KR20190049007A - 수중 내에서의 결합이 가능한 원형관 모듈의 연직 접합시공방법, 연직 접합구조 및 이에 의한 원형관 모듈의 접합구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형관 형태의 부재로 이루어진 원형관 모듈을 연직 방향으로 적층하여 배치하되, 적층된 상,하층의 원형관 모듈을 수밀한 상태로 조립 접합함으로써, 해상의 교량 기초 공사 등에서 사용되는 대형의 원형 우물통 가물막이와 같은 수중 구조물을 용이하게 시공할 수 있도록 하여 시공 효율성 및 시공 경제성을 향상시키면서도, 상,하층 원형관 모듈 간의 연직 접합부가 우수한 수밀성능을 가지도록 하여 구조적, 기능적 안정성을 확보할 수 있도록 함과 동시에, 접합부를 볼트-너트에 의해 견고하게 조립 체결하되, 접합부가 수중에 위치하더라도 조립 체결 작업은 수상에서 이루어지도록 하며, 더 나아가 상층의 원형관 모듈을 가이드 하면서 하강시킴으로써, 수중 작업 최소화에 의한 경제성 및 시공성 향상의 효과는 물론이고 상층의 원형관 모듈을 정확하고 용이하게 설치할 수 있게 되는 효과를 발휘할 수 있는 "수중 내에서의 결합이 가능한 원형관 모듈의 연직 접합시공방법, 연직 접합구조 및 이러한 연직 접합구조를 가지는 원형관 모듈의 접합구조물"에 관한 것이다.

Description

수중 내에서의 결합이 가능한 원형관 모듈의 연직 접합시공방법, 연직 접합구조 및 이에 의한 원형관 모듈의 접합구조물{Method and Structure for Connecting Steel Pipe Modules in Water, and Combined Structure of Steel Pipe Modules constructed such Method}

본 발명은 연직방향으로 복수개의 원형관 모듈(Round Steel Pipe Modules)을 연직방향으로 적층 배치하고 서로 수밀하게 접합하는 기술에 대한 것으로서, 구체적으로는 소정의 높이를 가지는 원형관 형태의 부재로 이루어진 원형관 모듈을 연직 방향으로 적층하여 배치하되, 적층된 상,하층의 원형관 모듈을 수밀한 상태로 조립 접합함으로써, 해상의 교량 기초 공사 등에서 사용되는 대형의 원형 우물통 가물막이와 같은 수중 구조물을 용이하게 시공할 수 있도록 하여 시공 효율성 및 경제성을 향상시키면서도, 상,하층 원형관 모듈 간의 연직 접합부가 우수한 수밀성능을 가지도록 하여 구조적, 기능적 안정성을 확보할 수 있도록 함과 동시에, 접합부를 볼트-너트에 의해 견고하게 조립 체결하되, 접합부가 수중에 위치하더라도 조립 체결 작업은 수상에서 이루어지도록 함으로써 수중 작업 최소화에 의한 경제성 및 시공성 향상의 효과를 발휘할 수 있으며, 더 나아가 상층의 원형관 모듈을 가이드하면서 하강시킴으로써, 상층의 원형관 모듈을 정확한 위치에 용이하게 설치할 수 있게 되는 효과를 발휘할 수 있는 "수중 내에서의 결합이 가능한 원형관 모듈의 연직 접합시공방법, 연직 접합구조 및 이러한 연직 접합구조를 가지는 원형관 모듈의 접합구조물"에 관한 것이다.

수상 또는 해상에서 교량 기초를 시공할 때 수중 가물막이 가시설로서 우물통 가물막이가 사용되는데, 종래의 우물통 가물막이는 상,하가 개방된 큰 지름의 대형 원형 강관으로 이루어지며, 원형 강관을 육상에서 제작하고 운송하여 수중에 투입하여 그 하단이 지지 지반에 닿도록 거치 및 차수한 후, 원형 강관의 내부 공간을 배수시켜서 교량 기초의 시공을 위한 작업공간을 확보하는 형태로 가물막이 작업이 이루어진다. 대한민국 등록특허 제10-1443598호에는 수중 가시설을 시공하기 위하여 대형 원형 강관을 석션 작업을 통해서 수중에 배치하는 유용한 기술이 개시되어 있다.

그런데 지지 지반의 수심이 깊어지거나 또는 우물통 가물막이의 지름이 커질수록, 우물통 가물막이로 사용되는 원형 강관의 크기와 중량 등의 규모가 커지기 때문에 운송 및 취급이 어려워진다. 따라서 크기와 중량이 큰 대단면(大斷面)의 원형 강관을 이용한 우물통 가물막이 공사의 경우에는 공기와 시공비용이 크게 증가되는 문제점이 있다. 이와 같이 원형 강관이 설치될 수심이 깊어지거나 또는 원형 강관의 규모가 커짐에 따라 운송, 취급의 어려움이 커지는 것은, 우물통 가물막이뿐만 아니라 원형 강관을 이용한 다양한 수중 구조물의 시공에서 공통적으로 나타나는 문제점이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1443598호(2014. 09. 23. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 취급과 운반이 용이한 연직 높이를 가지는 원형 관부재로 이루어진 복수개의 원형관 모듈(Round Steel Pipe Modules)을 연직방향으로 순차적으로 적층 배치하고 서로 수밀하게 조립 접합함으로써, 원형 강관이 설치될 위치의 수심이 깊거나 또는 대단면의 수중 구조물을 효율적이고 경제적으로 시공할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 위와 같이 연직하게 적층된 상,하층 원형관 모듈 간의 연직 접합부를 볼트-너트의 조립 체결구조로 형성함으로써 기계적으로도 우수한 견고성을 가지면서 우수한 수밀성능을 가지도록 하여, 원형관 모듈의 적층으로 이루어진 접합구조물 즉, 수중 구조물의 내부를 배수하고 내부에서 건식(乾式) 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

더 나아가, 본 발명은 위와 같이 상,하층 원형관 모듈 간의 연직 접합부를 볼트-너트의 조립 체결구조로 형성할 때, 접합부가 수중에 위치하더라도 볼트와 너트간의 조립 체결 작업은 수상에서 이루어질 수 있도록 함으로써, 수중에서의 작업을 생략하거나 적어도 최소화하여 시공 효율성을 향상시키고 그에 따라 우수한 시공 경제성을 발휘할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 연직 하단에 제1접합플랜지부가 구비되어 있도록 상층 원형관 모듈을 제작하고, 연직 상단에는 제2접합플랜지부가 구비되어 있도록 하층 원형관 모듈을 제작하여, 상,하층의 원형관 모듈을 연직하게 적층하여 서로 접합하되; 하층 원형관 모듈의 제2접합플랜지부 상면에는 차수 가스캣을 배치하고, 볼트가 하층 원형관 모듈의 접합플랜지부에 놓인 차수 가스캣의 상면 위로 돌출되어 있도록 설치하며; 하층 원형관 모듈이 수중에 설치된 상태에서 하층 원형관 모듈 위로 상층 원형관 모듈을 적층함으로써, 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부와 하층 원형관 모듈의 제2접합플랜지부 사이에 차수 가스캣이 위치하고 볼트의 상단은 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부 위로 돌출되어 있는 상태로 만들며; 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부 위로 돌출된 볼트에는, 수면 위까지 연장된 가이드봉을 분해가능하도록 조립 결합하고; 수면 위에서 너트를 가이드봉에 끼워서 볼트와 나사결합될 위치로 낙하시키며; 너트체결공구를 수면 위에서 투입 작동시켜서 너트를 볼트에 나사체결하여 상층 원형관 모듈과 하층 원형관 모듈을 일체화시킴으로써 차수 가스캣의 상,하면이 각각 제1,2접합플랜지부에 의해 밀착된 상태의 수밀구조를 가지는 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법이 제공된다.

