KR100914049B1 - 철근 연결용 굴절식 커플러 - Google Patents

철근 연결용 굴절식 커플러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철근 콘크리트 구조물의 시공과정에서 철근의 단부를 상호 연결시켜 주는 철근 연결용 굴절식 커플러(Coupler)에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 주요 구성은 단부의 외주면에 테이퍼 나사산이 형성되고 서로 마주하는 철근과; 상기 한쪽 철근의 나사산에 결합되는 테이퍼 너트홈이 한쪽에 형성되고 이와 대향쪽에 곡면홈이 형성되는 한편 외주면에 나사부가 형성되는 제1서포트와; 상기 다른 한쪽 철근의 나사산에 결합되는 테이퍼 너트홈이 한쪽에 형성되고 이와 대향쪽에 구돌출부가 형성되는 제2서포트와; 상기 제1서포트의 나사부에 결합되는 너트부가 한쪽 내주면에 형성되고 이와 대향쪽에 제2서포트에서 구돌출부의 직경보다 작은 홀이 형성되는 체결캡;을 포함하여 이루어진다.
철근, 연결, 커플러(coupler), 굴절, 콘크리트, 나사산, 테이퍼

Description

철근 연결용 굴절식 커플러{Connections bending type rebar coupler}
본 발명은 철근 콘크리트 구조물의 시공과정에서 철근의 단부를 상호 연결시켜 주는 커플러(Coupler)에 관한 기술로서, 보다 구체적으로 설명하면 연결하고자 하는 철근의 단부에 각각 서포트(Support)를 나사 결합하고, 상기 서포트를 체결캡으로 상호 결합하여 철근을 연결하도록 커플러를 구성함으로써, 부품의 가공성과 구조 및 체결력을 개선하여 작업 현장에서 철근의 연결작업이 신속하고 간편하게 실시되는 한편 철근과 커플러의 인장강도를 더욱 높이고, 특히 상호 연결된 철근이 자유롭게 굴절됨에 따라 철근 콘크리트 구조물의 특성상 곡선형태로 철근을 배근작업할 경우 시공작업이 보다 신속하고 간편하게 실시되는 철근 연결용 굴절식 커플러에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트(Concrete)는 시멘트ㆍ골재ㆍ물 등이 적합한 비율로 혼합되어 굳어지는 구조물로서, 압축강도는 비교적 높지만 인장강도는 압축강도에 비하여 매우 낮아 균열이 쉽게 발생하는 특성을 가지고 있으며, 이러한 콘크리트의 인장강도를 높이기 위하여 콘크리트가 타설되는 거푸집 안에 철근을 결속시켜 설치한 다음, 콘크리트를 타설하여 인장강도를 보강하고 있다.
이와 같은 기존의 철근 콘크리트는 압축강도와 인장강도가 우수하여 다양한 형태의 구조물을 시공할 수 있을 뿐만 아니라 그 물리적 특성과 내구성ㆍ내식성 등이 뛰어나기 때문에 각종 건축물 및 토목공사에 광범위하게 사용되고 있다.
종래 철근 콘크리트 구조물의 시공과정에서 콘크리트가 타설되는 거푸집을 설치하기 위해선 철근을 일정한 형태로 배열하는 배근작업이 수행되며, 철근은 일반적으로 규격화된 길이로 제조됨에 따라 배근작업시 소정길이의 철근을 상호 연결하는 작업이 필요하고, 이러한 철근의 연결방법은 대부분 겹 이음방법ㆍ용접 이음방법ㆍ커플러 이음방법 등이 제시되고 있다.
기존 철근의 연결방법 중에서 겹 이음방법은 상호 겹쳐진 철근의 단부에 철사를 감아 상호 연결하는 방법으로서, 철근의 배근작업이 비교적 쉽게 진행되는 장점이 있으나, 연결작업이 번거롭고 연결 부위의 굽힘강도와 인장강도가 취약하여 안전상의 문제점이 지적되고 있다.
한편 용접 이음방법은 철근의 단부를 상호 맞대어 용접하는 방법으로서, 연결 부위의 강도는 비교적 양호하여 문제가 없으나, 연결작업이 매우 번거롭고 시간이 오래 걸려 시공작업이 지연되는 단점이 있다.
