KR100348987B1 - 철근 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철근콘크리트 구조물의 시공시 사용되는 철근 연결장치에 관한 것으로서, 원주방향을 따라 분할되고 적정각도로 경사진 다수의 원호형 물림돌기가 내주에 축방향으로 배열된 복수의 누름편을 양쪽 단부에 각각 가지며, 양쪽 단부의 외주가 축방향을 따라 배치된 복수의 테이퍼면과 수평면으로 각각 형성된 대략 반원통형의 한 쌍의 도그와, 내주가 도그의 한쪽 단부 외주에 대응하도록 축방향을 따라 교번적으로 배치된 복수의 테이퍼면과 수평면으로 형성되고, 대향하는 단부에 상호 결합되는 수나사부와 암나사부가 각각 형성되며, 도그들의 양 단부를 각각 감싸도록 결합되어 그 누름편들을 반경방향으로 눌러주는 한 쌍의 원통형 홀더로 구성된다. 각 누름편의 물림돌기들은 상호간에 대략 마름모형을 이루도록 배치되며, 물림돌기의 선단에는 평면부가 형성된다. 본 발명은 철근의 리브와 마디의 형태에 관계없이 두 도그를 연결할 두 철근에 전체적으로 균일하게 밀착시켜 강하게 압착시킬 수 있음은 물론 홀더의 체결에 그다지 큰 힘이 요구되지 않으면서도 도그의 각 누름편들을 철근에 대해 큰 힘으로 압착시킬 수 있게 된다.

Description

철근 연결장치{a coupling device for reinforcing rods}

본 발명은 철근콘크리트 구조물 등의 시공시에 두 철근(reinforcing rods)을 상호 연결시켜 주는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 철근이 일렬로 배치되도록 상호 대응하는 단부를 맞대는 상태로 연결시키는 철근 연결장치에 관한 것이다.

철근콘크리트 구조물은 콘크리트(concrete)의 내부에 그 강도를 보강하기 위한 철근을 매립(埋立)시킨 것으로, 시공의 용이성과 높은 내구성을 갖는 등의 장점에 따라 각종 건설 및 토목공사에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 철근(1)은 그 강도보강과 함께 콘크리트와의 결합력 증대를 위해서, 통상 도 1a~1j에 도시한 바와 같이 여러 가지 모양으로 형성된 리브(rib:2)와 마디(3)를 외주면에 구비하고 있다. 여기서, 리브(2)는 철근(1)의 외주에 그 축선 방향으로 형성된 돌기를 지칭하고, 마디(3)는 축선 방향 이외의 방향으로 형성된 돌기를 지칭한다.

한편, 철근은 통상적으로 원형 단면을 갖는 긴 봉상으로 제작되는데, 이는 그 제작 및 운반상의 제약으로 인해 일정길이 단위로 절단되어 공급되는 것이 일반적이다. 따라서 이와 같이 일정길이로 제작된 철근을 교각(橋脚)이나 고층건물 등의 대형 구조물에 사용할 경우에는 다수의 철근들을 수평 및/또는 수직 등의 방향으로 연결해서 사용할 수밖에 없는 바, 철근콘크리트 구조물의 시공에는 철근들을 상호 일체적으로 연결시키기 위한 철근 연결수단이 반드시 필요하게 된다.

이를 위한 가장 일반적인 방법은 연결할 두 철근의 대향 단부를 적절히 겹친 뒤 철사 등의 금속 와이어로 묶어 주는 방법과, 연결할 두 철근의 대향 단부를 용접으로 상호 접합시키는 방법이다. 그러나 금속 와이어에 의한 결속방법은 작업성이 나빠 공기지연을 유발할 뿐만 아니라 특히 연결부의 기계적 강도가 철근의 강도에 비해 크게 취약하여 쉽게 분리되는 등 부실공사의 원인이 되는 문제가 있고, 용접에 의한 결속방법은 작업이 상당히 번잡할 뿐 아니라 용접에 의한 열변형이 발생하여 철근의 강도를 떨어뜨리는 문제가 있다.

