿐만 아니라 상부구조물의 수직도를 유지해주는 역할을 하기 때문에 구조적으로 매우 중요한데, 해양구조물의 작동, 바람 및 파도 등 에 의해 반복적으로 동하중이 작용하여 파괴될 수 있다. 그리고 온도변화 또한 그라우트재(40)의 파괴를 유발할 수 있다.
그런데 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조에서는 탄성부재(50)가 반복적으로 가해지는 동하중 등에 의한 그라우트재(40)의 변위를 흡수하여 그라우트재(40)가 파괴될 가능성이 적으므로, 그라우트재(40)가 사용연한동안 제기능을 할 수 있다.
탄성부재(50)는 링형상으로 이루어지는 제1 전단키(31)와 제2 전단키(32)의 전체 둘레상에서 형성되는 것이 본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조 둘레 전체에서 그라우트재(40)의 변위를 흡수하는 측면에서 바람직하다.
전단키(30)는 하부 원형강관(10) 및 강관 연결부재(20)와 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
전단키(30)는 하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)의 제작 과정에서 용접에 의해 하부 원형강관(10) 등에 접합되는데, 하부 원형강관(10) 및 강관 연결부재(20)와 동일한 재질로 이루어지면 온도나 하중에 의해 하부 원형강관(10) 등이 변형되는 양상과 거의 동일하게 변형되기 때문에, 변형 양상의 차이에 의한 하중이 발생하거나 전단키(30)의 하부 원형강관(10) 등에 대해 접합 상태가 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 전단키(30)의 단면은 사다리꼴 형상으로 이루어지고, 이때 전단키(30)는 단면 상에서 한쌍의 대변 중 긴 변이 하부 원형강관(10)의 외주면 또는 강관 연결부재(20)의 내주면에 접하도록 위치한다.
사다리꼴 단면의 전단키(30)에는 하부 원형강관(10)의 외주면 등과 접하는 면을 제외한 3개의 면에 탄성부재(50)를 쉽게 부착할 수 있다.
사다리꼴 단면의 전단키(30)는 직사각형 단면을 가지는 곡선 부재(A)를 하부 원형강관(10)의 외주면 등에 용접하고 용접비드(B) 표면을 평평하게 처리하여 용접비드(B)가 삼각형 단면이 되도록 함으로써 형성될 수 있다.
전단키(30)는 도 6의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 원형 단면을 가지는 곡선 부재(C)를 하부 원형강관(10)의 외주면 등에 용접하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 전단키(30)의 단면은 원형 단면의 곡선 부재(C)와 용접비드(D)에 의해 한쪽 모서리 부분이 둥근 삼각형에 가까운 형태로 형성될 수 있다.
전단키(30)는 도 6의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 하부 원형강관(10)의 외주면 등을 따라 용접비드(E)만을 용착시킴으로써 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 전단키(30)의 단면은 반원형에 가까운 형태로 형성된다.
단면 상에서 곡선인 표면을 갖는 전단키(30)에는 단면이 굴곡지게 형성된 탄성부재(50)가 부착될 수 있으며, 이 경우 탄성부재(50)의 용이한 부착을 위해 전단키(30)의 단면 둘레 상에서 나뉘어 부착될 수 있다.
전단키(30)가 사다리꼴 단면을 가질 때, 탄성부재(50)는 전단키(30)의 단면 상에서 한쌍의 대변 중 짧은 변, 그리고 빗변 중 적어도 어느 한 곳에 형성될 수 있다.
예를 들어, 탄성부재(50)는 전단키(30)의 단면 상에서 한쌍의 대변 중 짧은 변 상에만 부착될 수도 있고, 상기 짧은 변과 하나의 빗변에 부착될 수도 있다.
이처럼 탄성부재(50)가 전단키(30)의 여러 방향에 부착되면 그라우트재(40)의 변위를 보다 효과적으로 흡수해주는 것이 가능하다.
전단키(30)를 기준으로 변위의 예상 발생 방향이 어떻게 되는지에 따라, 탄성부재(50)가 부착되는 위치는 달라질 수 있다.
탄성부재(50)는 다수 개의 탄성고무층(51)과 다수 개의 보강강판층(52)으로 이루어질 수 있다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 탄성고무층(51)과 보강강판층(52)은 서로 교대로 적층되어 탄성부재(50)를 형성한다.
이러한 탄성부재(50)는 탄성고무층(51)에 의해 그라우트재(40)의 변위를 흡수해줄 수 있으면서도, 보강강판층(52)에 의해 탄성부재(50)가 변위를 흡수하면서 필요 이상으로 변형되는 것을 방지할 수 있다.
탄성고무층(51)과 보강강판층(52)의 면 방향은 그라우트재(40)의 전단변형 방향(d)과 교차하도록 배치될 수 있다.
