(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2016년12월26일
(11) 등록번호 10-1689884
(24) 등록일자 2016년12월20일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
E02D 27/42 (2006.01) E02D 27/32 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2010-0027959
(22) 출원일자 2010년03월29일
심사청구일자 2014년10월16일
(65) 공개번호 10-2010-0109458
(43) 공개일자 2010년10월08일
(30) 우선권주장
JP-P-2009-084165 2009년03월31일 일본(JP)
(56) 선행기술조사문헌
JP2000120080 A*
JP2006336555 A*
KR200291360 Y1*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
미쯔이 죠센 가부시키가이샤
일본 도쿄도 쥬오쿠 쯔키지 5죠메 6반 4고
(72) 발명자
미나미 요이치
일본 도쿄도 쥬오쿠 쯔키지 5죠메 6반 4고 미쯔이
죠센 가부시키가이샤 내
오노 준지
일본 도쿄도 쥬오쿠 쯔키지 5죠메 6반 4고 미쯔이
죠센 가부시키가이샤 내
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
한양특허법인
전체 청구항 수 : 총 2 항 심사관 : 박미정
(54) 발명의 명칭 탑상 구조물의 기초 구조
(57) 요 약
지주나 타워 등의 탑상 구조물의 기초 구조로서, 공사 기간의 단축화를 도모할 수 있고, 특히 다수의 탑상 구조
물을 건설할 때에 유리한 기초 구조를 제공한다.
탑상 구조물을 형성하는 주각 부재(3)의 형상과 거의 일치시킨 형상의 매설 통체(2)를 설치하여, 콘크리트(4)를
타설하여 콘크리트 기초(1)를 구축한다. 매설 통체(2)의 상단부에는 내측을 지향하여 튀어나오게 한 기초 플랜지
부(2a)가 형성되어 있어, 주각 부재(3)의 하측의 최하부 플랜지부(3a)와 중첩하도록 하고, 이들 플랜지부(2a,
3a)에서 볼트·너트 등의 고정 수단에 의해 매설 통체(2)에 주각 부재(3)를 고정하고, 순차적으로 주각 부재(3)
를 쌓아 올려 탑상 구조물을 건설한다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1689884
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(72) 발명자
프뤠링, 한스-피터
독일, 21698 하르세펠드, 슐스트라쎄 22
프뤠링, 크리스티안
독일, 21698 하르세펠드, 슐스트라쎄 22
스테펜스, 클라우스
독일, 28832 아침, 보겔에르웨그 1
등록특허 10-1689884
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명 세 서
청구범위
청구항 1
정상부가 상공의 고위치까지 신장하고, 그 정상부 및 주각부에 작용하는 외력에 의해, 적어도 전도 모멘트 및
수평력 등이 작용하는 탑상(塔狀) 구조물로서, 상기 주각부가 통형상의 주각 부재를, 이 통형상의 내측으로 튀
어나온 플랜지부에서 고정 수단에 의해 고정하여 쌓은 탑상 구조물의 기초 구조에 있어서,
최하부에 위치하는 상기 주각 부재의 최하부 플랜지부에 결합하는 기초 플랜지부를 가지는 매설 통체로 이루어
지며,
상기 기초 플랜지부의 아래쪽에서 상기 매설 통체에 콘크리트를 타설하고,
상기 매설 통체와 타설된 콘크리트가 서로 접하는 부분인 상기 매설 통체의 내벽면 또는 외벽면에는, 타설된 콘
크리트의 상단부가 면하는 위치보다 아래쪽에 완충재가 붙여져 있는 것을 특징으로 하는 탑상 구조물의 기초 구
조.
청구항 2
삭제
청구항 3
청구항 1에 있어서,
상기 매설 통체의 벽체에 투과 구멍을 형성하고, 이 투과 구멍에 헐겁게 끼워 방사상으로 수평근이 배치되어 있
는 것을 특징으로 하는 탑상 구조물의 기초 구조.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은, 지상에 건설되는 지주나 타워, 모뉴먼트 등과 같이 상공의 고위치까지 건설하는 탑상(塔狀) 구조물[0001]
의 기초 구조에 관한 것이다.
