KR101245188B1 - 철근 인장시험용 단열챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커플러를 통한 각 철근 간 연결부위의 저온인장강도시험 과정에서 연결부위의 저온상태 유지를 위해 설치되는 단열챔버에 관한 것으로,
구체적으로는 내부에 커플러가 수용되는 수용공간이 형성되고 상하부면에는 커플러 양단으로부터 인출된 각 철근이 관통되는 관통구가 형성되며 철근을 중심으로 좌우대칭구조로 분할되는 제1, 2몸체로 구성되되,
상기 제1, 2몸체를 발포수지로 제작함에 따라 기존 금속재일 경우에 비해 제작이 손쉽고 생산비용이 절감됨은 물론 별도의 밀폐부재를 추가할 필요가 없이도 동일 수준의 단열효과를 얻을 수 있는 저온인장강도 시험용 단열챔버에 관한 것이다.
철근, 금형, 스웨이징, 볼트

Description

철근 인장시험용 단열챔버{INSULATED CHAMBER FOR TENSILE TEST OF REINFORCING BARS}
본 발명은 커플링을 통한 각 철근의 연결부위의 저온 인장강도시험과정에서 연결부위의 온도 상승을 방지하기 위해 설치되는 단열챔버에 관한 것으로, 구조 및 재질을 개선하여 기존에 비해 낮은 생산비용으로 보다 손쉽게 제작이 가능함은 물론 기존과 동일한 수준의 단열성을 얻을 수 있는 기술에 관한 것이다.
콘크리트 구조물에는 콘크리트의 부족한 인장강도를 보강하기 위하여 철근이 함께 사용되며, 이러한 철근에 의해 기본골격을 이루게 된다.
상기 철근은 최초 특정 길이로 제작된 후 건설현장 상황에 따라 적당한 길이로 절단하거나 연결하여 필요한 길이로 만들어 사용한다.
대표적인 철근이음방식으로는 별도의 나사식 커플러(coupler)를 이용하여 나사결합을 통해 연결하는 기계적 이음방식이 있다. 이 방식은 각 철근 단부의 일정구간 상에 나사부를 가공한 후 커플러 양단에 나사결합을 통해 끼워 넣어 연결하는 방식이다.
이러한 기계적 이음방식은, 커플러에 의해 철근이 연결된 상태에서 인장하중이 가해질 때, 각 철근 중 나사부가 다른 부위보다 먼저 파단 되어서는 안 되므로 철근 이음부의 인장강도가 다른 부위의 인장강도 이상이어야 한다.
따라서 사용 전에 인장시험을 거쳐 이음부의 인장강도가 해당규격을 충족하는 여부를 검사하는데, 인장시험의 한 종류로 저온환경에서의 인장강도를 검사하는 저온인장시험이 있다.
이러한 저온인장시험은 철근연결부위의 온도를 -7℃이하로 냉각시킨 상태에서의 인장강도를 검사하는 방식인데, 검사과정에서 연결부위의 온도가 기준온도 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위해 별도의 단열챔버로 연결부위를 감싼 상태로 진행된다.
이때 사용되는 단열챔버는 [도 1] 및 [도 2]에 도시된 것처럼 좌우대칭구조의 제1, 2몸체(100)(200)가 상호 마주본 상태로 결합 조립되는 구조로 이루어진다.
이러한 제1, 2몸체(100)(200)가 상호 마주본 상태로 결합되었을 때 내부에는 커플러(1)를 비롯한 철근연결부위가 수용되는 수용공간(300)이 형성되고 상하부면에는 각 철근(2)이 관통되는 관통구(400)가 형성된 구조를 갖는다.
그리고 제1몸체(100) 일측에는 수용공간(300)내 온도를 체크하기 위한 온도센서의 삽입부(500)가 형성되고 내부온도유지를 위한 냉각가스 주입구(600) 및 배출구(600A)가 형성된다.
이 상태에서 힌지부를 중심으로 제1, 2몸체(100)(200)를 회동시켜 상호 마주보는 각 접합면(110)(120)면을 밀착시킨 후, 잠금레버(700)를 통해 고정시킨 상태에서 필요에 따라 내부에 냉각가스를 주입시켜 내부온도를 유지시킨다.
