KR101557388B1 - 전단보강용 철근조립 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철근콘크리트 구조물의 전단력이 크게 작용하는 부분에 적용하기 위한 전단보강수단에 관한 것으로서, 조립 및 시공이 용이하고 조립된 상태를 안정적으로 유지할 수 있어 전단보강효과가 큰 전단보강용 철근조립 유닛에 관한 것이다.
상기 전단보강용 철근조립 유닛은, 육면체의 수평한 네 모서리 상에 배치되는 네 개의 위치고정철근과, 상기 네 개의 위치고정철근 중 적어도 두 개 이상을 감싸며 위치고정철근의 길이방향으로 간격을 두고 다수 개 배치되는 사각형의 제1스터럽, 및 상기 제1스터럽과 직각을 이루도록 수직면 상에 설치되는 것으로서 인접하여 위치하는 두 개의 제1스터럽을 감싸는 다수 개의 사각형 제2스터럽을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전단보강용 철근조립 유닛{Rebar assembly unit for strengthening shearing force}

본 발명은 철근콘크리트 구조물의 전단력이 크게 작용하는 부분에 적용하기 위한 전단보강수단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립 및 시공이 용이하고 조립된 상태를 안정적으로 유지할 수 있어 전단보강효과가 큰 전단보강용 철근조립 유닛에 관한 것이다.

토목구조물 또는 건축구조물에 있어 면상의 구조체에 그 면과 직각인 방향의 힘이 작용하게 되면 면상 구조체에는 전단응력이 발생하게 된다. 철근콘크리트조의 경우 일반적으로 면의 축방향 상에서 상하로 배치되는 주근들을 묶어주는 띠철근을 배근함으로써 전단보강을 하게 되는데, 도 1에는 띠철근을 배근하는 예시적인 방법이 도시되어 있다. 참고로 도 1에서 띠철근에 의해 전단보강이 이루어지는 곳은 기초의 기둥 주변부이다.

위 경우에 있어 띠철근은 매트기초의 상하부 수평근(10)에 정착될 수 있도록 상하단부가 후크 형태로 미리 가공되어야 하는데, 도 1의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 띠철근(20)이 하나의 철근으로 이루어지는 경우는 띠철근 절곡부 사이의 거리가 상하부 수평근 사이의 거리와 일치하여 하나의 수평근에 띠철근의 일단부를 정착시키고 나면 나며지 수평근에 띠철근의 타단부를 정착시키기가 매우 어렵고, 도 1의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 띠철근이 2개로 분할되어 이루어지는 경우에는 각 수평근에 띠철근을 용이하게 정착시킬 수는 있지만 띠철근을 정착시킨 후 분할 형성된 띠철근을 연결해주어야 하는 번거로움이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2에 도시되어 있는 등록번호 10-1268802의 '철근콘크리트구조의 전단보강 입체그리드'에서는 수평근(11, 12, 13, 14)을 평면격자 형태로 배열한 후 평면격자 다수 개를 높이방향으로 간격을 갖도록 배열하고 상기 수평근이 교차하는 부분에 수직근(15, 16)을 배치함으로써 만들어지는 입체격자 형태의 전단보강재를 개시하고 있다. 상기 전단보강재는 미리 입체격자 형태로 제작되어 현장에서는 전단보강이 필요한 부분에 배치만 하면 되므로 현장에서의 작업을 줄일 수 있지만, 다수 개의 철근들을 위치 및 각도가 정확하도록 접합하는 것이 번거롭고 용이하지도 않다.

