KR101514691B1 - 치합형 나사 체결식 철근 연결장치 - Google Patents

치합형 나사 체결식 철근 연결장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물에 매입되는 이형(異形) 철근(10)의 기계식 이음에 적용되는 나사 체결식 철근(10) 연결장치에 관한 것으로, 연결 대상 철근(10)의 단부에 결합되는 연결관(20) 및 연결관(20)에 직교 체결되는 압박나사(30) 등으로 구성되며, 연결관(20)의 내주면에는 봉부(23)와 곡부(24)가 철근(10)의 환형리브(12)와 같은 간격으로 반복되는 요철이 형성되어 연결관(20)과 철근(10)간 긴밀한 치합이 가능하도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 압박나사(30) 체결 연결관(20)형 철근(10) 연결장치의 체결강도를 획기적으로 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 간소한 구성과 소구경 연결관(20)으로도 소기의 체결강도를 확보할 수 있어 기계식 철근(10) 연결장치의 제조비용을 절감하고, 배근 작업 편의성을 제고할 수 있으며, 이로써 구조적 안정성 등 해당 구조물의 성능을 향상시킴과 동시에, 공기를 단축하고 공사비를 절감할 수 있다.

Description

치합형 나사 체결식 철근 연결장치{CONFORMED TYPE REINFORCING BAR SCREW COUPLER}
본 발명은 콘크리트 구조물에 매입되는 이형(異形) 철근(10)의 기계식 이음에 적용되는 나사 체결식 철근(10) 연결장치에 관한 것으로, 연결 대상 철근(10)의 단부에 결합되는 연결관(20) 및 연결관(20)에 직교 체결되는 압박나사(30) 등으로 구성되며, 연결관(20)의 내주면에는 봉부(23)와 곡부(24)가 철근(10)의 환형리브(12)와 같은 간격으로 반복되는 요철이 형성되어 연결관(20)과 철근(10)간 긴밀한 치합이 가능하도록 한 것이다.
철근콘크리트 구조물에 있어서 콘크리트에 매설되는 철근(10)간의 연결방법으로는 연결 대상 철근(10) 양 단부를 중첩한 후 철사 등으로 결속하는 겹이음, 연결부위를 용접하는 용접이음 또는 기계적 장치를 이용하여 연결하는 기계식 이음 등이 있는데, 이중 기계식 이음은 연결 부위의 접합을 콘크리트 부착력에 의존하지 않을 뿐 아니라 연결과정에서 가열 등 재료변성을 수반하지 않으므로, 연결 강도의 확보 및 시공상 품질관리에 유리하다.
철근(10)의 기계식 이음 중 압박나사(30)가 체결되는 연결관(20)은 연결 부위에 중첩부가 형성되지 않고 연결 대상 철근(10)의 중심선이 일치되어, 협소한 공간에도 적용이 가능하고 콘크리트 단면의 잠식을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 철근(10)에 나사선을 가공하지 않고도 적용이 가능한 장점이 있으며, 관련 종래기술로는 공개특허 제1998-701061호를 들 수 있다.
공개특허 제1998-701061호를 비롯한 종래의 압박나사(30) 체결 철근(10) 연결관(20)은 연결대상 철근(10)의 단부를 연결관(20)의 양측에 각각 삽입한 후, 압박나사(30)를 체결하여 압박나사(30)의 선단이 철근(10)의 외주면을 압박함에 따라, 압박나사(30) 선단, 철근(10) 외주면 및 연결관(20) 내주면이 밀착되면서 이들 사이의 마찰력으로 고정상태가 유지된다.
따라서, 환형리브(12)가 형성된 이형 철근(10)을 연결하는 경우 연결관(20)과 철근(10)간의 접촉 면적은 환형리브(12) 외주면과 연결관(20)의 내주면으로 제한될 수 밖에 없으며, 실제 연결관(20)의 내경은 환형리브(12) 형성 부위의 철근(10) 외경 이상이 될 수 밖에 없으므로, 환형리브(12) 외주면과 연결관(20) 내주면간에는 극히 제한적인 접촉면이 형성될 수 밖에 없는 바, 실질적인 결합강도를 기대하기 어려운 문제점이 있었다.