이에 따라 최근에는 두 철근을 기구적으로 연결시키는 여러 가지 형태의 이음구들이 다수 출현하고 있는데, 도 2에는 이중 일본국 특개평7-82841호에 제공된 철근 이음장치를 도시하였다. 이것은 반원통형상의 두 반체(11)로 된 커플러(10)의 각 반체(11) 내주에 다수의 톱니형 걸림돌기(13)들을 중간에 대해 대향되게 형성하고, 그 외주 양쪽에 각각 테이퍼나사부(14)를 형성하여, 연결할 두 철근(A)(B)의 단부들을 감싸도록 커플러(10)의 두 반체(11)를 접촉시킨 뒤 이들의 양단 외주에 테이터나사부(21)를 내주에 갖는 체결부재(20)를 각각 나사결합하면, 커플러(10)의 각 압축부위(12)들이 두 철근(A)(B)을 강하게 눌러 줌으로써 상호 연결시키도록 되어 있다.

그런데 이러한 종래의 철근 이음장치는 걸림돌기(13)가 한 면(13a)은 축방향에 대해 직교되고 다른 면(13b)은 경사진 첨예(尖銳)한 삼각단면을 가지는 바, 걸림돌기(13)의 기계적 강도가 약할 뿐만 아니라 철근(A)(B)에 선접촉하게 되므로 큰 힘을 받을 수 없으며, 이로 인해 철근(A)(B)에 강한 인장력이 작용할 경우 걸림돌기(13)의 첨예부가 쉽게 문드러져 두 철근(A)(B)의 연결상태의 해제 우려가 매우 높았다. 더욱이 걸림돌기(13)가 커플러(10)의 둘레 방향으로 형성되어 있는 바, 도 1B 내지 도 1J와 같이 마디(3)가 경사지거나 X자형 등으로 구성된 철근(1)에 사용된 경우 전술한 바와 같은 문제가 더욱 두드러지게 나타나는 사용상의 제약이 수반되게 된다.

또한, 커플러(10)의 두 반체(11)가 반원통형상을 가지므로 체결부재(20)의 조임에 의한 커플러(10)의 탄성변형이 상당히 어려울 뿐만 아니라 특히 두 체결부재(20)가 상호 분리된 채 커플러(10)의 양쪽 단부에만 각각 나사결합 되는 바, 조임력이 커플러(10)의 양쪽 단부에 집중되어 철근(A)(B)을 전체적으로 균일하게 접촉하여 강하게 잡아줄 수 없게 된다. 또한 커플러(10)의 양쪽 외주면이 일률적인 테이퍼상으로 형성되어 있으므로 체결부재(20)의 조임에 매우 큰 힘이 요구되면서도 커플러(10)를 충분히 탄성변형시키기 곤란한 문제점도 있다.

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제점들을 감안하여 완성된 것으로서, 연결할 두 철근의 단부들을 전체적으로 균일하게 밀착하여 강하게 눌러 잡아줌으로써 이음부의 기계적 강도를 철근의 강도보다 크게 할 수 있는 철근 연결장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 철근의 리브 및 마디 형태에 구애받지 않고 모든 철근을 충분한 결합력으로 연결시킬 수 있는 철근 연결장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 철근의 결합력 부여에 그다지 큰 힘이 요구되지않으면서도 철근을 큰 힘으로 압착 지지시킬 수 있는 철근 연결장치를 제공하는 것이다.