한편, 본 발명에서는 위와 같은 과제를 달성하기 위한 또다른 실시예로서, 연직 하단에 제1접합플랜지부가 구비되어 있도록 상층 원형관 모듈을 제작하고, 연직 상단에는 제2접합플랜지부가 구비되어 있도록 하층 원형관 모듈을 제작하여, 상,하층의 원형관 모듈을 연직하게 적층하여 서로 접합하되; 하층 원형관 모듈의 제2접합플랜지부 상면에는 차수 가스캣을 배치하고, 볼트가 하층 원형관 모듈의 접합플랜지부에 놓인 차수 가스캣의 상면 위로 돌출되어 있도록 설치하며; 차수 가스캣의 상면 위로 돌출된 볼트에는, 수면 위까지 연장된 가이드봉을 분해가능하도록 조립 결합하고; 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부에 형성된 관통공에 가이드봉의 수면 위까지 연장된 상단부가 관통한 상태에서, 상층 원형관 모듈을 하강시켜서 하층 원형관 모듈 위로 상층 원형관 모듈을 적층하며; 수면 위에서 너트를 가이드봉에 끼워서 볼트와 나사결합될 위치로 낙하시키며; 너트체결공구를 수면 위에서 투입 작동시켜서 너트를 볼트에 나사체결하여 상층 원형관 모듈과 하층 원형관 모듈을 일체화시킴으로써 차수 가스캣의 상,하면이 각각 제1,2접합플랜지부에 의해 밀착된 상태의 수밀구조를 가지는 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법이 제공된다.

상기한 본 발명에 따른 원형관 모듈의 연직 접합시공방법에서, 볼트의 상단에는 연직하향의 구멍 형태로 이루어진 오목나사부가 형성되며, 가이드봉의 하단에는 오목나사부에 삽입되어 나사결합되는 볼록나사부가 돌출형성되어, 가이드봉의 볼록나사부가 볼트의 오목나사부에 삽입되어 나사체결됨으로써 가이드봉이 볼트와 분해 조립이 가능한 상태로 조립 결합되도록 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 원형관 모듈의 연직 접합시공방법에서, 너트체결공구는 속이 빈 관부재로 이루어져 있되, 하단부는 너트를 감싸서 물어주는 형상을 가지고 있어서, 너트체결공구의 속이 빈 내부에 가이드봉이 삽입되도록 하여 너트체결공구의 하단부가 너트에 이르도록 하여 너트체결공구의 하단부에 너트가 끼워지도록 한 후, 수면 위에서 너트체결공구를 회전시켜서 너트를 볼트에 나사 결합하게 될 수도 있다.

특히, 본 발명에서 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부는, 상층 원형관 모듈의 외측 방향으로 수평하게 돌출된 제1수평플랜지와, 상기 제1수평플랜지의 외측 단부에서 연직 하향으로 절곡되어 연장된 외측 수직절곡부로 이루어져서, 상층 원형관 모듈의 원주 전체에 형성되며; 하층 원형관 모듈의 제2접합플랜지부는, 하층 원형관 모듈의 내,외측의 양쪽으로 돌출되도록 수평하게 배치되어 제2수평플랜지와, 상기 제2수평플랜지의 내측 단부에서 연직 상향으로 절곡 연장되어 상층 원형관 모듈의 내측면과 마주하는 내측 수직절곡부로 이루어져서 하층 원형관 모듈의 원주 전체에 형성되며; 차수 가스캣은 판부재로 이루어지고 링 형태로 이루어져서 원형관 모듈의 원주 전체에 걸쳐서 하층 원형관 모듈의 제2수평플랜지의 상면에 배치될 수도 있다.

이와 달리, 본 발명에서 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부는, 상층 원형관 모듈의 외측 방향으로 수평하게 돌출된 제1수평플랜지로만 이루어져서, 상층 원형관 모듈의 원주 전체에 형성되며; 하층 원형관 모듈의 제2접합플랜지부는, 하층 원형관 모듈의 내,외측의 양쪽으로 돌출되도록 수평하게 배치되어 제2수평플랜지로 이루어져 있되, 제2수평플랜지에는 오목부가 형성되어 있도록 하층 원형관 모듈의 원주 전체에 형성되며; 제1수평플랜지의 하면에는 오목부 내에 삽입되도록 오목부의 형상에 대응되는 볼록부가 형성되어 있고; 차수 가스캣은 판부재로 이루어지고 링 형태로 이루어져서 원형관 모듈의 원주 전체에 걸쳐서 하층 원형관 모듈의 제2수평플랜지의 상면에 배치되어, 하층 원형관 모듈 위로 상층 원형관 모듈이 적층되면, 볼록부가 오목부에 삽입되고, 오목부의 상면과 볼록부의 하면 사이에서 차수 가스캣이 압착된 상태로 존재하게 될 수도 있다. 이 경우, 제1수평플랜지의 내,외측 가장자리에는 연직하향의 연직수직부가 더 형성되어 있어서, 볼록부와 연직수직부 사이의 간격에 오목한 부분이 형성되어 있고; 볼록부와 연직수직부 사이의 오목한 부분에 제2수평플랜지의 오목부 이외의 부분이 삽입되는 형태의 요철 결합이 더 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 위,아래로 연직하게 적층된 하층 원형관 모듈과 상층 원형관 모듈간의 접합구조로서, 상기한 본 발명에 따른 원형관 모듈의 연직 접합시공방법에 의해 상,하층 원형관 모듈이 수밀구조로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합구조이 제공되며, 더 나아가, 본 발명에서는 하층 원형관 모듈과 상층 원형관 모듈이 아래, 위로 연직하게 적층되어 구축되는 원형관 모듈의 접합구조물로서, 상기한 본 발명에 따른 원형관 모듈의 연직 접합시공방법에 의해 상,하층 원형관 모듈이 수밀구조로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 접합구조물이 제공된다.

본 발명에 의하면, 취급과 운반이 용이한 연직 높이를 가지는 원형 관부재로 이루어진 복수개의 원형관 모듈을 이용하여 접합구조물을 구축하게 되므로, 이를 이용하여 원형 강관이 설치될 위치의 수심이 깊거나 또는 원형 강관의 단면 크기가 큰 대단면의 우물통 가물막이와 같은 수중 구조물을 효율적이고 경제적으로 시공할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에서는 상,하로 적층된 원형관 모듈을 접합함에 있어서, 볼트-너트에 의한 기계적 접합 및 이에 더하여 클램프를 이용한 기계적 접합을 추가함으로써 상,하층으로 적층된 원형관 모듈이 더욱 견고하게 일체화되어 매우 우수한 수밀성능을 발휘하게 되는 접합부를 형성할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 따라 원형관 모듈의 적층으로 이루어진 접합구조물을 구축한 후, 그 내부를 배수하고 내부에서 건식(乾式) 작업을 안전하게 수행할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 의하면, 상,하층 원형관 모듈 간의 연직 접합부를 형성할 때, 볼트-너트에 의한 기계적인 조립 체결에 의한 접합 작업을 수면 위에서 수행할 수 있게 된다. 따라서 상,하층 원형관 모듈이 접합되는 접합부가 수중에 위치하더라도 수중작업 없이 견고하게 상,하로 적층된 원형관 모듈을 접합할 수 있게 되어, 상,하층 원형관 모듈의 접합시공 효율성 및 경제성이 크게 향상되는 효과가 발휘된다.