이에 공개특허 제1998-701061호를 비롯한 종래의 압박나사(30) 체결 연결관(20)형 철근(10) 연결장치에서는 연결관(20)의 내경을 충분히 확대하고 연결관(20) 내부로 콘크리트의 유입을 유도하여, 콘크리트와 철근(10)간의 부착력으로 철근(10)간 연결강도를 확보하고 있으며, 따라서 연결관(20)의 지나친 확대가 유발되어 배근 작업시 효율성이 저하될 수 밖에 없으며, 조밀한 배근이 필요한 지점에서는 적용이 불가능한 문제점이 있었다.
특히, 연결관(20) 내부로 유입되는 콘크리트의 부착력에 철근(10)간 연결강도를 의존함에 따라 콘크리트 타설시 연결관(20) 내부로의 콘크리트 유입을 유도하기 위한 각별한 품질관리가 필요하며, 이는 시공성 저하로 직결되어 공기가 지연되고 공사비가 증액되는 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 철근(10)의 중심선과 평행한 측방 돌출물인 평행리브(11)와 철근(10)과 동심(同心)의 돌출 환체(環體)인 환형리브(12)가 형성된 이형(異形) 철근(10)을 연결하는 연결장치로서, 철근(10)의 외경 이상의 내경을 가지는 관체인 연결관(20)에는 연결관(20) 관벽을 관통하는 다수의 나사공(21)이 천공되고, 나사공(21)에는 압박나사(30)가 결합되어, 철근(10)이 연결관(20)에 결합된 상태에서 압박나사(30)가 체결됨에 따라 압박나사(30)의 선단이 철근(10)의 외주면을 압박, 고정하는 철근(10) 연결장치에 있어서, 철근(10)의 양 측면에는 평행리브(11)가 형성되고, 평행리브(11)의 상측 및 하측 철근(10)의 외주면에는 각각 다수의 환형리브(12)가 등간격(等間隔)으로 형성되며, 연결관(20)의 내주면에는 중심측으로 돌출된 봉부(23)와 외측으로 요입된 곡부(24)가 반복 형성되고, 곡부(24)의 간격은 상기 철근(10)의 환형리브(12)의 간격과 일치하며, 연결관(20)에 철근(10)이 결합된 상태에서 상기 나사공(21)에 압박나사(30)가 체결되면 압박나사(30)의 선단이 철근(10) 외주면을 압박하여, 곡부(24)의 저부 표면은 철근(10)의 환형리브(12) 외곽에 압착되고, 봉부(23)의 정부(頂部) 표면은 환형리브(12) 사이의 철근(10) 외주면에 압착됨을 특징으로 하는 치합형 나사 체결식 철근 연결장치이다.
또한, 상기 연결관(20)의 중앙부에는 연결관(20) 관벽을 관통하는 투시공(27)이 천공됨을 특징으로 하는 치합형 나사 체결식 철근 연결장치이다.
본 발명을 통하여, 압박나사(30) 체결 연결관(20)형 철근(10) 연결장치의 체결강도를 획기적으로 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 간소한 구성과 소구경 연결관(20)으로도 소기의 체결강도를 확보할 수 있어 기계식 철근(10) 연결장치의 제조비용을 절감하고, 배근 작업 편의성을 제고할 수 있으며, 이로써 구조적 안정성 등 해당 구조물의 성능을 향상시킴과 동시에, 공기를 단축하고 공사비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 사용상태 사시도
도 2는 본 발명의 부분절단 분해사시도
도 3은 본 발명의 연결관 부분절단 사시도
도 4는 본 발명의 사용상태 대표 단면도
도 5는 본 발명의 사용상태 횡단면도
도 6은 본 발명의 사용과정 설명도
도 7은 요입턱이 형성된 본 발명의 일 실시예 사용상태 단면도
도 8은 도 7 실시예의 부분절단 사시도
본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1은 본 발명의 사용상태 외관을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명은 철근(10)과 직접 밀착되는 연결관(20)과, 연결관(20)에 나사 결합되는 수나사인 압박나사(30) 등으로 구성된다.
