KR101821990B1 - 갈퀴형 보강재를 구비한 내진보강용 철근조립체, 및 이를 이용한 철근콘크리트 기둥의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V자 형태를 이루며 단부가 연직하게 절곡되어 있는 형태의 "갈퀴형 보강재"를 이용하여, 지지철근과 V형 보강부재가 용이하게 결속되도록 함으로써, 길이방향으로 배치된 주(主)철근과 띠철근으로 이루어진 철근조립체에 의한 보강효과를 극대화시킴과 동시에 철근조립체의 중앙공간을 용이하게 확보하며, 철근조립체가 콘크리트에 매립되어 보강된 콘크리트 기둥부재의 내진성능을 향상시킬 수 있는 "갈퀴형 보강재를 구비한 내진보강용 철근조립체, 및 이를 이용한 철근콘크리트 기둥의 제작방법"에 관한 것이다.

Description

갈퀴형 보강재를 구비한 내진보강용 철근조립체, 및 이를 이용한 철근콘크리트 기둥의 제작방법{Reinforcement Assembly for Seismic Design of Structure, and Manufacturing Method of Concrete Pile with such Assembly}

본 발명은 철근콘크리트 기둥에 매립되어 보강기능을 하게 되는 철근조립체와, 이러한 철근조립체를 이용하여 철근콘크리트 기둥을 제작하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 "갈퀴형 보강재"를 구비함으로써 길이방향으로 배치된 주(主)철근과 띠철근으로 이루어진 철근조립체의 내진보강효과를 극대화시킴과 동시에 철근조립체의 중앙공간을 용이하게 확보할 수 있는 "갈퀴형 보강재를 구비한 내진보강용 철근조립체"와, "이러한 철근조립체를 이용한 철근콘크리트 기둥의 제작방법"에 관한 것이다.

일반적으로 기둥은 축력(주로 "압축력")을 받는 부재로서, 대한민국 공개특허 제10-2003-0018728호에 개시된 것처럼, 철근콘크리트 기둥의 경우에는, 기둥이 길게 연장되는 방향("길이방향")으로 연장되어 있는 복수개의 주(主)철근과, 길이방향에 직교한 방향("횡방향")으로 주철근을 감싸서 배치되는 띠철근으로 이루어진 철근조립체가 콘크리트에 매립되어 보강되는 것이 일반적이다.

기둥에 대한 내진설계에 있어서는 기둥이 큰 연성을 가질 것이 요구된다. 특히, 기둥은 상부의 구조물을 마지막까지 지탱해야 하는 부재이기 때문에 다른 부재보다 더 큰 연성을 갖는 것이 바람직하다. 취성파괴의 거동을 보이는 철근콘크리트 구조물의 경우, 취성파괴로 구조물이 한꺼번에 붕괴되는 것을 막고 대피에 필요한 시간을 확보하기 위함이다. 수평부재인 보가 휨에 의해 파괴되는 것과 달리 수직부재인 기둥은 좌굴에 의해 파괴되기 때문에 기둥부재의 내진설계에서는 주철근의 좌굴을 구속하는 것이 매우 중요하며, 이를 위해 내부띠철근('크로스타이'(cross tie)라고도 함)을 추가로 배근한다.

도 1의 (a) 및 (b)에는 철근콘크리트 기둥의 연성 증대를 위하여 기둥에 매립되는 철근조립체로서, 내부띠철근이 구비된 종래 기술에 따른 철근조립체의 개략적인 사시도가 각각 도시되어 있다. 도 1의 (a)에 도시된 종래 기술의 철근조립체 경우, 주철근(2)이 사각형상을 이루도록 배치된 상태에서 띠철근(3)이 주철근(2)을 감싸서 배치되며, 내부띠철근(3a)이 추가로 더 배근되어 있다. 특히, 도 1의 (a)에서 내부띠철근(3a)의 양단은, 서로 마주하여 위치한 두 개의 주철근(2)을 밖에서 감싸게 되는데, 그에 따라 모서리에 위치한 4개의 주철근을 제외한 나머지 주철근은 모두 내부띠철근(3a)에 의해 구속된 상태가 된다. 특히, 도 1의 (a)에 도시된 종래 기술의 경우, 내부띠철근(3a)의 일측 단부는 약 90의 각도로 절곡되도록 가공되고, 타측 단부는 갈고리 형상이 되도록 약 135의 각도로 절곡되도록 가공되어, 각각 주철근을 외측에서부터 감싸고 있다. 한편, 도 1의 (b)에 도시된 종래 기술의 철근조립체에서는, 내부띠철근(3a)의 양단이 모두가 135도의 각도로 절곡되어 주철근의 외측을 감싸고 있다, 그 외의 구성은 앞서 살펴본 도 1의 (a)에 도시된 철근조립체와 동일하다.

