KR100549446B1 - 철근의 버트 스터드 용접방법 및 그 장치 및 철근콘크리트 구조물의 보수·확장 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 좁은 작업공간 내에서 가로 방향의 기설 철근의 단부에 스터드 철근을 동축으로 버트 용접하는 것이 가능한 철근의 버트 스터드 용접방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 교량의 콘크리트 상판 상호간의 접속부에 배치한 신축장치의 교체공사 또는 상판의 가로폭 확장공사 또는 터널의 내면 보강개수공사 등에 적용할 수 있는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법에 관한 것이다.

그리고 본 발명은, 기설 철근의 단부 둘레에 상기 기설 철근과 직교하는 도체면을 구비하는 어스 클램프를 착탈 가능하게 장착하고, 상기 어스 클램프의 도체면에 내열성 절연소재로 이루어지는 링 모양의 스터드 베이스를 가압하는 상태에서 장착하고, 스터드 용접 건에 장전한 스터드 철근의 선단을 상기 기설 철근의 단면에 접촉시키고, 상기 스터드 철근의 선단부 둘레에 배치하는 보강재를 상기 스터드 베이스에 접합한 상태에서 스터드 용접하는 것이다.

Description

철근의 버트 스터드 용접방법 및 그 장치 및 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법{REINFORCEMENT BUTT STUD WELDING METHOD AND DEVICE THEREFOR AND REPAIRING/EXPANDING METHOD FOR FERROCONCRETE STRUCTURE}

본 발명은, 좁은 작업공간 내에서 가로 방향의 기설 철근(旣設 鐵筋)의 단부(端部)에 스터드 철근(stud 鐵筋)을 동축(同軸)으로 버트 용접(butt welding)하는 것이 가능한 철근의 버트 스터드 용접(butt stud welding) 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 교량(橋梁)의 콘크리트 상판(concrete 床板) 상호간의 접속부에 배치하는 신축장치(伸縮裝置)의 교체공사 또는 상판의 가로폭 확장공사 또는 터널(tunnel)의 내면 보강개수공사(補强改修工事) 등에 적용할 수 있는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법에 관한 것이다.

최근, 일본의 신간센(新幹線)의 철근 콘크리트로 만든 고가교(高架橋)나 터널의 붕괴사고가 빈번하게 발생하여 큰 사회문제가 되고 있다. 그 원인은 1960년∼1970년대의 고도성장기를 경계로 하여 급속하게 늘어난 철근 콘크리트 구조물은, 자동차의 배기가스나 산성비(酸性雨) 또는 교통량의 증가에 의하여 노후화가 진행되고 있다. 철근 콘크리트 구조물의 수명은 50년 이상이라고 하고 있지만 철근 콘크리트 구조물을 둘러 싸는 환경의 악화에 따라 고도성장기에 구축된 많은 구조물이 수명의 한계에 근접하고 있다. 그러나 적절한 시기에 적절한 메인터넌스(maintenance), 보수를 함으로써 철근 콘크리트 구조물의 수명을 대폭 연장시킬 수 있다.

예를 들면 강교(鋼橋)로 대표되는 철근 콘크리트로 만든 상판을 구비하는 교량에 있어서는, 교각(橋脚) 부분에서 콘크리트 상판 상호간이 신축장치를 통하여 접속되어 있다. 도20에 나타나 있는 바와 같이 콘크리트 상판200, 201의 단부(端部) 사이에 신축장치202를 끼우지만 상기 신축장치202의 각 강제부재(鋼製部材)202A, 202B는 각각 콘크리트 상판200, 201의 단부에 일체화(一體化)되어 양쪽 강제부재202A, 202B는 빗(comb) 모양의 폴(pawl)부가 서로 맞물린 상태로 설정되어 있다. 이 콘크리트 상판200, 201의 단부에 설치되는 신축장치202가 가장 손상이 큰 부분으로, 그 교체가 필요한 부분이다.

이 신축장치202의 교체공사는, 우선 콘크리트 상판200, 201의 콘크리트부203의 단부를 내부의 철근204와 함께 회전 커터(回轉 cutter)나 와이어 소잉(wire sewing) 장치로 절단한 후에 콘크리트 상판200, 201의 절단 단부와 강제부재202A, 202B를 제거하고, 그 후 콘크리트부203의 절단면을 전체 면에 걸쳐 착암기에 의하여 두께 10∼15cm 정도 제거하여 철근204의 단부를 노출시킨 후, 신규(新規)의 강제부재202A를 설치하고 나서 상기 철근204의 노출부에 스터드 철근205를 10cm 정도 포갠 상태에서 플레어 용접(flare welding)하여 연장하고, 그 밖의 철근을 배치하여 최후에 콘크리트를 타설(打設)하는 작업이다.

여기에서 가장 문제가 되는 작업은 콘크리트부의 제거작업이다. 보통의 경우에 있어서, 이러한 종류의 신축장치202의 교체공사는 교통 통제를 최단 시간으로 하기 위하여 집중적으로 공사하기 때문에 제거작업이 심야(深夜)에 이루어지는 경우도 있어 발생하는 소음에 의하여 근린 주민(近隣 住民)에게 막대한 폐를 끼치게 된다. 또한 소음발생이 심할 경우에는 공사 그 자체가 근린 주민의 불평이나 실력행사에 의하여 중단되었던 경우도 있었다.

또한 일본의 경우에 있어서, 도우메이(東名) 고속도로나 메이신(名神) 고속도로 혹은 도심 고속도로를 비롯하여 교통량의 증가에 의하여 만성적인 교통지체가 발생하고 있는 구간이 존재하고, 그 교통지체를 완화시키기 위하여 각지에서 차선(車線)의 확장공사가 이루어지고 있다. 이 차선의 확장공사를 도21에 의거하여 간단하게 설명하지만 상기의 신축장치의 교체공사에도 공통적으로 적용된다. 도21(a)에 나타나 있는 기설 콘크리트 상판300의 단부를 연장하는 경우, 우선 콘크리트부301을 내부의 철근302와 함께 도21(b)에 나타나 있는 절단선L1을 따라 절단한다(도21(c) 참조). 그로부터 절단면303으로부터 두께 10∼15cm의 제거선L2(도21(d) 참조)까지 착암기나 워터 젯(water jet)으로 콘크리트부301을 제거하여 철근302의 선단부를 노출 시킨다(도21(e) 참조). 그리고 기설 철근302의 단부에 스터드 철근304를 10cm 정도 포갠 상태에서 인클로즈 용접(enclosed welding) 또는 기계 이음새로 연결하고, 최후에 콘크리트305를 타설한다(도21(f) 참조). 도면 중의 부호306은 철근을 포개는 것을 나타내고 있다. 이 경우에도 도21(d)에 나타나 있는 두께(절단면에서 제거선L2까지의 범위)의 콘크리트부의 제거작업이, 공사기간의 장기화와 소음발생의 최대 문제가 되고 있다.

또한 터널의 내면 보강개수공사에서는, 이미 설치되어 있는 터널의 내면을 따라 새로운 철근을 설치하는 작업이 수반되는데, 이렇게 철근을 연결하는 수단으로서 상기의 플레어 용접(flare welding)이나 인클로즈 용접 또는 기계 이음새가 이용되고 있다. 이 경우의 철근 상호간의 연결작업에 막대한 노동력과 시간을 필요로 하고, 이것이 비용절감의 방해요인으로 작용하고 있다.

여기에서 동일한 직경(直徑)의 철근 상호간을 동축으로 용접하는 기술로서 상기한 인클로즈 용접이 있지만, 용접시간이 길기 때문에 작업효율이 떨어져 현장에 적합한 것이 아니며 또한 발열(發熱)의 열용량(熱容量)이 크기 때문에 철근에 재질 변화가 발생하고, 더 근본적으로 소정 길이의 용접을 확보하기 위한 콘크리트부의 제거작업이 필요하다. 또한 강판(鋼板)의 표면에 철근을 스터드 용접하는 기술은 일반적이지만 종래부터 스터드 용접은, 가로와 세로가 각각 15cm 이상의 길이를 갖는 철판에 용접하는 것이 권장되고 있고, 마그네틱 아크 블로우(magnetic arc blow) 현상 때 문에 상식적으로도 그러한 경우에 적용되고 있다. 또한 철근 상호간을 접속하는 기술로서 겹침 이음새도 널리 사용되고 있다. 이 겹침 이음새는 철근 굵기의 30배 이상의 길이에 걸쳐 철근 상호간을 포개어 결속선(結束線)으로 묶어야 하는 것이기 때문에 지름 20mm의 철근에서는 약 80cm 포개야 하므로 신축장치의 교체공사 또는 상판의 가로폭 확장공사 등에는 채용할 수 없다.

이와 같이 스터드 철근을 용접하는 상대면(相對面)은 상당히 넓은 면적을 갖는 철판이어야 한다는 것이 상식이었다. 그 때문에 종래의 스터드 용접 기술은, 대략 동일한 직경의 철근 상호간을 용접하고 또한 철근이 대략 수평한 상황에서 용접을 하는 것 등은 전혀 고려하지 않았던 사항이었다. 또한 신축장치의 교체공사를 비롯하여 기설 철근에 스터드 철근을 용접하여 연장하는 작업은 매우 좁은 공간에서 이루어지지만, 종래의 스터드 건(stud gun)은 건 본체에 전방으로 돌출한 직선으로 구동되는 구동축(驅動軸)의 선단(先端)에 스터드를 연장하도록 동축으로 장착하는 구조이기 때문에 스터드 건의 구동축 선단까지의 길이에 스터드의 길이를 더한 정도의 최저공간이 필요하고, 특히 스터드로서 가로로 긴 이형 철근(異形 鐵筋)을 사용하는 경우에는 셋팅(setting) 자체가 곤란하게 된다.