도 1a 내지 도 1j는 철근의 여러 가지 형태를 보인 발췌 측면도,

도 2는 종래 철근 연결장치의 일례를 보인 단면도,

도 3은 본 발명에 의한 철근 연결장치를 나타낸 분해 사시도,

도 4는 도 2의 결합상태 단면도,

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,

도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도,

도 7a 내지 도 7c는 본 발명 철근 연결장치의 사용상태를 순차적으로 나타낸 단면도들,

도 8은 도 3에 나타낸 도그의 다른 실시예를 나타낸 부분확대 저면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 1a, 1b: 철근 30: 도그

31: (도그의) 누름편 32, 32′: (누름편의) 물림돌기

32b: (물림돌기의) 평면부 35: (누름편의) 테이퍼면

36: (누름편의) 수평면 40, 50: 홀더

41, 51: (홀더의) 테이퍼면 42, 52: (홀더의) 수평면

43: (홀더의) 수나사부 53: (홀더의) 암나사부

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 철근 연결장치는, 원주방향을 따라 분할되고 적정각도로 경사진 다수의 원호형 물림돌기가 내주에 축방향을 따라 배열된 복수의 누름편을 양쪽 단부에 각각 가지며, 양쪽 단부의 외주가 축방향을 따라 교번적으로 배치된 복수의 테이퍼면과 수평면으로 각각 형성된 대략 반원통형의 한 쌍의 도그(dog); 내주가 도그의 한쪽 단부 외주에 대응하도록 축방향을 따라 교번적으로 배치된 복수의 테이퍼면과 수평면으로 형성되고, 대향하는 단부에 상호 결합되는 수나사부와 암나사부가 각각 형성되며, 도그들의 양 단부를 각각 감싸도록 결합되어 그 누름편들을 반경방향으로 눌러주는 한 쌍의 원통형 홀더(holder);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 바람직한 한 특징에 의하면, 각 누름편의 물림돌기들이 상호간에 대략 마름모 형태를 이루도록 배치되어, 리브와 마디의 형태에 관계없이 모든 철근을 잡아줄 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 다른 특징에 의하면, 물림돌기의 선단에 평면부가 형성되어, 철근의 외주에 면접촉하게 된다.

이에 따라 본 발명은, 리브와 마디의 형태에 관계없이 연결할 두 철근의 단부들을 전체적으로 균일하게 밀착하여 강하게 눌러줄 수 있게 되므로 철근에 큰 인장력이 작용하더라도 물림돌기가 쉽게 문드러지지 않아 철근의 이탈이 확실하게 방지됨은 물론 홀더의 체결에 그다지 큰 힘이 요구되지 않으면서도 도그의 각 누름편들을 철근에 대해 큰 힘으로 압착시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 철근 연결장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6에서, 본 발명에 의한 철근 연결장치는 상호 연결할 두 철근(1a)(1b)의 대응 단부들 외주에 접촉되는 한 쌍의 도그(30)와, 이 도그(30)들을 감싸도록 상호 결합되어 각 도그(30)들을 두 철근(1a)(1b)에 대해 눌러줌과 함께 각 도그(30)를 위치 고정시키는 한 쌍의 홀더(40)(50)로 구성된다.

두 도그(30)는 상호 동일한 구성을 가지는 바, 설명의 편의상 동일부호를 기입하여 하나에 대해서만 설명하기로 한다. 도그(30)는 대략 반원통형으로 구성되는데, 도 5에 도시한 바와 같이 원주방향쪽의 양 선단면은 철근(1a)(1b)을 압착할 수 있도록 그 수평중심선(HL)에 대해 일정간격(S)씩 이격된다. 즉, 두 도그(30)는 그 대향면이 일정간격 이격된 상태에서 내경이 철근(1a)(1b)의 외경에 일치되도록 구성되는 것이다. 도그(30)의 길이방향쪽 양 단부는 각 선단으로부터 중간을 향해 축방향으로 길게 형성된 두 슬릿(slit:33)들에 의해 각각 원주방향을 따라 분할된 두 누름편(31)들로 구성되며, 두 슬릿(33)간에 형성된 연결부(34)에 의해서 상호 일체로 연결 구성된다.

