KR101088506B1 - 중공을 갖는 원형 단면의 콘크리트관용 보강재 - Google Patents

중공을 갖는 원형 단면의 콘크리트관용 보강재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트관용 보강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트관의 강도를 경제적으로 보강할 수 있고 효율적으로 강도를 조절할 수 있는 콘크리트관용 보강재에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 두께에 비해 폭이 큰 단면이 반경의 원주방향을 따라 형성되는 부재이고, 부재 단면의 폭 방향으로 일정 피치마다 배치되어 있는 다수 개의 링형 보강부재와; 링형 보강부재의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 링형 보강부재에 결합된 다수 개의 종방향 보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트관용 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트관용 보강재가 제공된다.

Description

중공을 갖는 원형 단면의 콘크리트관용 보강재{Reinforcement of concrete pipe}
본 발명은 전주, PHC말뚝, 배수관 등으로 이용되는 콘크리트관 등 중공을 갖는 원형 단면의 콘크리트관용 보강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트관의 강도를 경제적으로 보강할 수 있고 효율적으로 강도를 조절할 수 있는 콘크리트관용 보강재에 관한 것이다.
콘크리트관은 제조방법에 따라 KS F 4401에 규정된 철근콘크리트관, KS F 4403에 규정된 원심력 철근콘크리트관, KS F 4402에 규정된 진동 및 전압 콘크리트관(이하 'VR관'이라 함), KS F 4405에 규정된 코어식 프리스트레스트 철근콘크리트관으로 분류할 수 있다.
철근콘크리트관은 몰드 내에 조립철근과 콘크리트를 넣고 진동기 등으로 다져서 제조되는데 주로 하수도 또는 관개배수로용으로 이용된다. 원심력 철근콘크리트관이란 몰드 내에 조립철근과 콘크리트를 넣고 원심력 또는 축전압으로 다져서 제조되며 보통관은 내압이 거의 걸리지 않는 하수도, 배수 및 관개용으로 이용되며 압력관은 내압이 작용하는 송수관, 도수관 등에 이용된다. 원심력 철근콘크리트관은 이 성형방법을 개발한 흄의 이름에서 흄관이라고도 불린다. VR관은 몰드 내에 조립철근과 콘크리트를 넣고 진동 또는 롤전압으로 다져서 제조되는데 내압이 거의 걸리지 않는 하수도, 배수 및 관개용으로 이용된다. 코어식 프리스트레스트 철근콘크리트관은 몰드 내에 조립철근 또는 길이방향으로 PC강재를 배치하고 투입한 콘크리트를 원심력 또는 축전압으로 다져서 코어를 제조하고 그 표면에 소요의 긴장력을 유지한 상태에서 PC강선을 원둘레 방향으로 감고 표면에 모르타르를 뿜어 붙인 것이다.
조립철근은 소정의 외압강도를 발현할 수 있도록 콘크리트관을 보강하는 것으로, 통상 단면이 원형인 일반 철선을 나선형으로 감고 형태 유지 및 결속력 강화를 위해 관의 길이방향으로 나선철선의 둘레에 복수의 철선을 대칭되게 결속한 원통형 형태를 갖는다. 그런데 이러한 원통형 형태의 조립철근은 사용되는 나선철근의 직경에 제한이 있어 큰 토압하중이 작용하는 경우 강도 보강에 한계가 있다.
일반적으로 콘크리트관의 강도 증진을 위해서 아래의 방법을 고려할 수 있다.
1. 부배합 콘크리트 사용
2. 콘크리트관의 두께 증가
3. 콘크리트 팽창재 사용
4. 특별한 방법을 적용하여 양생
5. 고강도 시멘트 사용
6. 나선철근의 피치 감소
7. 나선철근의 직경 증가
그런데 이들 방법의 경우 생산성 저하, 제조비 및 노무비의 증가 등으로 인해 효과적이지 못하고 특히 일정 수준 이상의 강도 발현 및 임의적인 강도 조절이 극히 제한적이라는 단점이 있다. 즉, 콘크리트관의 지하 매설 환경에 대응하는 고강도의 제품 생산이나 다양한 토압에 대응하는 다양한 강도의 제품 생산이 현실적으로 어려워 일정 깊이 이하로 매설될 경우 콘크리트관의 주위에 콘크리트를 타설하여 콘크리트관이 거푸집 역할을 하는데 그치게 되는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 콘크리트관의 보강을 위해 적용된 조립철근의 단점 그리고 종래 콘크리트관의 강도 증진 방법들의 단점 및 문제점을 해소하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 갖는다.