이러한 상황에서 본 발명은, 대략 동일한 직경의 철근 상호간을 용접할 수 있으며 또한 철근이 대략 수평한 상황하에서도 양호하게 용접할 수 있는 철근의 버트 스터드 용접 방법(butt stud welding method)을 제공하는 것을 제1목적으로 한다.

또한 본 발명은, 좁은 작업공간 내에서 가로 방향의 기설 철근의 단부에 스터드 철근을 동축으로 버트 용접(butt welding)하는 것이 가능한 스터드 용접장치를 제공하는 것을 제2목적으로 한다.

또한 본 발명은, 상기한 스터드 용접 장치를 사용하여 이미 설치되어 있는 철근 콘크리트 구조물을 부분적으로 절단하고, 절단부에 신설(新設)의 철근 콘크리트부를 구축하는 공법에 있어서, 콘크리트부의 제거작업을 가급적으로 적게 하여 공사기간의 단축화와 소음발생의 저감화를 도모하는 것이 가능하고, 특히 교량의 콘크리트 상판 상호간의 접속부에 배치한 신축장치의 교체공사, 교량의 상판의 가로폭 확장공사 또는 터널의 내면 보강개수공사 등에 적용할 수 있는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법을 제공하는 것을 제3목적으로 한다.

상기한 제1목적을 달성하기 위하여 제1발명은, 기설 철근(旣設 鐵筋)의 단부(端部) 둘레에 상기 기설 철근과 직교하는 도체면(導體面)을 구비하는 어스 클램프(earth clamp)를 착탈(着脫) 가능하게 장착하고, 상기 어스 클램프의 도체면에 내열성 절연소재(耐熱性 絶緣素材)로 이루어지는 링(ring) 모양의 스터드 베이스(stud base)를 가압(加壓)하는 상태에서 장착하고, 스터드 용접 건(stud welding gun)에 장전(裝塡)되는 스터드 철근(stud 鐵筋)의 선단( 先端)을 상기 기설 철근의 단면(端面)에 접촉시키고, 상기 스터드 철근의 선단부 둘레에 배치되는 보강재(補强材)를 상기 스터드 베이스에 접합하는 상태에서 스터드 용접(stud welding)하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근의 버트 스터드 용접방법(butt stud welding method)을 제공한다.

이 경우에 상기 스터드 베이스는, 중심부에 상기 기설 철근의 단부에 삽입 가능한 장착구멍을 구비하고, 상기 장착구멍의 축(軸) 방향의 일측면(一側面)에는 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 접촉면(接觸面)을 형성하고, 장착구멍의 축 방향의 타측면(打側面)에는 가스제거홈을 구비하고 상기 보강재의 선단면(先端面)과 접합하는 접합면(接合面)과, 하부에 상기 보강재와 용융금속을 수용하는 테두리를 형성하는 것을 이용하면 바람직하다.

또한 제1발명의 변형예는, 기설 철근의 단부 둘레에 상기 기설 철근과 직교하는 도체면을 구비하는 어스 클램프를 착탈 가능하게 장착하고, 양단부(兩端部)에 기설 철근과 스터드 철근을 각각 삽입 가능한 장착구멍과 내부에는 용융금속이 모이는 장소로 사용되는 공간부를 구비하고, 상기 공간부의 둘레에 가스제거구멍을 구비하는 보강재를 상기 기설 철근의 단부에 장착 또는 스터드 용접 건에 장전되는 스터드 철근의 선단부에 장착하고, 상기 스터드 철근의 선단을 상기 기설 철근의 단면에 접촉시키고, 상기 보강재를 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 상태에서 스터드 용접하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근의 버트 스터드 용접방법이다.

상기한 제2목적을 달성하기 위하여 제2발명은, 스터드 건 본체(stud gun 本體)의 전방에 직선으로 구동하는 구동축(驅動軸)에 대하여 평행하게 하나 또는 복수의 가이드 로드(guide rod)를 돌출하도록 형성하고, 상기 가이드 로드의 선단에는 보강재 접촉부를 형성하고, 상기 가이드 로드의 도중부에 슬라이드(slide) 이동 가능하게 설치되는 이동체(移動體)를 상기 구동축에 연결하고, 상기 이동체에 스터드 지지구(stud 支持具)를 설치하고, 상기 스터드 지지구에 장착되는 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치를 구성한다.

이 경우에 상기 건 본체의 후방에 상기 구동축에 대하여 평행하게 하나 또는 복수의 제2가이드 로드를 돌출하도록 형성하고, 상기 제2가이드 로드에 슬라이드 이동 가능하게 설치하는 제2이동체에 제2스터드 지지구를 설치하고, 전방의 상기 스터드 지지구와 후방의 당해 제2스터드 지지구에 의하여 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 것도 바람직하다.

또한 제2발명은, 스터드 건 본체의 직선으로 구동하는 구동축의 선단부와 직교시켜 스터드 지지구를 설치하고, 건 본체의 상면 또는 측면을 따라 상기 구동축과 평행하게 리니어 가이드(linear guide)를 설치하고, 상기 리니어 가이드에 보조 스터드 지지구를 슬라이드 이동 가능하게 설치하고, 건 본체의 전방의 선단에 보강재 접촉부재를 설치하고, 상기 스터드 지지구와 보조 스터드 지지구에 장착하는 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치를 구성한 다.

또한 제2발명은, 스터드 건 본체의 상면 또는 측면을 따라 리니어 가이드를 설치하고, 상기 리니어 가이드에 스터드 지지구를 직선구동기구(直線驅動機構)에 의하여 슬라이드 이동 가능하게 설치하고, 건 본체의 전방의 선단에 보강재 접촉부재를 설치하고, 상기 스터드 지지구에 장착하는 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치를 구성한다.

이들 제2발명에 있어서, 상기 스터드 철근이 이형 철근(異形 鐵筋)으로 제작되는 것이 바람직하다. 또한 기설 철근에 착탈 가능하게 장착되고 또한 상기 기설 철근과 직교하는 도체면을 구비하는 어스 클램프와, 상기 기설 철근의 단부 둘레에서 어스 클램프의 도체면에 가압하는 상태에서 장착되고 내열성 절연소재로 이루어지는 링 모양의 스터드 베이스와, 상기 스터드 철근의 선단부 둘레에 장착되고 또한 상기 스터드 베이스에 접합 가능한 보강재를 구비하여 이루어지는 것도 바람직하다.

상기의 제3목적을 달성하기 위하여 제3발명은, 적어도 철근 콘크리트 구조물의 일부에서 기설 철근(旣設 鐵筋)과 콘크리트를 동시에 절단하는 절단공정과, 콘크리트 절단면에 노출된 기설 철근의 단면(端面)에 동일한 직경의 스터드 철근의 단부(端部)를 대략 동축(同軸)으로 스터드 용접하여 연장하는 스터드 용접공정(stud welding 工程)과, 콘크리트를 타설(打設)하는 콘크리트 타설공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법을 제공한다.

여기에서 제3발명의 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법에 있어서, 상기 절단공정 후에 철근 콘크리트 구조물의 절단면을 전체 면에 걸쳐 두께 1∼3cm만 표면을 거칠게 한 상태로 제거하여 기설 철근의 단부를 노출시키는 표면을 거칠게 하는 공정을 포함하거나 상기 절단공정 후에 철근 콘크리트 구조물의 절단면에서 상기 기설 철근의 둘레만을 부분적으로 제거하는 처리를 하여 기설 철근의 단부를 노출시키는 제거공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 제3발명에 있어서, 상기 스터드 용접공정 전에 상기 절단면에 노출한 기설 철근의 단부에 어스 단자(earth 端子)와 보강재 접촉면이 되는 도체면을 구비하는 어스 클램프를, 그 도체면이 그 후에 용접하는 스터드 철근과 대략 직교하도록 고정하는 어스 클램프 장착공정을 포함하는 것도 바람직하다. 이 경우에 상기 기설 철근의 단부 둘레에서 상기 어스 클램프의 보강재 접촉면에 단열성(斷熱性) 및 절연성(絶緣性)을 구비하는 스터드 베이스를 장착하고, 보강재를 상기 스터드 베이스에 가압하는 상태에서 스터드 철근을 스터드 용접하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 제3발명의 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법은, 상기 철근 콘크리트 구조물이 교량(橋梁)의 콘크리트 상판(床板)이고, 상기 상판 상호간의 접속부에 배치한 신축장치(伸縮裝置)의 교체공사에 사용되는 것이다. 또는 제3발명은 상기 철근 콘크리트 구조물이 교량의 콘크리트 상판이고, 상 기 상판의 가로폭 확장공사에 사용되는 것이다. 또는 제3발명은 상기 철근 콘크리트 구조물이 터널(tunnel)의 내면(內面)이고, 상기 터널의 내면 보강개수(補强改修) 공사에 사용되는 것이다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 있어서 스터드 용접 장치의 일부를 절단하여 간략하게 나타내는 측면도이다.

도2는 기설 철근과 스터드 철근과의 접합 부분을 확대한 단면도이다.

도3은 어스 클램프의 측면도로서, (a)는 기설 철근을 협지(挾持)하기 전의 상태, (b)는 기설 철근을 협지한 후의 상태를 각각 나타내고 있다.

도4는 도전판과 기설 철근의 관계를 나타내는 부분 사시도이다.

도5는 스터드 베이스와 보강재의 사시도로서, (a)는 스터드 베이스와 보강재가 분리된 상태, (b)는 스터드 베이스와 보강재를 접합한 상태를 각각 나타내고 있다.

