KR101266416B1 - 고력볼트 유닛 - Google Patents

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김강석
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Abstract

본 발명은 고력볼트 유닛을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 고력볼트 유닛은, 제 1 걸림돌기부가 형성되는 고력볼트헤드부를 구비하는 고력볼트와, 상기 고력볼트에 삽입되고, 상기 제 1 걸림돌기부가 안착되도록 제 1 안착홈부가 형성되는 제 1 와셔와, 상기 고력볼트에 삽입되어 체결되는 너트와, 상기 제 1 와셔와 상기 너트 사이에 배치되어 상기 고력볼트에 삽입되고, 상기 너트의 회전 마찰저항을 저감시키는 제 2 홈부가 형성되는 제 2 와셔를 포함한다.

Description

고력볼트 유닛{High strength bolt unit}
본 발명은 볼트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고력볼트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 고력볼트 유닛은 고력볼트와 너트 등을 포함할 수 있다. 이때, 고력볼트 유닛은 철골구조물에 체결되어 철골구조물의 마찰 접합용으로 사용된다. 일반적으로 고력볼트 유닛은 어느 정도의 축력이 도입될 때까지 고력볼트헤드부에 토크를 가하여 체결한다. 이때, 보조작업자는 고력볼트의 공회전을 방지하기 위하여 고력볼트헤드부를 잡아주어야 한다. 한편, 고력볼트헤드부를 보조작업자가 잡아주지 않는 경우, 체결이 어렵고 볼트머리와 와셔 사이에서 공회전이 발생함으로써 체결축력이 문제될 수 있었다.
고력볼트 체결에 대한 검사 단계는 1차 체결 후 공회전 여부와 너트회전량을 검사하기 위하여 볼트에서 너트, 와셔, 접합부재에 걸쳐 금매김을 실시하였다. 금매김 이후 2차 체결에서 고력볼트는 정해진 토크까지 체결하고 체결 후에 너트의 회전량을 측정하기 위하여 너트의 모서리를 기준으로 측정하였다.
그러나 실제 현장조건을 반영한 실험결과에서 각 조건별로 축력이 저하되었을 때의 너트의 회전각도는 모서리를 기준으로 측정하기에는 범위가 넓어 정확한 측정이 어려웠다. 따라서 철골구조물의 안전성을 확보하기 위하여 고력볼트의 체결을 견고히 하고 너트의 풀림현상을 정확하고 신속하게 측정하는 것이 필요하였다.
본 발명의 실시예들은 조립 성능이 우수하고 유지관리가 간편한 고력볼트 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 제 1 걸림돌기부가 형성되는 고력볼트헤드부를 구비하는 고력볼트와, 상기 고력볼트에 삽입되고, 상기 제 1 걸림돌기부가 안착되도록 제 1 안착홈부가 형성되는 제 1 와셔와, 상기 고력볼트에 삽입되어 체결되는 너트와, 상기 제 1 와셔와 상기 너트 사이에 배치되어 상기 고력볼트에 삽입되고, 상기 너트의 회전 마찰저항을 저감시키는 제 2 홈부가 형성되는 제 2 와셔 및 상기 제 2 홈부에 체결되어 상기 너트의 풀림을 방지하는 쐐기를 포함하는 고력볼트 유닛을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제 1 걸림돌기부는 상기 고력볼트헤드부의 외측으로부터 중심방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 안착홈부는 상기 제 1 와셔의 외측으로부터 중심방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 홈부는 상기 제 2 와셔의 외측으로부터 중심방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 홈부에 기준점을 표시하도록 코킹이나 페인트를 도포할 수 있다.
삭제
본 발명의 실시예들은 고력볼트에 체결되는 너트의 풀림을 방지할 수 있다. 또한, 너트와 제 2 와셔 사이에 기준점을 표시하여 너트가 풀린 정도를 정확하고 신속하게 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고력볼트 유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 B부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고력볼트 유닛(100)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 고력볼트 유닛(100)은 고력볼트(110)를 포함한다. 고력볼트(110)는 육각형의 고력볼트헤드부(110a)를 포함할 수 있다. 이때, 고력볼트헤드부(110a)는 일면으로 돌출되어 형성되는 제 1 걸림돌기부(110b)를 포함할 수 있다.
제 1 걸림돌기부(110b)는 복수개를 포함할 수 있다. 이때, 복수개의 제 1 걸림돌기부들(110b)은 서로 소정간격 이격되도록 형성될 수 있다. 또한, 복수개의 제 1 걸림돌기부들(110b)은 고력볼트헤드부(110a)의 외측으로부터 중심방향으로 형성될 수 있다.