본 발명의 목적은 콘크리트관의 강도를 경제적으로 보강할 수 있고 효율적으로 강도를 조절할 수 있는 콘크리트관용 보강재를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 두께에 비해 폭이 큰 단면이 반경의 원주방향을 따라 형성되는 부재이고, 부재 단면의 폭 방향으로 일정 피치마다 배치되어 있는 다수 개의 링형 보강부재와; 링형 보강부재의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 링형 보강부재에 결합된 다수 개의 종방향 보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트관용 보강재가 제공된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 링형 보강부재는 장변과 단변을 갖는 직사각형 단면 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 링형 보강부재는 'I'자형 또는 'ㄷ'자형 단면 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 종방향 보강부재는 링형 보강부재의 폭을 이루는 면을 관통하도록 결합된다.
본 발명에 따르면 두께에 비해 폭이 큰 단면이 반경의 원주방향을 따라 형성되는 부재를 그 부재 단면의 폭 방향으로 일정 피치마다 배치한 다수 개의 링형 보강부재를 구비하고, 이들 보강부재를 다수 개의 종방향 보강부재로 연결 구속시켜 원통형으로 구성함으로써 단면을 효율적으로 이용하면서 토압을 받는 콘크리트관을 보강할 수 있다. 또한 부재의 단면 크기 및 피치를 조절함으로써 콘크리트관의 강도를 효율적으로 조절할 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트관용 보강재를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트관용 보강재의 일측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트용 보강재를 나타낸 사시도 및 일측면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 콘크리트용 보강재를 나타낸 사시도 및 일측면도이다.
도 5는 링형 보강부재의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 콘크리트관용 보강재의 제조방법과 그를 이용해 콘크리트관을 제조하는 방법을 순서대로 나타낸 도면이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트관용 보강재를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 일측면도이다.
도 1, 2를 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트관용 보강재(10)는 다수 개의 링형 보강부재(11)와, 다수 개의 링형 보강부재(11)를 연결시켜서 원통형의 틀을 유지시키는 다수개의 종방향 보강부재(12)를 포함한다.
링형 보강부재(11)는 반경(r)의 원주방향으로 두께(t)에 비해 폭(b)이 큰 단면을 가지고 있다. 링형 보강부재(11)는 단면의 장변(lb)이 반경(r) 방향을 향하도록 구성된다. 각각의 링형 보강부재(11)는 동일한 중심축(O)에 단면의 폭(b) 방향(원통형의 길이 방향)으로 일정한 피치(p)를 두고 일렬로 배열되어 있다.
종방향 보강부재(12)는 링형 보강부재(11)의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 링형 보강부재(11)를 관통하도록 길이방향으로 결합되어 있다.
본 발명에 따른 보강재는 종래 콘크리트관을 보강하기 위해 사용된 조립철근을 대체하는 것으로 콘크리트관의 종류에는 특별히 제한이 없으며 철근콘크리트관, 원심력 철근콘크리트관, VR관, 코아식 프리스트레스트 철근콘크리트관의 보강에 모두 적용될 수 있다.
