WO2018088666A1

WO2018088666A1 - 맨홀

Info

Publication number: WO2018088666A1
Application number: PCT/KR2017/006979
Authority: WO
Inventors: 한선주; 신권식
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2018-05-17

Abstract

본 발명은 맨홀에 관한 것으로, 바닥면을 형성하는 사각 판 형상의 하부 부재(20)와 상기 하부 부재(20)의 양측을 아치 형상으로 연결하여 상기 하부 부재(20)와 사이에 케이블이 위치할 수 있는 공간(35)을 형성하는 상부 부재(30)를 포함한다. 본 발명은 두께를 줄여도 종래의 박스 형상 맨홀과 동일하게 구조적 안정성이 확보되고 맨홀 제작에 필요한 콘크리트 양을 줄일 수 있으며 운반비도 절감할 수 있는 이점이 있다.

Description

맨홀

본 발명은 맨홀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중에 매립되어 전력 케이블 관리 및 전력 케이블들을 접속하는 분기점 역할을 하는 맨홀에 관한 것이다.

맨홀은 케이블의 접속 및 분기를 위해 적용하는 현장 구조물로써 공장에서 제작하여 납품받는 블록으로 성형된(Precasted) 조립식 맨홀과 현장에서 직접 타설하는 현장 타설식 맨홀로 구분된다.

표준규격 ES-5680-0008로 운영하는 조립식 맨홀은 KS L 5201에서 정한 재료를 사용하여야 하며 직육면체 모양으로 제작하도록 규정하고 있다. 현장에서 많이 사용되고 있는 MS-4의 경우 그 규격은 2000×2380×3500mm로써 계산 중량 14.3(ton), 콘크리트 두께 18cm에 이르는 등 그 규모가 상당하다.

그런데 현재 사용되고 있는 직육면체 맨홀은 상, 하단 구석 및 가장자리에 앵글형 지지대와 행거 등이 설치되지 않아 케이블이 위치하지 않는 비유효공간(Dead space)(A)이 발생할 수밖에 없는 구조이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 사용하지 않는 공간의 삭제로 제작 비용을 절감하고 콘크리트 두께를 줄여 경량화할 수 있는 맨홀을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 바닥면을 형성하는 사각 판 형상의 하부 부재와 상기 하부 부재 양측을 아치 형상으로 연결하여 상기 하부 부재와 사이에 케이블이 위치할 수 있는 공간을 형성하는 상부 부재를 포함한다.

또한, 상기 상부 부재에 작업자가 출입할 수 있는 출입구가 형성된다.

또한, 상기 상부 부재와 하부 부재가 형성하는 공간의 전방과 후방을 차폐하는 전방 부재와 후방 부재를 더 포함하며, 상기 전방 부재와 후방 부재에는 케이블이 유입 또는 유출되는 다수의 관로구가 형성된다.

또한, 상기 상부 부재와 하부 부재는 프리캐스트 세그먼트 공법으로 제작된 후 접합하여 형성된다.

또한, 상기 접합은 모르타르, 콘크리트 에폭시 수지를 사용하여 접합된 것이다.

또한, 상기 상부 부재는 양 측면이 상기 하부 부재의 양 측면에 비해 더 돌출된 마제 아치 형상이다.

또한, 상기 상부 부재는 내측에 아치형의 두께 보강을 위한 보강 리브가 구비된다.

또한, 상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 제작시 일체로 형성한다.

다른 한편으로, 상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 내측 상부 정점을 기준으로 양측이 대칭되는 형상으로 형성된다.

또 다른 한편으로, 상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 내측에 길이방향을 따라 설정 간격을 두고 다수 개가 형성된다.

또 다른 한편으로, 상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 내측 상부 양단을 철근 부재로 연결한 것이다.

또한, 상기 하부 부재와 상기 상부 부재의 두께는 약 7.2㎝ 내지 18㎝이다.

또한, 상기 상부 부재, 하부 부재, 전방 부재 및 후방 부재는 내부에 철근이 포함되는 콘크리트 구조물이다.

또한, 상기 상부 부재의 높이는 표준규격에 규정된 높이이다.

본 발명은 마제 아치 형상 맨홀이므로 두께를 줄여도 종래의 박스 형상 맨홀과 동일하게 구조적 안정성이 확보되고, 더불어 맨홀 제작에 필요한 콘크리트 양도 줄일 수 있어 맨홀 제조가격을 감소시킬 수 있으며, 콘크리트 절감량에 따라 운반비도 줄일 수 있으며, 구조물 단면적 감소로 도로 점용료의 절감도 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전력 맨홀뿐 아니라 상수도 맨홀, 우수 맨홀, 통신 맨홀 등에도 적용되어 제작 비용을 절감하고 콘크리트 두께를 줄여 경량화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 박스(직육면체) 형상 맨홀을 보인 도면.