배 경 기 술
지상에 건설되는 탑상 구조물로서, 각종의 타워나 모뉴먼트, 굴뚝 등, 다양한 것이 있으며, 그 중 하나로서 풍[0002]
력 발전용 풍차의 지주인 풍차용 타워가 있다. 타워의 정상부에는, 복수장의 프로펠러 날개(블레이드)를 구비하
고, 이 풍차의 회전에 의해 발전하는 발전기, 풍차의 지향 방향을 바람이 불어 오는 쪽에 맞추는 회전 기구 등
의 중량물이 되는 나셀(nacelle)이 설치되어 있다. 또, 안정적으로 발전 효율을 높이기 위해서는, 안정된 바람
을 받는 것이 필요하여, 가능한 한 고위치에 정상부를 위치시키는 것이 바람직하다. 즉, 풍차 타워에서는, 가능
한 한 고위치까지 정상부를 신장시켜, 정상부에 중량물을 지지할 필요가 있다.
탑상 구조물에서는, 상공의 바람이 작용함으로써 수평 방향의 큰 하중을 받게 된다. 이 때문에, 탑상 구조물의[0003]
기초 부분에는 굽힘 모멘트가 전도 모멘트로서 작용한다. 특히, 풍차용 타워에서는, 수평 방향의 하중 이외에,
풍차의 블레이드의 회전이나 상기 회전 기구에 의한 풍차의 방향의 변경 등, 또한 그들의 다양한 하중의 조합에
의해, 복잡한 하중이 반복 작용하게 되어, 풍차용 타워를 전도시킬 우려가 있다. 또, 일본에서는 지진 하중에
의한 전도 모멘트도 크기 때문에, 바람에 의한 하중에 더하여 지진에도 대응할 수 있는 기초 구조가 요구되고
있다.
이런 종류의 기초 구조로서, 본건 출원인은, 프리스트레스를 도입하는 언본드 앵커를 사용한 탑상 구조물의 기[0004]
초 구조를 제안했다(특허 문헌 1 참조.)
등록특허 10-1689884
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선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 일본국 특허 출원 2008－232887 [0005]
발명의 내용
해결하려는 과제
상기 특허 문헌 1에 개시된 탑상 구조물의 기초 구조는, 상기 탑상 구조물의 주각부를 고정하는, 프리스트레스[0006]
를 도입하는 언본드 앵커와, 상기 언본드 앵커와 평행한 방향으로 배치한 세로근과, 상기 세로근의 각각에 접합
시켜, 그 세로근의 길이 방향으로 적절한 간격으로 배치한 원주를 이루는 후프근과, 상기 언본드 앵커와 상기
세로근에 교차하는 방향에 배치한 방사상 수평근으로 이루어지고, 상기 언본드 앵커와 세로근, 원주의 후프근,
방사상 수평근에 대해 콘크리트를 타설하여 기초부를 형성한 것이다.
이 기초 구조이면, 상기 언본드 앵커를 주체로 하여 그 주위에 후프근이나 세로근, 방사상 수평근 등을 배근(配[0007]
筋)하여 콘크리트를 타설하는 공정을 필요로 하기 때문에, 시공에 어느 정도의 시간을 필요로 하게 된다.
그런데, 풍력 발전 시설에서는, 일반적으로, 다수의 풍력 발전용 타워를 건설하여, 이른바 풍력 발전 지역화하[0008]
여 총발전량을 확보하는 것이 행해지고 있다. 이와 같이, 다수의 풍차 타워를 건설하기 위해, 각각의 기초부의
시공에 필요로 하는 시간을 단축화하는 것이 요구되고 있다.
또, 풍차 타워는 복수의 통형상의 주각 부재를 쌓아 건설되는 것으로, 통형상의 단부에 내측으로 튀어나온 플랜[0009]
지부를 형성하여, 상하의 주각 부재를 이 플랜지부에서 볼트 고정함으로써 연결시키는 구조가 채용되고 있다.