도6은 스터드 베이스와 보강재의 기능을 일체(一體)로 한 신규한 보강재의 제조 도중의 상태를 나타내는 사시도이다.

도7은 도6의 보강재의 완성 상태를 나타는 도면으로서, (a)는 보강재부의 선단측에서 본 평면도, (b)는 보강재의 측면도이다.

도8은 스터드 베이스와 보강재의 기능을 일체로 한 신규한 보강재의 변형예를 나타내는 도면으로서, 제조 도중의 상태를 나타내는 사시도이다.

도9는 도8의 보강재의 완성 상태를 나타내는 도면으로서, (a)는 보강재부의 선단측에서 본 평면도, (b)는 보강재의 측면도이다.

도10은 보강재의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, (a)는 분해 사시도, (b)는 접합 상태의 종단면도이다.

도11은 보강재의 또 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.

도12는 스터드 용접 장치의 제1실시예의 변형예에 있어서 일부를 절단하여 간략하게 나타내는 측면도이다.

도13은 본 발명의 스터드 용접장치의 제2실시예에 있어서 일부를 절단하여 간략하게 나타내는 측면도이다.

도14는 본 발명의 스터드 용접장치의 제3실시예에 있어서 일부를 절단하여 간략하게 나타내는 측면도이다.

도15는 본 발명의 공법의 기본 공정을 설명하기 위한 간략 설명도로서, (a)∼(f)는 각 공정에서의 철근 콘크리트 구조물의 상태를 나타내는 단면도이다.

도16은 할로우 슬래브 브릿지(hollow slab bridge)의 교축(橋軸) 방향과 직교하는 간략 단면도이다.

도17은 본 발명의 공법을 적용하는 신축장치의 교체공사를 설명하기 위한 간략 설명도로서, (a)∼(f)는 각 공정에서의 콘크리트 상판의 상태를 나타내는 단면도이다.

도18은 콘크리트 상판의 단부의 간략 단면도이다.

도19는 콘크리트 상판의 확장공사의 간략 설명도이다.

도20은 종래의 신축장치의 교체공사를 설명하기 위한 단면도이다.

도21은 종래의 공법의 기본 공정을 설명하기 위한 간략 설명도로서, (a)∼(f)는 각 공정에서의 철근 콘크리트 구조물의 상태를 나타내는 단면도이다.

다음에 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 더 상세하게 설명한다. 도1∼도5는 본 발명의 스터드 용접장치(stud welding device)의 제1실시예를 나타내는데, 도면 중의 부호1은 스터드 건(stud gun), 2는 건 본체(gun 本體), 3은 구동축(驅動軸), 4는 스터드 철근(stud 鐵筋), 5는 기설 철근(旣設 鐵筋), 6은 어스 클램프(earth clamp), 7은 스터드 베이스(stud base), 8은 보강재(補强材)를 각각 나타내고 있다.

본 발명의 스터드 용접장치를 구성하는 제1실시예에 관한 스터드 건1은, 직선으로 구동하는 구동축3에 대하여 평행하게 하나 또는 복수의 가이드 로드(guide rod)10, 10을 스터드 건 본체2의 전방으로 돌출하도록 설치하고, 상기 가이드 로드10, 10의 선단(先端)에는 보강재 접촉부11을 형성하고, 상기 가이드 로드10, 10의 도중부에 슬라이드(slide) 이동 가능하게 설치되는 이동체(移動體)12를 상기 구동축3에 연결하고 또한 상기 이동체12에 스터드 지지구(stud 支持具)13을 설치하고, 상기 스터드 지지구13에 장착하는 스터드 철근4를 건 본체2의 상방에 배치하여 이루어지는 기본구조를 구비하고 있다. 또한 도면에는 나타내지 않았지만 상기 스터드 지지구13의 방향을 가로 방향으로 설정하면 스터드 철근4를 건 본체2의 측방(側方)에 배치하는 것이 가능하다. 그리고 본 발명의 스터드 용접장치는, 상기 스터드 건1에 부가하여 기설 철근5에 착탈(着脫) 가능하게 장착되고, 상기 기설 철근5와 직교하는 도체면(導體面)9를 구비하는 어스 클램프6과, 상기 기설 철근5의 단부(端部) 둘레에서 어스 클램프6의 도체면9에 가압(加壓)하는 상태에서 장착되고 내열성 절연소재(耐熱性 絶緣素材)로 이루어지는 링(ring) 모양의 스터드 베이스7과, 상기 스터드 철근4의 선단부 둘레에 장착되고 또한 상기 스터드 베이스7에 접합 가능한 보강재8로 구성된다.

본 발명의 스터드 용접장치는, 좁은 작업공간 내에서 기설 철근5의 단부에 스터드 철근4를 동축(同軸)으로 버트 용접(butt welding)하는 용도에 특히 적합하지만, 용도는 특별히 한정되는 것이 아니라 널리 일반적으로 스터드 용접(stud welding)에 이용하는 것도 가능하다. 또한 상기 스터드 철근4로서는 기설 철근5와 동일한 지름의 이형 철근(異形 鐵筋)을 사용하는 것이 바람직하지만, 둥근 막대 모양의 철근을 사용하더라도 물론 관계없으며 또한 지름의 크기가 약간 다르더라도 상관없다. 또한 상기 스터드 철근4는 종래의 공지(公知)된 각종 형상의 것을 사용하는 것도 가능하다. 또한 본 실시예에서는 상기 기설 철근5가 콘크리트(concrete)14에 매설(埋設)되어 있는 것을 상정하고 있지만, 본 발명은 적당한 상태로 기설 철근5가 고정되 어 있으면 적용 가능하다.

이하에서는 각 부분에 대하여 상세하게 설명한다. 우선, 본 발명에 사용하는 스터드 건1은, 도1에 나타나 있는 바와 같이 건 본체2의 선단에 구동축3이 돌출하고, 상기 구동축3과 평행하게 2개의 가이드 로드10, 10을 전방으로 연장하여 설치하고, 상기 가이드 로드10, 10의 선단에는 후술하는 보강재8을 가압하는 동시에 건 본체2의 위치를 결정하기 위한 보강재 접촉부11을 형성하고 있다. 여기에서 상기 가이드 로드10, 10이 나란하다는 것은 상기 구동축3을 사이에 두고 상하이더라도 좌우이더라도 좋다. 그리고 상기 가이드 로드10, 10의 도중부에 이동체12를 슬라이드 이동 가능하게 설치하고, 상기 이동체12를 상기 구동축3의 선단에 연결하고 또한 상기 이동체12에 스터드 지지구13을 설치하고 있다. 상기 스터드 지지구13에 장착하는 스터드 철근4는 건 본체2의 상방 또는 측방에 배치되고, 건 본체2의 내부의 직선구동기구(直線驅動機構)에 의하여 구동축3이 진퇴(進退)하면 그에 따라 이동체12 및 스터드 지지구13에 장착한 스터드 철근4가 전후 방향으로 이동한다. 여기에서 상기 가이드 로드10, 10에 대한 이동체12의 이동거리는, 스터드 용접할 때에 스터드 철근4의 기설 철근5에 대한 이간(離間), 압입(壓入)에 필요한 스트로크(stroke)를 확보할 수 있는 정도로 하면 좋다. 따라서 원리적으로는 상기 가이드 로드10, 10의 길이를 이동체12의 길이에 스트로크(stroke)를 더한 정도로 짧게 할 수 있다.

다음에 상기 어스 클램프(earth clamp)6은, 도2 및 도3에 나타나 있 는 바와 같이 편심형(偏心型 : eccentric type) 구조의 것으로서, 베이스 기구15의 선단부에 구리 합금으로 만든 평판 기구16을 착탈 가능하게 부착시키고 또한 베이스 기구15에 일단(一端)을 회전 가능하게 설치되며 측면(側面)에서 볼 때에 L자형의 암(arm)17의 타단부(他端部)에 조절 나사18을 사이에 두고 가압 기구(加壓 機構)19를 설치하고, 상기 평판 기구16과 가압 기구19에 의하여 기설 철근5를 협지(挾持)할 수 있게 되어 있다. 그리고 상기 암(arm)17의 굴곡부(屈曲部)에서 선단부가 역(逆) V자 모양으로 굴곡하는 조작 핸들(操作 handle)20의 선단을 축(軸) 지지하고 또한 상기 조작 핸들20의 굴곡부와 상기 베이스 기구15에서 각각 연결부재21의 단부를 축 지지하고 있다.

상기 암17과 조작 핸들20의 축지지부A, 상기 연결부재21과 베이스 기구15의 축지지부B, 상기 연결부재21과 조작 핸들20의 축지지부C의 위치관계는, 도3(a)의 평판 기구16에 대하여 가압 기구19가 열린 상태에서는 축지지부A와 축지지부B를 연결하는 직선보다 축지지부C가 상방에 위치하고, 도3(b)의 평판 기구16에 대하여 가압 기구19가 닫혀 기설 철근5를 협지한 상태에서는 축지지부A와 축지지부B를 연결하는 직선보다 축지지부C가 하방에 위치하도록 구성되어 있다. 즉 도3(a)의 상태에서 조작 핸들20을 밀어 내리면 기설 철근5에 평판 기구16과 가압 기구19가 접촉하여 도3(b)의 이중쇄선으로 나타내는 상태가 되지만, 조작 핸들20을 더 강하게 밀어 내리면 축지지부C가 축지지부A와 축지지부B를 연결하는 직선을 넘어서 하방에 위치 하여 기설 철근5의 협지 상태가 유지되는 것이다. 여기에서 상기 평판 기구16에는 기설 철근5를 수용하는 결합 오목부16A가 형성되어 있고, 상기 가압 기구19에도 동일한 결합 오목부19A가 형성되어 있다. 또한 상기 조작 핸들20에 힘을 가하기 위하여 고정 핸들(固定 handle)22가 상기 베이스 기구15에 고정되어 있다. 또한 상기 베이스 기구15에는 어스선(earth wire)23이 접속되어 있다. 또한 상기 베이스 기구15는 평면에서 볼 때에 역 V자 모양으로 각도α만큼 굴곡되어 있고, 기설 철근5의 단부의 노출 길이가 짧은 경우에도 어스 클램프6의 기부(基部)가 콘크리트14의 제거면24에 접촉하지 않도록 되어 있다. 본 실시예에서는 상기의 각도α는 30도로 설정되어 있다.