더 나아가, 본 발명에서는 가이드봉을 이용하여 상층 원형관 모듈을 정확한 적층 배치 위치로 가이드하면서 하강시킬 수 있게 되며, 그에 따라 상층 원형관 모듈을 정확한 위치에 하강시켜서 설치하는 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 상,하층 원형관 모듈이 설계된 위치에서 정확하게 상,하 조립 결합되므로 구조물 시공 정밀도를 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따라 복수개의 원형관 모듈이 적층되고 조립 접합되어 형성된 접합구조물의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조를 보여주는 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 부분 단면 사시도
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조를 보여주는 도 1의 화살표 B-B에 따른 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서 클램프가 더 설치되어 있는 것을 보여주는 도 2에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서 하층 원형관 모듈의 접합부만을 보여주는 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조를 보여주는 도 2에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조를 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서 볼트의 설치위치를 변경한 예에 대한 도 7에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서 클램프가 더 설치되어 있는 것을 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따라 복수개의 원형관 모듈이 적층되고 조립 접합되어 형성된 접합구조물에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도이다.
도 11 및 도 12는 각각 본 발명에 따라 하층 원형관 모듈의 제2접합플랜지부에 미리 볼트를 관통하여 고정 설치해놓은 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 13은 도 11에 도시된 상태에 후속하여 하층 원형관 모듈 위에 상층 원형관 모듈이 놓여서 제1,2접합플랜지부가 포개져 있는 상태를 보여주는 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 상태에 후속하여 가이드봉을 볼트에 조립하는 상태를 보여주는 상,하층 원형관 모듈의 접합부에 대한 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 상태에 후속하여 가이드봉을 볼트에 조립완료한 상태를 보여주는 상,하층 원형관 모듈의 접합부에 대한 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 16은 도 15의 화살표 E-E에 따른 개략적인 단면도이다.
도 17은 도 16에 도시된 상태에 후속하여 너트가 가이드봉에 끼워져서 자유낙하되어 볼트와 결합된 위치로 투입된 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 18 및 도 19은 각각 도 17에 도시된 상태에 후속하여 관부재로 이루어진 너트체결공구를 이용하여 너트를 볼트에 나사체결하는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 20은 도 19에 후속하여 너트체결공구와 가이드봉을 제거하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 21는 도 13의 상태에 후속하여 상층 원형관 모듈이 설치되지 않은 상태에서 볼트의 상단에 가이드봉을 조립하는 하는 것을 보여주는 도 14에 대응되는 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 22는 도 21에 도시된 작업에 의해 가이드봉이 볼트에 조립된 상태를 보여주는 도 21에 대응되는 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 23은 가이드봉이 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부를 관통한 상태에서 상층 원형관 모듈을 하강시키는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 24는 가이드봉이 상층 원형관 모듈의 제1접합플랜지부를 관통한 상태에서 상층 원형관 모듈을 하강시키는 상태를 보여주는 도 16에 대응되는 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 발명에 따른 원형관 모듈의 연직 접합시공방법 및 연직 접합구조가 적용되는 대상 즉, 본 발명에 따라 원형과 모듈을 연직 적층하고 일체 접합함으로써 구축되는 접합구조물은, 우물통 가물막이 등과 같은 수중 가시설에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태의 수중 구조물일 수 있으며, 그 단면 형상도 원형에 한정되지 않고 타원형이나 기타 다각형으로 이루어질 수 있고, 원형관 모듈의 재질 역시 강관(鋼管)에 한정되지 않고 섬유보강부재 등 다양한 재질로 이루어질 수 있으나, 편의상 아래에서는 "원형"의 "강관"으로 이루어진 대단면의 가물막이 구조물을 염두에 두고 본 발명을 설명한다. 따라서 특허청구범위를 포함한 본 명세서에서 "원형관(圓形管)"이라는 용어는 단면 형상이 원형인 것뿐만 아니라 타원형이나 기타 다각형으로 이루어진 관형상 부재를 모두 포함하여 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 아울러, 원형관 모듈의 내부 공간 방향을 "내측"이라고 기재하고, 이와 반대로 원형관 모듈의 외부 방향을 "외측"이라고 기재한다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따라 복수개의 원형관 모듈(1)이 적층되고 조립 접합되어 형성된 접합구조물(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼, 본 발명에서는 복수개의 원형관 모듈(1)을 연직하게 적층하고 상,하층의 원형관 모듈(1)간에 수밀한 접합부가 형성되도록 원형관 모듈(1)을 조립 결합하여 수중 구조물을 구축하게 된다. 원형관 모듈(1)은, 구축하려는 관 형상의 전체 수중 구조물을 연직방향으로 소정 높이를 가지도록 복수개로 절단한 부재에 해당한다.

이와 같이 본 발명에서는 취급과 운반이 용이한 연직 높이를 가지는 원형 관부재로 이루어진 복수개의 원형관 모듈(1)을 연직방향으로 순차적으로 적층 배치하고 서로 수밀하게 조립 접합하여 접합구조물(100)을 구축하게 되며, 이러한 접합구조물(100)은 수중 구조물 등으로 이용될 수 있다. 이러한 본 발명에 의하면, 원형관 모듈(1)의 취급, 운반이 매우 용이하며, 그에 따라 원형 강관이 설치될 위치의 수심이 깊거나 또는 원형 강관의 단면 크기가 큰 대단면의 우물통 가물막이와 같은 수중 구조물을 효율적이고 경제적으로 시공할 수 있게 된다.

본 발명에서 상,하층의 원형관 모듈(1)은 서로 수밀하게 조립 접합된다. 도 2 및 도 3에는 각각 상,하층의 원형관 모듈(1)이 수밀하게 접합되어 있는 본 발명의 제1실시예에 따른 접합구조를 보여주는 부분 단면 사시도가 도시되어 있는데, 도 2에는 볼트-너트 체결이 존재하지 않는 부분 즉, 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 볼트-너트 체결이 이루어진 부분 즉, 도 1의 화살표 B-B에 따른 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있다. 편의상 본 발명에 따른 원형관 모듈의 접합구조를 설명함에 있어서, 상층의 원형관 모듈에 대해서는 도면부호 "1a"를 부여하였으며, 하층의 원형관 모듈에 대해서는 도면부호 "1b"를 부여하여 구분하였다. 그러나 상,하층의 원형관 모듈을 모두 지칭할 때는 도면부호 "1"을 부여하였다.

상층 원형관 모듈(1a)의 연직 하단에는 제1접합플랜지부가 형성되어 있으며, 이와 연직하게 마주하게 되는 하층 원형관 모듈(1b)의 연직 상단에는 제2접합플랜지부가 형성되어 있고, 제1,2접합플랜지부 사이에는 차수(遮水) 가스캣(2)이 배치되어, 차수 가스캣(2)의 상,하면이 각각 제1,2접합플랜지부에 의해 밀착되어 차수성능을 발휘하게 된다. 제1접합플랜지부는 상층 원형관 모듈(1a)의 연직 하단에서 상층 원형관 모듈(1a)의 원주 전체에 형성되는데, 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에서 제1접합플랜지부는, 상층 원형관 모듈(1a)의 외측 방향으로 수평하게 돌출된 제1수평플랜지(10)와, 상기 제1수평플랜지(10)의 외측 단부에서 연직 하향으로 절곡되어 연장된 외측 수직절곡부(11)로 이루어져 있다. 하층 원형관 모듈(1b)의 연직 상단에 형성된 제2접합플랜지부 역시 하층 원형관 모듈(1b)의 원주 전체에 형성되는데, 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에서 제2접합플랜지부는, 하층 원형관 모듈(1b)의 내,외측의 양쪽으로 돌출되도록 수평하게 배치되어 제2수평플랜지(12)와, 상기 제2수평플랜지(12)의 내측 단부에서 연직 상향으로 절곡되어 연장된 내측 수직절곡부(13)로 이루어져 있다.

