KR100766813B1 - 기계식 철근이음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계식 철근이음장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개 이상의 철근을 연결시키는 기계식 철근이음장치에 관한 것으로서, 몸체부분과, 상기 몸체부분의 양단으로부터 각각 연장형성되며 철근 끝단부분의 일부가 안착되도록 철근안착홈이 형성되는 철근안착부분과, 상기 철근안착부분에 형성되어 철근을 상기 철근안착홈에 고정시키는 체결구와 결합되는 체결부분을 포함하는 철근이음부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치를 개시한다.

Description

기계식 철근이음장치 {Mechanical Rebar Splicing Joint}

도 1은 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치를 보여주는 사시도이다.

도 2는 도 1의 기계식 철근이음장치의 분해사시도이다.

도 3은 도 1의 기계식 철근이음장치의 평면도이다.

도 4a는 도 1의 기계식 철근이음장치의 종단면도이고, 도 4b는 도 1의 기계식 철근이음장치의 횡단면도이다.

도 5는 도 1의 기계식 철근이음장치가 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

100: 철근이음부재 110: 몸체부분

120: 철근안착부분 121: 철근안착홈

130: 리브부 131: 체결부분

150: 보강돌출부

본 발명은 기계식 철근이음장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개 이상의 철근을 연결시키는 기계식 철근이음장치에 관한 것이다.

철근콘크리트에 쓰이는 보강근으로 주로 사용되는 철근은 건물이나 교량등과 같은 구조물에 강도를 보강하기 위하여 콘크리트에 매립되는데 사용된다. 그리고 철근은 일정한 외경 및 길이를 가지도록, 일정한 규격에 따라서 제작된다.

한편 철근은 설치되는 구조물에 따라서 2개 이상의 철근을 연결하여 그 길이를 늘여서 사용될 필요가 있다. 그리고 2개 이상의 철근을 연결하는 방법으로는 철근 끝부분을 일부 겹쳐서 연결하는 겹침이음방법, 용접 등에 의하여 연결하는 가스압점이음방법, 철근마디를 이용하여 현장에서 현장체결용 이음구를 사용하는 연결하는 이음구체결방법, 철근의 양 끝단에 수나사를 형성한 후에 암나사형 커플러를 사용하여 연결하는 나사이음방법 등 다양한 방법들이 있다.

그런데 상기와 같은 종래의 철근을 연결하는 방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

먼저 겹침이음방법은 2개 이상의 철근을 동일한 길이를 가지도록 설치하기 위해서는 연결되는 철근의 일부를 겹쳐 잇게 되어 겹쳐지는 길이만큼 철근이 더 사용되어 불필요하게 철근을 낭비하게 되어 결과적으로 시공비용을 증가시키는 문제점이 있다. 또한 2개의 철근을 연결하기 위하여 결속선을 사용하게 되는데 결속선이 가지는 강도상의 문제로 두꺼운 철근들을 연결하는데 사용될 수 없는 문제점이 있다.

또한 가스압점이음방법은 2개의 철근을 서로 용접하여 연결하게 되는데, 작업공간이 협소한 경우 연결 작업에 제한을 받게 되며, 연결부위에 대한 외부 충격이나 시간이 지남에 따라서 연결부분의 강도를 보장할 수 없는 문제점을 가지고 있 다.

또한 이음구체결방법은 원통형 소재에 암수 나사를 형성하여 파이프렌치 2개로 원통형 외경을 잡고 돌려서 체결하여야 하는데 작업현장의 여건상 파이프렌치 작업이 용이치 않아 규정된 토크로 잠그지 못하기 때문에 제시하는 설계조건에서 요구하는 품질과 실제 시공품질이 상이하게 되는 문제점이 있다. 또한 현장에서 시공이 이루지게 되어 현장 작업자의 능률에 따라 시공품질이 크게 달라져 철근의 체결에 대한 안정성을 보장할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

또한 나사이음방법은 철근에 수나사부를 형성하고 다른 쪽 철근을 회전시켜 철근을 결합시켜야 하므로 그 연결 작업이 번거로우며 연결되는 철근이 큰 경우 철근을 회전시키는 것이 용이하지 못해 연결 작업을 어렵게 할 뿐만 아니라 철근의 회전에 의하여 안전사고가 발생될 수 있는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 간단한 체결구조를 가지도록 구성하여 2개 이상의 철근을 용이하게 연결시킬 수 있는 기계식 철근이음장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 철근을 연결하는 연결부위에서 높은 항복 및 인장강도를 가지는 기계식 철근이음장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 몸체부분과, 상기 몸체부분의 양단으로부터 각각 연장형성되며 철근 끝 단부의 일부가 안착되도록 철근안착홈이 형성되는 철근안착부분과, 상기 철근안착부분에 형성되어 철근을 상기 철근안착홈에 고정시키는 체결구와 결합되는 체결부분을 포함하는 철근이음부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치를 개시한다.