링형 보강부재(11)는 판재를 원형으로 형성한 것으로 판재의 단면은 장변(lb)과 단변(la)을 갖는 직사각형 형상이 될 수 있고 직사각형 판재의 장변(lb)이 반경(r) 방향을 향하도록 즉, 콘크리트관의 중심을 향하도록 형성한 것이다. 달리 말하면 링형 보강부재(11)는 두께(t)에 비해 폭(b)이 큰 판재를 폭방향이 반경방향을 향하도록 하여 원형으로 구성한 것이다. 판재의 단면은 장변(lb)과 단변(la)의 비가 6:1~8:1의 범위를 가질 수 있으나 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 링형 보강부재(11)는 이 분야에서 공지된 임의의 소재로 제조될 수 있고 바람직하게는 인장강도가 큰 강재로 제조될 수 있다. 판재는 미리 판상으로 가공된 강판을 소정의 폭과 길이로 절단하여 적용하거나 봉재를 압연하여 직사각형 형상으로 가공한 것을 적용할 수 있다. 링형 보강부재(11)의 설치 개수는 보강하고자 하는 콘크리트관(100)의 길이(L)에 의해 결정되고 단면의 크기(la × lb) 및 피치(p)는 구조계산에 의해 결정된 콘크리트관의 보강에 필요한 보강재의 량과 작업성 및 보강재 피복두께 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
종방향 보강부재(12)는 링형 보강부재(11)의 운반시 및 하중이 작용할 때 형태를 유지하기 위한 것으로 링형 보강부재(11)의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 다수 개의 링형 보강부재(11)를 관통하도록 길이방향으로 결합된다. 즉, 종방향 보강부재(12)는 링형 보강부재(11)의 위쪽과 아래쪽의 장변(lb)이 이루는 폭의 중앙을 관통하도록 결합된다. 따라서 종방향 보강부재(12)는 링형 보강부재(11)가 동일한 반경(r)을 가지면서 자유롭게 피치(p)가 조절될 수 있도록 안내할 수 있게 된다. 여기서 피치(p)란 다수 개의 링형 보강부재(11)들간의 이웃한 배치 간격을 의미한다. 종방향 보강부재(12)는 이 분야에서 공지된 임의의 소재가 사용될 수 있고 단면 형상은 특별한 제한이 없으며 봉상 또는 판상의 부재가 사용될 수 있다. 도면에서는 12개의 종방향 보강부재가 대칭되는 위치에 설치된 것으로 도시되었으나 이는 예시적인 것으로 종방향 보강부재의 설치 개수 및 배치 간격이 이에 제한되는 것은 아니다.
이렇게 본 발명에서는 링형 보강부재(11)의 두께에 비해 큰 폭이 반경방향을 향하도록 배치함으로서 동일 단면적의 나선철근에 비해 단면2차모멘트가 커지게 되므로 토압에 의해 휨모멘트를 받는 콘크리트관을 보다 효율적으로 보강할 수 있게 된다. 토압이 증가하여 보강재의 량을 증가하여야 할 경우 링형 보강부재의 단면을 증가시키거나 피치를 조절하여 적절히 대응할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트용 보강재를 나타낸 사시도 및 일측면도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 콘크리트용 보강재를 나타낸 사시도 및 일측면도이다.
도 3, 4에 도시된 실시예에서 종방향 보강부재(12)는 링형 보강부재(11)의 아래쪽 단변 또는 위쪽 단변에 형성된 홈에 삽입되어 용접으로 결합되는 구성을 갖는다. 대안으로 홈 가공이 곤란한 경우 종방향 보강부재(12)는 링형 보강부재(11)의 아래쪽 단변 또는 위쪽 단변에 용접으로 결합되는 구성을 가질 수 있다. 따라서 도 3에서와 같이 아래쪽 단변에 종방향 보강부재(12)가 결합되는 경우 링형 보강부재(11)가 이루는 내주면에 종방향 보강부재(12)가 결합되는 형태가 되며, 도 4에서와 같이 위쪽 단변에 종방향 보강부재(12)가 결합되는 경우 링형 보강부재(11)가 이루는 외주면에 종방향 보강부재(12)가 결합되는 형태를 이룬다. 이 실시예들에서도 홈이 형성될 경우 링형 보강부재(11)는 종방향 보강부재(12)에 안내되어 신장하면서 미리 결정된 피치(p)로 고정될 수 있다.
도 5는 링형 보강부재의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
앞서 설명한 실시예들에서 링형 보강부재(11)의 단면은 장변과 단변의 비가 6:1~8:1 정도인 직사각형 형상으로서 장변이 원형의 중심을 향하도록 하여 외압에 효과적으로 저항하도록 단면을 효율적으로 이용하였다. 일반적으로 휨 내력을 받는 부재는 횡단면에 걸쳐 그 강도가 변화하기 때문에 단면의 응력이 최대로 되는 부분에서만 재료의 효율을 최대로 발휘하게 되므로 재료의 대부분은 허용응력보다 훨씬 낮은 수준의 힘을 지탱하며 결과적으로 재료를 비효율적으로 사용하는 것이 된다. 즉, 중립축에 인접한 단면중앙부의 재료는 응력 미달상태이기 때문에 재료를 충분히 활용되지 못하고 있으며 하중은 단면 내의 상단부 및 하단부의 재료에 의하여 지지된다. 따라서 이 부분의 재료를 들어내어 부족한 부분을 보강해 준다면 효율을 높일 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 링형 보강부재의 단면을 (가)에서와 같이 'I'자형으로 또는 (나)에서와 같이 'ㄷ'자형으로 구성하여 단면을 더욱 효율적으로 이용할 수 있도록 하였다.