그런데 이러한 종래 단열챔버는 제1, 2몸체(100)(200)가 모두 금속재로 이루어지는데, 각 몸체(100)(200)가 서로 접합되었을 때 각 접합면(110)(120) 간의 밀착력이 떨어지며 철근(2)과 관통구(400) 내주면 간에도 긴밀한 밀착이 이루어지지 않는 단점이 있다.
따라서 냉기유출을 막기 위해 제1, 2몸체(100)(200)간 접합면과 관통구(400) 내주면 상에 단열부재(700)를 별도로 설치해야만 한다.
또한 내부온도를 체크하기 위해 삽입부(500)를 통해 열전대와 같은 미세직경의 온도센서를 설치하는데, 해당 몸체가 금속제이다 보니 삽입부(500) 직경을 미세하게 가공하기 힘들어 어쩔 수 없이 센서 직경보다 크게 형성할 수밖에 없다.
따라서 센서설치 후 삽입부(500)와 센서 사이공간에도 단열재를 구비시켜 냉기 유출을 막아야만 한다.
이와 같이 종래 기술은 금속재로 제작되다 보니 기밀성이 높지 못해, 어쩔 수 없이 별도의 단열재를 구비시켜야 함으로 제작과정이 번거로운 문제점이 있다.
또한 전체가 금속재이기 때문에 각 몸체(100)(200)의 성형자체가 어려울 뿐만 아니라 제작단가도 상당히 높을 수밖에 없다.
그리고 시험과정에서 철근이 파단 되는 순간 발생되는 충격은 단열챔버에도 전달되어, 힌지부가 뒤틀리거나 각 몸체(100)(200)가 찌그러져 재사용이 불가능한 경우가 허다하다.
따라서 고가임에도 불구하고 어쩔 수 없이 수시로 교체해야하므로 비용부담이 너무 크다는 문제점도 있다.
더불어 각 몸체(100)(200) 간 고정을 위해 별도의 잠금 레버도 구비해야 함으로 이로 인한 제작 및 단가가 상승되는 문제점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,
증기유출을 막기 위해 단열재를 별도로 구비시킬 필요가 없을 뿐만 아니라, 기존에 비해 구조 및 제작이 간소해져 제품의 단가를 낮출 수 있어, 수시 교체하더라도 경제적인 부담이 없는 철근 인장시험용 단열챔버를 제공하고자 한다.
또한 본체 간 접합 시 각 접합면 상에 기밀구조를 일체로 형성시킴에 따라 기존에 비해 간소한 구조로 접합면 사이의 기밀구조를 구현할 수 있는 철근 인장시험용 단열챔버를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 철근간 연결부위가 수용되는 수용공간이 형성되고 상하부면에는 커플러 양단으로부터 인출된 각 철근이 관통되는 관통구가 형성되며 철근을 중심으로 분할 조립되는 제1, 2몸체로 구성되되, 상기 제1, 2몸체는 전체적으로 발포수지로 이루어지고, 상기 제1, 2몸체 중 어느 하나 이상의 외주면에는 온도센서 설치용 삽입부가 형성되되, 상기 온도센서 설치용 삽입부는 몸체 외주면으로부터 수용공간을 향하여 내입 형성된 삽입홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 철근인장시험용 단열챔버를 제공한다.
그리고 상기 온도센서 설치용 삽입부는, 상기 삽입홈보다 작은 직경으로 형성되며, 상기 삽입홈의 내측 단부면과 수용공간 사이의 두께를 관통하여 마련된 삽입공을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 관통구는 철근직경 이하로 제작되어 철근의 관통 시 내주면이 철근 외주면에 밀착되는 점도 특징으로 한다.