상기 철근안착부분의 길이방향과 수직인 수직단면은 원형 또는 다각 형상을 이루며, 길이방향의 안쪽으로 갈수록 그 두께가 증가하도록 구성될 수 있다.

상기 몸체부분 및 상기 철근안착부분의 양측 중 적어도 일부에는 상기 몸체부분 및 상기 철근안착부분으로부터 리브부가 돌출 형성될 수 있다. 그리고 상기 리브부에는 상기 체결부분이 형성될 수 있다. 상기 체결부분은 상기 체결구가 끼워지며 외부로 개방되도록 형성된 하나 이상의 체결홈으로 이루어지는 것이 좋다. 상기 철근안착홈은 안착되는 철근의 외경에 대응되는 내경을 가지도록 형성되며, 상기 철근에 형성된 마디가 걸리도록 걸림부가 형성될 수 있다.

상기 체결부분에 결합되어 철근을 상기 철근안착홈에 고정시키는 체결구를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 체결구는 상기 체결부분에 끼워지는 하나 이상의 U볼트와, 상기 U볼트의 각 끝단에 결합되어 상기 체결구를 상기 철근이음부재에 결합시키는 암나사를 포함하여 구성될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 양끝 단에 철근(10)이 각각 결합되는 철근이음부재(100)와, 철근이음부재(100) 에 철근(10)을 결합시키는 체결구(200)를 포함하여 구성된다.

상기 철근(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 강과 같은 금속재질로 제작되며, 그 외주면에는 마디(11) 및 리브(12)가 형성된다. 특히 상기 철근(10)은 그 외경, 마디(11) 및 리브(12), 길이 등이 일정한 규격에 따른 치수를 가지도록 제작된다.

상기 철근이음부재(100)는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 강과 같은 금속재질로 일체로 제작되며, 몸체부분(110)과, 몸체부분(110)의 양단으로부터 연장형성되는 철근안착부분(120)을 포함하여 구성된다.

특히 상기 철근이음부재(100)는 다양한 가공방법에 의하여 제작될 수 있으나 피복량 확보를 위한 최소체적과 높은 항복 및 인장강도 또는 휨강도를 가질 것이 요구되므로 열간단조에 의하여 제작된다. 또한 상기 철근이음부재(100)는 높은 항복 및 인장강도가 요구되는 만큼 경화열처리(담금질 및 뜨임 등) 되어 제작되는 것이 바람직하다. 또한 상기 철근이음부재(100)의 전체표면에는 부식방지, 콘크리트 등과의 접합력 향상 등을 위하여 최종적으로 도색, 도금 등에 의하여 표면 처리될 수 있다.

상기 몸체부분(110)은 두개의 철근안착부분(120)을 연결하는 부분으로서 철근(10)이 연결되는 방향을 기준으로 설계조건에 따라서 다양한 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 상기 몸체부분(110)의 양 측면 및 전 후면에는 휨특성을 보강하기 위한 후술할 리브(122, 133)들이 형성된다.

상기 철근안착부분(120)은 몸체부분(110)의 양단으로부터 연장형성되고 안착 되는 철근(10)의 외형에 대응되는 철근안착홈(121)이 길이방향으로 형성된다.

상기 철근안착홈(121)에는 철근(10) 끝단부의 일부가 안착되어 체결구(200)에 의하여 고정되게 되는데, 상기 철근안착홈(121)은 안착되는 철근(10)의 외주면의 외경에 대응되는 내경을 가지도록 형성되며, 철근(10)에 형성된 마디(11)가 걸리도록 그 내측면에 형성된 걸림부(121a)를 포함하여 구성된다.