도 2는 본 발명에 의한 마제 아치 형상 맨홀을 보인 도면.

도 3은 도 2의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 마제 아치 형상 맨홀에 보강 리브를 형성한 단면도.

도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 보강 리브의 예를 보인 도면.

도 7은 본 발명에 의한 아치 형상 맨홀에 보강 리브를 형성한 경우와 형성하지 않은 경우의 하중재하를 보인 도면.

도 8 및 도 9는 마제 아치 형상의 맨홀이 박스 형상의 맨홀에 비해 구조적으로 안정한 이유를 설명하기로 위한 도면.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 맨홀은 도 2에 도시된 바와 같이, 아치형 맨홀, 바람직하게는 마제 아치형 맨홀이다.

구체적으로, 맨홀(10)은 바닥면을 형성하는 사각 판 형상의 하부 부재(20)와 하부 부재(20) 양측을 아치 형상으로 연결하여 하부 부재(20)와 사이에 케이블이 위치할 수 있는 공간(35)을 형성하는 상부 부재(30)를 포함하는 구조로 된다.

하부 부재(20)에 상부 부재(30)가 연결되어 내부에 공간(35)이 형성된 터널 구조를 형성한다. 하부 부재(20)는 길이가 긴 사각 판 형상으로 형성된다.

상부 부재(30)에 작업자가 출입할 수 있는 출입구(31)가 형성된다.

맨홀(10)은 상부 부재(30)와 하부 부재(20)가 형성하는 공간(35)의 전방과 후방을 차폐하는 전방 부재(미도시)와 후방 부재(50)를 더 포함한다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 전방 부재는 표시하지 않았다.

전방 부재와 후방 부재(50)에는 케이블이 유입 또는 유출되는 다수의 관로구(51)가 형성된다.

상부 부재(30), 하부 부재(20)는 프리캐스트 세그먼트 공법으로 제작된 후 접합하여 형성한다.

상부 부재(30), 하부 부재(20), 전방 부재 및 후방 부재(50)는 내부에 강도 확보를 위한 철근이 포함된다. 접합은 모르타르, 콘크리트 에폭시 수지를 사용하여 접합할 수 있다.

상부 부재(30)의 아치 형상은 반원 아치 또는 타원 아치 형상일 수 있다.

바람직하게는, 상부 부재(30)는 양 측면이 하부 부재(20)의 양 측면에 비해 더 돌출된 마제 아치 형상이다.

마제 아치 형상은 상부 부재(30)의 양 측면이 하부 부재(20)의 양 측면과 대응되는 폭을 갖도록 한 일자 아치 형상과 비교시 동일하게 구조적 안정성을 확보할 수 있으면서도 하부 부재(20)의 단면적 감소로 도로 점용료를 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 8 및 도 9를 참조하여 아치 형상의 맨홀이 구조적으로 안정한 이유를 설명하기로 한다.

콘크리트 구조물을 박스 형상으로 형상하면 하중으로 인한 상부 압축력 발생시 반대 방향으로 발생하는 하부 인장력으로 인해 균열의 우려가 있다. 따라서 박스 형상 한전 맨홀의 경우는 내력 설계 두께로써 18cm(MS-4, MS-6)를 유지하도록 규정하고 있다. 반면, 아치 형상 맨홀은 하중 분산으로 인해 박스 형상 맨홀에 비해 응력으로 인한 전단력, 축력, 휨 모멘트 부분에서 탁월한 토피 하중 내력을 가진다(도 8 및 도 9 참조).

도 9의 박스 형상 콘크리트 구조물과 아치 형상 콘크리트 구조물의 단면력 분포에서 확인할 수 있듯이, 같은 환경에서 동일한 하중을 견디려면 박스 형상 콘크리트 구조물이 아치 형상의 콘크리트 구조물에 비해 2.5배 두께를 유지해야 한다. 즉, 계산상 박스 형상 구조에서 아치 형상 구조로 변경할 경우 콘크리트 두께를 약 0.4배로 줄일 수 있게 된다.

이 계산은 토목 공학과 구조 역학에 의해 계산될 수 있는 수치이다. 따라서 박스 형상의 맨홀을 아치 형상으로 변경할 경우 상부 부재의 두께를 18cm(MS-4, MS-6)에서 7.2㎝로 줄일 수 있게 된다. 참고로 상부 부재의 두께는 MS-4를 기준으로 계산하였다.

