KR100316435B1 - 콘크리트보강용 이형봉강의 연결단부 가공방법과 이 방법에 의해 가공된 이형봉강 및 이형봉강의 연결구조. - Google Patents

Abstract

본 발명은 철근과 철근사이의 연결부의 철근 조직을 파괴시키지 않고 가공할 수 있도록 하여 연결부에 대한 기계적 강도를 향상시키고, 가공을 용이하게 하여 가공비용을 크게 절감한 콘크리트보강용 이형봉강의 연결단부 가공방법과, 이 방법에 따라 가공된 이형봉강 및 이형봉강의 연결구조를 제공할 목적으로, 적어도 하나의 연결단부를 상온에서 스웨이징하고, 상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강 연결단부의 외주면에 전조나사부을 형성시킨 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강으로, 적어도 하나의 연결단부를 상온에서 스웨이징하여 연결단부의 최대직경이 이형봉강의 원통몸체의 직경과 같거나 약간 크게 또는 가공도에 따라 원통몸체의 직경보다 약간 작게 형성되도록 한 스웨이징 공정과;

상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강 연결단부의 외주면에 스웨이징 직경에 준하는 나사부를 전조 성형공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결단부 가공방법을 제공한다.

Description

콘크리트보강용 이형봉강의 연결단부 가공방법과 이 방법에 의해 가공된 이형봉강 및 이형봉강의 연결구조.{Method of working connection end of deformed bar for reinforcing concrete, deformed bar worked by the method and structure of connecting deformed bar}

본 발명은 건설, 토목 현장에서 시공물의 골격을 형성하는 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결단부의 나사가공방법과, 이 방법에 따라 가공된 이형봉강, 및 이형봉강의 연결구조에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 및 토목 현장에서는 콘크리트 보강용 이형봉강을 사용하여 기본 골격을 세운 후에 콘크리트를 타설·양생시키는 과정에서 시공물을 세운다. 여기서 이형봉강이란 표면에 돌기를 갖는 것을 말하고 축선 방향의 돌기를「리브」라고 말하며 축선 이외의 돌기를 「마디」라고 한다.

그리고 상기 콘크리트 보강용 이형봉강은 제조업체에서 소정의 길이로 절단되어 공급되기 때문에 시공물의 크기에 따라 콘크리트 보강용 이형봉강을 절단하거나 상호 연결하여 필요한 길이로 절단하여 사용하게 된다.

또 상호 연결할 때는 각 이형봉강의 연결단부를 중첩시킨 후, 통상 철 와이어로 결속시키는 랫칭법이 이용된다. 그러나, 이는 각 이형봉강의 연결단부를 중첩하여 사용하기 때문에 재료의 손실이 크고, 철 와이어를 사용하여 이형봉강을 연결하므로 시간이 지남에 따라 연결부위가 취약해지는 문제점과 함께, 연결작업에 따른 인력손실이 커져서 비용이 높아지는 문제점이 있었다.

또한, 랫칭법에 의해 연결된 철근은 콘크리트 몰탈을 타설하고, 양생이 완료된 후에 콘크리트와의 부착력에 의해 비로소 연결된 철근구조의 특성이 발휘되므로, 만일 콘크리트 몰탈이나 양생에 문제가 있을 경우, 구조물의 취약한 구조특성이 나타날 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 기계적 연결방법의 일종인 연결단부의 열간 팽경법이 제시되었다. 이 방법은 연결단부를 가열한 후, 이형봉강의 축방향으로 힘을 가하여, 상기 연결단부를 팽경시키는 것이다.

그러나, 이 방법도 역시 이형봉강의 길이가 줄어듦으로써 발생하는 재료의 손실이라는 문제점이 있다. 더욱이 연결단부에 국부적으로 열을 가하므로, 열에 영향을 받는 부분과 영향을 받지 않는 부분과의 사이의 연결단부의 재질 조직변화로 인하여 연신율이 낮아져 충격에 약하며 부분적인 가열로 인하여 불규칙적인 조직분포를 나타내는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해 상기와는 다른 냉간방법이 개발되었다. 즉, 연결단부를 상온에서 이형봉강의 축방향에 따라 큰 압력으로 연결단부를 팽경시키는 것이다(도5).

