KR101124499B1 - Pipe loop type reinforcing ring for wastewater treating equipment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 하기의 수학식 3의 안전성 및 하기의 수학식 4의 좌굴하중 요건을 충족시키는 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링이 제공되며: The present invention relates to a pipe loop type reinforcement ring of a sewage treatment plant. According to the present invention, there is provided a pipe loop type reinforcement ring for a sewage treatment plant that satisfies the safety of Equation 3 below and the buckling load requirement of Equation 4 below. And:

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112009063523899-pat00001
Figure 112009063523899-pat00001

(상기한 수학식에서

Figure 112009063523899-pat00002
= 파이프의 압축응력이고
Figure 112009063523899-pat00003
= 파이프의 휨응력이다.)(In the above equation
Figure 112009063523899-pat00002
= Compressive stress of the pipe
Figure 112009063523899-pat00003
= Bending stress of the pipe.)

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112009063523899-pat00004
≥2P
Figure 112009063523899-pat00004
≥2P

(상기한 수학식에서 E′는 지반의 탄성계수이고, E는 강재의 탄성계수이며, I는 원형강관 보강 링의 단면 2차 모멘트이고, r은 구조물 본체의 반지름이며, P는 단위 폭 당 하중이다.) (E 'in the above equation, E' is the elastic modulus of the ground, E is the elastic modulus of the steel, I is the cross-sectional secondary moment of the round steel pipe reinforcement ring, r is the radius of the structure body, P is the load per unit width) .)

본 오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링은 법정 안전성 및 좌굴하중 값에 대한 법정 요건을 강재 파이프형 루프에 맞게 변경시킨 공학적 수학식을 통한 설계 기준에 따라 디자인하여 경제성 및 효율성 높게 충족시킬 수가 있음은 물론, 일반 배관용 탄소 강관을 이용한 파이프 루프를 이용하므로 그 구성이 간단하고 제작이 용이하며 그 코스트도 상대적으로 저렴하고, 제작된 파이프 루프의 설치 적용 또한 간단하고 용이함은 물론, 오수처리시설에 대한 추후 보수도 용이하게 된다는 장점을 가진다. The pipe loop type reinforcement ring of this sewage treatment plant can be designed according to the design criteria through the engineering formula that changed the statutory requirements for stabilization safety and buckling load values to the steel pipe loops, so that it can meet economic efficiency and efficiency. Of course, since the pipe loop using carbon steel pipe for general plumbing is used, its configuration is simple and easy to manufacture, and its cost is relatively inexpensive, and the installation and application of the manufactured pipe loop is also simple and easy. It also has the advantage of easy maintenance later.

오수처리시설, 파이프 루프(pipe loop), 보강, 링, 탄소 강관, FRP Sewage Treatment Plant, Pipe Loop, Reinforcement, Ring, Carbon Steel Pipe, FRP

Description

오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링{PIPE LOOP TYPE REINFORCING RING FOR WASTEWATER TREATING EQUIPMENT}PIPE LOOP TYPE REINFORCING RING FOR WASTEWATER TREATING EQUIPMENT}

본 발명은 오수처리시설의 파이프 루프(pipe loop)형 보강 링(reinforcing ring)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 하수도법에 의한 개인하수처리시설 중 주로 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastics: FRP)으로 제작되는 오수처리시설에 효과적으로 적용 가능한 일반 배관용 탄소 강관으로 제작되는 효과적이고 경제적이면서도 법정 안전성과 허용좌굴하중 기준치를 충족하는 오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링에 관한 것이다. The present invention relates to a pipe loop type reinforcing ring of a sewage treatment plant, and more specifically, mainly made of fiber reinforced plastics (FRP) in a personal sewage treatment plant by the sewage method. The present invention relates to a pipe loop type reinforcement ring of a sewage treatment plant that is manufactured from carbon steel pipes for general plumbing that can be effectively applied to sewage treatment facilities, and which satisfies statutory safety and allowable buckling load criteria.

쾌적한 인간생활의 영위를 위하여 생활환경 오염의 주요 원인인 생활하수를 멀리 배제시킴으로써 생활환경 주변을 청결히 하기 위하여 하수관거에 의한 오염물질의 배출은 주거지의 생활환경 개선에 크게 기여하기는 하였으나 과도한 오염물의 유입 시에는 수계의 자정작용을 넘어 자연환경 오염을 유발하고 그에 따라 수질오염에 의한 전염병의 전파 등과 같은 문제를 초래하게 되므로 하수관거를 통한 수계에의 방류 전 생활하수 처리를 위한 1차 개인하수처리시설 및/또는 이를 집수하여 정화하는 2차 대단위 처리시설은 현대 산업 사회의 위생 수준 향상을 위해 반드시 필요한 일이 되었다.In order to clean the living environment by eliminating the sewage, which is the main cause of environmental pollution, for the sake of a pleasant human life, the discharge of pollutants by sewage pipes contributed greatly to the improvement of the living environment in residential areas. The city will cause pollution of the natural environment beyond the self-cleaning action of the water system and thus cause problems such as the transmission of infectious diseases due to water pollution. Therefore, the primary personal sewage treatment facility for the treatment of domestic sewage before discharge into the water system through sewage pipes and And / or secondary large-scale treatment facilities that collect and purify them have become necessary to improve the hygiene standards of modern industrial societies.

세계보건기구(WHO)에 의하면 개발도상국과 같이 하수도 보급률이 낮은 국가에서 하수도 관로를 설치하여 오수를 차집하기에는 막대한 비용과 공기가 소요되므로 이원적으로 장기계획에 의한 대단위 하수도 사업을 시행하면서 단기적으로는 개별적인 단독 정화조나 오수처리시설과 같은 개인 하수처리시설을 병행하는 것이 바람직한 것으로 보고하고 있다.According to the World Health Organization (WHO), it is costly and air to collect sewage pipes in the countries with low sewerage distribution rates, such as developing countries, so that large-scale sewage projects based on long-term plans are dualized. It is reported that it would be desirable to combine individual sewage treatment facilities such as individual septic tanks or sewage treatment plants.

물론, 상기한 단독 정화조나 오수처리시설은 선진국이나 개발도상국을 막론하고 하수처리시설이 완비되지 않은 인구 밀도가 낮은 지역에서는 그 설치가 법에 의해 의무화되어 있다.Of course, the above-described single septic tanks and sewage treatment facilities are mandated by law in low-density areas where sewage treatment facilities are not fully equipped, regardless of developed or developing countries.

우리나라의 경우에도, 하수도법 제2조 제13호에 의하면 "개인하수처리시설"이라 함은 건물ㆍ시설 등에서 발생하는 오수를 침전ㆍ분해 등의 방법으로 처리하는 시설을 말하는 것으로 정의되어 있고, 하수도법 시행령 제24조(개인하수처리시설의 설치)에 의하면 하수처리구역 밖에서는 1일 오수 발생량 2m3를 기준으로 이를 초과하는 경우에는 '오수처리시설'을 설치하고 그 이하에서는 '정화조'(침전 부패식의 단독 정화조)를 설치하도록 규정함으로써, 개인하수처리시설을 오수처리시설과 정화조로 분류하고 있다.In Korea, according to Article 2, 13 of the Sewerage Act, the term "personal sewage treatment facility" is defined as a facility that treats sewage from buildings and facilities by sedimentation and decomposition. According to the 24 (individual sewage treatment installation), if it exceeds it, based on the daily sewage amount 2m 3 is outside the sewage treatment zone was provided with a "sewer system" below the "tank" (precipitation decay equation By setting up a single septic tank, the sewage treatment plant is classified into a sewage treatment plant and a septic tank.