또한 상기 어스 클램프6을 구성하는 평판 기구16과 가압 기구19로 도체면9를 형성하지만, 더 확실하게 도체면을 형성하기 위하여는 후술하는 스터드 베이스7과 기설 철근5의 간격에서 용접할 때의 가스가 누설(漏泄)되어 용접 불량이 발생하는 것을 방지하기 위하여 도4에 나타나 있는 바와 같은 2장의 말굽형 도체판(導體板)25, 25를 각각 반대측에서 기설 철근5를 끼우도록, 상기 도체면9와 스터드 베이스7과의 사이에 장착하도록 되어 있다. 또한 상기 스터드 베이스7을 사용하지 않고 보강재8만을 사용하는 경우에는 도체판25, 25를 상기 도체면9와 보강재8 사이에 장착한다. 여기에서 도체판25, 25는 스터드 용접할 때의 마그네틱 아크 블로우(magnetic arc blow) 현상을 완화하는 데에 요구되는 면적과 형상을 구비하고 있다. 본 실시예 에서는, 예를 들면 상기 도체판25는 한 변의 길이가 4∼5cm로 얇은 구리 합금으로 만든 판자(板子) 모양의 것을 사용하고 있다. 또한 상기 도체판25, 25는 서로 슬라이드(slide) 결합하도록 구성하여도 좋으며 또한 각각 상기 평판 기구16과 가압 기구19의 도체면측에 장착하여도 좋다.

상기 건 본체2의 스터드 지지구13의 구조는, 기본적으로는 상기 어스 클램프6과 동일하다. 여기에서 상기 어스 클램프6의 경우의 베이스 기구15는, 스터드 지지구13의 경우에는 상기 이동체12로 겸용하는 것이 가능하다.

상기 스터드 베이스7은, 도2 및 도5에 나타나 있는 바와 같이 내열성 절연소재, 예를 들면 후술하는 보강재8과 동종(同種)의 세라믹스(ceramics) 소재로 성형하여 소성(燒成)한 것으로서, 외경(外徑)은 상기 보강재8의 외경보다 크게 하고, 중심부에 상기 기설 철근5의 단부에 삽입 가능한 삽입구멍26을 구비하고, 상기 삽입구멍26의 축 방향 일측면(一側面)에는 상기 어스 클램프6의 도체면9 또는 도체판25에 가압하는 접촉면27을 형성하고 또한 삽입구멍26의 축 방향 타측면(他側面)에는 가스제거홈28을 구비하는 상기 보강재8의 선단면(先端面)과 접합하는 접합면29와 하부에 상기 보강재8과 용융금속을 수용하는 원호(圓弧) 모양의 테두리30을 형성한 것이다. 여기에서 상기 테두리30은 중심각에 대하여 60∼180도로 설정되어 있다. 또한 상기 스터드 베이스7의 접합면29에는, 상부측의 2개의 장소에 돌기31, 31을 형성하고, 상기 돌기31, 31과 상기 테두리30에 의하여 보강재8의 둘레를 3점에서 지지하여 그 중심부분에서의 출입을 간단하게 할 수 있도록 되어 있다. 또한 상기 스터드 베이스7의 축 방향의 두께는 그 소재의 강도(强度)에도 의하지만 3∼5mm로 설정되어 있다. 스터드 베이스7의 두께는 그보다 두꺼워도 상관없지만 기설 철근5는 콘크리트14에 매설된 것으로서, 그것을 절단하여 상기 기설 철근5의 선단부를 노출시킬 경우에는 가능한 한 얇은 것이 콘크리트14의 제거량이 적어지기 때문에 바람직하며 또한 지나치게 얇으면 강도면에서 문제가 되기 때문에 적당한 두께로 한다.

상기 보강재8은, 도5에 나타나 있는 바와 같이 수평 스터드 용접을 할 때에 사용하는 공지된 것을 이용하는 것이 가능하고, 세라믹스 소재로 성형하여 소성한 것이다. 즉 상기 보강재8은, 링 모양의 일단부(一端部)에 상기 스터드 철근4의 선단부를 삽입하는 삽입구멍32를 형성하고, 타단부(他端部)의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부33을 형성하고 또한 선단면(先端面)에 용접할 때에 발생하는 가스의 누출(漏出) 구멍이 되는 가스제거홈28 … 을 형성한 것이다. 여기에서 상기 보강재8의 선단면은 상기 스터드 베이스7의 접합면29에 접합되어 상기 접합면29와 가스제거홈28 … 에 의하여 가스의 누출 구멍이 형성되지만, 상기 테두리30에 대응하는 부분은 평탄면(平坦面)34로 이루어져 가스제거홈28은 형성되어 있지 않다. 이 평탄면34와 상기 접합면29가 밀착하여 접하고 또한 그 하방에 상기 테두리30이 위치하기 때문에 공간부33 내에 녹기 시작한 용융금속이 넘치기 시작하여 낙하하는 경우가 없도록 되어 있다.

본 발명의 스터드 용접장치를 이용하여 콘크리트14에 매설된 기설 철근5의 단부에 스터드 철근4(이형 철근)를 동축으로 용접하는 작업 순서에 관하여 간단하게 설명한다. 우선, 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 기설 철근5를 콘크리트14와 함께 절단하여 단면(端面)을 노출시키고, 그로부터 상기 어스 클램프6을 상기 기설 철근5의 단부에 장착할 수 있는 만큼만 그 둘레 또는 절단면의 전체 면에 걸쳐 콘크리트를 절단하여 기설 철근5의 단부를 소정의 길이만 노출시킨다. 그리고 상기 어스 클램프6의 평판 기구16과 가압 기구19의 결합 오목부16A, 19A에서 기설 철근5의 단부를 선단을 남기고 압접(壓接) 상태에서 지지하고, 도체면9가 상기 기설 철근5에 직교하도록 어스 클램프6을 단부에 장착한다. 그로부터 상기 기설 철근5의 단부에 상기 도체판25, 25를 삽입하고, 스터드 베이스7의 삽입구멍26에 삽입하여 접촉면27을 도체판25에 가압시킨다. 그리고 종래의 스터드 용접 기술과 마찬가지로 스터드 건1에 장전(裝塡)한 스터드 철근4의 선단을 상기 기설 철근5의 단면에 접촉시키고, 상기 스터드 철근4의 선단부에 삽입구멍32를 삽입하여 밀착되는 보강재8의 선단면을 상기 스터드 베이스7의 접합면29에 접합시킨 상태에서, 상기 보강재 접촉부11로 보강재8을 가압하여 스터드 건1의 위치를 결정한다.

그로부터 상기 스터드 건1의 직선구동기구에 의하여 스터드 철근4를 후퇴시킴과 동시에 상기 스터드 철근4와 기설 철근5와의 사이에 어스 클램프6을 통하여 도면에 나타내지 않은 용접 전원으로부터 전력을 공급하면 양자(兩者)가 접촉하고 있는 사이에는 단락 전류(短絡 電流)가 흐르고, 이윽고 양자가 분리되면 아크(arc)가 발생한다. 스터드 철근4와 기설 철근5와의 간격을 소정의 시간동안 일정하게 유지한 후에 용접 전원으로부터의 공급 전력을 차단함과 동시에 스터드 건1의 직선구동기구에 의하여 스터드 철근4를 전진시켜 기설 철근5에 가압하여 양자를 용접한다. 여기에서 스터드 철근4의 후퇴 거리보다 전진 거리는 약간 길게 설정되고 있고, 이 거리의 차이가 용입량(溶入量)이 된다. 최후에 스터드 철근4와 스터드 건1을 분리하고, 어스 클램프6을 빼내고, 도체판25, 25를 제거하고, 스터드 베이스7 및 보강재8을 햄머(hammer)로 가볍게 두드려 파괴하여 스터드 용접의 일련(一連)의 작업이 완료된다.

상기 어스 클램프6의 평판 기구16과 가압 기구19로 형성되고 기설 철근5와 직교하는 도체면9 및 도체판25는, 용접면(容接面)이 되는 기설 철근5의 단면에 대하여 그 둘레에 충분한 면적을 확보하여 스터드 용접할 때의 마그네틱 아크 블로우 현상을 완화하는 작용을 하는 것으로서, 이 도체면9 및 도체판25의 존재에 의하여 동일한 직경의 철근끼리의 양호한 수평 스터드 용접이 가능하게 된다. 또한 상기 스터드 베이스7은 용접할 때에 발생하는 고열(高熱)로부터 어스 클램프6을 보호하는 것과 용융금속이 넘치기 시작하여 낙하하는 것을 방지하고, 철근 상호간의 접합부의 두께가 감소하는 것을 억제하여 양호한 스터드 용접을 실현시키는 것이 주요한 작용 이다. 또한 상기 스터드 베이스7과 상기 보강재8과의 접합면에 있어서, 상기 테두리30과 돌기31, 31에 의한 요철 결합구조에 의하여 보강재8의 중심부분에서 출입하고, 나아가서는 기설 철근5와 스터드 철근4와의 중심부분에서 출입하는 것도 주요한 작용이다. 상기 스터드 베이스7과 상기 보강재8과의 요철 결합구조는 상기한 구조에 한정되는 것이 아니라 상기 스터드 베이스7의 접합면29에 상기 보강재8의 선단부의 외주(外周)가 결합하고 또한 상기 가스제거홈28을 막지 않는 정도의 오목부를 전체적으로 형성하여도 좋다. 또한 수평 스터드 용접을 할 때에 상기 스터드 베이스7 및 보강재8의 상하가 한 눈에 보이도록 표시를 하는 것도 바람직하고, 상기 돌기31, 31은 그 표시의 기능도 한다.