더불어 제1몸체 중 제2몸체와의 밀착면 상에는 돌출 형태의 제1단차부가 형성되고, 제2몸체 중 제1몸체와의 밀착면 상에는 상기 제1단차부가 삽입되는 제2단차부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징적 구성으로 이루어진 본 발명은,
제1, 2몸체 전체가 단열성이 높은 발포수지로 이루어짐에 따라 각 몸체의 접합면간의 밀착력이 높고 관통구와 철근의 밀착력도 높아지므로 별도로 단열부재를 구비시킬 필요가 없는 장점이 있다.
또한 단순히 바늘이나 송곳과 같은 도구를 이용해 미세직경의 센서 삽입공을 형성시킬 수 있으므로 삽입공에 구비되던 단열재도 필요가 없게 되는 장점이 있다.
또한 전체 구조가 간소해짐은 물론 전체 무게도 가벼워질 뿐만 아니라, 발포수지 특성상 생산이 쉬워 기존에 비해 제품단가가 낮아지므로 시험과정에서 파손되더라도 교체에 따른 경제적 부담이 줄어드는 장점도 있다.
그리고 각 몸체의 접합면 상에 형성되는 단차부 간의 결합에 의해 몸체 간 결합력이 높아짐은 물론, 접합면 사이의 기밀성도 높아지는 장점이 있다.
이하에서는 도면에 예시된 구성을 참조하여 본 발명의 구체적인 구성 및 그 작용에 대한 실시예를 설명하도록 한다.
본 발명 철근 인장시험용 단열챔버는 [도 3]에 도시된 바와 같이 대체적으로 상호 대칭구조를 이루도록 분할된 제1, 2몸체(100)(200)가 서로 마주보며 결합되는 구조로 이루어진다.
먼저 상기 제1몸체(100)는 반원기둥 형태로 일측면에는 반원 형태의 제1수용홈(101)이 형성되고, 상하부면에는 상기 제1수용홈(101)과 연통되는 반원 형태의 제1관통홈(102)이 형성되며, 상기 제1수용홈(101)과 제1관통홈(102)의 개방부위 주변에는 제1접합면(103)이 형성된다.
그리고 제1접합면(103) 상에는 돌출 및 홈 형태의 제1단차부(104)가 형성되는데, 일측 제1접합면(103)에는 돌출형태의 제1돌출단차부(104a)가 형성되고, 타측 제1접합면에는 홈 형태의 제1삽입단차부(104b)가 형성된다.
상기 제2몸체(200)는 상기 제1몸체(100)와 대칭되는 구조로 이루어지는데, 즉 제2몸체(200)와 마주보는 면에는 상기 제1수용홈(101)과 대칭형상인 제2수용홈(201)이 형성되고, 상하부 면에는 제1관통홈(102)과 대칭형상인 제2관통홈(202) 이 제2수용홈(201)과 연통되도록 형성된다.
그리고 제2수용홈(201)과 제2관통홈(202)의 개방부위 주변에는 상기 제1접합면(103)과 대응되는 제2접합면(203)이 형성된 구조로 이루어진다.
또한 제2접합면(203) 상에는 상기 제1단차부(104)와 대응되는 구조의 제2단차부(204)가 형성되는데, 제2접합면(103) 일측에는 상기 제1돌출단차부(104a)가 삽입되는 제2삽입단차부(204a)가 형성되고, 타측에는 상기 제1삽입단차부(104b)에 삽입되는 제2돌출단차부(204b)가 형성된다.
따라서 각 몸체(100)(200)가 접합되었을 때 제1, 2단차부(104)(204)간 결합이 이루어진다.
이때 제1단차부(104)전체를 돌출구조로 형성하고 제2단차부(204) 전체를 홈구조로 형성하거나, 그 반대 구조로도 구현될 수 있다.
이렇게 제1, 2몸체(100)(200)가 상호 대칭구조를 가짐에 따라 제1, 2접합면(103)(203)이 서로 맞닿도록 접합시키면 [도 4] 및 [도 5]와 같은 하나의 원기둥 형태의 단열챔버(1000)이 완성된다.
그리고 내부에는 제1, 2수용홈(101)(201)간 연결에 의해 하나의 수용공간(300)이 형성되어 커플러(1)를 비롯한 철근(2)간 연결부위가 수용된다.