상기한 하수도법에 규정된 개인하수처리시설 중 동 시행령에 규정된 오수처리시설로서는 제한적인 것이 아니라 선택적으로 다양한 방식이 적용 가능함은 물론이지만, 가장 전형적이고 일반적인 구조에 대하여 언급하면 오수처리시설(30)은 도 1에 도시한 바와 같이 유입된 오수의 유량 조정 및 슬러지 분리를 위한 유량 조정조(31), 이어서 생물막의 발포 공극 내 안식률(즉, 증식률) 기능 증대와, 발포 공극 내 생물막을 구성하는 혐기성 미생물(anaerobic microorganisms)과 호기성 미생물(aerobic microorganisms)을 활성화 및 최적화시킴으로써 탈인 및 탈질 기능을 높이면서, BOD 값을 정상치로 유지시키기 위한 직렬로 연결되는 접촉 폭기 제1실(32) 및 제2실(33), 월류(越流) 웨어(ware)를 통하여 직렬로 연결되며 여과 장치를 통하여 침전되지 않은 핀 플록(pin flock) 및 미분해 유기물질을 재처리를 위하여 피드백(feedback)시키는 침전물 분리를 위한 침전조(34), 다음으로 정화 처리 효율을 극대화하고, 간접 폭기를 이용하여 발포 공극의 미생물학적 특성을 잔류 유기물 부하 값에 따라 상대적으로 부착 또는 박리되는 자율 제어 가능하도록 디자인된 직렬로 연결되는 접촉 폭기 제3실(35) 및 제4실(36), 그리고 이에 직렬 후속 연결되는 방류조(37), 정화 청정수를 방류하기 위한 여과실 및/또는 소독실(38)로 구성될 수 있다.Of course, the sewage treatment facilities specified in the Enforcement Decree among the sewage treatment facilities specified in the above sewage law are not limited, but various methods may be selectively applied. However, referring to the most typical and general structure, the sewage treatment facilities 30 As shown in FIG. 1, the flow rate adjustment tank 31 for adjusting the flow rate of the introduced sewage and sludge separation, and then, increases the stability rate (ie, growth rate) in the foamed voids of the biofilm, and anaerobic constituting the biofilm in the foamed voids. Contact aeration chambers 1 and 2 connected in series to maintain normal BOD values while enhancing dephosphorization and denitrification by activating and optimizing anaerobic microorganisms and aerobic microorganisms. 33) Pin flocks and U.S. serially connected through a laminar ware and not settled through a filtration device. Settling tank 34 for sediment separation to feed back the organic matter for reprocessing, followed by maximizing purification efficiency, and using indirect aeration to relate the microbiological properties of the foamed pores according to residual organic load values. Contact aeration third chamber 35 and fourth chamber 36, which are designed to be autonomous control attached or detached in the same manner, and discharge tank 37 connected in series therewith, for discharging purified clean water. Fruit and / or disinfection chamber 38.

그러나 상기한 일반적인 구조의 오수처리시설(30)에서 침전조(34)의 위치는 접촉 폭기 제3실(35) 또는 제4실(36) 다음에 설치할 수도 있고, 접촉 폭기 제1실(32) 및 제2실(33) 대신에 이를 혐기성 미생물만을 위한 혐기성 여상 처리실로 구성할 수도 있으며, 접촉 폭기실의 수효를 3실, 또는 4실을 초과하는 5실 또는 6실 등으로 구성할 수도 있음은 물론이다.However, in the sewage treatment facility 30 of the general structure described above, the position of the settling tank 34 may be installed after the third chamber 35 or the fourth chamber 36 of the contact aeration, or the first chamber 32 of the contact aeration. Instead of the second chamber 33, it may be configured as an anaerobic filter chamber for anaerobic microorganisms only, and the number of contact aeration chambers may be composed of three or five or six or more rooms. to be.

전술한 오수처리시설(30)에서 처리 구획별 공간은 처리수 유통 경로 상에 개구가 설치된 FRP 격벽(39)으로 구획되며, 상기한 오수처리시설(30)의 내주연에는 길이 방향을 따라 1.5m 간격으로 내압 강도 보강을 위한 후술하는 FRP 보강 링(1′)이 설치된다. In the wastewater treatment facility 30, the space for each treatment compartment is partitioned by an FRP partition 39 having an opening on the treatment water distribution path, and 1.5 m along the longitudinal direction of the inner circumference of the wastewater treatment facility 30. At intervals, the FRP reinforcement ring 1 ', which will be described later, for strengthening the pressure resistance, is installed.

상기한 오수처리시설은 대부분 비중이 약 1.4~1.8이고 굴곡탄성률이 약 80,000kg/cm2 정도이며 우수한 내식성을 나타내고, 쏘잉(sawing)이나 커팅(cutting)과 같은 물리적 가공성이 양호하며, 경량 재료라는 특성을 가지는 섬유강화플라스틱(FRP)으로 제작되며, 섬유강화플라스틱(FRP)은 합성수지를 유리섬유나 탄소섬유 등과 같은 섬유상 강화재로 복합화하여 (compositing) 기계적 강도 및 내열성 등과 같은 물성을 향상시킨 수지로서, 광범위한 용도에 널리 사용되고 있다. Most of the sewage treatment facilities described above have a specific gravity of about 1.4 to 1.8, a flexural modulus of about 80,000 kg / cm 2 , and excellent corrosion resistance, and have good physical processability such as sawing or cutting, and are lightweight materials. It is made of fiber-reinforced plastics (FRP) having characteristics, and fiber-reinforced plastics (FRP) is a resin that improves physical properties such as mechanical strength and heat resistance by compositing synthetic resin with fibrous reinforcements such as glass fiber or carbon fiber. Widely used in a wide range of applications.

다시 관련 법규로 환원하여 언급하면, 하수도법시행규칙 제55조(개인하수처리시설 제조제품의 구조 및 규격 등의 기준) 관련 별표 12의 개인하수처리시설 제조제품의 구조ㆍ규격ㆍ재질 및 성능 기준에 따르면, 개인하수처리시설 중 오수처리시설은 원형 구조물의 내부에 1.5m마다 보강 링을 구조물 본체와 일체형으로 성형하여야 하며, 보강 링의 단면은 안전성이 1보다 작고, 허용 좌굴하중이 단위 폭 당 하중의 2배 이상이 되도록 하여야 한다고 규정하고 있다.In other words, in accordance with Article 55 of the Sewerage Act Enforcement Rule (Standards of Structures and Standards of Manufactured Products of Personal Sewage Treatment Facilities), According to the sewage treatment plant, the reinforcing ring is to be integrally formed with the structure body every 1.5m inside the circular structure, and the cross section of the reinforcing ring is less than 1, and the allowable buckling load is the load per unit width. It is stated that it should be more than twice.

아울러, 전술한 별표 12의 기준에 의하면, 보강 링은 유리섬유강화플라스틱(FRP)으로 제작되어야 하며 그 안전성 및 허용 좌굴하중은 하기의 계산식을 충족하도록 요구하고 있다. In addition, according to the criteria of Table 12, the reinforcing ring should be made of glass fiber reinforced plastic (FRP) and its safety and allowable buckling load are required to satisfy the following formula.

[수학식 1][Equation 1]

가) 안전성 계산식: σ ÷ 420kg/㎠ + σ1 ÷ 700kg/㎠A) Safety formula: σ ÷ 420kg / ㎠ + σ 1 ÷ 700kg / ㎠

[수학식 2][Equation 2]

나) 허용좌굴하중 계산식: 3EI/r3 B) Allowable buckling load calculation formula: 3EI / r 3

※ 응력(σ) = Pr ÷ A, ※ Stress (σ) = Pr ÷ A,

굴곡응력(σ1) = 0.84Pr

Figure 112009063523899-pat00005
/bt
Figure 112009063523899-pat00006
Flexural Stress (σ 1 ) = 0.84 Pr
Figure 112009063523899-pat00005
/ bt
Figure 112009063523899-pat00006

P: 단위 폭 당 하중(P = 40.73kg/cm)P: load per unit width (P = 40.73 kg / cm)

r: 반지름r: radius

A: 보강 링의 단면적A: Cross section of the reinforcing ring

b: 보강 링의 너비b: width of reinforcement ring

t: 보강 링의 두께t: thickness of reinforcement ring

E: 탄성률(80,000)E: modulus of elasticity (80,000)

I: 보강 링의 단면 2차 모멘트(I=bt3/12) I: cross-section of the support ring moment of inertia (I = bt 3/12)

따라서 하수도법시행규칙 제55조 관련 별표 12에 의하면, 개인하수처리시설 중 오수처리시설의 보강 링은 법정된 안정성과 허용좌굴하중을 지닌 FRP로 제작됨이 원칙이다. Therefore, according to Attachment 12 of Article 55 of the Sewerage Law Enforcement Rule, the reinforcement ring of sewage treatment facilities among individual sewage treatment facilities is made of FRP with stabilization and allowable buckling load.