주철근(2)의 좌굴을 내부띠철근(3a)에 의하여 확실하게 구속하기 위해서는 도 1의 (b)에 도시된 것처럼 내부띠철근(3a)의 양단을 135도의 각도로 절곡하게 되면 내부띠철근(3a)의 양단이 주철근을 충분히 감싸게 되어 바람직하지만, 현실적으로 이와 같이 양쪽 단부의 각도가 약 135도를 이루도록 내부띠철근을 설치하는 작업이 매우 어렵기 때문에, 실제로는 도 1의 (a)에 예시된 바와 같이 내부띠철근(3a)의 일측 단부는 단순히 90도의 각도로만 가공하여 그 단부가 주철근을 불완전하게 감싸는 형태로 설치하게 된다. 그런데 도 1의 (a)에 도시된 것처럼 90도로 절곡된 단부를 가지는 내부띠철근(3a)으로는 주철근의 좌굴을 막기 위한 구속효과를 충분히 발휘할 수 없게 되며, 그에 따라 철근조립체의 배치에 의한 철근콘크리트 기둥의 연성 향상 및 내진향상 효과가 낮다는 문제점이 있다.

위와 같은 종래 기술에서의 또다른 문제점은, 철근조립체의 중앙공간(주철근과 띠철근에 의해 감싸여진 가운데의 공간)을 내부띠철근(3a)이 대부분 잠식한다는 것이다. 도 1의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 종래의 내부띠철근(3a)을 구비한 철근조립체의 경우에는, 철근조립체의 중앙공간을 내부띠철근(3a)이 대부분 잠식하고 있고, 그에 따라 기둥 시공시 콘크리트 타설작업의 효율을 크게 저하시키게 되며, 결국 시공된 철근콘크리트 기둥의 품질이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 또한 시공하려는 기둥의 단면이 큰 경우, 내부띠철근(3a)의 길이가 길어지게 되는데, 종래 기술에서는 중앙공간의 대부분에 내부띠철근(3a)이 설치되어야 하기 때문에 많은 개수의 내부띠철근(3a)이 필요하고, 내부띠철근(3a)의 길이가 길어질수록 철근조립체 자체의 자중이 급격히 상승하게 되어, 운반 및 취급시의 어려움이 발생할 뿐만 아니라 경제성도 크게 저하되는 문제점이 있다.