또한 커플러 이음방법은 커플러(Coupler)를 이용하여 철근의 단부를 상호 연결하는 방법으로서, 선행기술로 국내 실용신안등록 제20-0377253호(철근연결용 슬리브 및 이를 이용한 피씨부재), 특허등록 제10-0610498호(철근 이음장치), 제10- 0710784호(철근연결장치)가 제안 되었다.
상기에서 커플러 이음방법으로 제안된 선행기술들은 커플러를 구성하는 부품수가 비교적 많고, 구조가 매우 복잡하여 제품생산에 따른 코스트가 높을 뿐만 아니라 철근의 연결작업에 많은 시간이 소요되어 공사가 지연됨은 물론 연결부위에 많은 부품들이 조합되어 연결부위의 인장강도가 취약한 단점이 있었다.
즉, 선행기술들은 커플러를 구성하는 부품들이 비교적 많기 때문에 이로 인하여 생산비용이 증가할 뿐만 아니라 철근의 연결작업이 지연되고, 특히 많은 수의 부품들과 철근이 견고하게 고정되지 못하므로 커플러의 인장강도가 취약해지는 문제점이 있었다.
한편 커플러 이음방법을 적용하여 철근을 연결할 경우 상호 연결되는 철근이 어긋나 중심이 일치하지 않으면 철근의 배근작업이 보다 정밀하게 실시되지 못하므로 시공작업이 지연됨은 물론 철근 콘크리트 구조물의 안전성이 상대적으로 저하되는 문제점이 있었다.
또한 종래 철근 콘크리트 구조물의 설계에 따라 철근을 곡선형태로 배근작업할 경우 시공작업이 간편하고 신속하도록 철근을 굴절되게 연결하는 선행기술로서, 국내 등록특허 제10-0411242호(유니버셜 너트형 철근 연결 장치)가 제안된 바 있으나, 상기의 선행기술은 철근 연결장치를 구성하는 부품들이 비교적 많기 때문에 이로 인하여 생산비용이 증가할 뿐만 아니라 철근의 연결작업이 상대적으로 지연됨은 물론 많은 수의 부품들과 철근이 견고하게 고정되지 못하고, 철근과 연결장치의 인장강도가 취약해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 철근을 연결하는 커플러의 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 커플러를 구성하는 부품의 가공성과 구조 및 체결력을 개선하여 작업 현장에서 철근의 연결작업을 신속하고 간편하게 실시하는 한편 철근과 커플러의 인장강도를 높이도록 상호 연결하고자 하는 철근의 단부에 각각 서포트가 나사 결합되고, 상기 서포트를 체결캡으로 상호 결합하여 철근을 연결하도록 커플러가 구성되며, 특히 철근의 단부에 각각 나사 결합되는 서포트가 구면으로 상호 맞물려 체결되므로 철근이 자유롭게 굴절됨에 따라 철근 콘크리트 구조물의 특성상 곡선형태로 철근을 배근작업할 경우 시공작업이 보다 신속하고 간편하게 실시되는 철근 연결용 굴절식 커플러를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
단부의 외주면에 테이퍼 나사산이 형성되고 서로 마주하는 철근과; 상기 한쪽 철근의 나사산에 결합되는 테이퍼 너트홈이 한쪽에 형성되고 이와 대향쪽에 곡면홈이 형성되는 한편 외주면에 나사부가 형성되는 제1서포트와; 상기 다른 한쪽 철근의 나사산에 결합되는 테이퍼 너트홈이 한쪽에 형성되고 이와 대향쪽에 구돌출부가 형성되는 제2서포트와; 상기 제1서포트의 나사부에 결합되는 너트부가 한쪽 내주면에 형성되고 이와 대향쪽에 제2서포트에서 구돌출부의 직경보다 작은 홀이 형성되는 체결캡;을 포함하여 이루어진다.