상기 스터드 베이스7을 설치하는 이유는, 상기 보강재8의 공간부33에서 내부가 넓고 양단부(兩端部, 삽입구멍26, 32)가 좁은 형상을 형성하여 상기 스터드 철근4와 기설 철근5의 선단 접합부를 이 공간 내에 위치시켜 양호한 스터드 용접이 될 수 있도록 하기 위함이다. 그러나 동일한 공간을 내부에 형성하는 것이 가능하다면 스터드 베이스7을 생략하고, 보강재8만으로 스터드 용접을 할 수도 있다. 상기의 실시예는 상기 스터드 베이스4와 상기 보강재8이 분리된 것이지만, 도6∼도11에 나타나 있는 실시예에서는 스터드 베이스4와 보강재8의 기능이 합체한 일체형(一體型)의 보강재이다. 그 설명에 있어서, 상기 스터드 베이스7 및 보강재8의 구성과 동일한 기능을 하는 구성에 대하여는 동일한 부호를 붙인다.

우선, 이 신규한 보강재8A는 도7(b)에 나타나 있는 바와 같은 구조로 되어 있다. 상기 보강재8A는, 양단부에 기설 철근5와 스터드 철근4를 각각 삽입 가능한 장착구멍26, 27과 내부에는 용융금속이 모이는 장소로 사용되는 공간부28을 구비하고 또한 상기 공간부28의 둘레에 가스제거홈29A … 를 구비한 것이다. 이러한 형상의 보강재8A를 세라믹스 소재로 일체(一體)로 성형하는 것은 고가(高價)가 되기 때문에 우선 도6에 나타나 있는 바와 같이 스터드 베이스부35와 보강재부36을 상기한 바와 같이 동일하게 성형하고, 이들이 미경화(未硬化)의 상태에서 서로 접합하고 소성(燒成)하여 일체화(一體化)한 것이다. 여기에서 상기 스터드 베이스부35는, 외경(外徑)은 보강재부36과 동일한 직경의 링 모양이고, 중심부에 상기 기설 철근5의 단부에 삽입 가능한 상기 장착구멍26을 구비하고, 상기 장착구멍26의 축 방향 양측면(兩側面)을 평탄면(平坦面)으로 한 것이다. 그리고 상기 보강재부36은, 링 모양의 일단부에 상기 스터드 철근4의 선단부를 삽입하는 상기 장착구멍27을 형성하고, 타단부의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부28을 형성하고 또한 선단면을 용접할 때에 발생하는 가스의 누출 구멍이 되는 가스제거홈29A … 를 형성하고, 하부가 되는 일부는 평탄면29B로 한 것이다. 그리고 미경화 상태에서 상기 스터드 베이스부35의 일측면에 상기 보강재부36의 선단면을 접합하고, 이 때에 접착성(接着性)을 높이기 위하여 접합면에 물을 도포(塗布)하거나 진흙 모양의 세라믹스 소재를 도포하고, 건조시킨 후에 소성하여 일체화한 것이다. 이 때에 상기 보강재부35의 가스제거홈29A … 와 평탄면29B의 존재에 의하여 보강재8A의 공간부28의 하부를 제외한 둘레에 가스제거구멍29 … 가 형성된 것이다. 여기에서 도7(a)에 나타나 있는 바와 같이 상기 보강재부35의 평탄면29B의 중심각β는, 상기와 마찬가지로 60∼180도로 설정되어 있다. 또한 상기 가스제거홈29A … 와 평탄면29B는, 상기 스터드 베이스부35의 일측면에 형성하고, 상기 보강재부36의 선단면을 평면으로 하여 동일한 구조의 보강재8A를 제조할 수 있다.

그리고 상기 보강재8A를 사용하여 기설 철근5에 스터드 철근4를 수평 스터드 용접하기 위하여는, 기설 철근5의 단부 둘레에 상기 기설 철근5와 직교하는 도체면9를 구비하는 어스 클램프6을 상기와 마찬가지로 착탈 가능하게 장착하고, 상기 보강재8A를 상기 기설 철근5의 단부에 장착구멍26을 삽입하여 장착하거나 스터드 용접 건에 장전한 스터드 철근4의 선단부에 장착구멍27을 삽입하여 장착하고, 상기 스터드 철근4의 선단을 상기 기설 철근5의 단면에 접촉시키고, 상기 보강재8A를 상기 어스 클램프6의 도체면9에 가압하는 상태에서 스터드 용접하는 것이다.

또한 도8 및 도9에 나타나 있는 보강재8B는, 상기 보강재8A의 변형예로서 상기한 바와 다른 점은, 상기의 보강재부36의 가스제거홈29A … 가 중심으로부터 방사상(放射狀)이 되도록 형성한 것인데 반하여, 이 변형예에서는 가스제거홈29A … 를 보강재부36의 중심보다 상기 평탄면29B로 치우친 위치의 편심(偏心)한 점을 중심으로 하여 방사상으로 형성한 것이 다. 이에 따라 평탄면29B가 존재하고 있더라도 용접할 때에 발생하는 가스를 보강재부36의 둘레에 대략 균일하게 방출(放出)하는 것이 가능하게 된다. 그 이외의 구성은 상기와 동일하다.

도10에 나타나 있는 보강재8C는, 축 방향을 따라 상하 두 개로 분할되는 반원통(半圓筒) 모양의 상부 분할체(上部 分割體)37과 하부 분할체(下部 分割體)38을 접합하여 일체화한 것으로서, 상부 분할체37의 내면의 중앙부에는 공간부를 형성하기 위한 오목부39를 형성함과 아울러 상기 오목부39를 관통하는 가스제거구멍40을 형성하고, 하부 분할체38의 내면의 중앙부에는 공간부를 형성하기 위한 오목부41을 형성한 것이다. 여기에서 상기 오목부39와 오목부41로 형성되는 공간부는 상하로 긴 타원체 형상이 되고, 이에 따라 용융금속의 둘레가 양호하게 되어 스터드 철근4와 기설 철근5의 용접부가 둥글게 두꺼워진 이상적인 스터드 용접을 실현할 수 있다.

또한 도11에 나타나 있는 보강재8D는, 축 방향을 따라 좌우 양측에 두 개로 분할되는 반원통 모양의 좌측 분할체42와 우측 분할체43을 접합하여 일체화한 것으로서, 좌측 분할체42의 내면의 상하부에는 공간부를 형성하기 위한 상부 오목부44와 하부 오목부45를 각각 형성함과 아울러 중앙부의 접합면에는 상부 오목부44로 통하는 가스제거홈46을 형성하고, 우측 분할체43은 상기 좌측 분할체42와 대칭하는 형상으로 이루어진 것이다. 이 경우에도 보강재8D의 내부의 공간부는 상하로 긴 타원체 형상이 된다.

다음에 상기 스터드 건1의 다른 실시예를 도12∼도14에 의거하여 설 명한다. 도12에 나타나 있는 스터드 건1은 제1실시예의 스터드 건의 변형예이다. 상기 스터드 철근4가 가로로 긴 경우에 상기 스터드 지지구13만으로는 스터드 철근4의 지지가 불안정하게 되는 경우가 있다. 그 경우에는, 도12에 나타나 있는 바와 같이 상기 건 본체2의 후방에 상기 구동축3에 대하여 평행하게 하나 또는 복수의 제2가이드 로드47, 47을 돌출하도록 형성하고, 상기 제2가이드 로드47, 47에 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 제2이동체48에 제2스터드 지지구49를 설치하고, 전방의 상기 스터드 지지구13과 후방의 당해 제2스터드 지지구49에 의하여 스터드 철근4를 건 본체의 상방에 배치한다. 또한 도면에는 나타내지 않았지만 상기 스터드 지지구13 및 제2스터드 지지구49의 방향을 가로 방향으로 설정하면 스터드 철근4를 건 본체2의 측방에 배치하는 것이 가능하다. 그 이외의 구성은, 도1에 나타나 있는 것과 동일하므로 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그에 대한 설명은 생략한다.

다음에 스터드 건1의 제2실시예를 도13에 의거하여 설명한다. 본 실시예의 스터드 건1은, 스터드 건 본체2의 직선으로 구동하는 구동축3의 선단부와 직교하도록 스터드 지지구50을 설치하고, 건 본체2의 상면을 따라 상기 구동축3과 평행하게 리니어 가이드(linear guide)51을 설치하고 또한 상기 리니어 가이드51에 보조 스터드 지지구52를 슬라이드 이동 가능하게 설치하고, 건 본체2의 전방의 선단에 보강재 접촉부재53을 설치하고, 상기 스터드 지지구50과 보조 스터드 지지구52에 장착한 스터드 철근4를 건 본체의 상 방에 배치하여 이루어진 것이다. 여기에서 도면에는 나타내지 않았지만 상기 스터드 지지구50을 측방을 향하게 하고 또한 건 본체2의 측방에 리니어 가이드51을 설치하여 스터드 철근4를 건 본체의 측방에 배치하는 것도 가능하다. 그 이외의 구성은, 도1에 나타나 있는 것과 동일하므로 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그에 대한 설명은 생략한다.