이를 근거로 하부 부재(20)와 상부 부재(30)의 두께는 7.2㎝ 이상 18㎝ 미만 범위로 제작할 수 있다. 보다 바람직하게는 하부 부재와 상부 부재의 두께는 7.2㎝로 제작할 수 있다.

이러한 아치 형상 맨홀(10)은 하부 부재(20)와 상부 부재(30)의 두께를 18㎝에서 7.2㎝로 줄여도 종래의 박스 형상 맨홀과 동일하게 구조적 안정성이 확보되고, 더불어 맨홀 제작에 필요한 콘크리트 양도 줄일 수 있다.

상부 부재(30)의 높이는 표준규격에 규정된 높이인 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상부 부재(30)는 내측에 아치 형상의 두께 보강을 위한 보강 리브(60)가 구비될 수 있다. 상부 부재(30)의 내측의 보강 리브(60)는 아치 형상의 두께 보강을 통해 구조적 안정성을 더 향상시키기 위한 것이다.

보강 리브(60)는 상부 부재(30)의 제작시 일체로 형성한 것일 수 있다. 보강 리브(60)는 상부 부재(30)의 내측 상부 정점을 기준으로 양측이 대칭되는 얇은 보강판 형상으로 형성된다.

상부 부재(30)의 내측 상부 정점을 기준으로 양측이 대칭되는 형상으로 형성하면 토사 등으로 인한 하중 재하에 구조적 안정성을 더 확보할 수 있다.

보강 리브(60)는 프리캐스트 공법으로 상부 부재(30)의 제작시 일체로 형성하며, 두께 전체 보강이 아닌 부분 보강으로 비용 대비 구조적 안정성을 확보 효과가 우수하다.

또한, 보강 리브(60)는 상부 부재(30)와 별도로 콘크리트로 제작한 후 상부 부재(30)에 접합하여 형성할 수도 있다.

보강 리브(60)는 상부 부재(30)의 내측에 길이방향을 따라 설정 간격을 두고 다수 개가 형성될 수 있다.

다른 실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 보강 리브(70)는 상부 부재(30)의 내측 상부 양단을 철근 부재로 연결한 것일 수 있다. 도 6에 도시된 보강 리브(70)는 내측의 두께 보강은 하지 않고 상부 부재(30)의 상부 내측 지지를 통해 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

보강 리브는 상부 부재의 내측의 두께 보강을 통해 구조적 안정성을 확보하는 형상(도 5), 내측의 두께 보강은 하지 않고 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 철근 부재로 연결한 형상(도 6) 중 선택된 1종만 채용할 수 있으나, 이 둘을 혼용하여 적용할 수도 있다.

예를 들어, 상부 부재(30)의 내측에 길이방향을 따라 설정 간격을 두고 다수 개의 보강 리브(60,70)를 구비하되, 도 5의 아치 형상의 두께 보강 리브 형상, 도 6의 철근 부재로 연결한 형상을 교대로 적용할 수 있다.

이하 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명의 아치 형상 맨홀은 하중 분산으로 인해 박스 형상 맨홀에 비해 응력으로 인한 전단력, 축력, 휨 모멘트 부분에서 탁월한 토피 하중 내력을 가진다.

아치 형상 맨홀은 두께를 줄여도 구조적 안정성이 확보되므로 맨홀 제작에 필요한 콘크리트 양을 줄일 수 있다.

예를 들어, 현재 배전공사에서 가장 많이 사용되는 MS-4(4 회선용), MS-6(6회선용) 박스 형상 맨홀은 상부 두께 18cm, 벽체 두께 15cm를 유지하도록 규정하고 있다. 이에 근거하여 현재 배전공사에서 가장 많이 사용되는 MS-4(4 회선용), MS-6(6회선용) 박스 형상 맨홀을 제작시 필요한 콘크리트 양을 산출하면 아래의 표 1과 같다.

MS-4		MS-6
2.1m×2.38m×0.15m×2EA	1.4994㎥	2.1m×2.38m×0.15m×2EA	1.4994㎥
3.2m×2.38m×0.15m×2EA	2.2848㎥	3.7m×2.38m×0.15m×2EA	2.6418㎥
3.2m×1.8m×0.2m+3.2m×1.8m×0.18m	2.1888㎥	3.7m×1.8m×0.2m+3.7m×1.8m×0.18m	2.5308㎥
5.973㎥		6.672㎥

검증을 위해 헤베당 철근 콘크리트 무게인 2.4ton으로 계산하면 MS-4는 14.3352ton, MS-6은 16.0128ton이 산출되어 구매가격에서 제시한 MS-4 14.3ton, MS-6 16.1ton과 거의 일치함을 확인할 수 있다.