그러나 이와 같은 기준을 충족하는 FRP 보강 링(도 1에서의 도면부호 1′참조)을 제작하기 위해서는 FRP 중공 탱크의 직경이 1800~2800mm일 경우 보강 링의 폭이 적어도 10cm이고 두께 8 내지 10cm 이상인 중실형(中實形)으로 제작되어야만 하나, FRP는 그 제작 특성상 유리섬유 로빙 클로쓰(roving cloth) 및/또는 매트(mat)를 한 장씩 낱장으로 덧 붙여 제작하여야 하므로 FRP 보강 링의 두께를 적 어도 8 내지 10cm 이상으로 하기 위해서는 그 제작이 대단히 번거롭고 장시간이 소요되므로 그에 따른 자재비 및 인건비 상승은 물론, 공정 효율성 및 경제성을 제약하는 중요 요소가 된다는 문제점이 있다. However, in order to manufacture the FRP reinforcement ring (see reference numeral 1 ′ in FIG. 1) that satisfies these standards, when the diameter of the FRP hollow tank is 1800 ~ 2800mm, the solidity of the reinforcement ring is at least 10cm wide and 8-10cm thick. It should be made in the form of a mold, but the FRP reinforcement ring should be made at least at the thickness because FRP should be made by adding a piece of fiberglass roving cloth and / or mat. In order to make the 8 to 10cm or more, the manufacturing is very cumbersome and takes a long time, thereby increasing the material cost and labor cost, and there is a problem that it becomes an important factor that restricts process efficiency and economic efficiency.

이러한 이유로 법정 요건에 합당하게 FRP 보강 링을 설치하려면 FRP 오수처리시설(정화처리용 탱크)의 제작 기간이 상당히 늘어나게 될 뿐만 아니라 유리섬유 로빙 클로쓰 및/또는 매트의 순차적인 적층 과정에서의 하자로 인한 불량 문제가 발생할 염려가 높다. For this reason, the installation of FRP reinforcement rings in accordance with statutory requirements not only significantly increases the manufacturing period of the FRP sewage treatment plant (cleaning tank) but also results in defects in the sequential lamination process of glass fiber roving cloths and / or mats. There is a high possibility of a defect problem.

따라서 법정 요건에 합당한 FRP 보강 링의 제작은 오수처리시설 제작 업체의 경쟁력 약화 및 운영 재정적 문제 초래의 주요 요인 중 하나가 되고 있다.Therefore, the production of FRP reinforcement rings that meet the legal requirements is one of the main factors in weakening the competitiveness of sewage treatment plant manufacturers and causing operational financial problems.

상기한 바와 같은 이유로 인하여 해당 거래계에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 오수처리시설용 중공 동체(20)의 내주연에 1.5m 간격 마다 법규에 의하여 중실형을 적용하여야 함에도 불구하고 속이 비어 있는 n자형 FRP 보강 링(1″)이 공공연히 사용되고 있음이 현실이며, 그 구조는 주형(미도시)을 이용하여 성형된 루프(23a)(roof)와 그 양측의 경사 또는 수직 측벽(23b)과 플랜지(23c)를 가지며 루프(23a)와 측벽(23b)에 의해 한정되는 공간(23d)은 속이 비어 있는 불법적인 형태로서 외견상으로는 속이 채워져 있는 법규에 합당한 구조와 외견상으로는 전혀 구분되지 않는다.For the reasons as described above, the n-type FRP reinforcement hollowed out in spite of having to apply a solid type in accordance with the law every 1.5m interval to the inner circumference of the hollow body 20 for sewage treatment facilities as shown in FIG. It is a reality that the ring 1 ″ is used in public, and its structure is a loop 23a formed using a mold (not shown), and the inclined or vertical side walls 23b and the flange 23c on both sides thereof. The space 23d, which is defined by the loop 23a and the side wall 23b, is a hollow and illegal form, and is apparently indistinguishable from the structure conforming to the laws and regulations that are filled inside.

그러나 이와 같은 불법적인 구조의 보강 링(1″)을 사용할 경우, 지중에 매립하여 설치된 후 토압이나 수압에 대한 내압성이 불충분하여 오수처리시설이 부분적 또는 전체적으로 파괴되거나 좌굴될 우려가 대단히 높고, 재시공하려 하여도 보 강 링(23) 자체가 좌굴 파손될 가능성이 높으므로 부분적인 보수 시공이 불가하여 전체적으로 다시 교체하여 시공하여야만 한다는 심각한 문제점이 있다.However, when using such an illegally reinforced reinforcing ring (1 ″), there is a high possibility that the sewage treatment plant will be partially or completely destroyed or buckled due to insufficient pressure resistance against earth pressure or water pressure after being buried in the ground. Even if the reinforcing ring 23 itself is likely to be buckled breakage, there is a serious problem that it is impossible to partially repair the construction and must be replaced again as a whole.

한편, 도 2에서의 미설명부호 21은 맨홀 개구이다. On the other hand, reference numeral 21 in Fig. 2 is a manhole opening.

비록 도시하지는 않았지만, 근자 들어 상기한 오수처리시설의 외주면에 소정의 간격으로 보강용 테를 부착시킨 예가 있기는 하지만, 이러한 보강용 테는 오수처리시설의 내부로부터 외부 방향으로의 압력에 대한 내압 특성은 보강되나 매설 시공 후 외부로부터 내부로 가해지는 토압이나 수압 등에 대한 보강은 이루어지지 않으므로 법규에서 규정하는 보강과는 무관하며, 이러한 경우에는 오히려 외부로의 돌출 보강 테로 인한 운반성 및 작업성이 열등할 뿐만 아니라, 매설 시공 시 돌출 보강 테 부분을 제외한 부분에서의 파손 우려가 높다는 문제점이 있다.Although not shown, the reinforcement frame is attached to the outer circumferential surface of the sewage treatment plant at a predetermined interval in recent years, but the reinforcing frame has a pressure resistance characteristic against the pressure from the inside to the outside of the sewage treatment plant. Is reinforcement, but it is irrelevant to the reinforcement prescribed by the law because it does not reinforce the earth pressure or water pressure applied from the outside to the inside after laying, and in this case, the transportability and workability due to the reinforcing reinforcement frame to the outside are inferior. In addition, there is a problem that there is a high risk of damage in the portion except the protruding reinforcement frame when buried construction.

따라서 당업계에 있어서는 법규에서 규정된 제작하기 번거롭고 비경제적인 FRP 보강 링 대신에 해당 법규의 요건을 경제적으로 충족할 수가 있는 다른 소재로 된 제작이 용이하고 적용 시 효과적인 보강 링의 개발이 절실히 요청되어 왔다. Therefore, there is an urgent need in the art to develop an effective reinforcement ring that is easy to manufacture and effective in application of other materials that can economically meet the requirements of the law instead of the cumbersome and uneconomical FRP reinforcement ring specified by the law. .

따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 간단한 구성으로서 제작이 용이하고 상대적으로 저렴한 FRP 이외의 강관 소재로 된 오수처리시설용 보강 링을 제공하기 위한 것이다.Therefore, the first object of the present invention is to provide a reinforcing ring for sewage treatment facilities made of steel pipe materials other than FRP, which is easy to manufacture and relatively inexpensive as a simple configuration.

본 발명의 두 번째 목적은 상기한 첫 번째 목적에 더하여 하수도법 및 시행규칙과 별표 12에서 규정하는 법정 요건을 높은 경제성으로 충족시킬 수가 있는 오 수처리시설용 강관 소재로 된 보강 링을 제공하기 위한 것이다.The second object of the present invention is to provide a reinforcing ring made of steel pipe material for sewage treatment facilities in addition to the first object described above, which can satisfy the economic requirements of the sewage law and the enforcement regulations and the statutory requirements in Table 12 with high economic efficiency.

본 발명의 세 번째 목적은 전술한 목적에 더하여, 상기한 법정 요건의 충족에 대하여 과학적 수학적으로 검증된 오수처리시설용 강관 소재로 된 보강 링을 제공하기 위한 것이다. A third object of the present invention is to provide a reinforcing ring made of steel pipe material for sewage treatment facilities which has been scientifically and mathematically verified for meeting the above statutory requirements.

본 발명의 네 번째 목적은 상기한 목적에 더하여 그 설치가 용이함은 물론, 오수처리시설의 추후 보수가 용이한 오수처리시설용 강관 소재로 된 보강 링을 제공하기 위한 것이다.The fourth object of the present invention is to provide a reinforcing ring made of steel pipe material for sewage treatment facilities, in addition to the above-mentioned objects, as well as easy installation thereof, and easy maintenance of sewage treatment facilities later.

본 발명의 상기한 첫 번째 내지 네 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態)에 따르면, 하기의 수학식 3의 안전성 및 하기의 수학식 4의 좌굴하중 요건을 충족시키는 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링이 제공된다.According to one preferred aspect of the present invention for smoothly achieving the aforementioned first to fourth objects of the present invention, sewage that satisfies the safety of Equation 3 below and the buckling load requirement of Equation 4 below A pipe loop reinforcement ring for the treatment plant is provided.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112009063523899-pat00007
Figure 112009063523899-pat00007

(상기한 수학식에서

Figure 112009063523899-pat00008
= 파이프의 압축응력이고
Figure 112009063523899-pat00009
= 파이프의 휨응력이다.)(In the above equation
Figure 112009063523899-pat00008
= Compressive stress of the pipe
Figure 112009063523899-pat00009
= Bending stress of the pipe.)