다음에 스터드 건1의 제3실시예를 도14에 의거하여 설명한다. 본 실시예의 스터드 건1은, 스터드 건 본체2의 상면을 따라 리니어 가이드54를 설치하고 또한 상기 리니어 가이드54에 스터드 지지구55를 직선구동기구에 의하여 슬라이드 이동 가능하게 설치하고, 건 본체2의 전방의 선단에 보강재 접촉부재56을 설치하고, 상기 스터드 지지구55에 장착한 스터드 철근4를 건 본체2의 상방에 배치하여 이루어진 것이다. 여기에서 도면에는 나타내지 않았지만 건 본체2의 측방에 리니어 가이드54를 설치하고, 상기 스터드 지지구55를 측방으로 향하게 하여 스터드 철근4를 건 본체의 측방에 배치하는 것도 가능하다. 또한 본 실시예에서는 상기한 바와 같은 구동축은 존재하지 않지만 상기 건 본체2에 내장(內藏)되는 직선구동기구의 이동부57을 상기 스터드 지지구55에 직접 연결하여 전후 구동하도록 되어 있다. 본 실시예의 경우에는, 스터드 건1의 전체 길이를 최소한으로 짧게 하는 것이 가능하여 더 좁은 작업공간 내에서 스터드 용접 작업을 할 수 있다. 그 이외의 구성은, 도1에 나타나 있는 것과 동일하므로 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그에 대한 설명은 생략한다.

또한 상기의 스터드 건1은 옆으로 하여 사용하더라도 또 상하 반전(反轉)시켜 사용하더라도 하등의 지장이 없어 작업 현장의 상황에 따라 사용할 수 있다. 당연한 말이지만 상기 스터드 건1을 상방을 향하여 또는 하방을 향하여 사용하는 것도 가능하다.

다음에 본 발명에 의하여 동일한 직경의 철근 상호간을 수평 스터드 용접한 시험결과를 이하에 나타내었다. 사용한 모재 이형 철근(母材 異形 鐵筋, 기설 철근1에 대응한다)은 D16(KDS490D)이고, 이형 스터드(스터드 철근2에 대응한다)는 동종(同種)의 강재(鋼材)로 이루어지는 D16×300(KDS490D)이다. 이렇게 사용한 강재의 기계적 성질은, 항복점(降伏點)이 393N/mm², 인장강도(引張强度)가 504N/mm², 신장(伸長)이 29%이다. 다음 표1에 스터드 용접한 5개의 시험체의 인장시험결과를 나타내지만 모든 외관검사에서 양호하고 또한 파괴 위치는 용접부와는 다른 축부이었다.

표1. 인장시험결과

다음에 상기의 스터드 용접장치를 사용하여 실시하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법을 도15∼도19에 의거하여 설명한다. 도15는 본 발명의 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법의 기본공정을 나타내는 도면으로서, 도면 중의 부호101은 기설 철근 콘크리트 구조물, 102는 기설 콘크리트부, 103은 기설 철근, 104는 신설 철근(新設 鐵筋)(스터드 철근), 105는 보조 철근(補助 鐵筋), 106은 신설 콘크리트부를 각각 나타내고 있다.

우선, 기설 철근 콘크리트 구조물101은, 도15(a)에 나타나 있는 바와 같이 기설 콘크리트부102의 내부에 기설 철근103을 종횡(縱橫)으로 설치한 구조로 되어 있다. 예를 들면 도16에 나타나 있는 것과 같은 강교(鋼橋)A의 경우에는, 강철 빔(鋼鐵 beam)110 … 을 도면에 나타나 있지 않은 교각(橋脚) 사이에 가설(架設)하고, 상기 강철 빔110 … 상에 콘크리트 상판111을 구축하는 구조로 되어 있다. 이 콘크리트 상판111은, 콘크리트부112의 내부로서 상하부에 배력 철근113 … 을 교축(橋軸) 방향으로 설치하고, 마찬가지로 상하부에 주철근(主鐵筋)114 … 를 폭(幅) 방향으로 설치하는 구조로 되어 있다. 또한 보통의 경우에는, 상측 주철근114의 수는 하측 주철근114의 수의 2배로 설정되어 있다. 또한 후술하는 신축장치의 교체공사에서는 배력 철근113에 신설(新設)의 배력 철근을 연결하고, 차선(車線)의 확장공사에서는 주철근114에 신설의 주철근을 연결하여야 한다.

본 실시예에 있어서의 기본공정은, 기설 철근 콘크리트 구조물101의 일부로서 기설 철근103과 기설 콘크리트부102를 동시에 절단선L1을 따라 절단 하는 절단공정(도15(a), (b) 참조)과, 기설 철근 콘크리트 구조물101의 절단면107을 전체 면에 걸쳐 두께 1∼3cm(표면을 거칠게 하는 선L2까지)만 표면을 거칠게 한 상태로 제거하여 기설 철근103의 단부를 노출시키는 표면을 거칠게 하는 공정(도15(c), (d) 참조)과, 상기 절단면107에 노출한 기설 철근103의 단부에 어스 단자(earth 端子)와 보강재 접촉면이 되는 도체면을 가지는 어스 클램프108을 그 도체면이 그 후에 용접하는 신설 철근104와 대략 직교하도록 고정하는 어스 클램프 장착공정(도15(e) 참조)과, 콘크리트의 표면을 거칠게 한 면109에 노출한 기설 철근103의 단면에 동일한 직경의 신설 철근104의 단부를 대략 동축으로 스터드 용접하여 연장하는 스터드 용접공정(도15(e) 참조)과, 신설 철근104에 보조 철근105를 더 용접하여 접속함과 아울러 그 이외의 보조 철근105를 배근(配筋)하는 배근공정과, 콘크리트를 타설(打設)하는 콘크리트 타설공정(도15(f) 참조)으로 이루어진다. 이에 따라 기설 철근 콘크리트 구조물101의 일부를 제거한 부분에, 신설 콘크리트부106의 내부에 신설 철근104 및 보조 철근105를 일체화한 신설 철근 콘크리트 구조물101A를 다시 구축하거나 새롭게 구축할 수 있는 것이다.

또한 상기 표면을 거칠게 하는 공정을 대신하여 철근 콘크리트 구조물101의 절단면107에서, 상기 기설 철근103의 둘레만을 부분적으로 제거하는 처리를 하여 기설 철근103의 단부를 노출시키는 정도의 제거공정으로 하여도 좋다. 이 경우에 기설 콘크리트부102만을 부분적으로 제거하는 것이기 때문에 작업시간이 더 짧아질 뿐만 아니라 소음 발생도 더 작아진다.

또한 도면에는 나타내지 않았지만 상기 어스 클램프108 대신에 상기 기설 철근103의 단부에 백 보드(back board)를 용접하고, 상기 백 보드에 어스(earth)를 접속하고, 상기 보강재를 백 보드에 접촉하여 스폿 용접(spot welding)을 하는 것도 가능하다. 여기에서 스터드 용접을 한 후에는, 백 보드가 불필요하게 되어 신설 콘크리트부의 내부에 방치되므로 백 보드는 콘크리트의 강도(强度)에 영향을 끼치지 않도록 3cm 정도의 작은 것으로 한다.

다음에 도17에 의거하여 콘크리트 상판의 접속부에 설치한 신축장치120의 교체공사에 본 발명의 공법을 적용하는 경우에 관하여 설명한다. 우선, 도17(a)에 나타나 있는 바와 같이 콘크리트 상판111의 콘크리트부112의 단부를 내부의 배력 철근(配力 鐵筋)113 … 과 함께 회전 커터(回轉 cutter)나 와이어 소잉(wire sewing) 장치로 절단한 후에 콘크리트 상판111의 절단 단부와 신축장치120을 구성하는 일방(一方)의 기설 강제부재(旣設 鋼製部材)121을 제거한다. 또한 도면 중의 부호115는 콘크리트부112의 상면에 포장한 아스팔트층이다. 그 후에 도17(b)에 나타나 있는 바와 같이 콘크리트부112의 절단면122를 전체 면에 걸쳐 착암기에 의하여 두께 1∼3cm로 표면을 거칠게 하여 배력 철근113의 단부를 노출시킨 후에 신규 강제부재(新規 鋼製部材)123을 설치한다. 그로부터 상기 각 배력 철근113의 단부에 어스 클램프108을 장착하여 전기적으로 도통(導通)시킨다. 그리고 도17(c), (d)에 나타나 있는 바와 같이 신설 L자형 배력 철근125를, 보강재126을 상기 어스 클램프108의 보강재 접촉면에 가압하면서 상기 각 배력 철근113의 단부에 스터드 용접한다. 또한 상하에 위치하는 배력 철근125, 125의 단부를 포개어 결속선(結束線)으로 묶어 측면에서 볼 때에 ㄷ자형의 철근을 구성한다. 스터드 용접을 한 후에는 상기 어스 클램프108을 제거하고, 보강재126을 파괴하여 제거한다. 그로부터 도17(e), (f)에 나타나 있는 바와 같이 신규의 상기 강제부재123의 측면에 스터드 용접하여 고정하는 너트127 … 에 보조 철근128을 나사로 체결하고 그 이외의 보조 철근129를 조립한다. 최후에 필요에 따라 형(型)을 구축하여 제트 콘크리트(jet concrete)로 타설(打設)하고, 경화(硬化)를 기다려 교통 통제를 해제하여 작업을 완료한다.