한편, 프리캐스트 부재의 보급이 증가하는 현실에서 제작 비용의 절감 및 운반상의 용이성을 고려하여 중앙공간이 비어 있는 중공(中空) 단면 형태로 프리캐스트 기둥을 제작하는 것이 유리한데, 상기한 종래 방식으로 내부띠철근을 구비한 철근조립체를 이용할 경우에는 중공 단면의 프리캐스트 콘크리트 기둥을 만들 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 철골(H형강)과 철근콘크리트를 함께 사용하는 합성 단면의 기둥에서는 종래 기술처럼 내부띠철근을 배근하는 것 자체가 불가능하다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2003-0018728호(2003. 03. 06. 공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 평면에서 볼 때는 V자 형태를 가지고 있으며 측면에서 볼 때는 전방 단부가 연직하게 절곡되어 있는 형태를 가지는 "갈퀴형 보강재"를 이용하여, 길이방향으로 배치된 주(主)철근과 횡방향으로 배치된 띠철근으로 이루어진 철근조립체를 제작함으로써, 철근조립체에 의한 철근콘크리트 기둥의 내진보강효과를 극대화시킴과 동시에 철근조립체의 중앙공간을 용이하게 확보하면서도, 철근조립체에 소요되는 철근량 증가를 억제하여 경제성 및 취급성을 향상시킬 수 있는 철근콘크리트 기둥 보강용 철근조립체 및 이러한 철근조립체를 이용하여 철근콘크리트 기둥을 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 평면 형상이 사각형상을 이루도록 배치되는 복수개의 주철근과, 횡방향으로 주철근을 감싸는 띠철근을 포함하여 콘크리트 기둥부재에 매립되어 콘크리트 기둥부재를 보강하는 철근조립체로서, 띠철근으로 감싸져 있는 공간 내에서 띠철근과 나란하게 배치되는 지지철근이 구비되는데, 지지철근의 양단에는 걸림부가 형성되어 있어서. 지지철근이 띠철근 위에 놓인 상태에서 걸림부가 띠철근에 걸리게 되어 지지철근이 그 연장된 방향으로 이동되지 않으며; 2개의 선형보강부가 예각을 이루도록 만나서 V절곡부에서 연속되어 있어서 V자 형상을 가지며, 선형보강부의 자유단부는 후크형태로 절곡된 후크절곡부로 구성된 갈퀴형 보강재가 구비되어 있는데; 갈퀴형 보강재는 V절곡부가 주철근의 외부를 감싼 상태에서 일단 V절곡부가 띠철근 위에 놓여 띠철근에 의해 지지되는 것과 병행하여 선형보강부가 지지철근 위에 놓이게 되며, 선형보강부가 지지철근 위에 놓인 상태에서, 지지철근이 후크절곡부 방향으로 이동하여 후크절곡부와 선형보강부 사이에 위치함으로써, 지지철근과 갈퀴형 보강재가 결속되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 철근조립체가 제공된다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 상기한 철근조립체를 제작하는 방법이 제공되는데, 주철근과 띠철근으로 평면 형상이 사각형상을 이루는 철근망을 제작하고; 상기한 지지철근을 띠철근에 설치하며; 상기한 갈퀴형 보강재의 V절곡부가 주철근의 외부를 감싼 상태에서 V절곡부가 띠철근 위에 놓이는 것과 병행하여 선형보강부가 지지철근 위에 놓이도록 갈퀴형 보강재를 설치하며; 선형보강부가 지지철근 위에 놓인 상태에서, 지지철근을 후크절곡부 방향으로 이동시켜서 후크절곡부와 선형보강부 사이에 위치하게 함으로써, 지지철근과 갈퀴형 보강재가 결속되도록 만드는 형태로 철근조립체를 제작하는 방법이 제공된다.

상기한 본 발명의 철근조립체와 그 제작방법에 있어서, 2개의 선형보강부가 예각을 이루도록 만나서 V절곡부에서 연속되어 있어서 V자 형상을 가지며, 선형보강부의 자유단부는 후크형태로 절곡된 후크절곡부로 구성되고, 2개의 선형보강부가 서로 마주보는 내측면에서 추진쇠가 각각 마주보는 위치에 일체로 구비되어 있으며, V절곡부와 추진쇠 사이의 위치에서 선형보강부의 외측면에는 걸림쇠가 일체로 구비되어 있는 체결형 갈고리 보강재가 더 구비될 수 있는데; 체결형 갈고리 보강재는 V절곡부가 주철근의 외부를 감싸면서 띠철근 위에 놓이는 과정에서, 걸림쇠와 추진쇠가 띠철근과 지지철근 사이의 간격에 끼워지면서, 추진쇠는 지지철근을 밀어서 후크절곡부 방향으로 자동적으로 이동시키게 되어 갈퀴형 보강재의 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 부분에 지지철근이 끼워지게 만들며, 걸림쇠는 띠철근의 내측면에 밀착됨으로써 체결용 갈고리 보강재의 역진(逆進)을 방지하고 지지철근이 갈퀴형 보강재의 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 부분에 끼워져 있는 상태를 유지하게 만드는 구성을 가질 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기한 철근조립체를 제작하고, 철근조립체가 매립되도록 콘크리트를 타설함으로써, 철근조립체에 의해 보강된 철근콘크리트 기둥의 제작방법과, 이러한 제작방법에 의해 제작 시공된 철근콘크리트 기둥이 제공된다.

본 발명에 의하면, 갈퀴형 보강재가 주철근 및 띠철근과 함께 철근조립체에 구비됨으로써, 철근조립체의 중앙공간을 충분히 확보하면서도, 적은 철근량의 배근으로도 철근콘크리트 기둥에 대한 철근조립체의 내진보강효과를 극대화시킬 수 있게 되며, 그에 따라 본 발명의 철근조립체를 이용하여 제작된 철근콘크리트 기둥은 크게 향상된 내진 성능 및 연성을 가지게 되는 장점이 발휘된다.