제1,2접합플랜지부 사이에는 고무 등으로 이루어져 차수 성능을 발휘하게 되는 차수(遮水) 가스캣(2)이 배치되는데, 도 2 및 도 3의 제1실시예에서 차수 가스캣(2)은 하층 원형관 모듈(1b)의 제2수평플랜지(12)의 상면에 배치된다. 이 때 차수 가스캣(2)은 판부재로 이루어지고 링 형태로 이루어져서 원형관 모듈(1)의 원주 전체에 걸쳐 배치된다. 특히, 차수 가스캣(2)은 제2수평플랜지(12)의 상면만을 덮도록 배치될 수도 있지만, 도 2 및 도 3의 제1실시예처럼 차수 가스캣(2)이 제2수평플랜지(12)의 외측면까지도 덮도록 배치될 수 있다. 접착제를 이용한 접착 등의 방법에 의해 미리 차수 가스캣(2)이 제2수평플랜지(12)의 외측면에 밀착 고정된 상태로 만들 수도 있지만, 단순히 차수 가스캣(2)의 외측 가장자리가 제2수평플랜지(12) 이상으로 더 외측으로 돌출되도록 만든 상태에서, 후술하는 것처럼 상층 원형관 모듈(1a)이 설치되면서 차수 가스캣(2)의 외측 가장자리가 눌려서 절곡되어 제2수평플랜지(12)의 외측면을 덮게 만들 수도 있다.

도 2 및 도 3의 제1실시예에서, 하층 원형관 모듈(1b)이 설치되고 제2수평플랜지(12)의 상면에 차수 가스캣(2)이 설치된 상태에서 상층 원형관 모듈(1a)이 적층되면, 제1수평플랜지(10)의 하면이 차수 가스캣(2)에 접촉하면서 상층 원형관 모듈(1a)의 자중(自重)이 작용하면서 차수 가스캣(2)이 압착되고 그에 따라 제1수평플랜지(10), 차수 가스캣(2) 및 제2수평플랜지(12)가 서로 강하게 밀착되면서 차수구조가 형성된다. 특히, 서로 마주하게 되는 외측 수직절곡부(11)의 내측면과 제2수평플랜지(12)의 외측면 사이에도 차수 가스캣(2)이 밀착된 상태로 존재할 경우, 추가적인 차수 성능이 발휘되는 장점이 있다.

도 2 및 도 3의 제1실시예에서, 제1,2접합플랜지부가 위와 같은 형태로 서로 수밀하게 접합됨에 있어서, 도면에 예시된 것처럼 제2수평플랜지(12)의 내측 수직절곡부(13)는, 상층 원형관 모듈(1a)의 내측면을 마주하게 되는데, 도면에 예시된 것처럼 단순히 내측 수직절곡부(13)가 상층 원형관 모듈(1a)의 내측면에 밀착되게 만들 수도 있지만, 내측 수직절곡부(13)와 상층 원형관 모듈(1a)의 내측면 사이에도 차수 가스캣(2)이 밀착된 상태로 존재하게 만드는 것도 수밀성능 향상에 유리하다.

이와 같은 구조의 상,하층 원형관 모듈의 접합부에서 기계적인 일체화를 더 강화하기 위하여, 볼트-너트에 의한 기계적인 조립구조가 더 추가된다. 제1,2수평플랜지(10, 12)에 볼트공을 미리 형성해두어서 도 3에 도시된 것처럼 볼트(3)가 제1,2수평플랜지(10, 12)를 관통하게 만들고 볼트(3)에 너트(4)를 나사체결함으로써 제1,2수평플랜지(10, 12)가 기계적으로 결합 고정되어 서로 밀착되어 있는 수밀 상태가 견고하게 유지되고, 그에 따라 상,하층으로 적층된 원형관 모듈(1)이 더욱 견고하게 일체화되어 매우 우수한 수밀성능을 발휘하게 되는 접합부가 형성되는 것이다.

필요에 따라서는 위와 같은 볼트-너트에 의한 기계적인 결합에 더하여 클램프(8)에 의한 추가적인 기계적 결합이 구비될 수도 있다. 도 4에는 본 발명의 제1실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서 클램프(8)가 더 설치되어 있는 것을 보여주는 도 2에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있다. 클램프(8)가 설치되려면, 도 4에 예시된 것처럼, 상층 원형관 모듈(1a)의 내측면에는 내측돌출 플랜지(14)가 일체로 돌출 구비되어 있다. 내측돌출 플랜지(14)는 상층 원형관 모듈(1a)의 원주 전체에 형성되어도 좋지만, 도면에 도시된 것처럼 클램프(8)가 설치되도록 미리 정해진 위치에만 단속적으로 구비되어도 충분하다. 클램프(8)는 적층된 원형관 모듈(1)의 내측에서 제2수평플랜지(12)와 내측돌출 플랜지(14)를 동시에 물도록 설치된다. 클램프(8)의 형태나 형식에는 특별한 제한이 없다. 이와 같이 상층 원형관 모듈(1a)에 내측돌출 플랜지(14)를 형성하고, 클램프(8)로 하층 원형관 모듈(1b)의 제2수평플랜지(12)와 내측돌출 플랜지(14)를 동시에 물어서 체결함으로써, 상,하층 원형관 모듈(1a, 1b)의 접합부가 더 우수한 수밀 성능을 발휘하게 될 뿐만 아니라, 연직방향의 힘에 대해 매우 큰 저항력을 발휘하게 되므로 상,하층 원형관 모듈(1a, 1b)이 더욱 견고하게 일체화되는 효과가 발휘된다. 도면에서 부재번호 88은, 클램프(8)를 조여주는 조임볼트(88)이다.

한편, 본 발명에서 제1,2접합플랜지부는 또다른 형태로 변형될 수 있다. 도 5에는 또다른 형태의 제1,2접합플랜지부를 가지는 본 발명의 제2실시예에서 하층 원형관 모듈(1b)의 접합부만을 보여주는 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조를 보여주는 도 2에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명의 제2실시예에 따른 접합구조에 대한 도 3에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있다.

도 5 내지 도 7에 예시된 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서, 하층 원형관 모듈(1b)에 구비된 제2접합플랜지부는, 하층 원형관 모듈(1b)의 내,외측의 양쪽으로 돌출되도록 수평하게 배치되어 제2수평플랜지(12)로 이루어져 있되, 제2수평플랜지(12)에는 오목부(16)가 형성되어 있다. 상기 오목부(16)는 하층 원형관 모듈(1b)의 원주 전체에 걸쳐 형성되며, 도면에 예시된 것처럼 오목부(16)는 제2수평플랜지(12)의 중앙에서 하층 원형관 모듈(1b)의 두께 방향 내외측으로 각각 소정 폭을 가지도록 형성된다.