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112009063523899-pat00010
≥2P
Figure 112009063523899-pat00010
≥2P

(상기한 수학식에서 E′는 지반의 탄성계수이고, E는 강재의 탄성계수이며, I는 원형강관 보강 링의 단면 2차 모멘트이고, r은 구조물 본체의 반지름이며, P는 단위 폭 당 하중이다.) (E 'in the above equation, E' is the elastic modulus of the ground, E is the elastic modulus of the steel, I is the cross-sectional secondary moment of the round steel pipe reinforcement ring, r is the radius of the structure body, P is the load per unit width) .)

본 발명의 전술한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 양태에 따르면, 상기한 양태에 있어서 상기한 파이프 루프형 보강 링이 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)인 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링이 제공된다.According to another preferred aspect of the present invention for smoothly achieving the aforementioned object of the present invention, the pipe loop type reinforcing ring in the above aspect is a carbon steel pipe for general plumbing (KS D 3507), a pipe for sewage treatment facilities. Looped reinforcement rings are provided.

본 발명의 전술한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 양태에 있어서 상기한 압축응력이 하기의 수학식 5로 표시되고, 상기한 휨응력이 하기의 수학식 6으로 표시되는 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링이 제공된다.According to yet another aspect for smoothly achieving the aforementioned object of the present invention, in the above aspect, the compressive stress is represented by the following Equation 5, and the bending stress is represented by the following Equation 6. Pipe loop reinforcement rings for sewage treatment facilities are provided.

[수학식 5] [Equation 5]

Figure 112009063523899-pat00011
Figure 112009063523899-pat00011

(상기한 수학식에서 P는 단위 폭 당 하중(P=40.73kgf/cm)이고, r은 구조물 본체의 반경이며, A는 보강 링의 단면적이다.)(In the above equation, P is the load per unit width (P = 40.73kgf / cm), r is the radius of the structure body, and A is the cross-sectional area of the reinforcing ring.)

[수학식 6] &Quot; (6) "

Figure 112009063523899-pat00012
Figure 112009063523899-pat00012

(상기한 수학식에서 P는 단위 폭 당 하중 (P=40.73kgf/cm)이고, r은 구조물 본체의 반경이며, h는 구조물 본체의 두께이고, d 1은 보강 링의 외경이며, I는 보강 링의 단면 2차 모멘트이다.)Where P is the load per unit width (P = 40.73kgf / cm), r is the radius of the structure body, h is the thickness of the structure body, d 1 is the outer diameter of the reinforcement ring, and I is the reinforcement ring Is the cross-sectional secondary moment of.)

본 발명의 전술한 제반 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 일 양태에 따르면, 상기한 수학식 4에서 지반의 탄성계수로서의 E′를 퇴적토의 150kgf/㎠와 풍화토의 500kgf/㎠사이에서 퇴적토에 근접하는 185kgf/㎠로 선택하고, 강재의 탄성계수로서의 E를 2.1×106 kgf/㎠로 선택한 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링이 제공된다. According to another preferred aspect of the present invention for smoothly achieving the above-mentioned objects of the present invention, E 'as the elastic modulus of the ground in Equation 4 is set between 150 kgf / cm 2 of sediment and 500 kgf / cm 2 of weathered soil. A pipe loop reinforcement ring for sewage treatment facilities is selected, which is selected to be 185 kgf / cm 2 close to the sedimentary soil and E as 2.1 × 10 6 kgf / cm 2 as the modulus of elasticity of the steel.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링은 하수도법 및 시행규칙과 별표 12에서 규정하는 안전성 및 좌굴하중 값에 대한 법정 요건을 공학적 수학식을 통한 과학적으로 검증된 설계 기준에 따라 강관 소재에 대해 디자인되므로 경제성 및 효율성 높게 충족시킬 수가 있음은 물론, 일반 배관용 탄소 강관을 이용한 파이프 루프를 이용하므로 그 구성이 간단하고 제작이 용이하며 그 코스트도 상대적으로 저렴하고, 제작된 파이프 루프의 설치 적용 또한 간단하고 용이함은 물론, 오수처리시설에 대한 추후 보수도 용이하다는 장점을 가진다. As described above, the pipe loop type reinforcing ring for sewage treatment facilities according to the present invention is subject to the statutory requirements for safety and buckling load values defined in the Sewerage Act and the Enforcement Rules and Annex 12 to scientifically proven design criteria through engineering equations. Therefore, since it is designed for steel pipe material, it can meet economical efficiency and high efficiency, and it uses pipe loop using carbon steel pipe for general piping, so its structure is simple and easy to manufacture, and its cost is relatively low. The installation and application of the roof also has the advantage of being simple and easy, as well as the subsequent maintenance of the sewage treatment plant.

먼저 본 발명의 명세서에 있어서 '파이프'라는 용어는 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)을 지칭하며, 제한적인 것은 아니나 직경 10~80mm, 바람직하게는 직경 25~55mm 정도, 특정하게는 30~50mm 정도인 것을 지칭한다. First, in the specification of the present invention, the term 'pipe' refers to a carbon steel pipe for general plumbing (KS D 3507), but is not limited to a diameter of 10 to 80mm, preferably about 25 to 55mm in diameter, and specifically 30 to It refers to about 50mm.

이하 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

먼저 일부 전술한 바 있기는 하지만, 개인하수처리시설 중 현실적으로 주로 FRP로 제작되는 오수처리시설에 대한 FRP 보강 링에 관하여 하수도법 시행규칙 제55조 관련 별표 12에 규정된 해당 구조 및 규격과 성능 기준을 다시 자세히 살펴보면 다음과 같다. First of all, as mentioned above, the FRP reinforcement ring for sewage treatment facilities, which are actually manufactured mainly by FRP, is subject to the relevant structure, specifications and performance criteria set out in Annex 12 of Article 55 of the Enforcement Rule of the Sewerage Act. Let's take a closer look at this:

1) 하수도법 시행규칙 별표 3의 오수처리시설 방류수수질기준을 지킬 수 있는 처리능력을 갖춘 구조?규격이어야 한다.1) The sewage treatment facility shall be structure and standard equipped with treatment capacity that can comply with the discharged water quality standards in Table 3 of the Enforcement Rules of the Sewerage Act.

2) 하수도법 시행령 제24조에 따른 오수처리시설의 설치기준에 맞는 구조?규격 및 부품을 갖추어야 한다.2) Structural standards, parts and components that meet the installation standards of sewage treatment facilities according to Article 24 of the Enforcement Decree of the Sewerage Act shall be provided.

3) 구조물 본체의 직경이나 높이는 3m를 초과하여서는 아니 된다.3) The diameter or height of the structure body is not to exceed 3m.

4) 구조물을 원형으로 제조하는 경우에는 구조물의 내부에 1.5m마다 보강 링을 구조물의 본체와 일체형으로 성형하여야 하며, 보강 링의 단면은 안전성이 1보다 작고, 허용 좌굴하중이 단위 폭 당 하중의 2배 이상이 되도록 하여야 한다.4) When the structure is manufactured in a circular shape, the reinforcing ring should be molded integrally with the main body of the structure every 1.5m in the interior of the structure.The cross section of the reinforcing ring is less than 1, and the allowable buckling load is It should be more than doubled.

5) 위 4)의 보강 링은 유리섬유강화플라스틱(FRP)으로 제작하여야 하고, 그 안전성 및 허용 좌굴하중의 계산식은 수학식 1 및 2와 같다. 다만, 유리섬유강화플라스틱(FRP) 외의 재질을 사용하려면 같은 수준 이상의 보강기능이 있어야 하며, 부식 등으로 인한 재질의 약화가 발생되지 아니하도록 방식처리(防蝕處理) 등을 하여야 한다.5) The reinforcing ring of 4) should be made of glass fiber reinforced plastic (FRP), and the formula of safety and allowable buckling load is shown in Equations 1 and 2. However, in order to use materials other than glass fiber reinforced plastics (FRP), they must have reinforcing functions of the same level or higher, and anticorrosive treatment should be performed to prevent the weakening of materials due to corrosion.