한편, 등록번호 10-0624075의 '기초보강재'에는 철판 및 철봉을 조립하여 제작되는 전단보강재가 개시되어 있고 등록번호 10-1140378의 '철근 사이 배치형 강도 보강용 합성 구조체'에서는 판재를 조립하여 제작되는 전단보강재가 개시되어 있는데, 이러한 전단보강재들은 도 2에 도시된 전단보강재에 비하여 제작이 용이한 반면 판형의 부재를 포함하여 이루어지므로 중량이 커서 운반 및 설치가 쉽지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다수 개의 사각형 스터럽 및 일자형 위치고정철근을 이용하여 조립이 용이하면서도 경량으로 형성되어 시공이 용이할 뿐만 아니라 조립된 상태를 안정적으로 유지할 수 있어 전단보강의 효과가 우수한 전단보강용 철근조립 유닛을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 육면체의 수평한 네 모서리 상에 배치되는 네 개의 위치고정철근과, 상기 네 개의 위치고정철근 중 적어도 두 개 이상을 감싸며 위치고정철근의 길이방향으로 간격을 두고 다수 개 배치되는 사각형의 제1스터럽, 및 상기 제1스터럽과 직각을 이루도록 수직면 상에 설치되는 것으로서 인접하여 위치하는 두 개의 제1스터럽을 감싸는 다수 개의 사각형 제2스터럽을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단보강용 철근조립 유닛이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 위치고정철근들 중 같은 수직면 상에 설치되는 두 개의 위치고정철근은 각각의 일단부가 수직연결재에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 전단보강용 철근조립 유닛이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1스터럽은 네 개의 위치고정철근을 꼭지점으로 하는 평면을 기준으로 기울어진 면 상에서 사각형을 이루며 위치하는 것을 특징으로 하는 전단보강용 철근조립 유닛이 제공된다. 이때, 상기 위치고정철근들 중 하부에 위치한 두 개의 위치고정철근 양단부에는 수직한 연결보조부재가 구비되어 있으며, 위치고정철근의 단부에 배치되는 제1스터럽은 위치고정철근 및 연결보조부재를 감싸며 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 전단보강용 철근조립 유닛은 이를 이루는 각 부재들이 서로를 감싸면서 구속해주어 안정적인 구조를 가지기 때문에 전단보강 효과가 우수할 뿐만 아니라 운반 및 설치 시에도 쉽게 변형되지 않고 모든 부재가 철근으로 형성되어 있어 경량이다.

이렇게 경량이면서도 안정적인 구조를 가지는 철근조립 유닛은 공장에서 미리 제작되어 현장에서는 주철근들 사이에 배치하고 주철근과 철근조립 유닛을 접합하는 것만으로 전단보강 구조를 완성할 수 있고 철근조립 유닛의 각 부재들이 긴밀히 배치되어 있어 자립가능하기 때문에 전단보강 공정을 안전하고 수월하게 진행할 수 있다.

상기 철근조립 유닛의 제1·2스터럽은 철근을 사각형으로 절곡함으로써 만들어지기 때문에 각 부재들 간의 접합 개소가 적으며, 각 스터럽의 제작 시에 스터럽의 각 부분들이 한 평면 상에 위치하도록 각도가 고정되어 있어 각 부재들의 조립 시 부재들 간의 각도를 정확하게 조립하는 것이 용이하다.

그리고 상기 철근조립 유닛의 제1스터럽은 기울어지게 형성될 수 있는데, 이 경우 제1스터럽이 전단보강이 이루어지는 예상 파괴면과 직각을 이루게 되어 전단보강 효과가 커진다.

도 1은 철근콘크리트조에 전단보강을 하는 방법의 예시로서 띠철근을 이용하는 것과 관련된 설명도이다.
도 2는 종래기술로서 '철근콘크리트구조의 전단보강 입체그리드'에 관한 설명도이다.
도 3은 본 발명에 의한 전단보강용 철근조립 유닛의 사시도이다.
도 4는 상기 철근조립 유닛을 제작하는 과정을 순서대로 도시한 설명도이다.
도 5는 상기 철근조립 유닛이 기초의 기둥 지지부에 적용된 예를 도시한 설명도이다.
도 6은 상기 철근조립 유닛이 옹벽에 적용된 예를 도시한 설명도이다.
도 7은 상기 철근조립 유닛의 위치고정철근이 수직연결재에 의해 연결되는 경우에 있어 철근조립 유닛의 사시도이다.
도 8은 상기 철근조립 유닛의 위치고정철근이 기울어지게 형성되는 경우에 있어 철근조립 유닛의 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 철근콘크리트구조에 있어 전단응력이 크게 작용하는 부분을 보강해주기 위한 전단보강용 철근조립 유닛으로서 기초의 기둥 지지부 주변, 무량판 구조에서 기둥-슬래브의 접합부 주변, 옹벽 등에 적용될 수 있다.