그리고 상하부면에는 제1, 2관통홈(102)(202)간 연결에 의해 상기 수용공간(110)과 연통되는 관통구(400)가 각각 형성되어 커플러(1)로부터 인출된 각 철근(2)이 관통된다.
이때 각 관통구(400)는 철근(2)의 직경보다 약간 작게 형성하는 것이 바람직하다.
그리고 제1몸체(100)의 외주면 상에는 온도센서 설치를 위한 삽입부(500)가 형성되는데, 상기 삽입부(500)는 먼저 제1몸체(100) 외주면으로부터 수용공간(300)을 향해 일정깊이의 삽입홈(510)이 형성되고, 삽입홈(510) 내부의 단부면과 수용공간(300) 사이의 두께를 관통하는 삽입공(520)으로 이루어진다.
이때 삽입공(520)은 제1몸체의 최초 제작 시에는 형성하지 않고 열전대 구조를 갖는 온도감지센서를 가압하여 관통시키거나, 온도감지센서를 삽입하기 전에 송곳 등을 사용하여 형성되도록 할 수도 있다.
삽입부(500)가 이러한 구조로 형성되는 이유는 추후 다시 설명한다.
본 발명은 이러한 제1몸체(100)와 제2몸체(200) 전체를 발포성 폴리스틸렌(Expandable Polystyrene.EPS; 이하 '발포수지'라 함)로 제작하는데, 이러한 발포수지는 대표적인 단열부재로서 폴리스틸렌 수지에 펜테인이나 뷰테인과 같은 탄화수소가스를 주입시킨 뒤 이를 증기로 부풀리는 방식으로 제작되어, 체적의 98%가 공기이고 2%가 수지로 이루어진다.
따라서 무게가 가볍고 제작이 손쉬우며 사용되는 재료의 양이 적어 적은 제작비용으로 대량생산이 가능한 장점이 있다.
또한 마찰력이 높아 타 발포수지와 접합되었을 때 상호간에 높은 밀착력을 얻을 수 있는 장점도 있다.
따라서 이렇게 제1, 2몸체(100)(200)를 발포수지로 제작함에 따라 단열챔버 전체 무게가 기존에 비해 매우 가벼워짐은 물론, 낮은 단가로 손쉽게 제작할 수 있게 된다.
기밀성부분에 대한 설명은 이하 설명하는 작용과정에서 언급한다.
다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 설치과정 및 그 과정에서 발생되는 효과를 설명한다.
먼저 [도 5] 및 [도 6]에 도시된 바와 같이 각 철근(2)과 커플러(1)간 연결부위를 사이에 두고 제1, 2몸체(100)(200)의 접합면(103)(203)을 접합시키면, 제1단차부(104)와 제2단차부(204)간에 삽입이 이루어지면서 상호 결합된다.
제1, 2몸체(100)(200)의 접합면(103)(203)을 접합시키는 방법은 몸체 외부를 테이프로 감는 방법을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 접합면에 접착제를 도포하는 방법을 사용할 수도 있다.
제1, 2몸체(100)(200)가 결합되면 커플러(1)는 내부의 수용공간(300) 내에 수용되고 각 철근(2)은 상하 관통구(400)를 관통하여 외부로 인출된 상태가 된다.
이렇게 제1, 2몸체(100)(200)가 결합된 상태에서 단열 효과 향상을 위해 각 접합면(103)(203) 사이와 각 철근(2)은 상하 관통구(400) 사이에 틈이 있는 경우 테이프나 단열재 등으로 추가적으로 막는 작업을 수행할 수도 있다.
상기 제1, 2몸체(100)(200)의 결합 과정에서 각 몸체(100)(200)의 접합면(103)(203)이 상호 밀착되면서 상호 가압이 이루어지게 되고, 발포수지의 재질 특성 상 이 과정에서 접합면(103)(203)은 서로 눌려진 상태로 밀착되기 때문에 기밀성은 더욱 높아지게 된다.
즉 본 발명은 제1, 2몸체(100)(200)를 발포수지로 제작함에 따라, 각 접합면 사이에 단열재를 별도로 구비할 필요가 없이도 상호간 결합과정에서 자연스럽게 기밀구조가 형성된다.
