KR960005156Y1 - 내부 보강재없는 frp 탱크 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

내부 보강재없는 FRP 탱크

제1도는 본 고안전체 사시도.

제2도는 벽판 복부(31)의 양단에 수평플랜지(32) 수직플랜지(33) 경사플랜지(34)를 형성한 여러가지 벽판의 수평단면도.

제3도는 공장에서 일체로 성형한 대형 벽판의 수평단면도.

제4도는 탱크 모서리부의 두가지 형상을 보인 수평단면도.

제5도는 보강재(4)의 전체 사시도.

제6도는 보강재와 수평 플랜지(32)가 결합된 부분의 수평단면도.

제7도는 연속탱크를 제작하기 위한 보강부를 형성한 격판의 전체 사시도.

제8도는 벽판과 격판의 연결부 수평단면도.

제9도는 높이가 다른 연속탱크의 전체 사시도.

제10도는 기존 사각탱크에 추가로 연속탱크를 접속시킬 경우 모서리부의 수평 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탱크상판 2 : 탱크하판

3 : 탱크벽판 31 : 벽판복부

32 : 벽판 수평플랜지 33 : 벽판 경사플랜지

34 : 벽판 수직플랜지 35 : 벽판 복부 활꼴 보강부

4 : 보강재 41 : ㄷ형강

412 : ㄷ형강 안 플랜지 42 : 상강판

421 : 상강판 볼트구멍 43 : 하강판

432 : 하강판 돌출부 5 : 적층 접합부

본 고안은 아파트나 대형빌딩의 물탱크를 널리 사용하는 FRP 사각 탱크에 관한 것이다.

종래의 FRP사각 탱크는 탱크의 벽판과 벽판을 강판, 강관등의 내부 보강재로 연결함으로써 연결부에서 누수되기 쉬웠고 연결부 또는 보강재가 부식되어 탱크 파괴와 수질악화의 원인이 되었으며 탱크 내부의 장애물들이 되어 청소가 사실상 불가능하였다.

또 구조상 한쪽벽판 전체를 공장에서 제작하여 현장시공해야 하므로 현장 사정에 따라 큰 무리가 따랐다.

본 고안은 FRP와 강재의 특성을 잘 이용하여 ㄷ형강을 주체로 하는 수직 보강재를 FRP판과 합리적으로 접합함으로써 현장 수송과 반입 및 조립이 간편할 뿐만 아니라 내부 보강재를 전혀 쓰지 않고도 안전하고 청결한 FRP 사각 탱크를 구성한 것이다.

본 고안을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시한 바와 같이 FRP평판인 상판(1)과 역시 FRP 평판인 하판(2) 및 FRP 곡판인 벽판(3)을 조립하여 FRP 사각 탱크를 구성하는 것은 종래의 FRP사각 탱크와 다를 것이 없다.

벽판(3)은 복부(31)의 양단에 수평 플랜지(32) 경사플랜지(33) 수직플랜지(34)중 두개의 플랜지를 형성하여 제작한다.

제2도는 여러가지 종류의 벽판을 보인 것이다.

종래의 내부보강 사각탱크는 수직 보강재를 수평플랜지(32)의 안쪽에 적층 매설하여야 하므로 현장 작업이 어려워 공장에서 제3도와 같이 한쪽면 벽판 전체를 일체로 제작한 다음 현장에서 조립하였다.

이렇게 하면 현장 조립작업은 간편해지나 벽판이 너무 커져 현장 수송 및 반입이 어려운 경우가 많았다.

본 고안은 외부 보강이므로 수직 보강재 매설 작업이 없어 각 벽판을 단판으로 하여 현장 연결 할수도 있어 편리하다.

제4도는 모서리부의 접함을 보인 것인데 좌도와 같이 경사 플랜지(33)끼리 접합하는 것이 원칙이나 탱크의 높이가 낮을 경우 우도와 같이 수평(32)와 수직 플랜지(34)를 접합할 수도 있다.

플랜지(32),(33),(34)는 복부(31)로 다 두껍게 제작한다.

판의 두께를 마음대로 조정할 수 있는 것이 FRP의 큰 장점이며 본 고안이 성립하는 근본 이유이기도 하다.

제5도는 본 고안의 핵심인 보강재(4)의 사시도이다.

보강재(4)는 ㄷ형강(41)위에 상강판(42)와 하강판(43)을 튼튼히 용접하여 붙이고 잘 도장한 것이다.

ㄷ 형강(41)은 바깥 플랜지(411)과 안 플랜지(412) 및 웨브(413)으로 구분할 수 있는데, 바깥 플랜지(411)상부에는 바깥 플랜지 상부 볼트구멍(4111)이 하부에는 바깥 플랜지 하부볼트 구멍(4112)가 형성되고 안 플랜지(412) 상부에는 안플랜지 상부 볼트 구멍(4121)이 하부에는 안플랜지 하부 볼트 구멍(4122)가 형성된다.

원래 형강의 플랜지에는 함부로 구멍을 뚫는 것이 아니나 형강 양단에는 응력 발생이 미약하므로 가능한 것이다.