제 1 걸림돌기부(110b)는 제 1 걸림돌기(110c)를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 걸림돌기(110c)는 복수개를 포함할 수 있다. 복수개의 제 1 걸림돌기들(110c)은 서로 소정간격 이격되도록 형성될 수 있다. 또한, 복수개의 제 1 걸림돌기들(110c)이 모여 제 1 걸림돌기부(110b)를 형성할 수 있다.
한편, 고력볼트 유닛(100)은 고력볼트(110)에 삽입되는 제 1 와셔(120)를 포함한다. 이때, 제 1 와셔(120)는 고력볼트(110)가 삽입되도록 제 1 체결홀(120b)이 중앙에 형성될 수 있다. 또한, 제 1 와셔(120)는 고력볼트헤드부(110a)가 안착되는 면에 제 1 안착홈부(120a)가 형성될 수 있다.
이때, 제 1 안착홈부(120a)는 복수개를 포함할 수 있다. 복수개의 제 1 안착홈부들(120a)은 서로 소정간격 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 복수개의 제 1 안착홈부들(120a)은 제 1 와셔(120)의 외측으로부터 중심방향으로 형성될 수 있다.
한편, 제 1 안착홈부(120a)는 제 1 안착홈(120c)을 포함할 수 있다. 제 1 안착홈(120c)은 복수개를 포함할 수 있다. 복수개의 제 1 안착홈들(120c)은 복수개의 제 1 걸림돌기들(110c)과 각각 대응되도록 형성될 수 있다.
고력볼트 유닛(100)은 고력볼트(110)에 삽입되어 체결되는 너트(140)를 포함한다. 너트(140)는 육각형으로 형성될 수 있다.
고력볼트 유닛(100)은 고력볼트(110)에 삽입되고, 일면이 너트(140)와 접촉하는 제 2 와셔(130)를 포함한다. 제 2 와셔(130)는 제 1 와셔(120)와 너트(140) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제 2 와셔(130)는 너트(140)가 마찰저항이 적은 상태로 회전하도록 하는 제 2 홈부(130a)를 포함할 수 있다.
이때, 제 2 홈부(130a)는 복수개를 포함할 수 있다. 복수개의 제 2 홈부들(130a)는 서로 소정간격 이격되도록 형성될 수 있다. 또한, 복수개의 제 2 홈부들(130a)는 제 2 와셔(130)의 외측으로부터 중심방향으로 형성될 수 있다.
제 2 홈부(130a)는 제 2 홈(130c)을 포함할 수 있다. 이때, 제 2 홈(130c)는 인입되도록 형성될 수 있다. 또한, 제 2 홈(130c)은 복수개를 포함할 수 있다.
한편, 고력볼트 유닛(100)는 제 2 홈부(130a)에 체결되는 쐐기(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 쐐기는 제 2 홈부(130a)에 삽입되어 너트(140)가 풀리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 쐐기는 일면이 제 2 홈(130c)과 대응되도록 형성될 수 있다.
이하에서는 고력볼트 유닛(100)의 체결방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 보여주는 단면도이다. 도 4는 도 2의 B부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 사용자는 고력볼트(110)를 철골구조물(미도시)에 삽입하여 체결시킨다. 이때, 사용자는 상기 철골구조물과 고력볼트헤드부(110a) 사이에 제 1 와셔(120)를 배치시킨다.
한편, 상기의 과정이 완료되면, 사용자는 고력볼트(110)의 끝단에 제 2 와셔(130)를 삽입한다. 사용자는 고력볼트(110)의 끝단에 너트(140)를 삽입하여 체결시킨다.
사용자는 1차로 고력볼트(110) 및 너트(140)를 체결시켜 고정시킨다. 이때, 사용자는 공구로 고력볼트(110) 및 너트(140)가 볼트 규격에서 정해진 토크값까지 고력볼트(110) 및 너트(140)를 회전시킨다.
한편, 상기의 과정이 완료되면, 사용자는 고력볼트헤드부(110a)를 공구에 삽입하여 2차로 고력볼트(110)를 회전시킨다. 이때, 상기 공구에 의하여 고력볼트(110)의 회전이 멈출 때까지 회전시킨다.
사용자는 고력볼트(110)의 종류에 따라 고력볼트(110)의 회전정도를 달리할 수 있다. 예를 들면, 고력볼트(110)가 일반적인 육각고력볼트인 경우 사용자는 고력볼트(110)가 회전하지 않을 때까지 고력볼트(110)를 회전시킨다. 반면, 고력볼트(110)가 토크-전단형 고력볼트인 경우 고력볼트헤드부(110a)의 상측에 형성되는 핀테일이 파손될 때가지 고력볼트헤드부(110a)를 회전시킬 수 있다.
한편, 상기의 과정이 완료되면, 사용자는 복수개의 제 2 홈부들(130a) 중 적어도 하나에 코킹이나 페인트를 도포할 수 있다. 이때, 상기 코킹이나 페인트는 고력볼트헤드부(110a)에 표시된 제품번호 또는 생산회사명과 가장 가까운 제 2 홈부(130a)에 도포될 수 있다.