한편 본 발명의 바람직한 실시예로서, 제1서포트에 형성된 곡면홈과 제2서포트에 형성된 구돌출부가 상호 맞물려 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예로서, 체결캡에 형성되는 홀은 철근의 직경보다 크고 제2서포트의 구돌출부 직경보다 작게 형성되는 한편 구돌출부에 걸려 밀착되는 곡면턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 철근의 단부에 각각 서포트가 나사 결합되고, 상기 서포트가 체결캡으로 상호 결합되어 철근을 연결하도록 커플러가 구성됨으로써, 커플러를 구성하는 부품의 가공성과 구조 및 체결력을 개선하여 작업 현장에서 철근의 연결작업이 신속하고 간편하게 실시되는 한편 철근과 커플러의 인장강도를 더욱 높이는 효과를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 실시예는 철근의 단부에 각각 나사 결합되는 서포트가 구면으로 상호 맞물려 체결되므로 철근이 자유롭게 굴절됨에 따라 철근 콘크리트 구조물의 특성상 곡선형태로 철근을 배근작업할 경우 시공작업이 보다 신속하고 간편하게 실시되는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 구성을 도면에 도시한 도 1 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명의 실시예에서 주된 요지는 커플러를 구성하는 부품의 가공성과 구조 및 체결력을 개선하여 작업 현장에서 철근의 연결작업을 신속하고 간편하게 실시하는 한편 철근과 커플러의 인장강도를 더욱 높이고, 철근을 자유롭게 굴절되도록 연결하여 곡선형태로 철근을 배근작업할 경우 시공작업을 보다 신속하고 간편하게 실시하고자 하는 것이다.
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 철근 연결용 굴절식 커플러의 주요 구성을 살펴보면, 단부의 외주면에 테이퍼 나사산(11)이 형성되고 서로 마주하는 철근(10)과; 상기 한쪽 철근(10)의 나사산(11)에 결합되는 테이퍼 너트홈(21)이 한쪽에 형성되고, 이와 대향쪽에 곡면홈(22)이 형성되는 한편 외주면에 나사부(23)가 형성되는 제1서포트(20)와; 상기 다른 한쪽 철근(10)의 나사산(11)에 결합되는 테이퍼 너트홈(31)이 한쪽에 형성되고, 이와 대향쪽에 구돌출부(32)가 형성되는 제2서포트(30)와; 상기 제1서포트(20)의 나사부(23)에 결합되는 너트부(42)가 한쪽 내주면에 형성되고, 이와 대향쪽에 제2서포트(30)에서 구돌출부(32)의 직경보다 작은 홀(41)이 형성되는 체결캡(40);을 포함하여 이루어진다.
상기의 주요 구성에서 철근(10)은 단부의 외주면에 테이퍼 나사산(11)이 형성되는 것으로서, 상기 테이퍼 나사산(11)의 가공공정은 먼저 해머(Hammer)를 이용한 타격 단조공정으로 철근(10)의 단부에 소정길이로 테이퍼를 형성한 다음, 전조 공정으로 테이퍼의 외주면에 나사산(11)을 형성하게 된다.
본 발명의 실시예에서 연결을 위하여 서로 마주하는 철근(10)의 단부에 형성된 테이퍼 나사산(11)의 기울기는 대략 2~5°정도가 바람직하고, 2줄 나사를 형성할 경우 체결시간을 보다 단축할 수 있다.
한편 상기의 주요 구성에서 서로 마주하는 한쪽 철근(10)의 단부에 형성된 테이퍼 나사산(11)에 결합되는 제1서포트(20)는 한쪽에 테이퍼 너트홈(21)이 형성되고, 이와 대향쪽에 곡면홈(22)이 형성되는 한편 상기 곡면홈(22)이 위치한 한쪽 외주면에 테이퍼 나사부(23)가 형성된다.
상기에서 제1서포트(20)에 형성되는 너트홈(21)은 철근(10)의 테이퍼 나사산(11)이 결합되는 기능으로서, 철근(10)의 테이퍼 나사산(11)과 동일한 기울기(2~5°)를 갖도록 형성되고, 작업성을 고려할 때 테이퍼 나사산(11)과 동일하게 2줄 나사로 형성함이 바람직하다.
또한 제1서포트(20)에서 너트홈(21)과 곡면홈(22)은 관통되도록 형성할 수도 있으나, 가능한 관통되지 않도록 형성함이 바람직하고, 곡면홈(22)이 위치한 한쪽 외주면에 형성되는 테이퍼 나사부(23)는 대략 2~5°의 기울기를 갖고, 작업성을 고려할 때 2줄 나사로 형성함이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예에서 제2서포트(30)는 서로 마주하는 다른 한쪽 철근(10)의 단부에 형성된 테이퍼 나사산(11)에 결합되는 것으로서, 한쪽에 테이퍼 너트홈(31)이 형성되어 철근(10)의 테이퍼 나사산(11)에 결합되고, 이와 대향쪽에 전방으로 돌출되는 구돌출부(32)가 형성된다.