본 발명은 도 2에서와 같이, 철근(10)의 중심선과 평행한 측방 돌출물인 평행리브(11)와 철근(10)과 동심(同心)의 돌출 환체(環體)인 환형리브(12)가 형성된 이형(異形) 철근(10)을 연결하는 연결장치로서, 철근(10)의 외경 이상의 내경을 가지는 관체인 연결관(20)에는 연결관(20) 관벽을 관통하는 다수의 나사공(21)이 천공되고, 나사공(21)에는 압박나사(30)가 결합되어, 철근(10)이 연결관(20)에 결합된 상태에서 압박나사(30)가 체결됨에 따라 압박나사(30)의 선단이 철근(10)의 외주면을 압박, 고정하는 철근(10) 연결장치이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연결관(20)의 나사공(21)에 체결되어 철근(10) 외주면을 압박 고정하는 압박나사(20)의 선단에는 예리한 원추부(31)를 형성하여, 압박나사(20)의 체결시 압박나사(20)의 원추부(31)가 철근(10) 내부로 부분 압입되도록 한다.
본 발명에 있어서 철근(10)의 양 측면에는 평행리브(11)가 형성되고, 평행리브(11)의 상측 및 하측 철근(10)의 외주면에는 각각 다수의 환형리브(12)가 등간격(等間隔)으로 형성되며, 연결관(20)의 양측으로 연결대상 철근(10)의 단부가 각각 삽입된 후 연결관(20)의 관벽을 직교 관통하는 나사공(21)에 압박나사(30)가 체결되어 철근(10)과 연결관(20)이 상호 고정된다.
또한, 도 3에서와 같이, 연결관(20)의 내주면에는 중심측으로 돌출된 봉부(23)와 외측으로 요입된 곡부(24)가 반복 형성되는데, 도 4에서와 같이, 곡부(24)의 간격은 상기 철근(10)의 환형리브(12)의 간격과 일치하도록 형성된다.
이들 연결관(20) 내주면의 요철 즉, 반복되는 봉부(23) 및 곡부(24)는 철근(10) 외주면에 등간격으로 형성되는 환형리브(12)와 동일한 간격으로 규칙적으로 형성되어, 압박나사(30)의 체결에 따른 철근(10) 외주면과 연결관(20) 내주면간 밀착시 접촉 면적을 극대화함과 동시에, 철근(10)의 환형리브(12)가 연결관(20) 내주면의 곡부(24)에 결합되면서 축방향 활동(sliding)이 억제되는 긴밀한 치합구조를 구축한다.
즉, 도 4에서와 같이, 연결관(20)에 철근(10)이 결합된 상태에서 상기 나사공(21)에 압박나사(30)가 체결되면 압박나사(30)의 선단이 철근(10) 외주면을 압박하여, 도 4의 타원내 확대부 및 도 5에서와 같이, 곡부(24)의 저부 표면은 철근(10)의 환형리브(12) 외곽에 압착되고, 봉부(23)의 정부(頂部) 표면은 환형리브(12) 사이의 철근(10) 외주면에 압착되는 것이다.
도 3 및 도 4에서와 같이, 압박나사(30)가 체결되는 나사공(21)은 연결관(20)의 봉부(23)를 관통하도록 천공함으로써, 나사공(21)의 천공으로 인한 연결관(20)의 강도 저하를 최소화함과 동시에, 연결관(20)에 삽입되어 환형리브(12)가 곡부(24)에 안착된 상태의 철근(10)에서 나사공(21)에 체결된 압박나사(30)의 선단이 철근(10)의 환형리브(12)가 아닌 환형리브(12) 사이의 외주면에 밀착되도록 함으로써, 압박나사(30)와 철근(10)간에도 활동 억제 치합구조를 달성할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에서와 같이, 연결관(20)의 중앙부에는 연결관(20)의 관벽을 관통하여 절개된 투시공(27)이 형성되는데, 이 투시공(27)을 통하여 후술할 도 6에서와 같은 철근(10)의 연결관(20) 삽입과정에서 철근(10)의 선단이 연결관(20)의 중앙부에 도달하였는지 여부를 용이하게 확인할 수 있어, 작업 편의성을 확보할 수 있다.