제2접합플랜지부와 마주하여 접하게 되는 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부는 제1수평플랜지(10)만을 구비하고 있는데, 제1수평플랜지(10)의 하면에는 오목부(16) 내에 삽입되도록 오목부(16)의 형상에 대응되는 볼록부(15)가 형성되어 있다. 오목부(16)에 대응되는 위치에서 제1수평플랜지(10)가 두꺼워져 있는 볼록부(15)가 형성되어 있는 것이다. 이러한 구성에서 차수 가스캣(2)은 오목부(16)에 배치되며, 따라서 하층 원형관 모듈(1b) 위로 상층 원형관 모듈(1a)이 적층되면, 볼록부(15)가 오목부(16)에 삽입되고, 오목부(16)의 상면과 볼록부(15)의 하면 사이에서 차수 가스캣(2)이 존재한 상태에서, 상층 원형관 모듈(1a)의 자중에 의해 차수 가스캣(2)이 압착되면서 차수구조가 형성된다. 차수 가스캣(2)이 오목부(16)의 상면과 볼록부(15)의 하면 사이에만 존재할 수도 있으며, 도면에 예시된 것처럼 차수 가스캣(2)의 크기를 충분히 확대시킴으로써 제1,2수평플랜지(10, 12)가 마주하여 접하게 되는 모든 면에 차수 가스캣(2)이 위치하게 만드는 것도 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 제2실시예에서도 볼트-너트에 의한 기계적인 조립구조가 더 추가된다. 앞서 설명한 제1실시예와 마찬가지로 제1,2수평플랜지(10, 12)를 볼트(3)가 관통하도록 설치되고 볼트(3)에 너트(4)가 나사 체결되는데, 볼트(3)는 오목부(16)-볼록부(15)가 형성된 위치에서 제1,2수평플랜지(10, 12) 모두를 연직하게 관통할 수 있다. 그러나 미리 제2수평플랜지(12)에 볼트(3)를 고정시켜두고 볼트(3)가 제1수평플랜지(10)만을 관통하도록 구성할 수도 있다. 도 8에는 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서 볼트의 설치위치를 변경하여 볼트(3)가 제1수평플랜지(10)만을 관통하는 예에 대한 도 7에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 것처럼, 제2수평플랜지(12)에서 오목부(16)가 형성되어 있지 않은 부분의 상면에 볼트(3)가 돌출되어 있도록 미리 일체로 설치해두고, 볼트(3)가 제1수평플랜지(10)만을 관통하도록 한 후, 볼트(3)에 너트(4)가 체결되도록 할 수도 있는 것이다. 제2수평플랜지(12)에서 볼트(3)는 하층 원형관 모듈(1b)의 외측에만 구비될 수도 있지만, 도면에 예시된 것처럼 하층 원형관 모듈(1b)의 내측에도 구비될 수도 있고, 외측에는 구비되지 않고 내측에만 구비될 수도 있다.

더 나아가 본 발명의 제2실시예에서도 클램프(8)에 의한 추가적인 기계적 결합이 구비될 수도 있다. 도 9에는 본 발명의 제2실시예에 따른 상,하층 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서 클램프(8)가 더 설치되어 있는 것을 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있다. 도 9에 예시된 것처럼, 원형관 모듈의 내측에서 제1,2수평플랜지(10, 12)를 클램프(8)가 동시에 물도록 설치됨으로써, 상,하층 원형관 모듈(1a, 1b)간의 수밀 성능의 향상을 물론이고 연직방향의 힘에 대한 저항력 발휘 및 그에 따른 상,하층 원형관 모듈(1a, 1b)간의 견고한 일체화의 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 따른 원형관 모듈의 수밀 접합구조에서, 제1,2접합플랜지부에는 상기한 오목부-볼록부 형태의 결합에 더하여 추가적인 요철 결합이 더 구비될 수도 있다. 도 10에는 제1,2접합플랜지부에 추가적인 요철 결합이 더 형성되어 있는 본 발명의 제3실시예에 따라 복수개의 원형관 모듈(1)이 적층되고 조립 접합되어 형성된 접합구조물(100)에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 부분 단면 사시도가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 제3실시예의 경우, 제1수평플랜지(10)의 내,외측 가장자리에 연직하향의 연직수직부(17)가 더 형성되어 있어서, 볼록부(15)와 연직수직부(17) 사이의 간격에 오목한 부분이 형성되고, 이러한 볼록부(15)와 연직수직부(17) 사이의 오목한 부분에 제2수평플랜지(12)의 오목부 이외의 부분이 삽입되는 형태의 요철 결합이 더 형성되어 있다. 오목부(16)에 차수 가스캣(2)이 배치되고 상층 원형관 모듈(1a)이 적층되었을 때 볼록부(15)가 오목부(16)에 삽입되고, 제1수평플랜지(10), 차수 가스캣(2) 및 제2수평플랜지(12)가 서로 강하게 밀착되면서 차수구조가 형성되는 것은 앞서 설명한 제2실시예와 동일하다. 본 발명의 제3실시예에서는, 제1수평플랜지(10)와 제2수평플랜지(12) 사이로 물이 스며들 수 있는 경로가 제1 및 제2실시예보다 더 길어지게 되고, 그 사이에 차수 가스캣(2)의 존재에 의해 물의 흐름 경로를 더욱 효과적으로 차단할 수 있게 되어 수밀 성능이 더욱 향상되는 효과가 발휘된다. 기타 볼트-너트를 이용한 기계적인 조립 결합구조 및 클램프를 이용한 추가적인 결합구조가 제3실시예에도 동일하게 적용될 수 있으며, 이에 대한 내용은 제2실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

위에서 설명하였듯이 본 발명에서는 우물통 가물막이 등과 같은 다양한 형태의 수중 구조물로 이용될 수 있는 접합구조물(100)이 구축되는데, 본 발명의 접합구조물(100)은 운반 및 취급이 용이한 정도의 연직 높이를 가지는 복수개의 원형관 모듈(1)을 해상으로 이송한 후, 연직하게 순차적으로 적층하고 조립하여 구축된다. 따라서 본 발명에 의하면 수중 구조물의 수심이 깊거나, 단면이 매우 큰 대단면의 수중 구조물의 경우에도 매우 효율적으로 이용할 수 있게 되며, 그에 따라 수중 구조물의 시공비용의 절감, 시공기간의 단축 등을 통한 시공경제성 향상의 효과를 달성할 수 있게 된다.

한편, 위에서 설명한 것처럼 본 발명에 따른 상,하층 원형관 모듈의 접합부에 볼트-너트에 의한 기계적인 일체화를 적용함에 있어서, 접합부가 수중에 위치할 경우가 있다. 즉, 하층 원형관 모듈(1b)이 수중에 위치하고 있어서, 상,하층 원형관 모듈이 수중에서 조립 접합되어야 하는 경우가 존재하는 것이다. 이와 같은 상황에서 볼트-너트 조립 체결을 이용하여 상,하층 원형관 모듈을 접합할 때, 아래에서 설명하는 본 발명만의 고유한 접합방법을 이용함으로써, 수중에서의 작업을 최소화시키게 되며 그에 따라 시공효율의 향상 극대화는 물론이고 공기단축 및 시공비용 절감 효과를 극대화시키게 된다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 접합구조를 이용하여 본 발명의 접합방법을 설명하지만, 앞서 설명한 제2, 3실시예에도 아래에서 설명하는 본 발명의 방법이 동일하게 적용될 수 있다.