그래서, 본건 출원인은, 내측으로 튀어나온 플랜지부를 가지는 주각 부재의 구조에 주목하여, 간편하게 시공함[0010]
으로써, 시공 시간의 단축을 도모하고, 풍차 타워와 같이, 정상적으로 진동이 발생하는 구조물의 기초로서도 충
분히 대항할 수 있는 탑상 구조물의 기초 구조를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
과제의 해결 수단
정상부가 상공의 고위치까지 신장하고, 그 정상부 및 주각부에 작용하는 외력에 의해, 적어도 전도 모멘트 및[0011]
수평력 등이 작용하는 탑상 구조물로서, 상기 주각부가 통형상의 주각 부재를, 이 통형상의 내측으로 튀어나온
플랜지부에서 고정 수단에 의해 고정하여 쌓은 탑상 구조물의 기초 구조에 있어서, 최하부에 위치하는 상기 주
각 부재의 최하부 플랜지부에 적합한 기초 플랜지부를 가지는 매설 통체로 이루어지며, 상기 기초 플랜지부의
아래쪽으로서, 상기 최하부 플랜지부와 기초 플랜지부를 상기 고정 수단에 의해 고정하는 작업에 지장이 없는
높이까지, 상기 매설 통체에 콘크리트를 타설하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 매설 통체를, 상기 기초 플랜지부를 노출시킨 상태로 땅 속에 파묻고, 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기초[0012]
를 구축한다. 이 매설 통체의 기초 플랜지부와 최하부에 위치하는 주각 부재의 최하부 플랜지부를, 볼트·너트
등의 고정 수단에 의해 고정한다. 그 다음에, 최하부의 주각 부재에 바로 윗쪽의 주각 부재를 쌓는다.
또, 청구항 2의 발명에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조는, 상기 매설 통체의 상부로서, 타설된 콘크리트의 상[0013]
단부가 거의 면하는 위치로부터 아래쪽의 적절한 위치까지, 완충재가 붙여져 있는 것을 특징으로 하고 있다.
풍차 타워와 같이 정상적으로 진동이 발생하는 탑상 구조물의 기초에서는, 이 진동이 콘크리트 기초도 진동시킨[0014]
다. 콘크리트 기초가 진동하면, 이 반복 하중에 의해 매설 통체와 콘크리트의 사이에서 박리가 발생하거나, 콘
크리트 기초에 깨짐이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 탑상 구조물에 발생하는 진동을, 상기 완충재에 의해 콘
크리트 기초에 전달하는 것을 완화하도록 한 것이다.
또, 청구항 3의 발명에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조는, 상기 매설 통체의 벽체에 투과 구멍을 형성하고, 이[0015]
투과 구멍에 헐겁게 끼워 방사상으로 수평근이 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
콘크리트 기초의 배근을 매설 통체의 내측에도 배치하는 경우에는, 매설 통체의 벽체에 형성한 투과 구멍에 헐[0016]
겁게 끼워 배근하도록 한 것이다. 이 수평근의 매설 통체 내에 위치하는 내측 단부는, 탑상 구조물의 기둥 단면
등록특허 10-1689884
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중심을 중심으로 한 원호 상에 배치한다.
발명의 효과
이 발명에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조에 의하면, 매설 통체를 땅 속에 파묻고, 콘크리트를 타설함으로써[0017]
시공할 수 있기 때문에, 배근으로 이루어지는 기초 구조에 비교하여, 시공 시간을 단축할 수 있다. 이 때문에,
풍력 발전 지역과 같은 다수의 주각부를 건설하는 시공을 행하는 경우의 공사 기간을 단축할 수 있어 유리한 것
이 된다.
또, 청구항 2의 발명에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조에 의하면, 탑상 구조물에 발생하는 진동이 콘크리트 기[0018]
초에 전달하는 것을 가능한 한 억제할 수 있다. 이 때문에, 반복 하중을 받은 경우여도, 콘크리트 기초에 깨짐
이 발생하는 것을 가능한 한 방지하여, 콘크리트 기초의 파손 등을 없앨 수 있다.
또, 청구항 3의 발명에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조에 의하면, 배근을 필요로 하는 경우라도 간단하게 시공[0019]
을 행할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 이 발명의 제1 실시 형태에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 설명하는 개략을 나타낸 단면도이다.[0020]
도 2는 제1 실시 형태에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 설명하는 사시도이다.
도 3은 이 발명의 제2 실시 형태에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 설명하는 개략을 나타낸 단면도이다.
도 4는 제2 실시 형태에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 설명하는 사시도이다.
도 5는 이 발명의 제3 실시 형태에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 설명하는 개략을 나타낸 단면도이다.
도 6은 제3 실시 형태에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 설명하는 사시도이다.
도 7은 제3 실시 형태에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 설명하는 평면도이다.