본 발명에서는, 갈퀴형 보강재를 설치하는 과정에서, 결속선에 의해 주철근, 띠철근 또는 지지철근과 결속하는 별도의 결속작업을 수행하지 않고서도, 자연스럽게 서로 결속되는 상태로 만들 수 있게 되며, 따라서 본 발명에 의하면 갈퀴형 보강재의 설치 작업을 매우 수월하게 그리고 신속하게 수행할 수 있게 되고, 배근작업의 효율성을 비롯하여 철근조립체의 제작효율성 및 콘크리트 기둥부재의 시공 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 그에 따라 큰 시공시간 및 시공비용 절감효과를 발휘할 수 있게 되는 장점이 있다. 특히, 체결형 갈고리 보강재를 이용하게 되면, 체결형 갈고리 보강재를 설치하는 과정에서, 지지철근을 갈퀴형 보강부의 후크절곡부 방향으로 이동시키는 작업이 자연스럽게 이루어지는 바, 지지철근을 이동시키는 별도의 작업이 필요하지 않게 되며, 그에 따라 철근 배근 작업이 간소화되고 그 효율성이 향상되는 장점이 발휘된다.

또한 본 발명에서는, 콘크리트에 매입되는 갈퀴형 보강재의 갈고리 정착 효과를 통해서, 동일 단면의 철근이라도 철근과 콘크리트 사이의 부착력으로 지지되는 방식에 비하여 훨씬 더 큰 구속력을 발휘하게 되며, 동일한 구속력을 발휘한다면 단순 부착에 의한 정착방식에 비해 적은 단면의 철근으로도 동일한 효과가 발휘할 수 있게 되므로 경제적인 철근 배근이 가능하게 되는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 지지철근이 갈퀴형 보강재와 견고하게 체결되므로, 구조적으로 주철근이 좌굴하려고 할 때 갈퀴형 보강재를 밖으로 끌고 나가려는 수평력에 대해 갈고리의 정착 저항뿐만 아니라 지지철근이 구조 부재로서 추가적인 저항력을 발휘하게 되므로, 주철근의 좌굴을 효과적으로 억제할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 지지철근을 갈퀴형 보강재의 후크형상 부분 안쪽에 밀착시킨 상태에서 제1, 2방향의 지지철근이 교차하는 4개소의 교차점 부분만 결속시키는 등의 간단한 방법으로 갈퀴형 보강재의 전체가 고정되는 효과가 발휘되기 때문에 갈퀴형 보강재를 결속선으로 일일이 고정시키지 않아도 되며, 따라서 갈퀴형 보강재의 설치 작업을 매우 수월하게 그리고 신속하게 수행할 수 있게 되고, 배근작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 되어, 시공시간 및 시공비용을 크게 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명을 공장에서 제작되는 프리캐스트 기둥부재에 적용하게 되면. 중공부를 가지는 얇은 두께의 프리캐스트 기둥부재를 제작할 수 있게 되며, 더 나아가, 본 발명은 단면 중앙부에 H형강이 들어가는 철근콘크리트-철골의 합성단면으로 된 기둥에 대해서도 용이하게 적용할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에 의한 철근조립체의 경우, 갈퀴형 보강재와 결속되는 지지철근을 철골기둥에 용접이나 볼트로 고정시키는 것이 가능하기 때문에 매우 큰 구속력을 발휘할 수 있다는 장점이 있으며, 콘크리트의 피복두께가 충분하지 않은 경우에도 그 사용에 지장이 없기 때문에 단면 구성에도 유리하다는 장점이 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 각각 내부띠철근이 구비된 종래기술에 따른 철근조립체에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 철근조립체가 콘크리트 기둥부재에 매립되어 있는 것을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에서 본 발명에 따른 철근조립체만을 별도로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 철근조립체에 대한 길이방향의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 철근조립체에서 지지철근이 설치되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 철근조립체에 구비되는 갈퀴형 보강재의 개략적인 사시도 및 개략적인 측면도이다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 철근조립체에서 갈퀴형 보강재가 설치되는 상태를 순차적으로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9는 도 8의 상태에 후속하여 지지철근을 이동시키는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 상태를 길이방향으로 위에서 아래로 내려다본 형태로 도시한 개략적인 평면도이다.
도 11은 본 발명의 철근조립체에 구비될 수 있는 체결용 갈고리 보강재의 개략적인 사시도이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 철근조립체에 체결용 갈고리 보강재가 설치되는 것을 순차적으로 보여주는 도 9의 E로 표시된 부분에 대한 개략적인 부분 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 2에는 본 발명에 따른 철근조립체(100)가 콘크리트 기둥부재(200)에 매립되어 있는 것을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2에서 철근조립체(100)만을 별도로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 3에 도시된 본 발명의 철근조립체(100)에 대한 길이방향의 개략적인 평면도가 도시되어 있다.