(수학식 1)(Equation 1)

가) 안전성 계산식: A) Safety formula:

Figure 112009063523899-pat00013
Figure 112009063523899-pat00013

(수학식 2)(Equation 2)

나) 허용좌굴하중 계산식 :

Figure 112009063523899-pat00014
B) Calculation of allowable buckling load:
Figure 112009063523899-pat00014

※ 응력(

Figure 112009063523899-pat00015
) = Pr ÷ A※ Stress (
Figure 112009063523899-pat00015
) = Pr ÷ A

굴곡응력(

Figure 112009063523899-pat00016
) =
Figure 112009063523899-pat00017
Flexural stress (
Figure 112009063523899-pat00016
) =
Figure 112009063523899-pat00017

P : 단위 폭당 하중(P = 40.73kg/cm)   P: load per unit width (P = 40.73kg / cm)

r : 반지름   r: radius

A : 보강링의 단면적   A: Cross section of reinforcing ring

b : 보강링의 너비   b: width of reinforcement ring

t : 보강링의 두께   t: thickness of reinforcing ring

E : 탄성계수(80,000kgf/㎠)   E: modulus of elasticity (80,000kgf / ㎠)

I : 보강링의 단면 2차 모멘트

Figure 112009063523899-pat00018
I: Section secondary moment of reinforcement ring
Figure 112009063523899-pat00018

따라서 하수도법시행규칙 제55조 관련 별표 12에 의하면, 개인하수처리시설 중 오수처리시설의 보강 링은 법정된 안정성과 허용좌굴하중을 지닌 FRP로 제작됨이 원칙이기는 하지만, 같은 수준 이상의 보강기능을 구비하고 표면 방식처리가 된다면 유리섬유강화플라스틱(FRP) 이외의 재질을 사용할 수 있음을 확인할 수 있다. Therefore, according to Attachment 12 of Article 55 of the Sewerage Law Enforcement Rule, the reinforcement ring of sewage treatment facilities among individual sewage treatment facilities is made of FRP with stabilization and allowable buckling load, but it has more than the same level of reinforcement. And if the surface anticorrosive treatment can be confirmed that other materials than glass fiber reinforced plastic (FRP) can be used.

본 발명은 오수처리시설용 보강 링으로서 FRP 보강 링을 사용하는 대신에 통상적인 루프 벤딩 머신을 이용하여 루프로 가공하기가 매우 용이한 강재 파이프, 구체적으로는 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)을 사용하므로 전술한 별표 12의 5)항에서 제시된 유리섬유강화특화스틱(FRP)에나 적용되는 안전성 및 허용좌굴하중 검토식을 그대로 채택할 수는 없으며, FRP의 재료특성 대신에 강재의 재료특성을 고려하여 신규한 검토식을 수정 창안할 필요가 있으며 이는 본 발명에 있어 핵심적 사항이다.The present invention, instead of using the FRP reinforcement ring as a reinforcing ring for sewage treatment facilities, a steel pipe, which is very easy to process into a loop using a conventional loop bending machine, specifically, a carbon steel pipe for general piping (KS D 3507) Therefore, it is not possible to adopt the safety and allowable buckling load review formulas applied only to the glass fiber reinforced specialty sticks (FRP) mentioned in the above item 5), and consider the material properties of the steel instead of the material properties of the FRP. Therefore, it is necessary to revise the new review formula, which is a key point in the present invention.

가) 강재 파이프 루프형 보강 링에 대한 안전성 산정 검토식A) Safety equation review formula for steel pipe loop reinforcement rings

앞서 FRP로 제작된 보강 링에 대한 안전성 검토식은 하기의 수학식 1과 같다.The safety review formula for the reinforcing ring made of FRP is shown in Equation 1 below.

(수학식 1)(Equation 1)

Figure 112009063523899-pat00019
Figure 112009063523899-pat00019

(상기한 수학식에서 σ는 압축응력을 나타내고, 420kgf/㎠은 FRP의 허용압축응력이며, σ1은 휨 응력이고, 700kgf/㎠는 FRP의 허용 휨 응력이다.)(Sigma represents the compressive stress in the above equation, 420kgf / ㎠ is the allowable compressive stress of FRP, σ 1 is the bending stress, 700kgf / ㎠ is the allowable bending stress of FRP.)

허용압축응력과 허용 휨 응력은 하기의 수학식 7로 표시한 바와 같이 압축강도와 휨강도를 안전율로 나눈 값이다. The allowable compressive stress and the allowable bending stress are values obtained by dividing the compressive strength and the bending strength by the safety factor, as shown in Equation 7 below.

[수학식 7][Equation 7]

σ

Figure 112009063523899-pat00020
=
Figure 112009063523899-pat00021
σ
Figure 112009063523899-pat00020
=
Figure 112009063523899-pat00021

(상기한 수학식에서 σ

Figure 112009063523899-pat00022
는 허용응력이고, σ
Figure 112009063523899-pat00023
는 강도이며, FS는 안전율 > 1.0 이다.) (Σ in the above equation
Figure 112009063523899-pat00022
Is the allowable stress, σ
Figure 112009063523899-pat00023
Is strength and FS is safety factor> 1.0.)

본 발명에 따라 강재 파이프를 보강 링으로 선택할 경우의 안전성 검토식은 강구조 설계기준 따르면 하기의 수학식 8과 같다.In the case of selecting the steel pipe as the reinforcing ring according to the present invention, the safety examination equation is as follows.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112009063523899-pat00024
Figure 112009063523899-pat00024

(상기한 수학식에서 f ca , f ba 는 각각 허용압축응력과 허용 휨 응력이다.)(In the above equation, f ca and f ba are allowable compressive stress and allowable bending stress, respectively.)

상기한 수학식 8에서의 허용압축응력인 f ca 는 하기의 수학식 9로 표시된다. The allowable compressive stress f ca in Equation 8 is expressed by Equation 9 below.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112009063523899-pat00025
Figure 112009063523899-pat00025

Figure 112009063523899-pat00026
Figure 112009063523899-pat00026

또한 상기한 수학식 8에서의 허용 휨 응력인 f ba 는 하기의 수학식 10으로 표시된다. In addition, f ba, which is the allowable bending stress in Equation 8 described above, is represented by Equation 10 below.

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112009063523899-pat00027
Figure 112009063523899-pat00027

(상기한 수학식 9 및 10에서 λ는 좌굴 세장비이고, λ p 는 한계 세장비이며 fy는 항복응력이다.) (In Equations 9 and 10, λ is a buckling device, λ p is a limit device, and fy is yield stress.)

상기한 한계 세장비 λ p 는 하기의 수학식 11로 표시된다.The limit fine device λ p is represented by Equation 11 below.

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112009063523899-pat00028
Figure 112009063523899-pat00028

(상기한 수학식에서 E는 FRP의 탄성계수이고, fy는 항복응력이다.) (E is the elastic modulus of FRP and fy is the yield stress.)

따라서 본 발명에 따른 강관으로 된 오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링에 대한 안전성 검토식은 하기의 수학식 3과 같다.Therefore, the safety review equation for the pipe loop type reinforcing ring of the sewage treatment facility made of steel pipe according to the present invention is shown in Equation 3 below.

(수학식 3) (Equation 3)

Figure 112009063523899-pat00029
Figure 112009063523899-pat00029

(상기한 수학식에서

Figure 112009063523899-pat00030
는 압축응력이고, P는 단위 폭 당 하중(P=40.73 kgf/cm)이며, r은 구조물 본체의 반경이고, A는 보강 링의 단면적이며,
Figure 112009063523899-pat00031
는 휨응력이다.)(In the above equation
Figure 112009063523899-pat00030
Is the compressive stress, P is the load per unit width (P = 40.73 kgf / cm), r is the radius of the body of the structure, A is the cross-sectional area of the reinforcing ring,
Figure 112009063523899-pat00031
Is the bending stress.)

상기한 수학식 3에서의 압축응력

Figure 112009063523899-pat00032
는 하기의 수학식 5로 표시된다.Compressive stress in Equation 3
Figure 112009063523899-pat00032
Is represented by Equation 5 below.

(수학식 5) (5)

Figure 112009063523899-pat00033
Figure 112009063523899-pat00033

(상기한 수학식에서 P는 단위 폭 당 하중(P=40.73kgf/cm)이고, r은 구조물 본체의 반경이며, A는 보강 링의 단면적이다.)(In the above equation, P is the load per unit width (P = 40.73kgf / cm), r is the radius of the structure body, and A is the cross-sectional area of the reinforcing ring.)

또한 상기한 수학식 3에서의 휨응력

Figure 112009063523899-pat00034
는 하기의 수학식 6으로 표시된다.In addition, the bending stress in the above equation (3)
Figure 112009063523899-pat00034
Is represented by Equation 6 below.