바깥 플랜지 상하부구멍(4111), (4112)는 벽판(3)을 조립할때 벽판 수평 플랜지(32)에 구멍을 뚫을 드릴날을 끼우기 위한 것이므로 이 구멍이 없이도 벽판 수평플랜지(32)에 안플랜지 상하부 볼트구멍(4121),(4122)와 일치되는 구멍을 뚫을 수 있다면 바깥 풀랜지 상하부의 구멍(4111),(4112)는 필요없다.

상강판(42)는 폭이 좁은 평강판을 쓸 수도 있으나 폭이 넓은 평강판의 일부를 벽판(3)의 곡률에 따라 절단한 다음 쓰는 것이 강도 우수하다.

상강판(42)에는 상판(1)과 볼트 체결을 목적으로 하는 상강판 볼트 구멍(421)이 몇개 형성된다.

하강판(43)은 하강판 본체(431)과 돌출부(432)이 일체로 제작되며 본체(431)과 돌출부(432)가 접하는 부분은 적당한 곡률을 주어 응력집중을 피하여야 한다.

돌출부(432)에는 ㄷ형강(41)이 견고하게 용접된다.

이 하강판(431)전체에 FRP를 적층하여 형강(41)하단의 강력한 지점반력을 하판(2)에 분산시키는 것이다.

본 고안의 조립방법은 다음과 같다.

탱크 하판(2)를 평평한 탱크실 바닥에 깔고 그 위에 벽판(3)을 조립하되 모서리부 부터 볼트 체결하여 조립한다.

모서리부는 제(4)도에 도시한 것과 같이 보강재 없이 FRP 판 끼리 접합된다.

벽판(3)과 벽판(3)을 연결 조립할 때는 벽판 수평 플랜지(32)끼리 겹치고 (공장에서 일체로 제작하였다면 필요 없음).

보강재(4)를 세워 벽판 수평 플랜지(32)와 보강재 형강 안 플랜지(41)을 밀착시킨다음 드릴날을 바깥 플랜지 구멍(4111),(4112) 및 안 플랜지 구멍(4121),(4122)를 관통하여 벽판수평 플랜지(32)에 구멍을 뚫고 형강 안 플랜지(412)와 볼트 체결한다.

이때 FRP벽판 수평 플랜지(32)쪽에는 크고 두꺼운 와셔를 끼운다.

이 와셔는 본 고안 사각 탱크 강도 구조상 중요한 역할을 한다.

벽판(3)의 조립이 끝나면 상판(1)을 씌우고 상강판 볼트 구멍(421)을 관통하여 상판(1)에 구멍을 뚫고 상판(1)과 상상판(42)를 볼트 체결한다.

이때에도 FRP상판 쪽에는 와셔를 쓰는 것이 좋다.

와셔에 접착제를 칠하면 더욱 좋다. 상판(1)과 상강판(42)사이에도 접착제를 칠하면 안전율이 크게 증가된다.

이렇게 볼트조립이 끝나면 모든 이음매를 적층접합부(5)를 형성하며 적층접합 한다.

부직포 또는 평직포상의 유리섬유에 경화제를 조금탄 폴리에스테로 또는 에폭시 수지를 함침시켜 경화시키는 작업을 적층이라 한다.

통상 유리섬유를 여러층 반복작업하여 두께를 두껍게 하므로 (1층의 두께가 대략 0.8mm정도이다) 적층이라 하는 것이다.

적층은 FRP 제조 방법의 기본을 이루는 것이다.

적층적합(OVER LAY)은 FRP 특유의 접합방법이다.

두 FRP재료를 접합하고자 할때는 다른 재질과 마찬가지로 접착접합 또는 기계적 접합(볼트등)방법을 쓸수도 있으나 두 FRP 재료를 전처리(생딩등)한 다음 그위에 적층하여 적층접합부를 형성하면 두 FRP재료와 적층접합부가 일체가 되어 사실상 접합부가 존재하지 않는 일체 구조가 되는 것이다.

이러한 적층접합은 접합부가 강도상 취약부가 되는 다른 재질에 비해 FRP의 큰 장점이 된다.

큰 힘을 받는 모서립, 벽판 수평플랜지 연결부(32) 하강판 본체(43`)의 위와 주위 형강안 플랜지(412)와 체결한 볼트 머리 및 와셔의 위와 주우이에는 특히 두껍게 적층한다.

적층 접합한 위에 겔코드로 상도함으로써 본 고안의 사각 탱크는 완성된다.

본 고안에서 수압이 전달되는 구조는 다음과 같다.

벽판 복부(31)에 작용한 수압은 대부분 벽판 수평플랜지(32)를 거쳐 보강재 형강(41)에 굽힘 모멘트와 전단력을 주게된다.

형강(41)의 플랜지(411),(412)는 주로 굽힘 모멘트에 대항하고 웨브(413)은 주로 전단력에 대항한다.

형강(41)의 양단(특히하단)에는 강결한 지점반력이 발생하는데 형강상단의 지점반력은 상강판 볼트 구멍(421)와 상판(1)을 체결하는 볼트 및 안 플랜지 상부 볼트구멍(4121)과 벽판 수평 플랜지(32)를 체결한 볼트의 와셔 적층접합부를 통하여 상판(1)에 분산 전달된다.