여기에서 스터드 용접방법과 그에 사용하는 스터드 건은 상기한 본 발명에 관한 것을 채용한다. 우선, 기설 배력 철근113의 단면에 신설 배력 철근125의 선단 돌기부를 접촉시키고, 양쪽 배력 철근113, 125에 대전류(大電流)를 흘리면서 신설 배력 철근125를 약간 후퇴시켜 양쪽 철근 사이에 아크방전(arc 放電)을 지속시켜 철근의 단부가 용융한 직후에 신설 배력 철근125를 전진시켜 기설 배력 철근113의 단부에 용접하는 것이다. 여기에서 상기 보강재126에는 용접할 때에 발생하는 가스 누출구멍133과 용융된 철근을 모아두는 공간부134를 구비하고 있다.

도18은 실제로 콘크리트 상판111의 단부를 절단선L1을 따라 절단할 경우에 기설 철근113이, 그 길이 방향과 직각으로 절단되는 것과 비스듬하 게 절단되는 것이 존재하는 것을 나타내고 있다. 따라서 본 발명의 공법이 성립하기 위하여는, 기설 철근113을 직각으로 절단한 단면 이외에 비스듬하게 절단한 단면에도 그 단면과 직각으로 신설 철근125를 스터드 용접하여야 한다. 이 경우에는 상기 어스 클램프108을 기설 철근113에 고정한 상태에서 보강재 접촉면이 그 후에 용접하는 신설 철근125에 대하여 직교하게 되도록 한다.

다음에 도19는 할로우 슬래브 브릿지(hollow slab bridge)B에 있어서의 콘크리트 상판111의 확장공사의 모양을 나타내는 것이다. 도면 중의 부호111A는 기설 콘크리트 상판을 나타내고, 111B는 신설 콘크리트 상판을 나타내고 있다. 이 확장공사에서는 우선 기설 콘크리트 상판111A의 측부를 교축 방향을 따라 절단하고, 그 측방에 본 발명의 공법에 의하여 신설 콘크리트 상판111B를 구축하는 것이다. 더 상세하게는, 기설 콘크리트 상판111A의 측부111C를 절단선L1을 따라 절단하고, 그 절단면에서 떨어진 위치에 신설 콘크리트 상판111B를 구축하고, 기설 콘크리트 상판111A와 신설 콘크리트 상판111B와의 사이의 연결 설치부111D를 구축하는 것에도 본 발명의 공법을 적용하는 것이다. 그 상세한 것은 상기한 바와 동일하기 때문에 그에 대한 설명은 생략한다. 또한 상기 연결 설치부111D를 설치하지 않고 본 발명의 공법을 적용하여 신설 콘크리트 상판111B를 직접 구축하는 것도 가능하다.

또한 본 발명의 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법은, 상기의 콘크리트 상판의 신축장치의 교체공사나 확장공사에 한정되나 것이 아니라 터널 내면의 보강개수공사 등 널리 일반적인 철근 콘크리트 구조물에 적용할 수 있다는 것은 본 명세서 및 도면의 기재로부터 분명하다.

또한 철근 콘크리트 구조물을 신축할 때에는, 철근 상호간을 겹침 이음새로 접속하고 있지만, 겹치는 부분이 매우 길기 때문에 경제적이지 못할 뿐만 아니라 결속선이 빠지거나 느슨하게 되어 철근이 소정의 위치로부터 벗어나 구조적 결함이 되는 경우도 많이 있다. 본 발명은, 이러한 신축 철근 콘크리트 구조물의 철근 상호간을 접속하기 위하여도 사용할 수 있는 것이다.

제1발명에 관한 발명에 있어서의 철근의 버트 스터드 용접방법은, 대략 동일한 직경의 철근 상호간을 용접할 수 있고, 철근이 대략 수평한 상황하에서도 양호하게 용접할 수 있어, 특히 이미 설치되어 있는 철근 콘크리트 구조물을 부분적으로 절단하고, 절단부에 신설(新設)의 철근 콘크리트부를 구축하는 공법에 있어서, 콘크리트부의 제거작업을 가급적 적게 하여 공사기간의 단축화와 소음발생의 저감화를 도모할 수 있다. 또한 스터드 베이스를 사용함으로써 어스 클램프의 열에 의한 손상을 억제할 수 있고, 상기 어스 클램프를 반복하여 사용할 수 있기 때문에 비용의 절감에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 양호한 스터드 용접을 할 수 있다.

제2발명에 관한 스터드 용접장치에 의하면, 스터드 건에 스터드 철근을 장착한 상태의 전체 길이가 스터드 철근 자체의 길이로 규정되는 건 구조로 함으로써 종래 구조의 것보다 더 좁은 작업공간 내에서 가로 방향의 기설 철근의 단부에 스터드 철근을 동축으로 버트 용접할 수 있고, 용접 상태도 양호한 것을 얻을 수 있다.

제3발명에 관한 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법에 의하면, 콘크리트부의 제거작업을 가급적 적게 하여 공사기간의 단축화와 소음발생의 저감화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 산업 폐기물의 발생량이 대폭적으로 줄어들게 되어 그 처리 비용도 감소시킬 수 있으므로 건설 현장에서 매우 유효하다. 또한 종래의 공법과 비교하여 절단한 후의 콘크리트부의 제거량을 약 1/5 이하로 줄일 수 있고, 그 작업에서 발생하는 소음의 발생 시간을 많이 단축할 수 있고, 공사기간의 단축 효과도 크다. 또한 교량의 콘크리트 상판 상호간의 접속부에 배치한 신축장치의 교체공사, 상판의 가로폭 확장공사 또는 터널의 내면 보강개수공사 등 공사기간을 대폭 단축할 수 있고, 교통 통제의 기간이 짧아져 도로를 사용하는 산업활동에 미치는 영향을 적게 하고, 특히 시가지(市街地)에서 이루어지는 공사에서는 근린 주민에 주는 영향도 적게 할 수 있다.

Claims (17)

1. 대략 같은 직경의 철근 상호간을 대략 수평한 상황에서도 양호하게 용접하는 것이 가능한 철근의 버트 스터드 용접방법으로서, 기설 철근(旣設 鐵筋)의 단부(端部) 둘레에 상기 기설 철근과 직교하는 도체면(導體面)을 구비하는 어스 클램프(earth clamp)를 착탈(着脫) 가능하게 장착하고, 상기 어스 클램프의 도체면에 내열성 절연소재(耐熱性 絶緣素材)로 이루어지는 링(ring) 모양의 스터드 베이스(stud base)를 가압(加壓)하는 상태에서 장착하고, 스터드 용접 건(stud welding gun)에 장전(裝塡)되는 스터드 철근(stud 鐵筋)의 선단(先端)을 상기 기설 철근의 단면(端面)에 접촉시키고, 상기 스터드 철근의 선단부 둘레에 배치되는 보강재(補强材)를 상기 스터드 베이스에 접합하는 상태에서 스터드 용접(stud welding)하여 이루어지고, 상기 스터드 베이스는 중심부에 상기 기설 철근의 단부에 삽입 가능한 장착구멍을 구비하고, 상기 장착구멍의 축(軸) 방향의 일측면(一側面)에는 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 접촉면(接觸面)을 형성하고, 장착구멍의 축 방향의 타측면(他側面)에는 상기 보강재의 선단면(先端面)과 접합하는 접합면(接合面)과 하부에 중심각이 60 ~ 180도로 설정된 원호상(圓弧狀)의 테두리를 형성한 것으로서, 상기 보강재는 링 모양의 일단부에 상기 스터드 철근의 선단부를 삽입하는 삽입구멍을 형성함과 아울러 타단부의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부를 형성하고 또한 선단면에 있어서 상기 테두리에 대응하는 부분은 평탄면으로 하고 그 이외의 부분에 가스제거구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 철근의 버트 스터드 용접방법(butt stud welding method).
2. 대략 같은 직경의 철근 상호간을 대략 수평한 상황에서도 양호하게 용접하는 것이 가능한 철근의 버트 스터드 용접방법으로서, 기설 철근의 단부 둘레에 상기 기설 철근과 직교하는 도체면을 구비하는 어스 클램프를 착탈 가능하게 장착하고, 양단부(兩端部)에 기설 철근과 스터드 철근을 각각 삽입 가능한 장착구멍과 내부에는 용융금속이 모이는 장소로 사용되는 공간부를 구비하고, 상기 공간부의 둘레에 있어서 중심각이 60 ~ 180도인 하부를 제외하고 가스제거구멍을 구비하는 보강재를 상기 기설 철근의 단부에 장착 또는 스터드 용접 건에 장전되는 스터드 철근의 선단부에 장착하고, 상기 스터드 철근의 선단을 상기 기설 철근의 단면에 접촉시키고, 상기 보강재를 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 상태에서 스터드 용접하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근의 버트 스터드 용접방법.
3. 스터드 건 본체(stud gun 本體)의 전방에 직선으로 구동하는 구동축(驅動軸)에 대하여 평행하게 하나 또는 복수의 가이드 로드(guide rod)를 돌출하도록 형성하고, 상기 가이드 로드의 선단에는 보강재 접촉부를 형성하고, 상기 가이드 로드의 도중부에 슬라이드(slide) 이동 가능하게 설치되는 이동체(移動體)를 상기 구동축에 연결하고, 상기 이동체에 스터드 지지구(stud 支持具)를 설치하고, 상기 스터드 지지구에 장착되는 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 스터드 건과,

   평판 기구와 가압 기구로 기설 철근을 협지(挾持)하여 착탈 가능하게 장착하고, 상기 기설 철근과 직교하는 도체면(導體面)을 상기 평판 기구와 가압 기구로 형성하는 어스 클래프와,