아래에서는 도 1, 2에 제시된 콘크리트관용 보강재를 예로 들어 그 제조방법을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 콘크리트관용 보강재의 제조방법과 그를 이용해 콘크리트관을 제조하는 방법을 순서대로 나타낸 도면이다.
먼저 (가)에서와 같이 두께에 비해 폭이 큰 직사각형 단면형상의 강판을 동일한 반경이 되도록 링형 보강부재를 제조한다. 이때, 종방향 보강부재가 삽입될 수 있는 구멍을 미리 강판의 폭을 이루는 면에 천공할 수 있다. 두께에 비해 폭이 큰 직사각형 단면형상의 강판을 폭방향이 반경방향을 향하도록 하는 방법은 판재를 링형 보강부재의 원주 길이에 해당하는 만큼 원형으로 감아 절단 후 용접으로 접합시켜 제조되거나, 그 판재를 나선형으로 다수 회 감아 코일스프링을 제조한 후 링형 보강부재의 원주 길이에 해당하는 만큼 절단한 후 용접으로 접합시켜 제조될 수 있다.
다음으로 (나)에서와 같이 링형 보강부재에 형성된 구멍에 종방향 보강부재를 삽입한다. 도면에서 종방향 보강부재는 철선으로 구성되고 링형 보강부재를 따라 일정한 간격을 두고 12개가 설치된 것으로 예시되었다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지는 않으며 링형 보강부재의 폭에 따라 강봉 또는 판재가 사용될 수 있으며 설치 개수도 변경될 수 있다.
마지막으로 (다)에서와 같이 다수 개의 링형 보강부재들 간의 간격이 일정한 피치(p)를 갖도록 한 후 종방향 보강부재를 링형 보강부재에 용접한다. 모든 종방향 보강부재를 링형 보강부재에 용접할 수도 있으나 종방향 보강부재는 링형 보강부재의 형태를 유지하는 것에 설치 목적이 있고 링형 보강부재를 관통하도록 결합되어 있으므로 2개 또는 4개의 종방향 보강부재만 링형 보강부재에 용접할 수 있다.
이렇게 제조된 보강재는 피치 및 링형 보강부재의 직경을 검사한 후, 하부 몰드 내부에 투입되고((라) 참조), 상부 몰드를 조립한 후 회전대에 설치되며((마) 참조), 콘크리트를 투입하고 회전시킨 후((바) 참조), 양생을 거쳐 탈형하면 (사)에서와 같이 본 발명에 따른 보강재를 이용한 콘크리트관이 제조된다.
이상과 같이 본 발명에 따르면 기존의 생산 시설 및 방식을 그대로 이용하면서 링형 보강부재의 단면 및 피치 조절로 콘크리트관의 강도 보강 및 조절이 가능하여 생산성이 높고 경제적으로 콘크리트관을 제조할 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명이 콘크리트관에 적용되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 조립철근으로 보강되는 중공을 갖는 원형 단면의 각종 콘크리트관, 예를 들어 전주, PHC말뚝 등에도 이용될 수 있음은 물론이다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 링형 보강부재
12: 종방향 보강부재

Claims (4)

  1. 두께에 비해 폭이 큰 단면이 반경의 원주방향을 따라 형성되는 부재이고, 부재 단면의 폭 방향으로 일정 피치마다 배치되어 있는 다수 개의 링형 보강부재와;
    링형 보강부재의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 링형 보강부재에 결합된 다수 개의 종방향 보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트관용 보강재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    링형 보강부재는 장변과 단변을 갖는 직사각형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트관용 보강재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    링형 보강부재는 'I'자형 또는 'ㄷ'자형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트관용 보강재.
  4. 청구항 1에 있어서,
    종방향 보강부재는 링형 보강부재의 폭을 이루는 면을 관통하도록 결합된 것을 특징으로 하는 콘크리트관용 보강재.
KR1020100060140A 2010-06-24 2010-06-24 중공을 갖는 원형 단면의 콘크리트관용 보강재 KR101088506B1 (ko)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11152745A (ja) * 1997-11-19 1999-06-08 Taisei Corp 現場造成杭の構造
JP2007182742A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Yoriko Masuda 鉄筋カゴ用組立体及び鉄筋カゴ用組立方法

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