(수학식 6) (6)

Figure 112009063523899-pat00035
Figure 112009063523899-pat00035

(상기한 수학식에서 P는 단위 폭 당 하중(P=40.73kgf/cm)이고, r은 구조물 본체의 반경이며, h는 구조물 본체의 두께이고, d1은 보강 링의 외경이며, I는 보강 링의 단면 2차 모멘트이다.)Where P is the load per unit width (P = 40.73kgf / cm), r is the radius of the structure body, h is the thickness of the structure body, d 1 is the outer diameter of the reinforcement ring, and I is the reinforcement ring Is the cross-sectional secondary moment of.)

상기한 수학식 6으로 표시된 휨응력

Figure 112009063523899-pat00036
는 하기의 수학식 12로부터 산정된다. Flexural stress represented by Equation 6
Figure 112009063523899-pat00036
Is calculated from the following equation (12).

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112009063523899-pat00037
,
Figure 112009063523899-pat00038
,
Figure 112009063523899-pat00039
Figure 112009063523899-pat00037
,
Figure 112009063523899-pat00038
,
Figure 112009063523899-pat00039

(상기한 수학식에서 d 1 은 보강 링의 외경이고, I는 보강 링의 단면 2차 모멘트이며, h는 구조물 본체의 두께이고, M 및 β는 모멘트 계산 변수이며, ν는 강재의 포아송 비 0.3이다.)( D 1 in the above equation) Is the outer diameter of the reinforcing ring, I is the cross-sectional secondary moment of the reinforcing ring, h is the thickness of the structure body, M and β are moment calculation variables, and ν is the Poisson's ratio 0.3 of the steel.)

나) 강재 파이프 루프형 보강 링에 대한 좌굴하중 검토 산정식B) Buckling load review formula for steel pipe loop reinforcement rings

앞서 FRP로 제작된 구형 단면의 보강 링에 대한 안전성 검토식은 하기의 수학식 2와 같다.The safety review equation for the reinforcing ring of the spherical cross-section made of FRP is as shown in Equation 2 below.

(수학식 2)(Equation 2)

좌굴하중 =

Figure 112009063523899-pat00040
Buckling Load =
Figure 112009063523899-pat00040

(상기한 수학식에서 E는 FRP의 탄성계수(80000kgf/㎠)이고, I 는 구형 단면 보강 링의 단면2차 모멘트(I=

Figure 112009063523899-pat00041
)이며, b 는 보강 링의 폭이고, t 는 보강 링의 두께이며, r 은 구조물 본체의 반지름이다.)(E is the elastic modulus of the FRP (80000kgf / ㎠), I is the cross-sectional secondary moment of the spherical cross-section reinforcement ring (I =
Figure 112009063523899-pat00041
B is the width of the reinforcing ring, t is the thickness of the reinforcing ring, and r is the radius of the structure body.)

상기한 수학식 2는 등분포 압력을 받는 원형 링에 대한 좌굴하중으로서, 압축력을 받아서 원형 링의 휨 변형이 구속되지 않는 조건에서 하기의 수학식 13과 같이 유도된다. Equation 2 is a buckling load for a circular ring subjected to equal distribution pressure, and is derived as shown in Equation 13 below under the condition that the bending deformation of the circular ring is not constrained by the compressive force.

[수학식 13][Equation 13]

Figure 112009063523899-pat00042
Figure 112009063523899-pat00042

상기한 수학식 13에서 원형 링의 휨 변형이 억제되지 않는다는 가정 하에서 도출되는 가장 작은 좌굴하중 값은 k=2일 때이다. In Equation 13, the smallest buckling load value derived under the assumption that the bending deformation of the circular ring is not suppressed is k = 2.

즉,

Figure 112009063523899-pat00043
이다.In other words,
Figure 112009063523899-pat00043
to be.

그러나, 실제로는 지중에 매설된 FRP관 내부에 설치된 파이프 루프형 강관 보강 링의 변형은 원형 링을 둘러싸고 있는 FRP 및 외부의 토질조건에 의하여 좌굴에 따른 휨변형이 제한된다. In practice, however, the deformation of the pipe loop type steel pipe reinforcement ring installed inside the underground FRP pipe is limited by the bending deformation due to the buckling due to the FRP surrounding the circular ring and external soil conditions.

따라서 이와 같은 상황을 더욱 고려하여 지중에 매설된 관의 좌굴하중을 Luscher의 계산식에 근거할 때 하기의 수학식 4와 같이 유도되었다.Therefore, in consideration of the above situation, the buckling load of the buried tube is derived as shown in Equation 4 below based on Luscher's equation.

(수학식 4)(Equation 4)

Figure 112009063523899-pat00044
Figure 112009063523899-pat00044

(상기한 수학식에서 E′는 지반의 탄성계수이고, E는 강재의 탄성계수이며, I는 원형강관 보강 링의 단면 2차 모멘트이고, r은 구조물 본체의 반지름이며, P는 단위 폭 당 하중이다.)(E 'in the above equation, E' is the elastic modulus of the ground, E is the elastic modulus of the steel, I is the cross-sectional secondary moment of the round steel pipe reinforcement ring, r is the radius of the structure body, P is the load per unit width) .)

상기한 수학식 4에서 지반의 탄성계수 E′는 순수 퇴적토의 경우 150kgf/㎠ 이고 순수 풍화토의 경우 500kgf/㎠이나, 충분한 안전도를 고려함과 아울러 경제성 측면을 고려하고 한국의 현실적인 토양 특성을 고려하여 185kgf/㎠로 선정하였으며, 한편 탄소 강관 파이프의 탄성계수인 E 는 2.1×106kgf/㎠ 이다. In Equation 4, the elastic modulus E ′ of the ground is 150 kgf / cm 2 for pure sediment and 500 kgf / cm 2 for pure weathered soil. However, 185 kgf is considered in consideration of economic safety and realistic soil characteristics in Korea. / Cm2, while the elastic modulus E of the carbon steel pipe is 2.1 × 10 6 kgf / cm2.

전술한 바와 같은 제반 사항을 고려할 때, 본 발명에 따른 오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링이 적용되는 섬유강화플라스틱(FRP) 동체의 직경이 1500~1700mm 이고 두께 7~8mm일 경우에는 일반 배관용 탄소 강관으로 제작되는 본 발명에 따른 파이프 루프형 보강 링의 단면 직경이 34mm이고 두께가 2.3mm이면 충분하고, 본 발명에 따른 오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링이 적용되는 섬유강화플라스틱(FRP) 동체의 직경이 1700~2300 mm이고 두께 8~10mm일 경우에는 일반 배관용 탄소 강관으로 제작되는 본 발명에 따른 파이프 루프형 보강 링의 단면 직경이 48.6mm이고 두께가 2.5mm이면 충분하며, 본 발명에 따른 오수처리시설의 파이프 루프형 보강 링이 적용되는 섬유강화플라스틱(FRP) 동체의 직경이 2300~2800mm이고 두께 10~11 mm일 경우에는 일반 배관용 탄소 강관으로 제작되는 본 발명에 따른 파이프 루프형 보강 링의 단면 직경이 48.6mm이고 두께가 3.2mm이면 충분한 것으로 계산되었으며, 이러한 계산에 의거하여 제작된 본 발명에 따른 다양한 규격의 파이프 루프형 보강 링(1)을 도 3에 나타낸 바와 같이 복수개의 맨홀 개구(21)를 가지는 오수처리시설용 중공 동체(20)의 내주연에 1.5m 간격 마다 설치하고 스트립(strip) 형태의 FRP 피복(1a)으로 피복하여 고정 및 방식(防蝕)처리를 수행한 후, 지중에 매립하여 설치한 결과, 토압이나 수압에 대한 내압성이 충분하여 오수처리시설물이 파괴되거나 좌굴될 우려가 거의 없음은 물론, 불가항력적인 자연재해의 경우를 가정하여 부분적인 보수 시공을 할 경우가 생긴다 하더라도 본 발명에 따른 파이프 루프형 보강 링(1)은 그대로 지지되고 그 외의 부분이 파손될 가능성이 높으므로 전체적인 교체 시공의 경우는 별로 없고 해당 파손 FRP 부분에 대한 부분 보수로 충분할 것으로 기대된다.Considering the above-mentioned matters, when the diameter of the fiber reinforced plastic (FRP) body to which the pipe loop type reinforcement ring of the sewage treatment plant according to the present invention is applied is 1500-1700 mm and the thickness is 7-8 mm, it is for general piping. The cross-sectional diameter of the pipe loop type reinforcing ring according to the present invention made of carbon steel pipe is 34mm and the thickness 2.3mm is sufficient, and fiber reinforced plastic (FRP) to which the pipe loop type reinforcing ring of sewage treatment plant according to the present invention is applied. If the diameter of the fuselage is 1700 ~ 2300 mm and the thickness of 8 ~ 10mm, the cross-sectional diameter of the pipe loop reinforcement ring according to the present invention made of carbon steel pipe for general piping is 48.6mm and the thickness is 2.5mm is sufficient, the present invention If the diameter of the fiber reinforced plastic (FRP) fuselage to which the pipe loop type reinforcing ring of the sewage treatment plant is applied is 2300 ~ 2800mm and the thickness is 10 ~ 11mm, it is a carbon steel pipe for general piping. If the cross-sectional diameter of the pipe loop type reinforcement ring according to the present invention is 48.6mm and thickness is 3.2mm, it is calculated that it is sufficient, and the pipe loop type reinforcement ring of various specifications according to the present invention manufactured based on this calculation (1) 3 is installed in the inner periphery of the hollow body 20 for sewage treatment facilities having a plurality of manhole openings 21 at intervals of 1.5 m, and is fixed by covering with a strip shaped FRP coating 1a. After the anti-corrosion treatment, it is installed in the ground, and as a result, it is assumed that the sewage treatment facilities are not likely to be destroyed or buckled due to sufficient pressure resistance against earth pressure and water pressure, as well as the case of force majeure natural disaster. Even if there is a case of partial repair construction by the pipe loop-type reinforcement ring (1) according to the present invention is supported as it is and the other parts are likely to be damaged For the whole construction is expected to replace not be enough to repair part of the damage to the FRP part each.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 최량의 실시 형태를 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, which are intended to illustrate the best embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1: Example 1:

FRP 동체의 직경이 1500mm이고 두께가 7mm인 경우에 대해 직경이 34mm이고 두께가 2.3mm인 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)에 대한 안전성 및 허용좌굴하중을 다음과 같이 검토하였다.The safety and permissible buckling loads of a carbon steel pipe (KS D 3507) with a diameter of 34 mm and a thickness of 2.3 mm for the case where the FRP fuselage was 1500 mm in diameter and 7 mm in thickness were examined as follows.

가) 안전성 검토A) Safety review

Figure 112009063523899-pat00045
Figure 112009063523899-pat00045

Figure 112009063523899-pat00046
=
Figure 112009063523899-pat00047
= 1333.4kgf/㎠
Figure 112009063523899-pat00046
=
Figure 112009063523899-pat00047
= 1333.4 kgf / cm 2

Figure 112009063523899-pat00048
Figure 112009063523899-pat00048

안전성 계산식 =

Figure 112009063523899-pat00049
Safety formula =
Figure 112009063523899-pat00049

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 1 이하를 충족하므로 안전성에 있어서 적합한 것으로 판정되었다.From the calculation result mentioned above, since it satisfy | filled 1 or less which is a requirement in the said regulation, it was judged that it was suitable for safety.

나) 좌굴하중검토B) Buckling load review

Figure 112009063523899-pat00050
Figure 112009063523899-pat00050

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 단위 폭 당 하중의 2배(즉, 40.73kg/cm×2) 이상을 충족하므로 좌굴하중 또한 적합한 것으로 판정되었다.From the above calculation results, it was determined that the buckling load was also suitable because it satisfies at least two times the load per unit width (that is, 40.73 kg / cm × 2), which is a requirement in the relevant regulation.

실시예 2: Example 2:

FRP 동체의 직경이 1700mm이고 두께가 8mm인 경우에 대해 직경이 34mm이고 두께가 2.3mm인 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)에 대한 안전성 및 허용좌굴하중을 다음과 같이 검토하였다.The safety and permissible buckling loads of a carbon steel pipe (KS D 3507) with a diameter of 34 mm and a thickness of 2.3 mm for the case where the diameter of the FRP fuselage is 1700 mm and the thickness of 8 mm are examined as follows.

가) 안전성 검토 A) Safety review

Figure 112009063523899-pat00051
Figure 112009063523899-pat00051

Figure 112009063523899-pat00052
=
Figure 112009063523899-pat00053
= 1511.2kgf/㎠
Figure 112009063523899-pat00052
=
Figure 112009063523899-pat00053
= 1511.2kgf / ㎠

Figure 112009063523899-pat00054
Figure 112009063523899-pat00054

안전성 계산식 =

Figure 112009063523899-pat00055
Safety formula =
Figure 112009063523899-pat00055

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 1 이하를 충족하므로 안전성에 있어서 적합한 것으로 판정되었다.From the calculation result mentioned above, since it satisfy | filled 1 or less which is a requirement in the said regulation, it was judged that it was suitable for safety.

나) 좌굴하중검토B) Buckling load review

Figure 112009063523899-pat00056
Figure 112009063523899-pat00056

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 단위 폭 당 하중의 2배(즉, 40.73kg/cm×2) 이상을 충족하므로 좌굴하중 또한 적합한 것으로 판정되었다.From the above calculation results, it was determined that the buckling load was also suitable because it satisfies at least two times the load per unit width (that is, 40.73 kg / cm × 2), which is a requirement in the relevant regulation.

실시예 3: Example 3:

FRP 동체의 직경이 2000mm이고 두께가 9mm인 경우에 대해 직경이 48.6mm이고 두께가 2.5mm인 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)에 대한 안전성 및 허용좌굴하중을 다음과 같이 검토하였다.The safety and permissible buckling loads of a carbon steel pipe (KS D 3507) with a diameter of 48.6 mm and a thickness of 2.5 mm for the case of 2000 mm in diameter and 9 mm in thickness of the FRP fuselage were examined as follows.

가) 안전성 검토 A) Safety review

Figure 112009063523899-pat00057
Figure 112009063523899-pat00057

Figure 112009063523899-pat00058
=
Figure 112009063523899-pat00059
= 1124.8kgf/㎠
Figure 112009063523899-pat00058
=
Figure 112009063523899-pat00059
= 1124.8kgf / ㎠

Figure 112009063523899-pat00060
Figure 112009063523899-pat00060

안전성 계산식 =

Figure 112009063523899-pat00061
Safety formula =
Figure 112009063523899-pat00061

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 1 이하를 충족하므로 안전성에 있어서 적합한 것으로 판정되었다.From the calculation result mentioned above, since it satisfy | filled 1 or less which is a requirement in the said regulation, it was judged that it was suitable for safety.

나) 좌굴하중검토B) Buckling load review

Figure 112009063523899-pat00062
Figure 112009063523899-pat00062

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 단위 폭 당 하중의 2배(즉, 40.73kg/cm×2) 이상을 충족하므로 좌굴하중 또한 적합한 것으로 판정되었다.From the above calculation results, it was determined that the buckling load was also suitable because it satisfies at least two times the load per unit width (that is, 40.73 kg / cm × 2), which is a requirement in the relevant regulation.

실시예 4: Example 4:

FRP 동체의 직경이 2500mm이고 두께가 10mm인 경우에 대해 직경이 48.6mm이고 두께가 3.2mm인 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)에 대한 안전성 및 허용좌굴하중을 다음과 같이 검토하였다.The safety and permissible buckling loads of a carbon steel pipe (KS D 3507) with a diameter of 48.6 mm and a thickness of 3.2 mm for the case where the FRP fuselage is 2500 mm in diameter and 10 mm in thickness are examined as follows.

가) 안전성 검토 A) Safety review

Figure 112009063523899-pat00063
Figure 112009063523899-pat00063

Figure 112009063523899-pat00064
=
Figure 112009063523899-pat00065
= 1115.5kgf/㎠
Figure 112009063523899-pat00064
=
Figure 112009063523899-pat00065
= 1115.5kgf / ㎠

Figure 112009063523899-pat00066
Figure 112009063523899-pat00066

안전성 계산식 =

Figure 112009063523899-pat00067
Safety formula =
Figure 112009063523899-pat00067

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 1 이하를 충족하므로 안전성에 있어서 적합한 것으로 판정되었다.From the calculation result mentioned above, since it satisfy | filled 1 or less which is a requirement in the said regulation, it was judged that it was suitable for safety.

나) 좌굴하중검토B) Buckling load review

Figure 112009063523899-pat00068
Figure 112009063523899-pat00068

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 단위 폭 당 하중의 2배(즉, 40.73kg/cm×2) 이상을 충족하므로 좌굴하중 또한 적합한 것으로 판정되었다.From the above calculation results, it was determined that the buckling load was also suitable because it satisfies at least two times the load per unit width (that is, 40.73 kg / cm × 2), which is a requirement in the relevant regulation.