상기에서 제2서포트(30)에 형성되는 너트홈(31)은 철근(10)의 테이퍼 나사산(11)이 결합되는 기능으로서, 철근(10)의 테이퍼 나사산(11)과 동일한 기울기(2~5°)를 갖도록 형성되고, 작업성을 고려할 때 테이퍼 나사산(11)과 동일하게 2줄 나사로 형성함이 바람직하다.
상기 너트홈(31)의 대향쪽에 형성되는 구돌출부(32)는 전방으로 돌출되고, 제1서포트(20)에 형성된 곡면홈(22)과 동일한 직경을 갖도록 형성되어 곡면홈(22)에 맞물려 밀착되도록 구성된다.
한편 본 발명의 실시예에서 체결캡(40)은 제1서포트(20)의 외주면에 형성된 테이퍼 나사부(23)에 체결되어 제1서포트(20)와 제2서포트(30)를 상호 결합하는 기능으로서, 제1서포트(20)의 테이퍼 나사부(23)에 결합되는 테이퍼 너트부(42)가 한쪽 내주면에 형성되고, 이와 대향쪽에 철근(10)의 직경보다 큰 홀(41)이 관통되도록 형성된다.
상기에서 체결캡(40)에 형성된 테이퍼 너트부(42)는 제1서포트(20)의 테이퍼 나사부(23)와 동일한 기울기(2~5°)를 갖고 작업성을 고려할 때 2줄 나사로 형성함이 바람직하며, 홀(41)은 철근(10)의 직경보다 크고, 제2서포트(30)의 구돌출부(32) 직경보다 작게 형성되는 한편 구돌출부(32)에 걸려 밀착되는 곡면턱(43)이 홀(41)의 안쪽에 형성된다.
본 발명의 실시예에서 체결캡(40)은 도면에서 도 3 및 도 4와 같이, 홀(41)의 안쪽 공간에 제2서포트(30)가 끼워져 구돌출부(32)가 홀(41)의 안쪽에 형성된 곡면턱(43)에 걸려 밀착되도록 결합되고, 제1서포트(20)의 외주면에 형성된 테이퍼 나사부(23)에 테이퍼 너트부(42)가 체결되어 상호 결합된다.
따라서, 체결캡(40)은 상호 연결을 위하여 마주하는 철근(10)의 나사산(11)에 각각 결합된 제1서포트(20)와 제2서포트(30)를 상호 견고하게 결합함에 따라 철근(10)을 연결하게 된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 철근 연결용 굴절식 커플러의 조립과정을 설명하면, 우선 연결을 위하여 서로 마주하는 한쪽 철근(10)의 나사산(11)에 제1서포트(20)의 너트홈(21)을 결합하여 체결하고, 다른 한쪽 철근(10)에 홀(41)을 끼워서 체결캡(40)을 철근(10)에 배치한 다음, 체결캡(40)이 끼워진 철근(10)의 나사산(11)에 제2서포트(30)의 너트홈(31)을 결합하여 체결한다.
다음으로 철근(10)에 끼워진 체결캡(40)을 제2서포트(30) 쪽으로 이동시켜 체결캡(40)의 홀(41)에 제2서포트(30)의 외주연을 끼운 후, 제1서포트(20)의 테이퍼 나사부(23)에 체결캡(40)의 테이퍼 너트부(42)를 결합하여 조이면, 체결캡(40)에서 홀(41)의 안쪽에 형성된 곡면턱(43)이 구돌출부(32)에 걸려 밀착되면서 결합되고, 이때 제1서포트(20)에 형성된 곡면홈(22)에 제2서포트(30)의 구돌출부(32)가 상호 맞물려 밀착되면서 결합된다.