그라우트재(40)에는 하부 원형강관(10)과의 접합부에서 상부 방향의 하중이 작용하고 강관 연결부재(20)와의 접합부에서 하부 방향의 하중이 작용하여 하부 원형강관(10) 축에 대해 경사지게 전단변형이 발생할 수 있는데, 탄성고무층(51)과 보강강판층(52)의 면 방향을 그라우트재(40)의 전단변형 방향과 교차하도록 배치하면 탄성부재(50)가 전단변형을 효과적으로 흡수해줄 수 있다.
예를 들어, 전단키(30)의 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어지는 경우, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 탄성부재(50)는 그라우트재(40)의 전단변형 방향과 교차하는 방향으로 형성된 빗변에 탄성고무층(51) 등의 면 방향이 빗변과 나란한 상태로 부착될 수 있고, 한 쌍의 대변 중 짧은 변에 탄성고무층(51) 등의 면 방향이 상기 짧은 변과 경사진 상태로 부착될 수 있다.
탄성고무층(51)과 보강강판층(52)의 면 방향은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 전단키(30)의 단면 상 대변 중 짧은 변과 나란한 방향으로 위치할 수도 있다.
탄성부재(50)는 항공용 접착제와 같은 접착제에 의해 전단키(30)에 부착될 수도 있고, 전단키(30)의 표면에 다른 부재를 접합하여 탄성부재(50)가 삽입될 수 있는 공간을 형성함으로써 전단키(30)에 고정될 수도 있다.
본 발명에 의한 해양구조물의 연결구조는 강관 연결부재(20)의 하단 내주면과 하부 원형강관(10)의 외주면 사이에 삽입되는 폐쇄부재(80)를 더 구비할 수 있다.
폐쇄부재(80)는 강관 연결부재(20)의 하단 내주면 전체 둘레 상에서 형성되어, 그라우트재(40)를 하부 원형강관(10) 외주면과 강관 연결부재(20) 내주면 사이에 타설할 때 하부 원형강관(10) 외주면과 강관 연결부재(20) 내주면 사이 공간의 하단부를 통해 그라우트재(40)가 새는 것을 방지할 수 있다.
또한, 하부 원형강관(10)과 강관 연결부재(20)의 중심이 동일하게 유지되도록 하는 데 기여할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 : 하부 원형강관 20 : 강관 연결부재
30 : 전단키 31 : 제1 전단키
32 : 제2 전단키 40 : 그라우트재
50 : 탄성부재 51 : 탄성고무층
52 : 보강강판층 60 : 하부 심 브레이커
70 : 상부 심 브레이커

Claims (12)

  1. 해저 지반에 고정되는 하부 원형강관;
    내경이 상기 하부 원형강관의 외경보다 큰 실린더 형상으로 이루어지며, 하단부가 상기 하부 원형강관의 상단부를 감싸도록 배치되는 강관 연결부재; 및
    상기 하부 원형강관의 외주면과 상기 강관 연결부재의 내주면 사이의 간격에 채워지는 그라우트재;를 포함하고,
    상기 하부 원형강관의 상단 외주면 둘레에는 서로 이격되어 다수 개의 하부 심 브레이커가 이격되어 형성되고,
    상기 강관 연결부재의 내주면 둘레에는 서로 이격되어 위치하며, 상기 하부 심 브레이커에 의해 지지되는 다수 개의 상부 심 브레이커가 형성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 심 브레이커의 단면은 삼각형으로 이루어지고, 상기 하부 심 브레이커는 단면 상의 빗변이 상부를 향하는 상태로 상기 하부 원형강관의 상단 외주면에 부착되며,
    상기 상부 심 브레이커의 단면은 삼각형으로 이루어지고, 상기 상부 심 브레이커는 단면 상의 빗변이 하부를 향하는 상태로 상기 강관 연결부재의 내주면에 부착되는 것을 하는 해양구조물의 연결구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 심 브레이커와 상기 상부 심 브레이커는 상기 하부 원형강관 및 상기 강관 연결부재와 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 원형강관의 외주면과 상기 강관 연결부재의 내주면에 형성되는 전단키를 더 포함하고,
    상기 전단키는, 각각이 상기 하부 원형강관의 외주면 둘레를 따라 링형상으로 이루어지며 상하로 이격되어 배치되는 다수 개의 제1 전단키, 및 각각이 상기 강관 연결부재의 내주면 둘레를 따라 링형상으로 이루어지며 상하로 이격되어 배치되는 다수 개의 제2 전단키를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전단키에 부착되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 제1 전단키와 상기 제2 전단키의 전체 둘레상에서 형성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전단키와 상기 제2 전단키는 상하방향 상에서 서로 겹치지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전단키는, 상기 하부 원형강관 및 상기 강관 연결부재와 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전단키의 단면은 사다리꼴 형상으로 이루어지고,
    상기 전단키는 단면 상에서 한쌍의 대변 중 긴 변이 상기 하부 원형강관의 외주면 또는 상기 강관 연결부재의 내주면에 접하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 상기 전단키의 단면 상에서 한쌍의 대변 중 짧은 변과 빗변 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 탄성고무층과 보강강판층이 교대로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탄성고무층과 상기 보강강판층의 면 방향은 상기 그라우트재의 전단변형 방향과 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 연결구조.
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