도 11 및 도 12에는 각각 본 발명에 따라 볼트-너트의 조립 체결을 이용하여 상,하층 원형관 모듈을 접합하기 위하여, 하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부에 미리 볼트(3)를 관통하여 고정 설치해놓은 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 부분 확대 사시도가 도시되어 있다. 도 13에는 도 11에 도시된 상태에 후속하여 하층 원형관 모듈(1b) 위에 상층 원형관 모듈(1a)이 놓여서 제1,2접합플랜지부가 포개져 있는 상태를 보여주는 개략적인 부분 확대 사시도가 도시되어 있다.

본 발명에 따라 볼트-너트를 이용하여 상,하층 원형관 모듈을 접합할 때 볼트-너트 조립체결에 의한 기계적인 접합구조를 적용하기 위해서는 하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부의 상면으로 볼트(3)가 돌출되어 있어야 한다. 하층 원형관 모듈(1b)이 수중에 위치하게 될 경우, 하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부를 관통하도록 볼트(3)를 삽입하여 볼트가 돌출되도록 하려면 수중 작업이 필요하게 된다. 이 때 수중 작업을 최소화시키기 위하여 도 11 및 도 12에 도시된 것처럼 미리 볼트(3)를 하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부에 관통시킨 후 볼트 머리를 제2접합플랜지부에 용접 등의 방법으로 결합시켜 고정해두는 것이 바람직하다. 물론 도 8에 예시된 것처럼 하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부에 볼트(3)를 관통시키지 않고, 볼트(3)의 하단을 제2접합플랜지부에 나사 결합 등의 방법으로 결합시켜둘 수도 있다. 도면에서 도면부호 31은 제2접합플랜지부를 이루는 제2수평플랜지(12)의 하면에 위치하는 볼트 머리를 제2수평플랜지(12)에 고정시키기 위한 용접부(31)이다. 하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부 상면에는 차수 가스캣(2)이 배치되므로, 볼트(3)는 결국 하층 원형관 모듈(1b)의 접합플랜지부에 놓인 차수 가스캣(2)의 상면으로 돌출되어 있도록 설치된다.

하층 원형관 모듈(1b)이 수중에 투입되어 수중 내의 설계 위치에 설치된 상태에서 하층 원형관 모듈(1b) 위로 상층 원형관 모듈(1a)이 적층 배치되면, 돌출되어 있던 볼트(3)는 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부에 형성된 관통공을 관통하게 되고, 그에 따라 도 13에 도시된 것처럼 볼트(3)의 상단은 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부 위로 돌출되어 위치하게 된다.

도 14에는 도 13의 상태에 후속하여 가이드봉(5)을 볼트(3)에 조립하는 상태를 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 부분 확대 사시도가 도시되어 있고, 도 15에는 도 14에 도시된 상태에 후속하여 가이드봉(5)을 볼트(3)에 조립한 후의 상태를 보여주는 도 14에 대응되는 개략적인 부분 확대 사시도가 도시되어 있다. 도 16에는 볼트(3)에 가이드봉(5)이 조립된 후의 단면 상태를 보여주는 도 15의 화살표 E-E에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부를 관통하여 연직 상향으로 돌출된 볼트(3)의 단부에는 가이드봉(5)을 분해 가능한 형태로 조립결합한다. 가이드봉(5)은 후술하는 것처럼 너트(4)를 자유낙하시켰을 때 너트(4)가 볼트(3)까지 정확하게 이르도록 가이드하기 위한 부재로서, 수면 위의 위치까지 길게 연장된 봉부재로 이루어지며, 그 하단은 볼트(3)와 분해 조립이 가능한 형태로 결합된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 볼트(3)의 상단에는 연직하향의 구멍 형태로 이루어진 오목나사부(30)가 형성되어 있으며, 가이드봉(5)의 하단에는 오목나사부(30)에 삽입되어 나사결합되는 볼록나사부(50)가 돌출형성되어 있다. 따라서 가이드봉(5)의 볼록나사부(50)가 볼트(3)의 오목나사부(30)에 삽입되어 나사체결됨으로써 가이드봉(5)이 볼트(3)와 분해 조립이 가능한 상태로 결합된다. 그러나 가이드봉(5)을 볼트(3)와 분해 조립이 가능한 상태로 결합하는 구성은 위에서 예시한 오목나사부(30)-볼록나사부(50)의 구성에 한정되는 것은 아니다.

볼트(3)에 가이드봉(5)이 결합 설치된 상태에서 너트(4)를 가이드봉(5)에 끼워서 자유낙하시킴으로써 볼트(3)와 결합될 수 있는 위치로 투입하는 작업이 수행된다. 도 17에는 도 16에 도시된 상태에 후속하여 너트(4)가 가이드봉(5)에 끼워져서 자유낙하되어 볼트(3)와 결합되는 위치로 투입된 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 17에서 점선은 너트(4)가 투입되어 낙하되는 과정을 보여주는 것이고 실선은 너트(4)가 볼트(3)와 결합될 위치로 낙하 완료된 상태를 보여주는 것이다.

볼트(3)에 하단이 결합된 가이드봉(5)은 수면 위에 그 상단이 위치한다. 따라서 수상 위의 작업자는 가이드봉(5)의 상단에서부터 너트(4)를 끼워서 낙하시키게 되며, 그에 따라 너트(4)는 가이드봉(5)에 끼워진 채 자중에 의해 자유낙하되어 볼트(3)의 나사부에 이르게 된다. 만일 가이드봉(5)이 없다면, 상,하층 원형관 모듈의 접합부가 수중에 위치한 상태에서 작업자는 너트(4)를 볼트(3)에 나사 결합하기 위해서 너트(4)를 소지한 채로 수중에 투입되어 볼트(3)의 위치를 찾아서 볼트(3)의 나사부 상단에 너트(4)를 체결하여야만 한다. 상,하층 원형관 모듈의 접합부 위치가 깊을 경우, 작업자가 수중에서 볼트-너트를 체결하는 작업 수행하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 접합부를 찾아가는 것 자체도 어려울 수 있으며, 경우에 따라서는 작업자의 잠수 자체가 불가능할 수도 있다.

그러나 본 발명에서는 위와 같은 형태로 가이드봉(5)이 설치되어 있으므로, 작업자는 수중 작업 없이 단지 수면 위에서 너트(4)의 구멍에 가이드봉(5)을 삽입시키는 작업 즉, 너트(4)를 가이드봉(5)에 끼우는 작업만 수행하면, 너트(4)가 자중에 의해 자유낙하하면서 자동적으로 볼트(3)의 나사부 상단에 이르게 된다. 따라서 본 발명에서는 작업자가 너트(4)를 소지한 채로 수중에 투입되어 진행하게 되는 수중 작업이 필요하지 않게 되며, 이와 같은 수중 작업의 생략을 통해서 시공 효율성과 시공 경제성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