각 누름편(31)의 내주에는 철근(1a 또는 1b)의 외주에 접촉하여 이를 물어주는 다수의 원호형 물림돌기(32)들이 축방향을 따라 일정간격으로 배열 형성된다. 이러한 누름편(31)들의 물림돌기(32)는 도그(30)의 중심방향에 대해 적정각도로 경사지게 형성되는데, 이들은 도시된 바와 같이 대각으로 위치된 누름편(31)들 끼리는 동일한 방향으로 경사지게 형성되고, 축방향 및 원주방향으로 위치된 누름편(31)들 끼리는 서로 반대방향으로 경사지게 형성된다. 이에 따라 원주방향으로 위치된 두 누름편(31)들의 물림돌기(32)는 상호간에 도그(30)의 중간을 향해 개구된 V자 형태를 이루도록 배치되어, 각 누름편(31)들의 물림돌기(32)는 평면에서 보아 상호간에 대략 마름모 형태를 이루게 된다. 이는 도 1a~1j에 도시한 바와 같이 여러 형태의 철근(1)들을 그 리브와 마디(2)(3)의 형상에 관계없이 파지할 수 있도록 하기 위함이다. 한편, 물림돌기(32)의 선단에는 철근(1a)(1b)의 외주에 면접촉하는 평면부(32b)가 구비되어 본 발명에 의한 도그(30)의 물림돌기(32)는 대략 사다리꼴 형태를 갖는다. 바람직하기로 물림돌기(32)의 안쪽 면(32a)은 도그(30)의 내주에 대해 둔각(α)으로 형성되고, 그 바깥쪽 면(32c)은 예각(β)으로 형성된다.

각 누름편(31)의 외주는 복수의 테이퍼면(35)과 수평면(36)이 상호 대응하도록 교번적으로 배치되어 그 선단으로부터 중간으로 갈수록 점차 증가하는 대략 계단형으로 형성된다. 그리고 도그(30)의 내주 중간에는 두 철근(1a)(1b)의 대향 단부가 위치되는 원호형의 홈(37)이 형성되는데, 이 홈(37)은 철근(1a)(1b)의 절단으로 형성된 단부의 버(burr) 등을 수용하여 누름편(31)의 물림돌기(32)들이 철근(1a)(1b)에 확실하게 접촉할 수 있도록 해준다.

홀더(40)(50)는 두 도그(30)의 양 단부를 각각 내부에 수용할 수 있는 긴 원통형으로 구성된다. 각 홀더(40)(50)의 내주는 두 도그(30)의 누름편(31)들 외주에 대응하도록 복수의 테이퍼면(41)(51)과 수평면(42)(52)이 교번적으로 배치된 계단형으로 형성된다. 이에 따라 홀더(40)(50)의 외주 역시 그 내주에 대응하여 계단형으로 형성된다. 홀더(40)(50)의 내경은 그 축방향 진행에 따라 도그(30)의 누름편(31)들을 반경방향으로 눌러줄 수 있도록 도그(30)의 외경보다 작게 구성된다. 이러한 두 홀더(40)(50) 중 어느 한 홀더(40)의 안쪽 단부에는 수나사부(43)가 연장 형성되고, 다른 한 홀더(50)의 안쪽 단부에는 상대 홀더(40)의 수나사부(43)와 체결되는 암나사부(53)가 연장 형성된다.

나머지 부호 44, 54는 두 홀더(40)(50)의 체결시 미끄러짐을 방지하기 위한 널링(knurling)이다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 철근 연결장치에 의해 철근을 연결하는 방법을 도 7을 병행하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이 상호 연결할 두 철근(1a)(1b)의 대향 단부에 대해 두 홀더(40)(50)를 각각 그 외단쪽으로부터 끼운다. 다음, 도 7b에 도시한 바와 같이 두 철근(1a)(1b)의 단부를 상호 맞댄 상태에서 철근(1a)(1b)의 외주에 각 누름편(31)의 물림돌기(32)들이 접촉하도록 두 도그(30)를 상호 대향되게 철근(1a)(1b)에 위치시킨다. 그러면 도 5에 나타낸 바와 같이, 두 도그(30)의 대향하는 양 단면이 적정간격으로 이격된 채 각각의 물림돌기(32)들이 철근(1a)(1b)의 외주에 접촉하게 된다.