도 6은 본 발명의 연결관(20)에 철근(10)을 삽입하는 상황을 도시하고 있는데, 도시된 실시예에서는 연결대상 철근(10) 중 일측 철근(10)은 이미 연결관(20)에 삽입되어 고정된 상태에서 타측 철근(10)을 삽입하는 과정이 예시되어 있으나, 실제 작업시에는 양측 철근(10)을 동시에 삽입한 후, 압박나사(30)를 체결하는 방식으로 사용될 수도 있다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 연결관(20)에 있어서 봉부(23)가 형성된 부분의 내경은 연결대상 철근(10)의 환형리브(12) 형성 부위의 외경보다 소폭 크게 형성되어, 철근(10)의 용이한 삽입이 가능하도록 한다.
도 6에서와 같이, 연결대상 철근(10)을 연결관(20)에 삽입함에 있어서, 투시공(27)을 통하여 철근(10)의 연결관(20)내 위치를 확인할 수 있으며, 해당 철근(10)의 선단이 연결관(20)의 중앙부에 도달하면 철근(10)의 환형리브(12)가 연결관(20)의 곡부(24)에 안착되도록 철근(10)을 중심선 위치를 조정하게 되는데, 도면상 표현된 상황에서는 철근(10)의 연결관(20) 진입 후, 철근(10)을 하측으로 이동하여 안착시킨다.
투시공(27)은 단순한 원형으로 형성할 수도 있으나, 연결관(20)의 축방향으로 길게 형성된 장홈 형태로 절개하면 연결관(20)내 철근(10) 선단 위치를 보다 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나 투시공(27)을 연결관(20)의 중심축을 축으로 대칭으로 2개소 형성하면 투광(投光) 효과로 인하여 연결관(20)내 철근(10)의 일층 용이한 확인이 가능할 뿐 아니라, 배근 후 콘트리트 타설시 연결관(20) 내부로 콘크리트가 원활하게 유입되도록 하는 효과도 얻을 수 있다.
철근(10)의 환형리브(12)가 연결관(20)의 곡부(24)에 안착되면 도면상 연결관(20)의 상측 봉부(23)에 천공된 나사공(21)에 압박나사(30)를 체결하여 철근(10) 외주면을 하측으로 압박함으로써, 도면상 철근(10)의 하측 환형리브(12) 및 외주면이 연결관(20)의 곡부(24) 및 봉부(23)에 긴밀하게 압착, 치합된다.
한편, 도 4의 타원내 확대부에서와 같이, 연결관(20)의 곡부(24) 폭을 철근(10)의 환형리브(12)의 폭에 비하여 소폭 확장함으로써, 환형리브(12)의 배열 오차를 수용하고 작업 편의성을 확보할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 도 5 및 도 6에서와 같이, 연결관(20)의 봉부(23) 형성 부위 내경을 철근(10)의 환형리브(12) 형성 부위의 외경보다 충분히 크게 형성함으로써 연결관(20)에 철근(10)을 삽입하는 작업을 용이하게 수행할 수 있는데, 이렇듯 연결관(20)을 확경함에 따라 작업편의성은 확보할 수 있는 반면, 철근(10)과 연결관(20)간 접촉부의 곡률차가 커질 수 밖에 없으므로 상대적으로 철근(10)과 연결관(20)간의 긴밀한 치합에는 불리할 수 있다.