상기 걸림부(121a)는 철근(10)에 형성된 마디(11)가 걸리도록 형성되는 것이 바람직하며, 철근안착홈(121)의 내측면에 돌출 형성된 돌기부들로 구성되거나, 마디(11)가 삽입되는 요홈부들로 구성될 수 있다. 상기 걸림부(121a)가 철근안착홈(121)에 추가로 형성됨으로써 철근(10)이 미끄러지는 것을 방지하게 된다.

또한 상기 철근안착홈(121)을 이루도록 저면에서 상측으로 돌출된 철근안착부분(120)은 몸체부분(110) 쪽으로 연장되어 몸체부분(110)과 연결됨으로써 보강리브(122)를 형성하게 된다.

한편 상기 보강리브(122)는 도 1 내지 도 4a에 도시된 바와 같이, 철근(10)에 의하여 가해지는 인장하중에 의하여 응력이 집중되는 것을 방지하기 위하여 적어도 일부가 완만한 곡선을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 보강리브(122)가 곡선으로 이루어지게 되는 경우 보강리브(122)에 가해지는 응력 집중을 방지하게 되어 철근이음부재(100)가 응력집중에 따라서 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 철근안착부분(120)들 각각에 형성되는 철근안착홈(121)들은 서로 일정한 각도를 가지도록 형성될 수 있으며, 반대쪽 철근안착홈(121)과 180ㅀ를 이루도 록 구성되는 것이 바람직하다. 물론 상기 철근안착부분(120)들 각각에 형성되는 철근안착홈(121)들은 180ㅀ를 이외에도 서로 엇갈리도록 형성될 수 있다.

한편 상기 철근안착부분(120)은 철근안착홈(121)이 형성되도록 일정한 길이를 가지고 몸체부분(110)으로부터 연장형성되는데, 몸체부분(110)에 가까운 부분에서 응력이 집중되므로 몸체부분(110)에 가까운 부분에서 보다 큰 하중을 견디도록 구성될 필요가 있다.

특히 철근안착부분(120)과 철근(10) 사이에 작용하는 하중은 철근안착부분(120)으로부터 몸체부분(110)으로 전달되며 철근안착부분(120)에 작용하는 인장하중은 서로 평형을 이루게 되고, 몸체부분(110) 및 철근안착부분(120)에 휨모멘트로서 작용하게 된다.

그리고 상기 몸체부분(110)에 작용하는 휨모멘트는 몸체부분(110) 및 철근안착부분(120)에 고루 작용하게 되어 구조적으로 취약한 부분에 응력집중현상으로 나타나게 된다.

특히 철근안착부분(120) 중 몸체부분(110)에 연결되는 부분(150)에서 상기와 같은 응력집중현상이 현저하게 나타나게 되므로, 몸체부분(110)과 가까운 쪽, 즉 철근안착부분(120)은 길이방향의 안쪽으로 갈수록 그 두께가 증가하도록 형성된다.

즉, 상기 철근안착부분(120)은 몸체부분(110)으로부터 그 끝단으로 갈수록 그 두께가 감소하도록 형성될 수 있으며, 도 1 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 철근안착홈(121)이 형성된 면의 이면에서 그 두께가 두꺼운 완만한 부분을 이루다가 두께가 상대적으로 감소하도록 경사지게 형성되고 다시 완만한 부분을 이루도록 형성 될 수 있다.

또한 상기 철근안착부분(120)은 도 4b에 도시된 바와 같이, 그 길이방향과 수직인 수직단면이 원형 또는 다각 형상을 이루도록 구성될 수 있다. 특히 상기 철근안착부분(120)의 길이방향과 수직인 수직단면은 응력이 집중되는 것을 피하기 위하여 그 두께가 일정하도록 형성될 수 있다. 또한 철근안착부분(120) 중 몸체부분(110)에 연결되는 부분(150)에서 두께가 일정하도록 다른 부분에 비하여 더 돌출되도록 형성될 수 있다.

한편 2개의 철근(10)을 연결하는 철근연결부재(100)에는 큰 인장하중 및 휨모멘트가이 작용하게 되며, 상기와 같은 인장하중 및 휨모멘트를 견디도록 구조적으로 보강할 필요가 있다.

따라서 상기 몸체부분(110) 및 철근안착부분(120)의 양측 중 적어도 일부분에는 몸체부분(110) 및/또는 철근안착부분(120)으로부터 돌출 형성되는 리브부(130)가 형성될 수 있다.