실시예 5: Example 5:

FRP 동체의 직경이 2800mm이고 두께가 11mm인 경우에 대해 직경이 48.6mm이고 두께가 3.2mm인 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)에 대한 안전성 및 허용좌굴 하중을 다음과 같이 검토하였다.The safety and permissible buckling loads of a carbon steel pipe (KS D 3507) with a diameter of 48.6 mm and a thickness of 3.2 mm for the case where the diameter of the FRP fuselage was 2800 mm and the thickness was 11 mm were examined as follows.

가) 안전성 검토 A) Safety review

Figure 112009063523899-pat00069
Figure 112009063523899-pat00069

Figure 112009063523899-pat00070
=
Figure 112009063523899-pat00071
= 1249.4kgf/㎠
Figure 112009063523899-pat00070
=
Figure 112009063523899-pat00071
= 1249.4 kgf / cm 2

Figure 112009063523899-pat00072
Figure 112009063523899-pat00072

안전성 계산식 =

Figure 112009063523899-pat00073
Safety formula =
Figure 112009063523899-pat00073

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 1 이하를 충족하므로 안전성에 있어서 적합한 것으로 판정되었다.From the calculation result mentioned above, since it satisfy | filled 1 or less which is a requirement in the said regulation, it was judged that it was suitable for safety.

나) 좌굴하중검토B) Buckling load review

Figure 112009063523899-pat00074
Figure 112009063523899-pat00074

상기한 계산 결과로부터 해당 법규에서의 요구 조건인 단위 폭 당 하중의 2배(즉, 40.73kg/cm×2) 이상을 충족하므로 좌굴하중 또한 적합한 것으로 판정되었다.From the above calculation results, it was determined that the buckling load was also suitable because it satisfies at least two times the load per unit width (that is, 40.73 kg / cm × 2), which is a requirement in the relevant regulation.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 당업자에 있어서는 본 발명의 요지 및 영역을 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이며 이 또한 본 발명의 영역 내이다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, it is not intended to limit the present invention but merely to illustrate the present invention, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. Of course, this is also within the scope of the present invention.

도 1은 일반적인 오수처리시설의 내부를 보여주는 평면 단면도이다.1 is a plan sectional view showing the interior of a general sewage treatment facility.

도 2는 종래의 불법적인 FRP 보강 링에 대한 설치 예시도이다.Figure 2 is an exemplary installation of a conventional illegal FRP reinforcement ring.

도 3은 본 발명에 따른 파이프 루프형 보강 링에 대한 설치 예시도이다.3 is an exemplary installation diagram for a pipe loop reinforcement ring according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 본 발명에 따른 파이프 루프형 보강 링1: pipe loop reinforcement ring according to the present invention

1a: FRP 피복1a: FRP Cloth

20: 오수처리시설의 중공 동체 21: 맨홀 개구20: hollow body of sewage treatment plant 21: manhole opening

Claims (7)

하기의 안정성에 관한 수학식 3 및 하기의 좌굴하중에 관한 수학식 4의 요건을 충족시키는 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링.A pipe loop type reinforcement ring for a sewage treatment plant that satisfies the following Equation 3 regarding stability and Equation 4 below buckling load. [수학식 3]&Quot; (3) "
Figure 112009063523899-pat00075
Figure 112009063523899-pat00075
 (상기한 수학식에서
Figure 112009063523899-pat00076
= 파이프의 압축응력이고
Figure 112009063523899-pat00077
= 파이프의 휨응력이다.)(In the above equation
Figure 112009063523899-pat00076
= Compressive stress of the pipe
Figure 112009063523899-pat00077
= Bending stress of the pipe.) [수학식 4]&Quot; (4) "
Figure 112009063523899-pat00078
≥2P
Figure 112009063523899-pat00078
≥2P (상기한 수학식에서 E′는 지반의 탄성계수이고, E는 강재의 탄성계수이며, I는 원형강관 보강 링의 단면 2차 모멘트이고, r은 구조물 본체의 반지름이며, P는 단위 폭 당 하중이다.)(E 'in the above equation, E' is the elastic modulus of the ground, E is the elastic modulus of the steel, I is the cross-sectional secondary moment of the round steel pipe reinforcement ring, r is the radius of the structure body, P is the load per unit width) .) 제 1항에 있어서, 상기한 파이프 루프형 보강 링이 일반 배관용 탄소 강관(KS D 3507)인 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링.The pipe loop reinforcement ring according to claim 1, wherein the pipe loop reinforcement ring is a carbon steel pipe for general plumbing (KS D 3507). 제 1항에 있어서, 상기한 압축응력이 하기의 수학식 5로 표시되고, 상기한 휨응력이 하기의 수학식 6으로 표시되는 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링.The pipe loop type reinforcement ring according to claim 1, wherein the compressive stress is represented by Equation 5 below, and the bending stress is represented by Equation 6 below. [수학식 5] [Equation 5]
Figure 112009063523899-pat00079
Figure 112009063523899-pat00079
 (상기한 수학식에서 P는 단위 폭 당 하중(P=40.73kgf/cm)이고, r은 구조물 본체의 반경이며, A는 보강 링의 단면적이다.)(In the above equation, P is the load per unit width (P = 40.73kgf / cm), r is the radius of the structure body, and A is the cross-sectional area of the reinforcing ring.) [수학식 6] &Quot; (6) "
Figure 112009063523899-pat00080
Figure 112009063523899-pat00080
 (상기한 수학식에서 P는 단위 폭 당 하중 (P=40.73kgf/cm)이고, r은 구조물 본체의 반경이며, h는 구조물 본체의 두께이고, d
Figure 112009063523899-pat00081
은 보강 링의 외경이며, I는 보강 링의 단면 2차 모멘트이다.)Where P is the load per unit width (P = 40.73 kgf / cm), r is the radius of the structure body, h is the thickness of the structure body, d
Figure 112009063523899-pat00081
Is the outer diameter of the reinforcing ring, and I is the cross-sectional secondary moment of the reinforcing ring.) 제 1항에 있어서, 상기한 수학식 4에서 지반의 탄성계수로서의 E′가 퇴적토의 150kgf/㎠와 풍화토의 500kgf/㎠사이에서 퇴적토에 근접하는 185kgf/㎠로 선택되고, 강재의 탄성계수로서의 E가 2.1×106 kgf/㎠로 선택된 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링.The method according to claim 1, wherein E 'as the elastic modulus of the ground is selected as 185 kgf / cm 2 close to the sediment between 150 kgf / cm 2 of the sediment and 500 kgf / cm 2 of the weathered soil, and E as the elastic modulus of the steel in Equation 4 above. Pipe loop reinforcement ring for sewage treatment plant selected at 2.1 × 10 6 kgf / ㎠. 제 1항에 있어서, 섬유강화플라스틱(FRP) 동체의 직경이 1500~1700mm 이고 두께 7~8mm일 경우, 파이프 루프형 보강 링의 단면 직경이 34mm이고 두께가 2.3mm인 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링.The pipe loop reinforcement for sewage treatment facilities according to claim 1, wherein when the fiber reinforced plastic (FRP) fuselage has a diameter of 1500 to 1700 mm and a thickness of 7 to 8 mm, the cross section diameter of the pipe loop reinforcement ring is 34 mm and the thickness is 2.3 mm. ring. 제 1항에 있어서, 섬유강화플라스틱(FRP) 동체의 직경이 1700~2300mm이고 두께 8~10mm일 경우, 파이프 루프형 보강 링의 단면 직경이 48.6mm이고 두께가 2.5mm인 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링. The pipe loop type for sewage treatment facilities according to claim 1, wherein when the fiber reinforced plastic (FRP) fuselage has a diameter of 1700 to 2300 mm and a thickness of 8 to 10 mm, the cross section diameter of the pipe loop reinforcement ring is 48.6 mm and the thickness is 2.5 mm. Reinforcement ring. 제 1항에 있어서, 섬유강화플라스틱(FRP) 동체의 직경이 2300~2800mm이고 두께 10~11mm일 경우, 파이프 루프형 보강 링의 단면 직경이 48.6mm이고 두께가 3.2mm인 오수처리시설용 파이프 루프형 보강 링. The pipe loop type for sewage treatment facilities according to claim 1, wherein when the fiber reinforced plastic (FRP) fuselage has a diameter of 2300 to 2800 mm and a thickness of 10 to 11 mm, the cross section diameter of the pipe loop reinforcement ring is 48.6 mm and the thickness is 3.2 mm. Reinforcement ring.
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