이에, 도 7에서와 같이, 연결관(20)의 봉부(23) 형성 부위 내경과 철근(10)의 환형리브(12) 형성 부위의 외경을 일치하도록 함으로써, 연결관(20)과 철근(10)간 최대한 긴밀한 치합을 달성할 수 있는데, 이때 동 도면의 타원내 확대부 및 도 8에서와 같이 연결관(20)의 봉부(23)에 요입턱(25)을 절삭 형성함으로써, 철근(10)의 환형리브(12)를 연결관(20)의 곡부(24)에 밀착시키는 과정에서 철근(10)의 평행리브(11)가 요입턱(25)에 수용될 수 있도록 한다.
여기서 철근(10)의 환형리브(12) 형성 부위 외경과 연결관(20)의 봉부(23) 형성 부위 내경이 일치한다는 의미는, 일반 기계 부품에서와 같이 양측 표면이 확대경 수준에서 정확히 일치한다는 의미는 아니며, 연결관(20)과 철근(10)의 내경 및 외경이 정확하게 일치할 경우 오히려 현장에서 이들을 결합하는 작업이 극히 어려워지므로, 현장 작업자가 철근(10)을 연결관(20) 내부로 삽입하는 작업을 실질적으로 수행할 수 있을 정도의 공차는 허용한다는 의미이다.
이렇듯, 철근(10)의 평행리브(11)가 요입턱(25)에 밀착 수용됨에 따라 철근(10)의 환형리브(12)와 연결관(20)의 곡부(24)간 일층 긴밀한 밀착이 가능할 뿐 아니라, 철근(10)의 중심축을 축으로 하는 회전 및 요동이 억제될 수 있으므로, 본 발명이 적용되어 배근되는 철근(10)의 비틀림 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.
10 : 철근
11 : 평행리브
12 : 환형리브
20 : 연결관
21 : 나사공
23 : 봉부
24 : 곡부
25 : 요입턱
27 : 투시공
30 : 압박나사
31 : 원추부

Claims (2)

  1. 철근(10)의 중심선과 평행한 측방 돌출물인 평행리브(11)와 철근(10)과 동심(同心)의 돌출 환체(環體)인 환형리브(12)가 형성된 이형(異形) 철근(10)을 연결하는 연결장치이자, 철근(10)의 외경 이상의 내경을 가지는 관체인 연결관(20)에는 연결관(20) 관벽을 관통하는 다수의 나사공(21)이 천공되고, 나사공(21)에는 압박나사(30)가 결합되어, 철근(10)이 연결관(20)에 결합된 상태에서 압박나사(30)가 체결됨에 따라 압박나사(30)의 선단이 철근(10)의 외주면을 압박, 고정하는 철근(10) 연결장치로서, 철근(10)의 양 측면에는 평행리브(11)가 형성되고, 평행리브(11)의 상측 및 하측 철근(10)의 외주면에는 각각 다수의 환형리브(12)가 등간격(等間隔)으로 형성되며, 연결관(20)의 내주면에는 중심측으로 돌출된 봉부(23)와 외측으로 요입된 곡부(24)가 반복 형성되고, 곡부(24)의 간격은 상기 철근(10)의 환형리브(12)의 간격과 일치하며, 연결관(20)에 철근(10)이 결합된 상태에서 상기 나사공(21)에 압박나사(30)가 체결되면 압박나사(30)의 선단이 철근(10) 외주면을 압박하여, 곡부(24)의 저부 표면은 철근(10)의 환형리브(12) 외곽에 압착되고, 봉부(23)의 정부(頂部) 표면은 환형리브(12) 사이의 철근(10) 외주면에 압착되는 치합형 나사 체결식 철근 연결장치에 있어서,
    상기 연결관(20)의 봉부(23)에는 요입턱(25)이 절삭 형성되어, 철근(10)의 환형리브(12)를 연결관(20)의 곡부(24)에 밀착시키면 철근(10)의 평행리브(11)가 요입턱(25)에 수용됨으로써, 철근(10)의 환형리브(12)와 연결관(20)의 곡부(24)가 긴밀하게 밀착되고 철근(10)의 중심축을 축으로 하는 회전 및 요동이 억제됨을 특징으로 하는 치합형 나사 체결식 철근 연결장치.
  2. 삭제
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