내부 보강재가 있을 경우 내부 보강재가 최종적으로 수압을 바담하고 탱크의 상하판(1),(2)은 작은 하중을 부담할 뿐이나 본 고안은 이상의 설명과 같이 탱크의 상하판이 최종적으로 수압을 부담하므로 상하판의 중요성이 크고 탱크의 모든 부재가 거의 균등한 안전율을 가지게 된다.

안 플랜지 상부볼트 구멍(4121)과 벽판 수평플랜지(32)를 체결한 볼트와 와셔는 특히 중요하다.

이 볼트는 임시 조립용으로 쓰일 분 아니라 벽판(3)의 상단 및 볼트 와셔 주위에 두꺼운 적층접합부(5)를 형성하여 형강상단의 지점반력을 상판에 분산시킴으로써 상강판 볼트구멍(421)의 갯수를 감소시킨다.

형강하단의 볼트 와셔도 같은 작용을 하나 그 중요성이 다소 작다.

이때 벽판 수평플랜지(32)의 상하단부가 파괴되는 것을 막기위하여 가급적 크고 두꺼운 와셔를 끼워야 하며 이부분의 플랜지도 두껍게 제작하여야 한다.

이상과 같이 본 고안은 현장에서 FRP판과 보강재의 접합이 간단하고 현장에서 FRP판에 천공하므로 보강재와 FRP판이 잘 맞지 않을 염려가 적다.

FRP벽판을 크게 제작할 필요가 없으므로 문이 좁은 탱크실내에서도 용이하게 조립할 수 있다.

내부보강재가 없음으로 인한 중대한 이익은 처음 설명한 것도 같다.

내부에 강제인장 보강재가 없으므로 산. 알카리 등 부식성 액체를 저장할 수도 있다.

[지금까지 약품 탱크는 원통형으로만 제작하였다.]

본 고안이 가지는 또하나의 중요한 장점은 연속 탱크의 제작이 용이하다는 것이다.

연속 탱크란 두개 이상의 탱크를 따로따로 설치하지 않고 격판으로 두 탱크를 분리하는 것이다.

종래의 내부 보강재가 있는 사각탱크는 격판 양쪽으로 내부보강하여야 하므로 내부 보강이 잘 맞지 않든가 한쪽 보강의 하자가 탱크 전체의 하자로 이어지는 등 문제가 많았다.

또 기존 탱크에 연속 탱크를 접속시키는 것은 사실상 불가능하였다.

본 고안은 이런 문제가 전혀 없는 연속탱크를 제작할 수 있는 것이다.

본 고안의 연속탱크를 위한 격판은 본 고안의 일반벽판(3)과는 다소 다르다. 즉 제7도와 같이 일반 벽판 복부(31)의 내부에 합판 FRP 등으로 만든 활꼴의 심재를 놓고 그 위에 적층 접합부(5)를 형성함으로써 벽판 보강부(35)를 몇개 구성한 것이다.

이 활꼴의 벽판 보강부(35)는 벽판(3)의 외측에서 작용하는 수압으로 인한 벽판(3)의 좌굴에 대항함과 동시에 내부 인장보강의 역할을 하는 것이다.

연속 탱크제작시의 격판 수평플랜지(32)는 제8도와 같이 벽판 수직플랜지(34) 사이에 끼워 볼트 체결하고 그 내부에 적층접합부를 형성하면 된다.

또 ㄷ형강(41) 위와 주위에도 적층접합부(5)를 형성하여 격판의 외부로부터의 수압에 대항하여야 한다.

제9도와 같이 연속 탱크의 높낮이가 다를 경유 격판과 형강은 낮은 탱크의 높이까지만 전술한 처리 [격판 보강부(35)의 형성 형강(41)위의 적층]를 하고 이음매(6)에도 적층접합부(5)를 형성한다.

기존 사각탱크에 연속 탱크를 증설할 경우 모서리부는 제10도와 같이 외부에서도 적층접합한다.

격판으로 되는 벽판 내부에는 활골 보강부(35)를 형성시키고 물에 잠기는 형강위에 적층하는 것은 전술한 바와 같다.

Claims (1)

1. ㄷ 형강(41)의 상부에 상강핀(42)를 하부에 하강판(43)을 용접하고 ㄷ 형강(41)양단의 플랜지(411),(412)에 볼트구멍(4111),(4112),(4121),(4122)을 뚫은 보강재(4)를 구성하고 FRP 곡판으로 이루어진 벽판(3)의 수평 플랜지(32)에 볼트구멍을 뚫어 ㄷ 형강의 양단의 볼트구멍(4121),(4122)와 볼트체결하며 상판(1)에 볼트구멍을 몇개 뚫어 상강판 볼트구멍(421)과 볼트 체결한 다음 모든 이음매와 하강판(43)위와 주위에 적층접합부(5)를 형성하여 완성하는 내부 보강재 없는 FRP 사각 탱크.