너트(4)가 가이드봉(5)에 끼워진 채 자중에 의해 자유낙하되어 볼트(3)의 나사부에 도달한 후에는, 너트(4)를 회전시킬 수 있는 너트체결공구(6)를 수면 위에서 투입하여 너트(4)를 회전시켜 볼트(3)에 나사체결시키게 된다. 이러한 너트를 회전시켜 나사체결시키는 공구 즉, 너트체결공구는 수면 위에서 조작할 수 있도록 구성된다. 도 18 및 도 19에는 각각 도 17에 도시된 상태에 후속하여 관부재로 이루어진 너트체결공구(6)를 이용하여 너트(4)를 볼트(3)에 나사체결하는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 18에 도시된 실시예에서 이용되는 너트체결공구(6)는 속이 빈 파이프형태의 관부재로 이루어져 있되 하단부는 너트(4)를 감싸서 물어주는 형상을 가지고 있다. 따라서 작업자는 수면 위에서 너트체결공구(6)의 속이 빈 내부에 가이드봉(5)이 삽입되도록 하여 너트체결공구(6)의 하단부가 너트(4)에 이르도록 하여 너트체결공구(6)의 하단부에 너트(4)가 끼워지도록 한 후, 수면 위에서 너트체결공구(6)를 회전시켜서 너트(4)를 볼트(3)에 나사 결합하면 된다. 즉, 본 발명에서는 이와 같이 너트(4)가 볼트(3)의 나사부에 도달하게 만드는 작업뿐만 아니라, 너트(4)를 회전시켜서 볼트(3)의 나사부에 나사결합하는 작업 역시 수면 위에서 수행할 수 있게 되는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 너트(4)를 볼트(3)에 나사체결하는 작업을 위한 수중 작업도 전혀 필요하지 않게 된다. 특히, 너트체결공구(6)가 속이 빈 파이프형태의 관부재로 이루어진 경우에는 가이드봉(5)을 너트체결공구(6)의 빈 속에 끼우기만 하면 너트체결공구(6)의 단부가 너트(4)에 도달하게 되어 너트(4)를 물어줄 수 있기 때문에 너트체결공구(6)를 너트(4)에 도달하는 작업을 매우 용이하고 신속하게 수행할 수 있게 되는 장점이 있다. 그러나 본 발명에서 수면 위에서 수중으로 투입되어 너트(4)를 회전시키는 너트체결공구(6)는 위에서 예시한 것처럼 속이 빈 파이프형태의 관부재에 한정되는 것은 아니다.

너트(4)와 볼트(3)간의 나사결합이 완료된 후에는 더 이상 너트체결공구(6)가 필요하지 않으므로 너트체결공구(6)를 제거하게 된다. 가이드봉(5) 역시 더 이상 필요하지 않으므로, 가이드봉(5)과 볼트(3) 간의 결합상태도 해제하여 가이드봉(5)도 제거한다. 즉, 도면에 예시된 실시예의 경우에는, 가이드봉(5)을 볼트(3)와 나사결합할 때의 방향과 반대방향으로 돌려서 나사결합을 해제함으로써 가이드봉(5)을 볼트(3)로부터 분리시켜 제거할 수 있는 것이다. 도 20에는 도 19에 후속하여 너트체결공구(6)와 가이드봉(5)을 제거하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

위에서 설명한 것처럼, 본 발명에서는 상,하층 원형관 모듈(1)이 접합되는 접합부가 수중에 위치하더라도, 볼트-너트에 의한 기계적인 조립 체결 작업을 접합부에 적용할 수 있으며, 특히, 이러한 볼트-너트에 의한 기계적인 조립 체결 작업은 수면 위의 수상에서 이루어지게 된다. 즉, 볼트-너트 간의 조립 체결 작업을 위한 수중 작업이 필요하지 않게 되는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 상,하층 원형관 모듈(1)의 접합을 위한 수중작업이 최소화되며, 그에 따라 상,하층 원형관 모듈의 접합시공 효율성 및 경제성이 크게 향상되는 효과가 발휘된다.

한편, 본 발명에 있어서 가이드봉(5)은, 위와 같이 너트(4)를 볼트(3)의 나사부에 용이하게 도달하게 만드는 기능 이외에도, 상층 원형관 모듈(1a)을 정확하게 하층 원형관 모듈(1b) 위에 배치하는 가이드 기능도 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 또다른 방법에 의하면, 상층 원형관 모듈(1a)을 수중에 투입하고 하강시켜서 하층 원형관 모듈(1b) 위에 배치할 때, 가이드봉(5)을 이용하여 상층 원형관 모듈(1a)의 하강을 가이드함으로써 용이하게 그리고 정확하게 상층 원형관 모듈(1a)을 접합 위치에 배치할 수 있는 것이다.

도 21 내지 도 24에는 가이드봉(5)을 이용하여 상층 원형관 모듈(1a)을 수중에서 하강시킬 경우에 수행하게 되는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이 개시되어 있다. 상층 원형관 모듈(1a)을 하강시키는 작업에 가이드봉(5)을 이용하는 경우에도, 앞서 설명한 바와 마찬가지로 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부 위로 볼트(3)의 상단이 돌출되어 있도록 만든다. 즉, 도 13에 도시된 상태까지는 앞서 설명한 방법과 동일한 것이다. 따라서 도 13에 도시된 상태에 후속하여 상층 원형관 모듈(1a)을 하강시키기에 앞서 가이드봉(5)을 볼트(3)의 상단에 결합하는 작업을 수행한다. 도 21에는 아직 상층 원형관 모듈(1a)이 설치되지 않은 상태에서 볼트(3)의 상단에 가이드봉(5)을 조립하는 하는 것을 보여주는 도 14에 대응되는 개략적인 부분 확대 사시도가 도시되어 있고, 도 22에는 가이드봉(5)이 볼트(3)에 조립된 후의 상태를 보여주는 도 21에 대응되는 개략적인 부분 확대 사시도가 도시되어 있다.

볼트(3)에 결합되어 가이드봉(5)이 설치된 상태에서 가이드봉(5)의 상단은 수면 위에 위치하게 되는데, 이러한 상태에서 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부에 형성된 관통공에 가이드봉(5)의 상단을 관통시켜서, 가이드봉(5)이 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부를 관통한 상태에서 상층 원형관 모듈(1a)을 하강시킨다. 도 23 및 도 24에는 각각 가이드봉(5)이 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부를 관통한 상태에서 상층 원형관 모듈(1a)을 하강시키는 상태를 보여주는 개략적인 사시도(도 23) 및 도 16에 대응되는 개략적인 단면도(도 24)가 도시되어 있다.

이와 같이 가이드봉(5)이 제1접합플랜지부를 관통한 상태에서 상층 원형관 모듈(1a)을 하강시키게 되면, 상층 원형관 모듈(1a)을 정확한 위치에 하층 원형관 모듈(1b) 위에 배치할 수 있게 되며, 이러한 상층 원형관 모듈(1a)의 하강 및 배치 작업을 매우 용이하고 신속하게 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

가이드봉(5)이 끼워진 상태로 상층 원형관 모듈(1a)을 하강시키는 작업을 완료한 후의 상태는 도 16에 도시된 것과 동일하며, 상층 원형관 모듈(1a)이 하층 원형관 모듈(1b) 위에 놓인 후, 너트의 하강, 볼트와 너트의 체결, 가이드봉의 제거 등의 작업은 앞서 도 17 내지 도 20을 참조하여 설명한 내용과 동일하게 수행된다.