상기 리브부(130)는 철근안착부분(120)의 끝단으로부터 몸체부분(110)을 거쳐 다른 철근안착부분(120)의 끝단까지 연장되도록 형성된다.

상기 리브부(130) 중 몸체부분(110)에 형성된 리브(133)는 몸체부분(110)의 좌우측에 몸체부분(110)의 중심점을 지나도록 경사를 이루며 일정한 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 몸체부분(110)에 형성된 리브(133)는 몸체부분(110)에 가해지는 더 큰 휨모멘트를 견딜 수 있게 구조적으로 보강하는 역할을 하게 된다.

한편 상기 리브부(130)에는 후술할 체결구(200)가 고정 결합될 수 있는 체결부분(131)이 형성될 수 있다.

상기 체결부분(131)은 체결구(200)가 끼워지며 외부로 개방되도록 형성된 하나 이상의 체결홈(131a)으로 구성될 수 있다. 상기 체결부분(131)은 도시된 바와 같이, 리브부(130)에 형성된 체결홈(131a)과 함께 후술할 체결구(200)를 이루는 U볼트가 미끄러지지 않도록 철근안착부분(120)에 형성되어 U볼트의 일부분이 형합되는 요홈부(132)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같이 체결구(200)와의 체결을 위한 체결부분(131)을 철근안착부분(120)의 좌우에 형성된 리브(134)에 형성함으로써 체결구(200)에 가해지는 응력집중이 철근안착부분(120) 자체에 전달되는 것을 방지하게 된다.

또한 상기 체결부분(131)을 이루는 체결홈(131a)을 외측으로 개방된 홈으로 형성함으로써 체결홈(131a)의 가공에 의하여 응력이 집중되는 것을 방지하게 된다. 특히 상기 체결홈(131a)이 관통공으로 형성된 경우에는 그 관통공은 통상 절삭가공에 의하여 가공되어 관통공에 응력이 집중되어 파손될 수 있는데, 본 발명에 따른 경우에는 상기 체결홈(131a)을 열간단조 등에 의하여 함께 가공함으로써 응력집중에 따른 파손을 최소화하게 된다.

상기 체결구(200)는 철근안착홈(121)에 안착된 철근(10)을 철근안착부분(120)에 고정 결합시키기 위한 부재로서, 본 발명에 따른 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 구성 및 변형이 가능하며, 바람직하게는 'U'자 형상을 가지며 그 끝단들에 수나사부(211)가 형성된 하나 이상의 U볼트(210) 및 U볼 트(210)에 형성된 수나사부(211)에 각각 결합되는 암나사(220)들로 구성된다.

한편 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 몸체부분(100)의 길이를 연장시키고 몸체부분(100)에 철근안착부분(120)을 추가로 연결하여, 'T'자 형상을 이루거나, 2개를 더 연결시켜 '+'자 형상을 이루도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 철근안착부분(120) 중 하나를 옹벽축조용 블록, 앵커블록 등 구조물과 결합된 연결부로 구성되어 앵커블록 등을 연결하기 위한 부재로서도 활용될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 기계식 철근이음장치에 작동에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 공장 등에서 미리 가공된 상태에서 제공되며, 아파트 등 건설 및 토목 공사를 위한 시공현장에서 각종 구조물을 시공하기 위하여 설치되는 철근(10)을 연결하는데 사용된다.

상기 기계식 철근이음장치는 철근콘크리트 내에 설치되는 철근(10)의 길이를 연장할 수 있도록 2개의 철근(10)을 연결하는 장치로서, 두 철근(10)의 연결부위에 설치된다. 그리고 한쪽 철근(10)의 끝단과 다른 철근(10)의 끝단이 각각 철근안착홈(121)에 안착시키게 된다.

철근(10)이 철근안착홈(121)에 안착된 후에는 수작업 또는 렌치 등을 사용하여 U볼트(210) 및 암나사(220)를 체결부분에 위치시킨 후에 체결함으로써 철근(10)을 각각 결합시키게 된다.

이때 철근(10)이 설치되는 위치에 따라서 철근안착홈(121)이 장애물의 내측 면과 가깝게 향하게 되어 U볼트(210) 및 암나사(220)의 체결이 번거로운 경우가 있는데, 장애물의 내측면과 가깝게 향하게 되는 철근안착홈(121)에 철근(10)의 일단을 미리 결합시킨 후에 타단을 다른 철근(10)과 결합시키게 되는 경우 그 체결작업이 보다 용이하게 된다.