이것은 팽경된 연결단부에 절삭나사부를 형성하는 제1방법과, 팽경된 연결단부를 스킴(SKIM)하는 절삭가공을 거친 후 전조나사부를 형성시키는 제2방법이 제시되었다. 참고로 제1방법은 프랑스 테끄니쁘르 에스에 의해 개발된 것으로, 한국 특허공고 제 94-8311호 및 그의 대응 미국특허 제 5,158,527에 개시되어 있으며, 제2방법은 영국 CCL에서 개발한 것으로 영국특허 2 286 782 A에 개시되어 있다.

그러나, 상기 팽경법(UPSETTING METHOD)에 의해 가공된 이형봉강은 가공경화로 인해 인장강도 및 경도가 아주 높게 나오고, 충격흡수 에너지값이 급격히 떨어지는 문제점이 있으며, 조직의 경계부에서는 인장시험중에 가공부에서 부러지는 현상을 나타내기도 한다.

한편, 이형봉강의 팽경된 연결단부의 금속조직(도 6a 및 6b)을 원소재의 금속조직(도7a 및 7b)과 비교하면, 도 6a 및 도 7a는 각각 팽경 및 원소재의 축방향에 따른 금속조직을 나타낸 것으로, 도 7a에서는 페라이트 및 퍼얼라이트 조직이 축방향으로 길게 연속적으로 진행되는 반면에, 도 6a에서는 금속조직의 축방향의 연속성이 끊어짐을 알 수 있다.

한편, 도 6b 및 도 7b는 각각 팽경 및 원소재의 축직각방향에 따른 조직을 나타낸 것으로, 도 7b의 원소재에서는 페라이트 및 퍼얼라이트 조직이 균일하게 분포되어 있는 반면에, 도 6b의 팽경부에서는 금속조직이 상당히 조대화됨을 알 수 있다. 이로서, 팽경부의 조직이 불균일하게 형성되는 것을 알 수 있다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 콘크리트 보강용 이형봉강 연결단부의 나사 가공방법과 이 방법에 따라 가공한 이형봉강의 연결구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 절삭가공을 하지 않음으로써 이형봉강 고유의 섬유상의 조직을 유지할 수 있는 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결단부의 가공방법 및 이 방법에 따라 얻어진 이형봉강의 연결구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 열을 가하지 않음으로써 조직을 변화시키지 않는 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결단부의 가공방법 및 이 방법에 따라 얻어진 이형봉강의 연결구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연결단부를 팽경시키지 않음으로써 가공경화에 의한 조직의 취약점을 보완하기 위한 콘크리트 보강용 이형봉강 연결단부의 가공방법 및 이 방법에 따라 얻어진 이형봉강의 연결구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 이와 같은 과제를 실현하기 위하여 콘크리트 보강용 이형봉강에 다수의 리브와 다수의 마디를 구비한 콘크리트 보강용 이형봉강의 적어도 하나의 연결단부를 상온에서 스웨이징하여 상기 연결단부의 최대직경이 상기 이형봉강의 원톰몸체의 직경과 같거나, 약간 크게 또는 가공도에 따라 원통몸체의 직경보다 약간 작게 형성되도록 하는 스웨이징 공정과;

상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강의 적어도 하나의 연결단부 외주면에 스웨이징 직경에 준하는 나사부가 전조 성형공정으로 이루어진 콘크리트 보강용 이형봉강 연결단부의 가공방법을 특징으로 한다.

나아가 본 발명은 적어도 하나의 연결단부를 상온에서 스웨이징하고, 상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강의 연결단부의 외주면에 전조나사부를 형성시킨 콘크리트 보강용 이형봉강을 특징으로 한다.

더 나아가, 본 발명은 적어도 하나의 연결단부를 상온에서 스웨이징하고, 상기 스웨이징 공정을 거친 외주면에 전조나사부를 형성시킨 이형봉강을 상기 전조나사와 대응되는 형태의 나사를 구비한 커플러로 연결시키는 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결구조를 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 1d는 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결단부의 가공방법을 나타낸 단계도.

도 2는 도 1e의 나사부의 확대도.

도 2a 및 도 2b는 바람직한 나사부의 형태를 나타낸 도.