본 발명의 철근조립체(100)는, 말뚝이나 기둥과 같이 길이방향으로 길게 연장된 형상을 가지고 있어서 길이방향의 압축력을 지지하는 콘크리트 기둥부재(200)에 매립되어 콘크리트 기둥부재(200)를 보강하는 것으로서, 기본적으로는 도면에 도시된 것처럼 길이방향으로 연장되어 있으며 길이방향의 평면 형상이 사각형상을 이루도록 배치되는 복수개의 주철근(2)과, 횡방향으로 주철근(2)을 감싸는 띠철근(3)을 포함하고 있다.

주철근(2)과 띠철근(3)에 더하여, 띠철근(3)으로 감싸져 있는 중앙공간 내에서 띠철근(3)과 나란하게 배치되는 지지철근(4)이, 본 발명의 철근조립체(100)에 더 구비되어 있다. 띠철근(3)은 철근조립체(100)의 길이방향으로 복수개가 간격을 두고 위치할 수 있는데, 이 경우 띠철근(3)으로 감싸는 공간은 철근조립체(100)의 길이방향으로 복수개의 층으로 형성되며, 각각의 층에서 지지철근(4)이 구비될 수 있다. 후술하는 갈퀴형 보강재(1) 역시 지지철근(4)이 구비된 각 층에 설치될 수 있다.

도 5에는 지지철근(4)이 설치되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 편의상 도면에서는 철근조립체(100)의 길이방향으로 복수개의 층을 이루어 설치되는 띠철근(3) 중 한 층의 띠철근(3)에 대해서만 도시하고, 나머지 층에 대한 도시는 생략하였다. 후술하는 기타 다른 형태의 사시도의 경우도 이와 마찬가지이다. 또한 도 5에서는 제1방향으로 연장되는 지지철근(4)이 설치되는 것만을 도시하였으나, 제2방향으로 연장된 지지철근(4)이 철근조립체(100)에 설치될 수도 있으며, 제1방향으로 연장된 지지철근과 제2방향으로 연장된 지지철근이 동시에 설치될 수도 있다. 편의상 "제1방향"은 도 3의 화살표 A-A방향을 나타내며, "제2방향"은 도 3의 화살표 B-B방향을 나타낸다.

도면에 도시된 것처럼, 구체적으로 지지철근(4)은 막대형태의 철근으로서 그 양단이 띠철근(3) 위에 놓이게 되는데, 종래 기술과 달리 본 발명에서는 지지철근(4)이 띠철근(3) 위에 놓일 당시에는 지지철근(4)의 양단이 띠철근(3)과 일체로 결속 또는 결합되지 않고, 띠철근(3) 위에 놓이고 띠철근(3)과 평행한 상태를 유지한 채로 이동할 수 있다. 즉, 도면에 예시된 것처럼 제1방향으로 연장되어 있는 지지철근(4)의 경우, 지지철근(4)의 양단이 띠철근(3) 위에 놓여서 제1방향으로 연장된 상태를 유지한 채, 제2방향으로 이동할 수 있는 것이다. 물론 도면에서는 도시를 생략하였지만. 제2방향으로 연장된 지지철근(4)의 경우, 지지철근(4)의 양단이 띠철근(3) 위에 놓여서 제2방향으로 연장된 상태를 유지한 채 제1방향으로 이동할 수 있다.

이와 같이 지지철근(4)이 그 연장된 방향과 직교한 방향으로 이동하는 것이 매우 중요하지만, 지지철근(4)이 그 연장된 방향으로 이동하는 것은 방지되어야 한다. 이를 위하여 지지철근(4)의 양단에는 띠철근(3)에 걸리게 되어, 지지철근(4)이 각각의 연장된 방향으로 이동하는 것을 저지하게 되는 걸림부(40)가 형성되어 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우에는, 지지철근(4)의 양단을 연직 하향으로 절곡함으로써, 그 하향 절곡된 부분이 걸림부(40)에 해당하도록 구성되어 있다.