아래의 표 2 및 표 3은 표 1의 박스 형상 맨홀을 아치 형상 맨홀로 제작시 필요한 콘크리트 사용량을 산출한 것이다.

4회선용 맨홀 기준
아치둘레 =	6.49㎥
아치폭	0.072㎥
아치부체적= 6.49×0.072×3.5	1.6355㎥
전후부체적= 3.11×0.15×2	0.933㎥
하부체적= 1.7×3.5×0.2	1.19㎥
3.7585㎥

4회선용 맨홀 기준
아치둘레 =	6.49㎥
아치폭	0.072㎥
아치부체적= 6.49×0.072×3.8	1.7756㎥
전후부체적= 3.11×0.15×2	0.933㎥
하부체적= 1.7×3.8×0.2	1.292㎥
4.0006㎥

아치 형상 맨홀 제작시 콘크리트 산출량은 타원 둘레의 근사치 공식을 이용하여 아치 원호 길이를 추정 후 두께 적분을 적용하였다.

아래의 표 4는 표 1 내지 표 3에 근거하여 콘크리트 투입량을 비교한 것이다.

구분	박스 형상 맨홀	아치 형상 맨홀	절감량
MS-4	5.973	3.7585	2.2145㎥
MS-6	6.672	4.0006	2.6666㎥

표 4에 의하면, 두 타입 모두 평균 38.5%가량의 콘크리트 절감율이 산출되었고, 아치 형상 구조로 변경할 경우 콘크리트 두께를 박스 형상 대비 40% 정도 줄일 수 있는 앞선 계산과 일치함을 확인할 수 있다.

또한, 콘크리트 절감율을 이용하여 아치 맨홀의 제조가격을 감소할 수 있으며, 콘크리트 절감량에 따라 운반비도 줄일 수 있으며, 구조물 단면적 감소로 도로 점용료의 절감도 가능함을 확인할 수 있다.

한편, 보강 리브를 형성하지 않은 아치 형상의 맨홀과 보강 리브를 형성한 아치 형상의 맨홀을 비교하면, 도 7에 도시된 바와 같은, 하중재하에 대해 보강 리브를 형성한 아치 형상의 맨홀의 구조적 안정성이 더 확보됨을 확인할 수 있다.

상술한 아치 형상 구조의 맨홀은 전력 맨홀뿐 아니라 상수도 맨홀, 우수 맨홀, 통신 맨홀 등에도 적용되어 제작 비용을 절감하고 콘크리트 두께를 줄여 경량화할 수 있다.

본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

바닥면을 형성하는 사각 판 형상의 하부 부재; 및

상기 하부 부재 양측을 아치 형상으로 연결하여 상기 하부 부재와 사이에 케이블이 위치할 수 있는 공간을 형성하는 상부 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 부재에 작업자가 출입할 수 있는 출입구가 형성된 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 부재와 하부 부재가 형성하는 공간의 전방과 후방을 차폐하는 전방 부재와 후방 부재를 더 포함하며,

상기 전방 부재와 후방 부재에는 케이블이 유입 또는 유출되는 다수의 관로구가 형성된 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 3에 있어서,

상기 상부 부재와 하부 부재는 프리캐스트 세그먼트 공법으로 제작된 후 접합하여 형성된 것임을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 4에 있어서,

상기 접합은 모르타르, 콘크리트 에폭시 수지를 사용하여 접합된 것임을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 부재는 양 측면이 상기 하부 부재의 양 측면에 비해 더 돌출된 마제 아치 형상인 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 부재는 내측에 아치형의 두께 보강을 위한 보강 리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 7에 있어서,

상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 제작시 일체로 형성한 것임을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 7에 있어서,

상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 내측 상부 정점을 기준으로 양측이 대칭되는 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 9에 있어서,

상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 내측에 길이방향을 따라 설정 간격을 두고 다수 개가 형성된 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 7에 있어서,

상기 보강 리브는 상기 상부 부재의 내측 상부 양단을 철근 부재로 연결한 것임을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 1에 있어서,

상기 하부 부재와 상기 상부 부재의 두께는 7.2㎝ 내지 18㎝ 미만인 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 3에 있어서,

상기 상부 부재, 하부 부재, 전방 부재 및 후방 부재는 내부에 철근이 포함되는 콘크리트 구조물인 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 부재의 높이는 표준규격에 규정된 높이인 것을 특징으로 하는 맨홀.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,

전력 맨홀, 상수도 맨홀, 우수 맨홀, 통신 맨홀로 사용하는 것을 특징으로 하는 맨홀.