뿐만 아니라 상기와 같이 제1, 2단차부(104)(204)가 상호 결합된 상태이기 때문에 각 단차부(104)(204)간의 결합을 통해서도 내부공기의 유출경로가 차단됨은 물론 각 단차부(104)(204)간에도 눌림 현상이 발생됨에 따라 기밀성은 더욱 높아지게 된다.
또한 각 단차부(104)(204)간 결합으로 인해 각 몸체(100)(200)간 접합 시 각 접합면(103)(203)이 미끄러져 엇갈리는 현상이 방지되므로, 각 몸체(100)(200)간 결합력도 향상된다.
참고로 기존과 같이 제1, 2몸체(100)(200)를 금속으로 제작하는 과정에서 상기 제1, 2단차부(104)(204)와 같은 기밀구조를 함께 형성시키고자 할 경우, 성형이 복잡해짐은 물론 그만큼 제작 단가도 높아지지만, 본 발명과 같이 각 몸체(100)(200)를 발포수지로 형성할 경우 단가상승률이 높지 않기 때문에 제작에 어려움이 없다.
그리고 위에서 설명한 것처럼 각 관통구(400)의 직경을 철근(2)의 직경보다 작게 형성시킴에 따라 [도 6]과 같이 관통구(400) 내주면 전체가 철근(2)의 외주면 상에 밀착될 뿐만 아니라, 철근(2)의 각 리브(R)와 마디가 관통구(400)의 내주면에 박힌 형태가 되므로, 관통구(400)와 철근(2) 사이의 기밀성도 확보된다.
그 후 별도의 송곳이나 바늘 등을 삽입홈(510)에 넣은 후 삽입홈(510) 단부와 수용공간(300) 사이 벽을 뚫어 삽입공(520)을 형성시키고, 삽입공(520)에 온도감지센서(S)를 삽입시켜 감지부위가 수용공간(300)내에 위치되도록 한다. 온도감지센서가 강한 재질로 이루어진 경우 온도감지센서를 그대로 가압하여 삽입공(520)을 형성함과 동시에 삽입 설치 할 수도 있다.
이렇게 각 몸체(100)(200)를 발포수지로 형성시킴에 따라 단순히 송곳 등으로 해당 몸체를 뚫는 방식으로 삽입공(520)을 형성시킬 수 있으므로, 삽입공(520)을 온도센서(S)가 들어갈 수 있을 정도의 직경으로 형성시킬 수 있다.
따라서 삽입공(520) 내주면이 온도감지센서(S) 둘레에 밀착된 상태가 되므로, 삽입공(520)과 온도감지센서(S) 사이에 단열재를 별도로 구비시킬 필요가 없다.
이때 각 몸체(100)(200)의 성형과정에서 삽입공(520)보다 직경이 큰 삽입홈(510)을 미리 형성시키는 이유는, 삽입홈(510)이 형성되지 않을 시에는 해당 몸체와 내부 수용공간(300)사이의 두께가 두꺼우므로, 그만큼 송곳 등을 관통시키기 어렵다.
하지만 이렇게 성형 가능할 정도 직경의 삽입홈(510)을 미리 형성시키면 그 만큼 삽입홈(510) 단부와 수용공간(300) 사이의 두께가 얇아지므로, 송곳으로 뚫기가 쉽기 때문이다.
물론 삽입홈(510)을 형성시키지 않은 상태에서 송곳 등으로 삽입공(520)을 형성시킬 수만 있다면 굳이 삽입홈(510)을 형성시키지 않아도 무관하다.
이렇게 단열챔버의 설치가 완료되면, 철근연결체와 단열챔버(1000)를 동시에 냉동고에 넣어 수용공간(300) 내 온도가 저온인장시험 기준인 -7℃이하가 되도록 한다.
이때 단열챔버(1000)에 의해 철근연결부위가 감싸여져 있는 상태이기는 하지만 각 철근(2)의 일단이 챔버로 부터 외부로 인출되어 노출된 상태이므로, 열전도에 의해 커플링된 철근 연결부위까지 원활히 냉각될 수 있다.