1a: 상층 원형관 모듈
1b: 하층 원형관 모듈
2: 차수 가스캣
3: 볼트
4: 너트
5: 가이드봉
6: 너트체결공구

Claims (9)

1. 연직 하단에 제1접합플랜지부가 구비되어 있도록 상층 원형관 모듈(1a)을 제작하고, 연직 상단에는 제2접합플랜지부가 구비되어 있도록 하층 원형관 모듈(1b)을 제작하여, 상,하층의 원형관 모듈(1a, 1b)을 연직하게 적층하여 서로 접합하되;
   하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부 상면에는 차수 가스캣(2)을 배치하고, 볼트(3)가 하층 원형관 모듈(1b)의 접합플랜지부에 놓인 차수 가스캣(2)의 상면으로 돌출되어 있도록 설치하며;
   하층 원형관 모듈(1b)이 수중에 설치된 상태에서 하층 원형관 모듈(1b) 위로 상층 원형관 모듈(1a)을 적층함으로써, 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부와 하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부 사이에 차수 가스캣(2)이 위치하고 볼트(3)의 상단은 상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부 위로 돌출되어 있는 상태로 만들며;
   상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부 위로 돌출된 볼트(3)에는, 수면 위까지 연장된 가이드봉(5)을 조립 결합하고;
   너트(4)를 가이드봉(5)에 끼워서 볼트(3)와 나사결합될 위치로 낙하시키며;
   너트체결공구(6)를 수면 위에서 투입 작동시켜서 너트(4)를 볼트(3)에 나사체결하여 상층 원형관 모듈(1a)과 하층 원형관 모듈(1b)을 일체화시킴으로써 차수 가스캣(2)의 상,하면이 각각 제1,2접합플랜지부에 의해 밀착된 상태의 수밀구조를 가지는 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법.
2. 연직 하단에 제1접합플랜지부가 구비되어 있도록 상층 원형관 모듈(1a)을 제작하고, 연직 상단에는 제2접합플랜지부가 구비되어 있도록 하층 원형관 모듈(1b)을 제작하여, 상,하층의 원형관 모듈(1a, 1b)을 연직하게 적층하여 서로 접합하되;
   하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부 상면에는 차수 가스캣(2)을 배치하고, 볼트(3)가 하층 원형관 모듈(1b)의 접합플랜지부에 놓인 차수 가스캣(2)의 상면 위로 돌출되어 있도록 설치하며;
   차수 가스캣(2)의 상면 위로 돌출된 볼트(3)에는, 수면 위까지 연장된 가이드봉(5)을 조립 결합하고;
   상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부에 형성된 관통공에 가이드봉(5)의 수면 위까지 연장된 상단부가 관통한 상태에서, 상층 원형관 모듈(1a)을 하강시켜서 하층 원형관 모듈(1b) 위로 상층 원형관 모듈(1a)을 적층하며;
   너트(4)를 가이드봉(5)에 끼워서 볼트(3)와 나사결합될 위치로 낙하시키며;
   너트체결공구(6)를 수면 위에서 투입 작동시켜서 너트(4)를 볼트(3)에 나사체결하여 상층 원형관 모듈(1a)과 하층 원형관 모듈(1b)을 일체화시킴으로써 차수 가스캣(2)의 상,하면이 각각 제1,2접합플랜지부에 의해 밀착된 상태의 수밀구조를 가지는 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   볼트(3)의 상단에는 연직하향의 구멍 형태로 이루어진 오목나사부(30)가 형성되어 있으며, 가이드봉(5)의 하단에는 오목나사부(30)에 삽입되어 나사결합되는 볼록나사부(50)가 돌출형성되어 있어서, 가이드봉(5)의 볼록나사부(50)가 볼트(3)의 오목나사부(30)에 삽입되어 나사체결됨으로써 가이드봉(5)이 볼트(3)와 분해 조립이 가능한 상태로 조립 결합되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   너트체결공구(6)는 속이 빈 관부재로 이루어져 있되, 하단부는 너트(4)를 감싸서 물어주는 형상을 가지고 있어서,
   너트체결공구(6)를 수면 위에서 투입 작동하는 것은, 너트체결공구(6)의 속이 빈 내부에 가이드봉(5)이 삽입되도록 하여 너트체결공구(6)의 하단부가 너트(4)에 이르도록 하여 너트체결공구(6)의 하단부에 너트(4)가 끼워지도록 한 후, 수면 위에서 너트체결공구(6)를 회전시켜서 너트(4)를 볼트(3)에 나사 결합하게 되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부는, 상층 원형관 모듈(1a)의 외측 방향으로 수평하게 돌출된 제1수평플랜지(10)와, 상기 제1수평플랜지(10)의 외측 단부에서 연직 하향으로 절곡되어 연장된 외측 수직절곡부(11)로 이루어져서, 상층 원형관 모듈(1a)의 원주 전체에 형성되며;
   하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부는, 하층 원형관 모듈(1b)의 내,외측의 양쪽으로 돌출되도록 수평하게 배치되어 제2수평플랜지(12)와, 상기 제2수평플랜지(12)의 내측 단부에서 연직 상향으로 절곡 연장되어 상층 원형관 모듈(1a)의 내측면과 마주하는 내측 수직절곡부(13)로 이루어져서 하층 원형관 모듈(1b)의 원주 전체에 형성되며;
   차수 가스캣(2)은 판부재로 이루어지고 링 형태로 이루어져서 원형관 모듈(1)의 원주 전체에 걸쳐서 하층 원형관 모듈(1b)의 제2수평플랜지(12)의 상면에 배치되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상층 원형관 모듈(1a)의 제1접합플랜지부는, 상층 원형관 모듈(1a)의 외측 방향으로 수평하게 돌출된 제1수평플랜지(10)로 이루어져서, 상층 원형관 모듈(1a)의 원주 전체에 형성되며;
   하층 원형관 모듈(1b)의 제2접합플랜지부는, 하층 원형관 모듈(1b)의 내,외측의 양쪽으로 돌출되도록 수평하게 배치되어 제2수평플랜지(12)로 이루어져 있되, 제2수평플랜지(12)에는 오목부(16)가 형성되어 있도록 하층 원형관 모듈(1b)의 원주 전체에 형성되며;
   제1수평플랜지(10)의 하면에는 오목부(16) 내에 삽입되도록 오목부(16)의 형상에 대응되는 볼록부(15)가 형성되어 있고;
   차수 가스캣(2)은 판부재로 이루어지고 링 형태로 이루어져서 원형관 모듈(1)의 원주 전체에 걸쳐서 하층 원형관 모듈(1b)의 제2수평플랜지(12)의 상면에 배치되어,
   하층 원형관 모듈(1b) 위로 상층 원형관 모듈(1a)이 적층되면, 볼록부(15)가 오목부(16)에 삽입되고, 오목부(16)의 상면과 볼록부(15)의 하면 사이에서 차수 가스캣(2)이 압착된 상태로 존재하게 되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법.
7. 제6항에 있어서,
   제1수평플랜지(10)의 내,외측 가장자리에는 연직하향의 연직수직부(17)가 더 형성되어 있어서, 볼록부(15)와 연직수직부(17) 사이의 간격에 오목한 부분이 형성되어 있고;
   볼록부(15)와 연직수직부(17) 사이의 오목한 부분에 제2수평플랜지(12)의 오목부 이외의 부분이 삽입되는 형태의 요철 결합이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합시공방법.
8. 위,아래로 연직하게 적층된 하층 원형관 모듈(1b)과 상층 원형관 모듈(1a)간의 접합구조로서,
   청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 따른 원형관 모듈의 연직 접합시공방법에 의해 상,하층 원형관 모듈이 수밀구조로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 연직 접합구조.
9. 하층 원형관 모듈(1b)과 상층 원형관 모듈(1a)이 아래, 위로 연직하게 적층되어 구축되는 원형관 모듈의 접합구조물로서,
   청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 따른 원형관 모듈의 연직 접합시공방법에 의해 상,하층 원형관 모듈이 수밀구조로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 원형관 모듈의 접합구조물.

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