도 3에는 본 발명에 의한 전단보강용 철근조립 유닛(100)의 사시도가 도시되어 있다.

상기 철근조립 유닛(100)에 대해 설명하면서 '수직', '상하' 등의 용어는 도 3에서 철근조립 유닛(100)이 놓인 상태를 기준으로 한 용어로서 설명의 용이성을 위한 것이므로 철근조립 유닛(100)이 철근콘크리트 구조물에 적용될 때에는 도 3과 같이 세워진 상태로 배치될 수도 있고 뉘여진 상태로 배치될 수도 있다.

상기 철근조립 유닛(100)은, 육면체의 수평한 네 모서리 상에 배치되는 네 개의 위치고정철근(110)과, 상기 네 개의 위치고정철근(110) 중 적어도 두 개 이상을 감싸며 위치고정철근(110)의 길이방향으로 간격을 두고 다수 개 배치되는 사각형의 제1스터럽(120), 및 상기 제1스터럽(120)과 직각을 이루도록 수직면 상에 설치되는 것으로서 인접하여 위치하는 두 개의 제1스터럽(120)을 감싸는 다수 개의 사각형 제2스터럽(130)을 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같이 제1스터럽(120)은 두 개 이상의 위치고정철근(100)을 감싸게 되는데, 제1스터럽(120)이 도 3에서와 같이 수직하게 형성되는 경우에는 네 위치고정철근(110)의 같은 위치를 감싸며, 도 7에서와 같이 기울어지게 형성되는 경우에는 두 위치고정철근(110)의 같은 위치를 감싸게 된다. 제1스터럽(120)이 기울어지게 형성되는 경우에 관해서는 아래에서 다시 자세히 설명하도록 한다.

상기의 철근조립 유닛(100)은, ⅰ) 철근을 사각형으로 절곡하여 제1스터럽(120) 및 제2스터럽(130)을 제작하되, 상기 제2스터럽(130)의 내폭이 제1스터럽(120)의 배치간격과 일치하도록 제작하는 단계; ⅱ) 제2스터럽(130)이 두 개의 제1스터럽(120)을 감싸는 형상이 되도록 제2스터럽(130)에 제1스터럽(120)을 끼워 스터럽 단위체(S)를 제작하는 단계; ⅲ) 다수개의 스터럽 단위체(S)를 제1스터럽(120)이 위치한 평면과 수직한 방향(제1스터럽이 수직하게 형성될 때를 기준으로 하였을 때)으로 배치하고 제1스터럽(120)의 내측 모서리에 스터럽 단위체(S)들을 일체화시키는 위치고정철근(110)을 접합하는 단계를 통하여 만들어진다. 도 4에는 상기 철근조립 유닛(100)의 제작과정이 순서대로 도시되어 있다.

위와 같이 철근조립 유닛(100)을 이루는 제1·2스터럽(120, 130)은, 도 2의 종래기술에서와 같이 수평근과 수직근을 따로 형성시킨 후 각도를 맞추어 접합하는 것이 아니라, 철근을 절곡성형하여 제작하므로 수평한 부분과 수직한 부분이 일체화된 사각형상을 가지게 된다. 이에 따라 수평부와 수직부를 접합하는 작업이 없으며 수평부와 수직부가 서로 정확하게 직각을 이루면서 한 평면상에 위치할 수 있다.

또한, 스터럽 단위체(S)는 제2스터럽(130)이 두 개의 제1스터럽(120)을 감싸며 형성되기 때문에 제1스터럽(120) 사이의 간격이 제2스터럽(130)에 의해 구속되어 쉽게 변형되지 않는 안정적인 형태를 가지게 된다. 각 스터럽 단위체(S)는 제1스터럽(120)의 내측 모서리에 접합되는 위치고정철근(110)에 의해 일체화되면서도 위치고정철근(110)이 정확한 위치 상에 배치될 수 있도록 해준다.