이렇게 철근연결체의 냉각이 완료되면 철근(2) 양단부를 시험기에 연결한 후 인장시험을 거치는데, 앞에서 설명한 것처럼 발포수지로 이루어진 각 몸체(100)(200) 자체가 단열재 기능을 가짐은 물론, 각 몸체(100)(200)간 접합부위와 철근(2)의 관통부위에 충분한 기밀이 이루어진 상태이기 때문에 시험과정에서 내부 냉기 유출로 인한 온도상승 현상은 발생되지 않는다.
그리고 시험과정에서 철근이 파단되는 순간 발생되는 충격으로 인해 단열챔버가 파손되더라도, 발포수지 특성 상 제작단가가 낮고 제작이 쉬우므로 얼마든지 쉽게 교체할 수 있게 된다.
이상 설명한 것처럼 본 발명은 제1, 2몸체(100)(200)를 발포수지로 제작함에 따라, 상호간 결합과정에서 충분한 단열 및 기밀구조를 얻을 수 있으므로, 별도의 단열재를 추가로 구비할 필요가 없을 뿐만 아니라, 제작단가가 낮고 쉽게 제작할 수 있어 파손 시 경제적 부담 없이 교체할 수 있도록 한 것이 가장 큰 특징이다.
또한 제1, 2몸체(100)(200)의 접합면 상에 상호 대응되는 구조의 단차부(104)(204)를 형성시킴에 따라 상호간 결합력이 높아짐은 물론, 단순히 단차부(104)(204)간 결합만으로 기밀구조를 갖게 될 수 있어, 기존에 비해 간단한 구조로 결합 및 기밀이 이루어질 수 있도록 한 것이 또 다른 특징이다.
이러한 본 발명의 여러 특징들은 당업자에 의해 다양하게 변형되고 조합되어 실시될 수 있으나, 이러한 변형 및 조합이 각 몸체를 발포수지로 제작함으로써 기존에 비해 간소한 구조로 기밀구조를 구현함과 동시에 생산성이 높아지도록 한 구성 및 목적과 관련이 있을 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 판단되어야 한다.
도 1 및 도 2 는 종래 단열챔버의 구조를 나타낸 도면
도 3 은 본 발명 중 제1, 2몸체 간 결합구조를 나타낸 분해사시도
도 4 는 제1, 2몸체 간 결합상태를 나타낸 사시도
도 5 는 제1, 2몸체가 결합상태를 나타낸 단면도
도 6 은 관통구와 철근의 밀착구조를 나타낸 평단면도

Claims (4)

  1. 커플러를 통한 각 철근 간 연결부위의 저온인장강도시험 과정에서 연결부위를 감싸도록 설치되는 저온유지용 단열챔버에 있어서,
    내부에 철근간 연결부위가 수용되는 수용공간이 형성되고 상하부면에는 커플러 양단으로부터 인출된 각 철근이 관통되는 관통구가 형성되며 철근을 중심으로 분할 조립되는 제1, 2몸체로 구성되되, 상기 제1, 2몸체는 전체적으로 발포수지로 이루어지고,
    상기 제1, 2몸체 중 어느 하나 이상의 외주면에는 온도센서 설치용 삽입부가 형성되되, 상기 온도센서 설치용 삽입부는 몸체 외주면으로부터 수용공간을 향하여 내입하되 막힌 내측 단부면이 형성된 삽입홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 철근인장시험용 단열챔버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도센서 설치용 삽입부는,
    상기 삽입홈보다 작은 직경으로 형성되며, 상기 삽입홈의 내측 단부면과 수용공간 사이의 두께를 관통하여 마련된 삽입공을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 철근인장시험용 단열챔버.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 관통구는 철근직경 이하로 제작되어 철근의 관통 시 내주면이 철근 외 주면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 철근인장시험용 단열챔버.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1몸체 중 제2몸체와의 밀착면 중 어느 하나에는 돌출 형태의 제1단차부가 형성되고, 다른 밀착면에는 상기 제1단차부가 삽입되는 제2단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 단열챔버.
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