대단면 내부 구속 중공 철근콘크리트 기둥의 모듈 연결부 개발

Abstract

풍력발전 터빈 용량의 증대에 따라 터빈을 지지하는 구조물에 대한 요구 성능 또한 증가하고 있다. 대용량의 풍력터빈을 지지하기 위한 신형식 구조물로서 내부구속 중공 철근 콘크리트(ICH RC: Internally Confined Hollow Reinforced Concrete)구조가 제안되었으며, 터빈 용량에 따라서 대단면의 ICH RC 타워가 요구된다. 풍력타워의 단면이 증가하면 타워의 시공 및 운반, 설치의 문제점이 발생 가능하며, 풍력타워의 모듈화를 통하여 이를 해결할 수 있다. 높이 방향에 대한 모듈화 ICH RC 타워의 연구가 진행 된 바 있으며, 높이 방향으로 분할된 풍력타워 모듈을 세로방향으로 추가 분할하면 풍력타워의 시공과 운반 및 설치에 대한 편의성이 향상될 수 있다. 이에 본 연구에서는 세로방향으로 분할된 ICH RC 타워 세그먼트의 연결부를 개발하고자 하였다. 타워 모듈의 중량과 시공 크레인의 용량에 따라 세그먼트의 수를 결정 가능하며, 본 연구에서는 네 개의 세그먼트가 하나의 모듈을 구성하는 것으로 선정하였다. 각 세그먼트는 암수 전단키와 횡철근에 의해 연결되며, 전단키의 중앙에 횡철근이 위치한다. 횡철근은 별도의 강재 플레이트를 이용한 박스형태의 횡철근 커넥터를 제작하여 연결한다. 횡철근 커넥터의 강재 플레이트 두께는 횡철근 지름의 1/2로하며, 중앙부에 횡철근 지름과 같은 크기의 구멍을 내고 횡철근을 삽입하여 횡철근 커넥터의 안쪽과 바깥쪽에 볼트를 이용하여 횡철근과 연결한다. 횡철근의 연결이 먼저 이루어진 뒤에 ICH RC의 내부 강관을 용접 연결하며, 암수 전단키에 내부를 모르타르 채움으로 세그먼트 연결한다. 개발된 연결부의 검증을 위해 ABAQUS 6.12를 이용한 유한요소해석을 수행하였으며, 시험되었으며, 터빈 용량에 따라서 대단면의 ICH RC 타워가 요구된다. 풍력타워의 단면이 증가하면 타워의 시공 및 운반, 설치의 문제점이 발생 가능하며, 풍력타워의 모듈화를 통하여 이를 해결할 수 있다. 높이 방향에 대한 모듈화 ICH RC 타워의 연구가 진행 된 바 있으며, 높이 방향으로 분할된 풍력타워 모듈을 세로방향으로 추가 분할하면 풍력타워의 시공과 운반 및 설치에 대한 편의성이 향상될 수 있다. 이에 본 연구에서는 세로방향으로 분할된 ICH RC 타워 세그먼트의 연결부를 개발하고자 하였다. 타워 모듈의 중량과 시공 크레인의 용량에 따라 세그먼트의 수를 결정 가능하며, 본 연구에서는 네 개의 세그먼트가 하나의 모듈을 구성하는 것으로 선정하였다. 각 세그먼트는 암수 전단키와 횡철근에 의해 연결되며, 전단키의 중앙에 횡철근이 위치한다. 횡철근은 별도의 강재 플레이트를 이용한 박스형태의 횡철근 커넥터를 제작하여 연결한다. 횡철근 커넥터의 강재 플레이트 두께는 횡철근 지름의 1/2로하며, 중앙부에 횡철근 지름과 같은 크기의 구멍을 내고 횡철근을 삽입하여 횡철근 커넥터의 안쪽과 바깥쪽에 볼트를 이용하여 횡철근과 연결한다. 횡철근의 연결이 먼저 이루어진 뒤에 ICH RC의 내부 강관을 용접 연결하며, 암수 전단키에 내부를 모르타르 채움으로 세그먼트 연결한다. 개발된 연결부의 검증을 위해 ABAQUS 6.12를 이용한 유한요소해석을 수행하였으며, 시험