한편, 사용자는 제 2 홈부(130a)에 코킹이나 페인트를 도포하는 대신 상기 상기 쐐기를 삽입할 수 있다. 이때, 사용자는 상기 쐐기 망치 등을 활용하여 제 2 홈부(130a)에 삽입할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 사용자가 제 2 홈부(130a)에 상기 쐐기를 삽입하는 경우를 중심으로 설명한다.
사용자가 상기 쐐기를 제 2 홈부(130a)에 삽입하면, 너트(140)는 상기 쐐기에 의하여 미끌림이 방지될 수 있다.
한편, 고력볼트 유닛(100)이 상기와 같이 상기 철골구조물을 고정시시킨 후 시간이 지남에 따라 너트(140)가 풀릴 수 있다. 이때, 제 1 걸림돌기(110c)는 제 1 안착홈(120c)에 안착하여 고력볼트(110)가 회전하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 제 2 홈(130c)에 삽입되는 상기 쐐기는 너트(140)가 회전하는 것이 방지될 수 있다.
한편, 사용자는 상기 쐐기로부터 너트(140)에 표기된 상기 제품번호나 상기 회사명이 돌아간 정도를 파악하여 너트(140)의 풀림여부를 판단할 수 있다.
특히, 상기 철골구조물의 유지관리 단계에서 안전점검에서 너트(140)의 풀림정도를 측정하는 것은 상당히 중요한 문제이다. 이때, 상기 철골구조물의 안전성을 평가하기 위하여 상기 철골구조물의 유지관리 단계에서 안전점검 조사항목을 살펴보면, 고력볼트(110)의 접합상태를 점검하도록 되어 있다.
특히 고력볼트(110) 접합상태의 점검은 고력볼트(110) 누락, 풀림상태, 이완상태로 구분되고, 볼트풀림의 경우에는 육안검사와 체크헤머에 의한 두드림 검사를 통해 소리로서 판별한다.
또한, 너트(140) 풀림정도는 상기에서 설명한 바와 같이 육각형 너트(140)의 각 모서리의 회전정도를 측정하여 판별하였다. 그러나 상기와 같이 판별하는 경우, 너트(140)의 풀림상태가 진행된 상태에서 교체하므로 고력볼트 유닛(100)의 불량여부를 정확하게 판단할 수 없었다.
조건 각도
(T=150N·m일 때, 1차 체결시 너트회전각)		 핀테일 파단시 너트회전각(˚) 핀테일파단시 체결축력(kN)
상온, 정상 44 114 182.5
침수 1초 43 93 137.8
침수 30분 36 102 140.2
외기노출 10일 43 111 159.7
녹발생 30일 38 91 130.8
예를 들면, 상기에서 보는 바와 같이 각종 조건에 대해서 실험한 결과를 살펴보면, 외부 조건에 따라서 체결축력이 서로 상이해진다. 특히, 너트(140)의 회전각도가 15˚~20˚ 차이에서도 체결축력 25%~30% 저하되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 사용자는 상기의 과정을 통하여 고력볼트 유닛(100)이 파손되거나 불량이 발생하기 전에 파손이나 불량 여부를 판별하여야 한다.
따라서 고력볼트 유닛(100)은 상기와 같은 과정을 수행함으로써 고력볼트(110)와 너트(140)의 견고한 체결을 유지할 수 있다. 또한, 고력볼트 유닛(100)은 별도의 측정 없이도 너트(140)의 풀림정도를 육안으로 정확하고 신속하게 파악할 수 있다.
이상, 본 특허의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 특허의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 특허를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 특허의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 고력볼트 유닛
110 : 고력볼트
120 : 제 1 와셔
130 : 제 2 와셔
140 : 너트

Claims (6)

  1. 제 1 걸림돌기부가 형성되는 고력볼트헤드부를 구비하는 고력볼트와,
    상기 고력볼트에 삽입되고, 상기 제 1 걸림돌기부가 안착되도록 제 1 안착홈부가 형성되는 제 1 와셔와,
    상기 고력볼트에 삽입되어 체결되는 너트와,
    상기 제 1 와셔와 상기 너트 사이에 배치되어 상기 고력볼트에 삽입되고, 상기 너트의 회전 마찰저항을 저감시키는 제 2 홈부가 형성되는 제 2 와셔, 및
    상기 제 2 홈부에 체결되어 상기 너트의 풀림을 방지하는 쐐기를 포함하는 고력볼트 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 걸림돌기부는 상기 고력볼트헤드부의 외측으로부터 중심방향으로 형성되는 고력볼트 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 안착홈부는 상기 제 1 와셔의 외측으로부터 중심방향으로 형성되는 고력볼트 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 홈부는 상기 제 2 와셔의 외측으로부터 중심방향으로 형성되는 고력볼트 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 홈부에 기준점을 표시하도록 코킹이나 페인트를 도포하는 고력볼트 유닛.
  6. 삭제
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