특히 종래의 2개의 철근(10)을 잇는 방법은 시공품질이 작업자의 능률에 의하여 영향을 받게 되어 설계조건과 다른 품질을 가질 수 있는데, 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 체결구(200)를 구성하는 U볼트(210) 및 암나사(220)의 체결에 의하여 작업이 완성되므로 작업자의 능률에 영향을 받지 않고 설계조건에서 제시한 품질과 동일한 시공품질을 유지할 수 있게 된다.

또한 철근콘크리트의 경우 종래의 경우에는 주철근 또는 띠철근에 따라서 철근의 이음방법이 달라지는 등 사용되는 철근에 따라서 채용될 수 없는 한계가 있는 반면, 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 주철근 또는 띠철근에 관계없이 모두 사용될 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 미리 제조된 상태에서 간단한 작업에 의하여 설치되므로, 콘크리트가 타설될 철근 골조를 형성하는 시공현장에서 현장 작업자의 능률에 관계없이 용이하게 시공할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 철근의 끝 부분 일부를 안착시킨 후에 체결구에 의하여 고정시킴으로써 2개의 철근을 간단하게 연결함으로써 그 작업능률을 높일 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 2개의 철근을 잇기 위하여 적어도 일부분을 중첩시켜 연결하는 겹침이음에 비하여 철근의 중첩을 배제하여 불필요한 철근의 낭비를 방지할 수 있어, 철근시공에 따른 공사비를 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 간단한 구조를 가지면서 높은 인장강도를 유지하여 치수에 관계없이 특히 큰 치수의 철근을 연결하는데 사용할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 철근의 마디기 걸리는 걸림부를 추가로 구비함으로써 설치되는 철근의 초기 슬립(Slip)을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 철근 콘크리트 내에 설치되는 경우 콘크리트가 유입될 수 있는 돌출구조를 가지고 있어 진동에 유리한 이점을 가지고 있다.

또한 본 발명에 따른 기계식 철근이음장치는 철근을 안착시킨 후에 체결구로 철근을 고정시킴으로써 2개의 철근을 연결하게 되어 작업자의 능률에 영향을 받지 않고 동일한 시공품질을 제공할 수 있는 이점을 가지고 있다.

Claims (12)

1. 몸체부분과, 상기 몸체부분의 양단으로부터 각각 연장형성되며 철근 끝단부의 일부가 안착되도록 철근안착홈이 형성되는 철근안착부분과, 상기 철근안착부분에 형성되어 철근을 상기 철근안착홈에 고정시키는 체결구와 결합되는 체결부분을 포함하는 철근이음부재를 포함하며,

   상기 몸체부분 및 상기 철근안착부분의 양측 중 적어도 일부에는 상기 몸체부분 및 상기 철근안착부분으로부터 리브부가 돌출 형성되고, 상기 리브부에는 상기 체결부분이 형성되며,

   상기 체결부분은 상기 체결구가 끼워지며 외부로 개방되도록 형성된 하나 이상의 체결홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 철근안착부분의 길이방향과 수직인 수직단면은 상기 몸체부분과 연결되는 부근에서 두께가 균일하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 철근안착부분의 길이방향과 수직인 수직단면은 원형 또는 다각 형상을 이루며, 상기 길이방향의 안쪽으로 갈수록 그 두께가 증가하는 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 철근안착홈은 안착되는 철근의 외경에 대응되는 내경을 가지도록 형성되며, 상기 철근에 형성된 마디가 걸리도록 걸림부가 형성된 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 철근안착홈은 서로 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 체결부분에 결합되어 철근을 상기 철근안착홈에 고정시키는 체결구를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 체결구는 상기 체결부분에 끼워지는 하나 이상의 U볼트와, 상기 U볼트의 각 끝단에 결합되어 상기 체결구를 상기 철근이음부재에 결합시키는 암나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 철근안착홈을 이루도록 상측으로 돌출된 상기 철근안착부분)은 상기 몸체부분으로 연장되어 연결되는 보강리브가 형성된 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 보강리브는 곡선을 이루는 것을 특징으로 하는 기계식 철근이음장치.

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