다음, 두 철근(1a)(1b)에 각각 끼워져 있는 두 홀더(40)(50)를 도그(30) 쪽으로 각각 이동시켜 두 홀더(40)(50)가 도그(30)의 대응하는 양 단부를 각각 감싸도록 결합시킨다. 이 상태에서는 각 홀더(40)(50)가 도그(30)의 누름편(31)들을 압압하지 않은 상태이므로 각 누름편(31)의 물림돌기(32)들은 철근(1a)(1b)의 외주에 밀착되지 않는다.

이 상태에서, 도 7c에 도시한 바와 같이 두 홀더(40)(50) 또는 어느 한 홀더(40 또는 50)를 회전시켜 각각에 구비된 수나사부(43)와 암나사부(53)를 상호 체결한다. 그러면 두 홀더(40)(50)가 축방향을 따라 각각 안쪽으로 더욱 이동하게 되고, 이에 따라 두 도그(30)의 양 단부에 구비된 복수의 누름편(31)들이 각 홀더(40)(50) 내주와의 미끄럼 접촉에 의해 반경방향으로 이동됨으로써 도 6에 도시한 바와 같이 철근(1a)(1b)의 외주에 강하게 밀착되어 두 철근(1a)(1b)을 일렬로 연결시키게 된다.

즉, 두 도그(30)의 누름편(31)들 외주와 각 홀더(40)(50)의 내주는 그 중간으로 갈수록 점차 증가하는 테이퍼면(35)(41,51)을 가지는 바, 홀더(40)(50)의 운동방향이 도그(30)에서 직각방향으로 전환되며, 이에 따라 도그(30)의 각 누름편(31)들이 축중심을 향해 반경으로 각각 탄성변형됨으로써 그 내주에 구비된 물림돌기(32)들을 철근(1a)(1b)의 외주에 강하게 밀착시키는 것이다. 이때, 본 발명의 두 도그(30)의 외주와 홀더(40)(50)의 내주는 일률적인 테이퍼상으로 구성되지 않고, 복수의 테이퍼면(35)(41,51)과 수평면(36)(42,52)이 교번적으로 배치되어 구성되므로 각 홀더(40)(50)을 비교적 작은 힘으로 확실하게 체결할 수 있으면서도 도그(30)의 누름편(31)들을 큰 힘으로 균일하게 압압할 수 있게 된다. 특히 본 발명에 의한 홀더(40)(50)는 도그(30)와 체결되는 것이 아니라 각 홀더(40)(50)가 도그(30)를 완전히 감싼 상태로 홀더(40)(50)끼리 체결되므로, 보다 간편한 체결이가능하면서도 철근(1a)(1b)를 전체적으로 균일하게 압압하여 보다 강하게 잡아줄 수 있게 된다.

또한, 각 도그(30)는 그 양 단부가 슬릿(33)에 의해 원주방향을 따라 분할된 두 누름편(31)들로 구성되어 있으므로 홀더(40)(50)의 이동에 따라 용이하게 탄성변형되며, 따라서 각 누름편(31)의 물림돌기(32)들이 전체적으로 철근(1a)(1b)의 외주에 균일하게 밀착되게 된다. 특히 본 발명에 의한 도그(30)의 물림돌기(32)는 철근(1a)(1b)의 외주에 접촉하는 선단에 평면부(32b)를 갖는 대략 사다리꼴로 형성되어 있는 바, 그 기계적 강도가 매우 클 뿐 아니라 철근(1a)(1b)과의 접촉면적이 크게 증대되어 철근(1a)(1b)을 매우 큰 힘으로 강하게 압착시킬 수 있게 된다. 이에 따라 철근(1a)(1b)에 큰 인장력이 작용하더라도 물림돌기(32)가 문드러짐 없이 철근(1a)(1b)을 확실하게 파지할 수 있어 철근(1a)(1b)의 연결해제가 전혀 발생되지 않는다.