도 8은 이 발명에 관련된 기초 구조에 의해 건설하는데 적합한 탑상 구조물의 하나로서, 풍차 타워를 예시하는
도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 도시한 바람직한 실시 형태에 기초하여 이 발명에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조를 구체적으로 설명한[0021]
다. 또한, 이 기초 구조는 탑상 구조물을 위한 것이면, 구조물의 기능 등에 관계없이 이용할 수 있지만, 이 실
시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 발전용 풍차의 나셀 등이 설치되는 풍차 타워(20)를 예시하여 설명
한다.
일반적인 풍차 타워(20)는, 주각부(21)의 정상부에 나셀(22)이나 블레이드(23)가 설치되어 있다. 주각부(21)는[0022]
다수의 주각 부재(3)가 쌓아 올려져 형성되고, 그 최하부는 콘크리트 기초에 고정되어 있다.
도 1 및 도 2는, 이 발명의 제1의 실시 형태에 관련된 구조를 구비한 콘크리트 기초(1)를 나타내고 있다. 도 2[0023]
및 도 8에 나타내는 바와 같이, 최하부에 설치되는 상기 주각 부재(3)는 매설 통체(2)에 쌓아진다. 이 매설 통
체(2)는, 풍차 타워의 최하부의 주각 부재(3)에 연속하는 형상의 통형상으로 형성되어 있고, 주각 부재(3)가 원
통형이면 이 매설 통체(2)도 이 도면에 나타내는 바와 같이 원통형으로 형성된다. 이 매설 통체(2)의 상단부에
는, 상기 주각 부재(3)의 하단부의 최하부 플랜지부(3a)와 중첩하는 기초 플랜지부(2a)가 형성되어 있다. 또한,
이들 플랜지부(2a, 3a)는 모두, 주각 부재(3)와 매설 통체(2)의 내측을 지향하여 돌출 설치한 내측 플랜지로 하
고 있다. 또, 기초 플랜지부(2a)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 도시하지 않은 볼트를 삽입 통과시키는 볼트
구멍(2b)이 형성되어 있다. 또한, 주각 부재(3)의 최하부 플랜지부(3a)에도 동일한 볼트 구멍(도시하지 않음)이
형성되어 있어, 플랜지부(2a, 3a)를 중첩시켰을 때에 합치하도록 하고 있다. 또, 매설 통체(2)의 하단부에는 원
환 형상의 대좌환(臺座環)(2c)이 설치되어 있다.
이 매설 통체(2)를, 풍차 타워를 건설하여야 할 장소에 설치하고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 콘크리트(4)를[0024]
타설함으로써 콘크리트 기초(1)를 구축한다. 이 때 콘크리트 기초(1)의 상면으로부터 매설 통체(2)의 상단이 돌
출된 상태로 한다. 이 매설 통체(2)의 기초 플랜지부(2a)에 주각 부재(3)의 최하부 플랜지부(3a)를 중첩시키고,
상기 볼트 구멍(2b)에 고정 수단으로서 볼트를 삽입 통과시켜 너트를 조이면, 매설 통체(2)에 주각 부재(3)가
등록특허 10-1689884
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고정된다. 이 때문에, 매설 통체(2)의 콘크리트 기초(1)로부터의 돌출량은, 이 볼트·너트 등의 고정 수단에 의
한 고정 작업을 행하는데 불편해지지 않는 정도로 한다. 그리고, 순차적으로 주각 부재를 쌓아 올림으로써 풍차
타워(20)가 건설된다.
도 3 및 도 4는, 이 발명의 제2의 실시 형태에 관련된 구조를 구비한 콘크리트 기초(5)를 나타내고 있다. 또한,[0025]
제1의 실시 형태에 관련된 기초 구조와 동일한 부위에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 이 실시 형태에
관련된 매설 통체(2)의 중간부의 내외벽면에는, 고무 등의 완충재(6)가 감겨 붙여져 있다. 이 완충재(6)가 감겨
있는 위치는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 콘크리트 기초(5)의 상면에 거의 일치하는 위치로부터, 매설 통체
(2)의 직경에 따라 적절한 위치까지가 되어, 콘크리트 기초(5)에 파묻히도록 하고 있다. 예를 들면, 매설 통체
(2)의 외경이 4~5m인 경우에는, 폭이 20~40cm 정도의 완충재(6)를 감는다. 또한, 이 완충재(6)의 폭이나 두께
등은, 매설 통체(2)의 직경에 따라, 또, 재질 등에 따라 선정하는 것으로, 설계시에 적절한 것으로 하면 된다.