도 3a는 본 발명의 연결단부의 축방향에 따른 금속조직도.

도 3b는 본 발명의 연결단부의 축직각 방향에 따른 금속조직도.

도 4는 본 발명의 이형봉강을 커플러로 연결하는 상태도.

도 5는 종래 기술에 따른 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결단부를 팽경(UPSETTING)한 상태도.

도 6a는 도 5의 연결단부의 축방향에 따른 금속조직도.

도 6b는 도 5의 연결단부의 축직각방향에 따른 금속조직도.

도 7a는 본 발명 및 종래 기술에 사용되는 원소재의 축방향에 따른 금속조직도.

도 7b는 본 발명 및 종래 기술에 사용되는 원소재의 축직각방향에 따른 금속조직도.

도 8a 및 8b는 본 발명의 스웨이징을 실시하기 위한 스웨이징 금형의 단면도.

도 1a는 가공전의 콘크리트 보강용 이형봉강을 나타낸 것으로, 콘크리트 보강용 이형봉강 (100)은 원형몸체(10)와, 그의 외주면에 등간격으로 형성된 마디(20)와 리브(30)로 이루어진다. 통상 길이가 긴 이형봉강은 도 1a에 나타난 바와 같이 연결단부(40)이 이형봉강의 중간부에 대해 휘어져 있는 경우도 있다.

도 1b는 스웨이징 공정을 나타낸 것으로, 2개이상의 편이나 로울러로 이루어진 스웨이징 금형(도 8a는 정면도, 도 8b는 측면도)에 삽입시킨 후에 유체 또는 기계적인 힘을 가하여 상온에서 스웨이징을 실시한다. 도 1a에 나타난 연결단부 (40)의 리브(30) 및 마디(20)의 직경이 이형봉강(100)의 몸체 직경(11)과 거의 동일하게 되도록 압착시킨다.

이로서, 몸체(10)의 축(19)과 스웨이징부(50)의 축(59)이 동심이 되도록 한다. 또한 이 공정을 거치면서 리브(20)(30)의 기형적인 돌출부분이나, 이형봉강의 기형을 곧게 다듬어 줄 수 있다.

이후, 도 1c에서와 같이, 스웨이징 공정으로 돌출된 연결단부(50)의 단면(53)을 단면 및 면취가공(facing & chamfering)하여, 단면(53)을 평평하게 하고, 단면 (53)의 외주연(55)을 챔퍼링 작업을 한다. 도 1d는 가공작업을 완료한 이형봉강의 상태를 나타낸 상태도이다. 이로서, 이형봉강의 취급시 모서리부의 나사손상을 억제하여 체결성을 향상시키는 것이다.

나아가, 상기 스웨이징부(50)의 외주면에 도1e에서와 같이 전조가공을 하여 나사부(60)를 형성하게 된다. 통상 상기 전조나사부(60)의 외경(61)이 몸체(10)의 직경(11)과 같거나 또는 약간 크게 형성한다. 이렇게 함으로써, 본 발명에 의한 나사부 소재의 금속조직이 절단되지 않고, 소성 가공된 나사부는 기계적 강도가 향상되고, 금속조직이 치밀해지며, 연결부의 내부는 고유조직을 유지하므로, 높은 하중과 충격에도 견딜 수 있게 된다.

본 발명에 따른 이형봉강의 연결단부의 조직사진을 도 3a 및 도3b에 나타내었다.

도 3a는 이형봉강의 축방향에 따른 금속조직을 나타낸 것으로, 도7a에 나타난 퍼얼라이트 및 페라이트 조직의 연속성이 더욱 뚜렷하게 나타나며, 그 조직도 조밀하게 됨을 알 수 있다.

또한, 도 3b는 이형봉강의 축직각방향에 따른 금속조직을 나타낸 것으로, 도 7b에 나타난 퍼얼라이트 및 페라이트 조직보다 조밀하게 나타난다.

그런데 상기 나사부를 가공함에 있어서는 둥근나사, 삼각나사 등의 각종 나사로 할 수 있으나 바람직한 것은 둥근나사로 가공하는 것이다. 예를 들면 도 2a 및 도 2b에 나타난 것처럼 나사를 가공할 수 있다.