   중심부에 상기 기설 철근의 단부에 삽입 가능한 장착구멍을 구비하고, 상기 장착구멍의 축방향 일측면에는 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 접촉면을 형성함과 아울러 장착구멍의 축방향 타측면에는 보강재의 선단면과 접합하는 접합면과, 하부에 상기 보강재와 용융금속을 수용하기 위하여 중심각이 60∼180도로 설정된 원호상의 테두리를 형성한 내열성 절연소재로 이루어지는 링 모양의 스터드 베이스와,

   링 모양의 일단부에 상기 스터드 철근의 선단부를 삽입하는 삽입구멍을 형성함과 아울러 타단부의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부를 형성하고, 또한 선단면에 있어서 상기 테두리에 대응하는 부분은 평탄면으로 하고 그 이외의 부분에 가스제거구멍을 형성한 보강재로

   이루어지는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치.
4. 스터드 건 본체(stud gun 本體)의 전방에 직선으로 구동하는 구동축(驅動軸)에 대하여 평행하게 하나 또는 복수의 가이드 로드(guide rod)를 돌출하도록 형성하고, 상기 가이드 로드의 선단에는 보강재 접촉부를 형성하고, 상기 가이드 로드의 도중부에 슬라이드(slide) 이동 가능하게 설치되는 이동체(移動體)를 상기 구동축에 연결하고, 상기 이동체에 스터드 지지구(stud 支持具)를 설치하고, 상기 스터드 지지구에 장착되는 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지고, 상기 건 본체의 후방에 상기 구동축에 대하여 평행하게 하나 또는 복수의 제2가이드 로드를 돌출하도록 형성하고, 상기 제2가이드 로드에 슬라이드 이동 가능하게 설치하는 제2이동체에 제2스터드 지지구를 설치하고, 전방의 상기 스터드 지지구와 후방의 당해 제2스터드 지지구에 의하여 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 스터드 건과,

   평판 기구와 가압 기구로 기설 철근을 협지(挾持)하여 착탈 가능하게 장착하고, 상기 기설 철근과 직교하는 도체면(導體面)을 상기 평판 기구와 가압 기구로 형성하는 어스 클래프와,

   중심부에 상기 기설 철근의 단부에 삽입 가능한 장착구멍을 구비하고, 상기 장착구멍의 축방향 일측면에는 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 접촉면을 형성함과 아울러 장착구멍의 축방향 타측면에는 보강재의 선단면과 접합하는 접합면과, 하부에 상기 보강재와 용융금속을 수용하기 위하여 중심각이 60∼180도로 설정된 원호상의 테두리를 형성한 내열성 절연소재로 이루어지는 링 모양의 스터드 베이스와,

   링 모양의 일단부에 상기 스터드 철근의 선단부를 삽입하는 삽입구멍을 형성함과 아울러 타단부의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부를 형성하고, 또한 선단면에 있어서 상기 테두리에 대응하는 부분은 평탄면으로 하고 그 이외의 부분에 가스제거구멍을 형성한 보강재로

   이루어지는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치.
5. 스터드 건 본체의 직선으로 구동하는 구동축의 선단부와 직교시켜 스터드 지지구를 설치하고, 건 본체의 상면 또는 측면을 따라 상기 구동축과 평행하게 리니어 가이드(linear guide)를 설치하고, 상기 리니어 가이드에 보조 스터드 지지구를 슬라이드 이동 가능하게 설치하고, 건 본체의 전방의 선단에 보강재 접촉부재를 설치하고, 상기 스터드 지지구와 보조 스터드 지지구에 장착하는 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 스터드 건과,

   평판 기구와 가압 기구로 기설 철근을 협지(挾持)하여 착탈 가능하게 장착하고, 기설 철근과 직교하는 도체면(導體面)을 상기 평판 기구와 가압 기구로 형성하는 어스 클래프와,

   중심부에 상기 기설 철근의 단부에 삽입 가능한 장착구멍을 구비하고, 상기 장착구멍의 축방향 일측면에는 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 접촉면을 형성함과 아울러 장착구멍의 축방향 타측면에는 보강재의 선단면과 접합하는 접합면과, 하부에 상기 보강재와 용융금속을 수용하기 위하여 중심각이 60∼180도로 설정된 원호상의 테두리를 형성한 내열성 절연소재로 이루어지는 링 모양의 스터드 베이스와,

   링 모양의 일단부에 상기 스터드 철근의 선단부를 삽입하는 삽입구멍을 형성함과 아울러 타단부의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부를 형성하고, 또한 선단면에 있어서 상기 테두리에 대응하는 부분은 평탄면으로 하고 그 이외의 부분에 가스제거구멍을 형성한 보강재로

   이루어지는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치.
6. 스터드 건 본체의 상면 또는 측면을 따라 리니어 가이드를 설치하고, 상기 리니어 가이드에 스터드 지지구를 직선구동기구(直線驅動機構)에 의하여 슬라이드 이동 가능하게 설치하고, 건 본체의 전방의 선단에 보강재 접촉부재를 설치하고, 상기 스터드 지지구에 장착하는 스터드 철근을 건 본체의 상방 또는 측방에 배치하여 이루어지는 스터드 건과,

   평판 기구와 가압 기구로 기설 철근을 협지(挾持)하여 착탈 가능하게 장착하고, 기설 철근과 직교하는 도체면(導體面)을 상기 평판 기구와 가압 기구로 형성하는 어스 클래프와,

   중심부에 상기 기설 철근의 단부에 삽입 가능한 장착구멍을 구비하고, 상기 장착구멍의 축방향 일측면에는 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 접촉면을 형성함과 아울러 장착구멍의 축방향 타측면에는 보강재의 선단면과 접합하는 접합면과, 하부에 상기 보강재와 용융금속을 수용하기 위하여 중심각이 60∼180도로 설정된 원호상의 테두리를 형성한 내열성 절연소재로 이루어지는 링 모양의 스터드 베이스와,

   링 모양의 일단부에 상기 스터드 철근의 선단부를 삽입하는 삽입구멍을 형성함과 아울러 타단부의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부를 형성하고, 또한 선단면에 있어서 상기 테두리에 대응하는 부분은 평탄면으로 하고 그 이외의 부분에 가스제거구멍을 형성한 보강재로

   이루어지는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 스터드 철근이 이형 철근(異形 鐵筋)으로 제작되는 것을 특징으로 하는 스터드 용접장치.
8. 적어도 철근 콘크리트 구조물의 일부에서 기설 철근(旣設 鐵筋)과 콘크리트를 동시에 절단하는 절단공정과, 콘크리트 절단면에 노출된 기설 철근의 단면(端面)에 동일한 직경의 스터드 철근의 단부(端部)를 대략 동축(同軸)으로 스터드 용접하여 연장하는 스터드 용접공정(stud welding 工程)과, 콘크리트를 타설(打設)하는 콘크리트 타설공정으로 이루어지는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법으로서,

   상기 스터드 용접공정은, 스터드 건과 어스 클램프와 스터드 베이스와 보강재를 이용하여 이루어지고,

   상기 어스 클램프는, 평판 기구와 가압 기구로 기설 철근을 협지(挾持)하여 착탈 가능하게 장착하고, 상기 기설 철근과 직교하는 도체면(導體面)을 상기 평판 기구와 가압 기구로 형성하는 것이고,

   상기 스터드 베이스는 중심부에 상기 기설 철근의 단부에 삽입 가능한 장착구멍을 구비하고, 상기 장착구멍의 축(軸) 방향의 일측면(一側面)에는 상기 어스 클램프의 도체면에 가압하는 접촉면(接觸面)을 형성하고, 장착구멍의 축 방향의 타측면(他側面)에는 상기 보강재의 선단면(先端面)과 접합하는 접합면(接合面)과 하부에 중심각이 60 ~ 180도로 설정된 원호상(圓弧狀)의 테두리를 형성한 것이고,

   상기 보강재는 링 모양의 일단부에 상기 스터드 철근의 선단부를 삽입하는 삽입구멍을 형성함과 아울러 타단부의 직경을 크게 하여 내부에 용융금속이 모이는 장소가 되는 공간부를 형성하고 또한 선단면에 있어서 상기 테두리에 대응하는 부분은 평탄면으로 하고 그 이외의 부분에 가스제거구멍을 형성하는 것이고,

   기설 철근의 단부 둘레에 상기 기설 철근과 직교하는 도체면을 구비하는 상기 어스 클램프를 착탈 가능하게 장착함과 아울러 상기 어스 클램프의 도체면에 상기 스터드 베이스를 가압하는 상태에서 장착하고, 상기 스터드 건에 장전한 스터드 철근의 선단을 상기 기설 철근의 단면에 접촉시킴과 아울러 상기 스터드 철근의 선단부 둘레에 배치된 상기 보강재를 상기 스터드 베이스에 접합한 상태에서 스터드 용접하여 이루어지는

   것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 절단공정 후에 철근 콘크리트 구조물의 절단면을 전체 면에 걸쳐 두께 1∼3cm만 표면을 거칠게 한 상태로 제거하여 기설 철근의 단부를 노출시키는 표면을 거칠게 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 절단공정 후에 철근 콘크리트 구조물의 절단면에서 상기 기설 철근의 둘레만을 부분적으로 제거하는 처리를 하여 기설 철근의 단부를 노출시키는 제거공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 철근 콘크리트 구조물이 교량(橋梁)의 콘크리트 상판(床板)이고, 상기 상판 상호간의 접속부에 배치한 신축장치(伸縮裝置)의 교체공사에 사용되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법.
12. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 철근 콘크리트 구조물이 교량의 콘크리트 상판이고, 상기 상판의 가로폭 확장공사에 사용되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법.
13. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 철근 콘크리트 구조물이 터널(tunnel)의 내면(內面)이고, 상기 터널의 내면 보강개수(補强改修) 공사에 사용되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 구조물의 보수·확장 공법.
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