더욱이 본 발명에 의한 도그(30)의 물림돌기(32)는 적절히 경사지게 형성되어 각 누름편(31)들의 물림돌기(32)들이 상호간에 마름모 형태를 이루도록 배치되어 있는 바, 리브와 마디(2)(3)의 형태에 따른 철근(1) 종류에 관계없이 어떠한 형태의 리브(2)(3)를 갖는 철근(1)이라도 확실하게 잡아줄 수 있게 된다. 뿐만 아니라 도그(30)에 대한 철근(1a)(1b)의 상대적인 접촉위치에도 전혀 구애받지 않고 철근(1a)(1b)을 잡아줄 수 있게 된다.

한편, 도 8에는 본 발명에 따른 도그(30)의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이것은 전술한 실시예의 구성에서 각 누름편(31)의 물림돌기(32′)들에 직교하도록다수의 홈(32a′)이 일정간격으로 더 형성되어 각 물림돌기(32′)가 홈(32a′)의 폭만큼 이격되어 그 경사방향을 따라 연속적으로 배치되는 다수의 단위체들로 형성된 구성이다. 이러한 구성의 실시예는 무수한 물림돌기(32′)들이 평면에서 보아 대략 X자형을 이루도록 간격을 두고 배열되는 바, 어떠한 형태의 리브(2)와 마디(3)를 갖는 철근(1)이라도 보다 확실히 잡아줄 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 도그의 물림돌기를 연결할 두 철근의 단부들에 전체적으로 균일하게 밀착시켜 강하게 눌러줄 수 있음은 물론 물림돌기가 선단에 평면부를 구비하여 철근에 면접촉되므로, 철근에 큰 인장력이 작용하더라도 물림돌기가 문드러지지 않고 철근을 확실하게 압착 지지하게 된다. 또한 홀더의 체결에 그다지 큰 힘이 요구되지 않으면서도 도그의 각 누름편들을 철근에 대해 큰 힘으로 압착시킬 수 있으며, 리브와 마디의 형태에 따른 철근 종류에 구애받지 않고 모든 철근을 확실하게 압착 지지할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은, 철근의 결속력 증대에 따른 철근콘크리트 구조물의 안전성 향상과 시공의 편의성 향상 및 공기단축에 큰 효과가 있다.

Claims (4)

1. 원주방향을 따라 분할되고 적정각도로 경사지게 형성되어 철근의 외주에 접촉하는 다수의 원호형 물림돌기가 내주에 축방향을 따라 배열된 복수의 누름편을 양쪽 단부에 각각 가지며, 양쪽 단부의 외주가 축방향을 따라 교번적으로 배치된 복수의 테이퍼면과 수평면으로 각각 형성된 대략 반원통형의 한 쌍의 도그;

   내주가 상기 도그의 한쪽 단부 외주에 대응하도록 축방향을 따라 교번적으로 배치된 복수의 테이퍼면과 수평면으로 형성되고, 대향하는 단부에 상호 결합되는 수나사부와 암나사부가 각각 형성되며, 상기 도그들의 양 단부를 각각 감싸도록 결합되어 그 누름편들을 반경방향으로 눌러주는 한 쌍의 원통형 홀더;로 구성되는 것을 특징으로 하는 철근 연결장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 누름편의 물림돌기들이 상호간에 대략 마름모 형태를 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 철근 연결장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 물림돌기의 선단에 철근의 외주에 면접촉하는 평면부가 형성된 것을 특징으로 하는 철근 연결장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 각 누름편의 물림돌기가 그 경사방향을 따라 일정간격으로 배열되는 다수의 단위체들로 구성되어, 각 물림돌기들이 전체적으로 대략 X자 형상을 이루도록 간격을 두고 배열된 것을 특징으로 하는 철근 연결장치.