그 이유는 둥근나사로 가공하는 경우, 나사산의 단면이 둥글게 되어 사다리꼴 나사와 같이 치근부분이 두껍게 형성됨으로써, 저항력이 커지고, 그 결과노치(notch)현상이 발생되지 않음은 물로 체결력이 좋아 먼지, 모래 등이 많은 건설현장에서 용이하게 체결할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 둥근 나사의 피치를 일반 나사보다 좁게 하면 체결력 및 강도를 향상시킬 수 있음은 물론 진동이 많이 발생하더라도 이완될 염려가 없게 된다.

그리고 전조 성형 나사부(60)에서 상기 리브(30) 및 마디(20)에 인접한 경계부(65)의 나사산의 골지름(63)을 도 2에서와 같이 점차 크게 하여 응력집중현상을 억제 할 수 있다.

그리고 도 1a에서 리브(30)와 마디(20)가 형성된 콘크리트보강용 이형봉강(100)을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 사선 또는 X선으로 형성되는 리브를 갖는 콘크리트보강용 이형봉강에도 적용할 수 있다.

이상과 같이 형성된 콘크리트 보강용 이형봉강을 연결하는 방법이 도 4에 나타나 있다. 각 이형봉강(100)의 연결단부(40)에 형성된 전조 나사부(60)를 연결하기 위해 상기 전조나사부(60)의 형상과 대응되는 암나사부(도 4b, 도 4c)를 구비한 커플러 (200)를 채용하였다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 건설, 토목 현장에서 사용되는 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결부의 철근 조직을 파괴시키지 않고 가공할 수 있도록 하여 이 연결부에 대한 기계적 강도를 향상시킬 수 있게 된다.

그리고 스웨이징 금형과 전조가공으로 연결부를 형성할 수 있게 되므로, 그 가공이 매우 용이하며 이에 따른 제조비용도 절감할 수 있게 된다. 특히, 둥근나사로 가공하는 경우, 체결이 용이하게 이루어져 연결작업이 매우 용이하며, 공기단축과 비용을 절감시킬 수 있으며, 종래의 팽경방식에 의하여 제조되는 이형봉강의 연결구조에 비하여 이형봉강의 길이를 그대로 유지하므로, 약 1∼2%의 재료를 절감시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (8)

1. 콘크리트보강용 이형봉강의 원통몸체상에 리브와 다수의 마디를 가진 콘크리트보강용 이형봉강의 적어도 하나의 이형봉강 연결단부를 상온에서 스웨이징하여 상기 연결단부의 최대직경이 상기 이형봉강의 원통몸체의 직경과 같거나, 약간 크게 또는 가공도에 따라 원통몸체직경보다 약간 작게 형성되도록 하는 스웨이징 공정과 ;

   상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강의 적어도 하나의 연결단부의 외주면에 스웨이징 직경에 준하는 나사부를 전조 성형공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강 연결단부의 가공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강 연결단부의 축과 상기 리브 및 마디를 형성한 이형봉강의 축이 동심원으로 배열된 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강 연결단부의 가공방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강 연결단부의 측단면을 단면절삭 및 챔퍼링하는 절삭가공 공정을 추가한 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강 연결단부의 가공방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 전조 성형공정은 상기 전조 성형나사부에서 상기 리브 및 마디에 인접한 경계부의 나사산의 골지름을 점차 크게 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강의 연결단부의 가공방법.
5. 콘크리트 보강용 이형봉강의 원통몸체상에 리브와 다수의 마디를 구비한 콘크리트 보강용 이형봉강에 있어서, 적어도 하나의 연결단부를 상온에서 스웨이징하고, 상기 스웨이징 공정을 거친 이형봉강의 하나의 연결단부에 전조나사부를 형성시킨 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강.
6. 제 5항에 있어서, 상기 스웨이징한 연결단부의 최대직경이 상기 원통몸체의 직경과 대략 같게 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강.
7. 제 5항에 있어서, 상기 전조 성형나사부의 바깥지름이 상기 원통몸체의 직경과 거의 같거나 약간 크게 형성시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강.
8. 제 5항에 있어서, 상기 전조 성형 나사부에서, 상기 리브 및 마디에 인접한 경계부의 나사산의 골지름을 점차 크게 하도록 하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 이형봉강.