상기에서 제1서포트(20)와 체결캡(40)의 결합과정으로 제1서포트(20)의 곡면홈(22)에 제2서포트(30)의 구돌출부(32)가 밀착되어 상호 맞물려 결합됨에 따라 견고하게 체결되고, 특히 제2서포트(30)의 구돌출부(32)가 제1서포트(20)의 곡면홈(22)과 체결캡(40)의 곡면턱(43)에 맞물려 결합되므로 도면에서 도 5와 같이 홀(41)의 내부 공간에서 회전이 가능함에 따라 철근(10)이 일정한 범위 내에서 자유롭게 굴절된다.
즉, 철근(10)이 나사 결합된 제2서포트(30)의 구돌출부(32)가 체결캡(40)에 끼워져 삽입된 상태에서 제1서포트(20)의 곡면홈(22)과 체결캡(40)의 곡면턱(43)에 맞물려서 회전이 가능한 상태로 결합됨에 따라 제2서포트(30)가 체결캡(40)의 홀(41) 안에서 회전되므로 결과적으로 철근(10)이 일정한 범위 내에서 자유롭게 굴절되도록 연결되는 것이다.
이러한 본 발명의 실시예는 제1서포트(20)와, 제2서포트(30)와, 체결캡(40)으로 커플러가 구성되어 부품수를 최소한으로 줄임으로써, 커플러를 구성하는 부품의 가공성과 구조 및 체결력을 개선하여 작업 현장에서 철근의 연결작업을 신속하고 간편하게 실시할 수 있는 한편 철근과 커플러의 인장강도를 더욱 높이고, 커플러에서 철근이 굴절되어 철근 콘크리트 구조물의 특성상 곡선형태로 철근을 배근작업할 경우 시공작업이 보다 신속하고 간편하게 실시된다.
본 발명의 실시예에 따른 커플러의 사용용도는 철근을 회전시켜 조임 연결을 할 수 없을 경우와, 철근 콘크리트 구조물의 특성상 곡선형태로 철근을 배근작업할 경우에 사용하는 것으로서, 시공작업에서 원형부ㆍ사각부ㆍＬ형부 등의 철근을 회전시킬 수 없을 때와, 철근의 높이ㆍ무게ㆍ길이 등으로 인하여 철근을 회전시킬 수 없을 때 주로 사용된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통 상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 커플러의 체결상태를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 커플러의 조립과정을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에서 커플러의 설치상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에서 철근의 굴절상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에서 서포트의 체결상태를 나타낸 단면도.
{도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명}
10: 철근 11: 나사산
20: 제1서포트 21: 너트홈
22: 곡면홈 23: 나사부
30: 제2서포트 31: 너트홈
32: 구돌출부 40: 체결캡
41: 홀 42: 너트부
43: 곡면턱

Claims (3)

  1. 철근의 단부를 상호 연결하는 철근 연결용 커플러에 있어서,
    단부의 외주면에 테이퍼 나사산(11)이 형성되고 서로 마주하는 철근(10)과;
    상기 한쪽 철근(10)의 나사산(11)에 결합되는 테이퍼 너트홈(21)이 한쪽에 형성되고, 이와 대향쪽에 곡면홈(22)이 형성되는 한편 외주면에 테이퍼 나사부(23)가 형성되는 제1서포트(20)와;
    상기 다른 한쪽 철근(10)의 나사산(11)에 결합되는 테이퍼 너트홈(31)이 한쪽에 형성되고, 이와 대향쪽에 구돌출부(32)가 형성되는 제2서포트(30)와;
    상기 제1서포트(20)의 테이퍼 나사부(23)에 결합되는 테이퍼 너트부(42)가 한쪽 내주면에 형성되고, 이와 대향쪽에 제2서포트(30)에서 구돌출부(32)의 직경보다 작은 홀(41)이 형성되는 체결캡(40);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철근 연결용 굴절식 커플러.
  2. 제1항에 있어서;
    제1서포트(20)에 형성된 곡면홈(22)과, 제2서포트(30)에 형성된 구돌출부(32)가 상호 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 철근 연결용 굴절식 커플러.
  3. 제1항에 있어서;
    체결캡(40)에 형성되는 홀(41)은 철근(10)의 직경보다 크고, 제2서포트(30)의 구돌출부(32) 직경보다 작게 형성되는 한편 구돌출부(32)에 걸려 밀착되는 곡면턱(43)이 형성되는 것을 특징으로 하는 철근 연결용 굴절식 커플러.
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