위와 같이, 상기 철근조립 유닛(100)을 이루는 제1·2스터럽(120, 130) 및 위치고정철근(110)은 서로가 서로의 간격을 유지시켜주고 정확한 위치 상에 배치될 수 있도록 해줄 뿐만 아니라 배치가 틀어지지 않도록 붙들어주는 역할을 하기 때문에 매우 안정적인 구조를 가지게 된다. 이로 인해 상기 철근조립 유닛(100)을 운반하거나 설치할 때 철근조립 유닛(100)에 변형이 발생하지 않으며 철근콘크리트 구조체를 이루며 설치된 후에도 우수한 전단보강 효과를 발휘하게 된다. 또한, 상기 철근조립 유닛(100)의 모든 부재는 철근으로 이루어지기 때문에 재료비가 높지 않으며, 경량으로 형성되어 운반 및 설치가 용이하다.

상기했던 바와 같이 철근조립 유닛(100)은 전단보강이 필요한 부분이라면 어디에든 적용될 수 있는데, 도 5에는 상기 철근조립 유닛(100)이 기초의 기둥 지지부 주변부에 적용된 예가 도시되어 있다.

상기 철근조립 유닛(100)을 이용한 기초의 전단보강 과정은, 기초의 하부철근(200)을 배근한 후 기둥 주위의 전단보강이 필요한 부분에 상기 철근조립 유닛(100)들을 배치하고 그 위에 기초 상부철근(300)을 배근함으로써 이루어진다. 상기 철근조립 유닛(100)은 미리 조립되어 있기 때문에 현장에서는 위처럼 전단보강이 필요한 부분에 놓은 후 기초의 상·하부철근(200, 300)과 연결하기만 하면 되는데, 직접적으로 전단보강 기능을 하는 제1·2스터럽(120, 130)의 수직한 부분이 다른 부분들과 일체화되고 엮이어 자립가능한 구조를 가지고 있기 때문에 기초의 상·하부철근(200, 300)에 일일이 연결해줄 필요가 없다.

도 6에는 상기 철근조립 유닛(100)이 옹벽에 적용된 예가 도시되어 있다.

위 경우는 토압이 옹벽의 하단부에서 크게 작용하는 경우를 예로한 것으로서 철근조립 유닛(100)이 벽체의 하부에 배치되는데, 토압에 의한 전단응력이 옹벽의 높이방향 중간중간에서 수평구조체 등의 별도 수단에 의해 보강되고 있는 경우에는 철근조립 유닛(100)을 다른 보강수단이 배치되지 않은 부분에 배치하는 것이 바람직할 것이다. 그리고 철근조립 유닛(100)이 옹벽에 적용될 때에는 수평한 방향으로 작용하는 토압에 대응할 수 있도록 위치고정철근(110)이 세워진 상태로 설치되도록 한다. 철근조립 유닛(100)이 기초에 적용되는 경우에 있어 철근조립 유닛(100)이 상·하부철근(200, 300) 사이에 배치되는 것처럼 철근조립 유닛(100)이 옹벽에 적용되는 경우에 있어서도 옹벽 두께의 양단에 배치되는 옹벽철근(400) 사이에 배치되게 된다.

상기 철근조립 유닛(100)의 위치고정철근(110)들 중 같은 수직면 상에 설치되는 두 개의 위치고정철근(110)은 각각의 일단부가 수직연결재(140)에 의해 연결되도록 형성될 수 있다. 도 7에는 이러한 경우에 있어 철근조립 유닛(100)의 사시도가 도시되어 있다.

두 개의 위치고정철근(110)이 수직연결재(140)에 의해 일체화되는 경우, 다수 개의 스터럽 단위체(S)와 위치고정철근(110)을 접합할 때 두 위치고정철근(110)의 위치가 한 수직면 상에 고정되어 있기 때문에 두 위치고정철근(110)을 기준으로 하여 다수 개의 스터럽 단위체(S)가 틀어지지 않도록 하면서 용이하게 일직선 상에 정렬하는 것이 가능하다.

두 개의 위치고정철근(110)을 연결하는 수직연결재(140)는 위치고정철근(110)과 별개로 형성되어 접합됨으로써 위치고정철근(110)들을 일체화시켜줄 수도 있지만, 하나의 철근을 ㄷ자 형상으로 절곡하여 두 위치고정철근(110)과 수직연결재(140)가 하나의 철근에 의해 일체화된 상태로 제작될 수도 있다.