이 제2의 실시 형태에 관련된 기초 구조를 구비한 콘크리트 기초(5)도, 매설 통체(2)를 소정의 장소에 설치한[0026]
후 콘크리트(7)를 타설함으로써 구축한다. 이 때, 상기 완충재(6)가 콘크리트 기초(5)의 표면보다도 조금 하측
에 위치하도록 하는 것이, 기후 등의 영향을 잘 받지 않아 바람직하다.
상기 서술한 제1의 실시 형태에 관련된 구조를 구비한 콘크리트 기초(1)에서는, 풍차 타워와 같이 정상적으로[0027]
진동이 발생하는 탑상 구조물인 경우에는, 이 진동이 콘크리트 기초(1)에 전달된다. 이 때문에, 반복 하중을 받
아, 콘크리트 기초(1)의 표면의 매설 통체(2)의 주위에 깨짐 등이 발생하기 쉬워, 시간이 지남에 따라 파괴될
우려가 생긴다. 특히, 고층의 탑상 구조물에서는 진폭도 커지기 때문에, 깨짐의 발생은 현저해진다.
이에 반해, 제2의 실시 형태에 관련된 기초 구조를 구비한 콘크리트 기초(5)의 경우에는, 풍차 타워에 발생하는[0028]
진동이 완충재(6)에 의해 완화되어 콘크리트 기초(5)에 전달될 때에 감쇠된다. 이 때문에, 콘크리트 기초(5)에
깨짐 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 도 5~도 7은 제3의 실시 형태에 관련된 기초 구조를 구비한 콘크리트 기초(10)를 나타내고 있으며, 필요에[0029]
따라 매설 통체(2)의 내측의 부분에 배근할 필요가 있는 경우를 나타내고 있다. 또한, 제1 실시 형태 또는 제2
실시 형태에 관련된 기초 구조와 동일한 부위에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 이 매설 통체(2)의 벽체
와 완충재(6)에, 둘레 방향을 따라 적절한 수의 투과 구멍(11)이 형성되어 있다. 그리고, 도 7에 나타내는 바와
같이, 콘크리트 기초(10)를 구축할 때에, 이 투과 구멍(11)에 헐겁게 끼워 방사상으로 수평근(12)을 배근할 수
있다. 또한, 이 수평근(12)의 적절한 위치에 세로근(13)을 접합시킬 수도 있다. 즉, 매설 통체(2)를 설치하여,
수평근(12)이나 세로근(13) 등을 배근한 후, 콘크리트(14)를 타설하여 이 콘크리트 기초(10)를 구축한다.
또한, 도 5~도 7에서는, 수평근(12)을, 완충재(6)를 붙인 경우에 대해서 나타냈지만, 완충재(6)를 붙이지 않는[0030]
상기 제1의 실시 형태에 관련된 콘크리트 기초(1)라도 매설 통체(2)에 투과 구멍(11)을 형성함으로써 수평근
(12)을 배근할 수도 있다. 또, 완충재(6)를 붙인 구조로 한 경우에, 이 완충재(6)를 관통하지 않는 위치, 즉,
도 5에 있어서 상상선으로 나타내는 바와 같이, 완충재(6)보다도 아래쪽측의 위치에 투과 구멍(11a)을
형성하여, 수평근(12)을 배근할 수도 있다.
산업상 이용가능성
이 발명에 관련된 탑상 구조물의 기초 구조에 의하면, 매설 통체를 설치하여 콘크리트를 타설함으로써 콘크리트[0031]
기초를 구축하기 때문에, 공사 기간의 대폭적인 단축화에 기여할 수 있어, 풍력 발전 지역과 같이 다수의 탑상
구조물을 건설하는데 유리한 구조의 기초가 된다.
부호의 설명
1 콘크리트 기초 2 매설 통체[0032]
2a 기초 플랜지부 2b 볼트 구멍
2c 대좌환 3 주각 부재
3a 최하부 플랜지부 4 콘크리트
5 콘크리트 기초 6 완충재
7 콘크리트 10 콘크리트 기초
등록특허 10-1689884
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11 투과 구멍 12 수평근
13 세로근 20 풍차 타워
21 주각부 22 나셀
23 블레이드
도면
도면1
도면2
등록특허 10-1689884
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도면3
도면4
도면5
등록특허 10-1689884
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도면6
도면7
등록특허 10-1689884
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도면8
등록특허 10-1689884
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