상기 제1스터럽(120)은 네 개의 위치고정철근(110)을 꼭지점으로 하는 평면을 기준으로 기울어진 면 상에서 사각형을 이루며 위치할 수 있다. 도 8에는 이러한 경우에 있어 철근조립 유닛(100)의 사시도가 도시되어 있다.

면부재에 직각인 방향의 힘이 작용하게 되면 면부재는 사선 방향으로 파괴되는데, 상기 제1스터럽(120)이 기울어지게 형성되는 경우에는 제1스터럽(120) 및 제2스터럽(130)의 경사진 부분이 파괴면과 직각을 이루게 되어 전단보강 효과가 향상된다. 이때 제2스터럽(130)은 기울어진 두 개의 제1스터럽(120)을 감쌀 수 있도록 직사각형이 아닌 평행사변형 형태로 형성되어야 할 것이다.

상기와 같이 제1스터럽(120)이 기울어지게 형성되는 경우, 위치고정철근(110)들 중 하부에 위치한 두 개의 위치고정철근(110) 양단부에는 수직한 연결보조부재(150)가 구비되며, 위치고정철근(110)의 단부에 배치되는 제1스터럽(120)은 위치고정철근(110) 및 연결보조부재(150)를 감싸며 형성될 수 있다.

제1스터럽(120)이 기울어지게 형성되면 제1스터럽(120) 상하단부의 평면상 위치가 상이해져 위치고정철근(110)의 단부에서는 제1스터럽(120)의 상하단부 중 일단부만이 위치고정철근(110)에 접합될 수 있기 때문에 제1스터럽(120)이 기울어진 각도를 유지하며 위치고정철근(110)에 접합되어 있는 것이 용이하지 않다. 상기 연결보조부재(150)는 기울어져 형성되는 제1스터럽(120) 일단부의 피접합부가 되어 철근조립 유닛(100)의 단부에 위치하는 스터럽 단위체(S)가 위치고정철근(110)에 단단히 고정될 수 있도록 해준다.

상기 연결보조부재(150)는 위치고정철근(110)과 별도로 형성되어 위치고정철근(110)에 접합될 수도 있으나, 하나의 철근을 절곡 성형하여 위치고정철근(110)과 일체로 제작될 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하게 하기 위한 예시에 불과한 것이므로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100 : 전단보강용 철근조립 유닛 110 : 위치고정철근
120 : 제1스터럽 130 : 제2스터럽
140 : 수직연결재 150 : 연결보조부재
S : 스터럽 단위체

Claims (4)

1. 다수 개의 스터럽 단위체(S)와, 상기 스터럽 단위체들을 일체화시키는 네 개의 위치고정철근(110)으로 이루어지되,
   상기 스터럽 단위체(S)는 두 개가 간격을 두고 배치된 사각형의 제1스터럽(120)과, 상기 제1스터럽(120)에 직각이 되도록 수직면 상에 설치되는 것으로서 상기 두 개의 제1스터럽(120)을 감싸는 다수 개의 제2스터럽(130)으로 이루어지고,
   상기 위치고정철근(110)은 제1스터럽(120)의 내측 모서리에 접합됨으로써, 다수 개의 스터럽 단위체(S)가 일체화되는 것을 특징으로 하는 전단보강용 철근조립 유닛.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 위치고정철근(110)들 중 같은 수직면 상에 설치되는 두 개의 위치고정철근(110)은 각각의 일단부가 수직연결재(140)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 전단보강용 철근조립 유닛.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1스터럽(120)은 네 개의 위치고정철근(110)을 꼭지점으로 하는 평면을 기준으로 기울어진 면 상에서 사각형을 이루며 위치하는 것을 특징으로 하는 전단보강용 철근조립 유닛.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 위치고정철근(110)들 중 하부에 위치한 두 개의 위치고정철근(110) 양단부에는 수직한 연결보조부재(150)가 구비되어 있으며, 위치고정철근(110)의 단부에 배치되는 제1스터럽(120)은 위치고정철근(110) 및 연결보조부재(150)를 감싸며 형성되는 것을 특징으로 하는 전단보강용 철근조립 유닛.

Images