지지철근(4)의 양단에 걸림부(40)가 형성되어 있으므로, 지지철근(4)이 띠철근(3) 위에 놓였을 때, 걸림부(40)는 띠철근(3)의 옆에 위치하게 되며, 그에 따라 콘크리트 타설과정에서 불측의 힘이 작용하여 지지철근(4)을 그 연장된 방향으로 밀어주게 되면 걸림부(40)가 띠철근(3)에 밀착되어 걸리게 되어 지지철근(4)이 그 연장된 방향으로 이동하는 것이 방지된다. 즉, 제1방향으로 연장된 지지철근(4)은 제1방향으로 움직일 수 없는 것이며, 제2방향으로 연장된 지지철근(4)은 제2방향으로 움직일 수 없게 되는 것이다.

본 발명의 철근조립체(100)에는 철근으로 이루어져서 주철근(2)을 감싸면서 지지철근(4)에 걸림 체결되는 "갈퀴형 보강재(1)"가 더 구비된다. 도 6의 (a)에는 본 발명의 철근조립체(100)에 구비되는 갈퀴형 보강재(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 6의 (b)에는 갈퀴형 보강재(1)의 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼 갈퀴형 보강재(1)는 2개의 선형보강부(11)가 그 일단에서 예각(銳角)을 이루도록 만나서 연속됨으로써 위에서 아래로 내려다본 형상이 영문자 V자를 이루는 부재이다. 편의상 V자 형상을 이루고 있는 갈퀴형 보강재(1)에서, 2개의 선형보강부가 예각을 이루도록 만나서 연속되는 부분 즉, V자로 절곡된 부분(도 6의 (a)에서 원 D로 표시된 부분)을 "V절곡부"라고 기재한다. 본 발명의 갈퀴형 보강재(1)에서 선형보강부(11)의 자유단부는 후크형태로 절곡된 "후크절곡부(10)"로 구성되어 있다. 도면에 도시된 것처럼 후크절곡부(10)의 끝이 V절곡부를 향하도록 선형보강부(11)의 단부가 후크(hook) 형태로 절곡되어 후크절곡부(10)와 선형보강부(11) 사이의 각도(A1)가 90도 미만이 되는 형태로 후크절곡부(10)가 구비된다. 선형보강부(11)는 직선형태의 철근으로 이루어질 수 있다.

위와 같은 구성을 가지는 갈퀴형 보강재(1)는, V절곡부가 주철근(2)의 외부를 감싼 상태에서 일단 V절곡부가 띠철근(3) 위에 놓여 띠철근(3)에 의해 지지됨과 동시에 선형보강부(11)가 지지철근(4) 위에 놓이게 된다. 도 7 및 도 8에는 각각 갈퀴형 보강재(1)가 설치되는 상태를 순차적으로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

우선 주철근(2)과 띠철근(3)을 이용하여 상기한 바와 같이 평면 형상이 사각형상을 이루는 철근망을 제작하고 지지철근(4)을 띠철근(3) 위에 설치한다. 이러한 상태에서 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼, 갈퀴형 보강재(1)를 설치하게 되는데, 우선 갈퀴형 보강재(1)의 V절곡부는 주철근(2)의 외부를 감싼 상태로 띠철근(3) 위에 놓이게 되고, 선형보강부(11)는 지지철근(4) 위에 놓인다. 이러한 상태에서는 아직 갈퀴형 보강재(1)가 다른 부재들과 완전하게 결속되어 있지 않다. 따라서 위와 같이 갈퀴형 보강재(1)가 놓인 후에는, 지지철근(4)을 중앙공간의 중심 방향으로 즉, 갈퀴형 보강재(1)의 후크절곡부(10)를 향하여 이동시킨다.

도 9에는 도 8의 상태에 후속하여 지지철근(4)을 이동시키는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 10에는 도 9의 상태를 연직방향으로 위에서 아래로 내려다본 형태로 도시한 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 9 및 도 10에서 점선은 지지철근(4)을 이동시키기 전의 상태를 나타낸다. 도 9 및 도 10에 도시된 것처럼, 갈퀴형 보강재(1)가 놓인 상태에서, 지지철근(4)을 후크절곡부(10) 방향으로 이동시키게 되는데, 후크절곡부(10)가 단순히 선형보강부(11)에 대해 직각으로 절곡된 형태라면, 갈퀴형 보강재(1)의 고정 설치를 위하여, 갈퀴형 보강재(1)와 지지철근(4)을 결속선 등에 의해 일체로 결속시키는 추가적인 결속작업이 더 필요하게 된다. 그런데, 본 발명에서는 앞서 언급한 것처럼 후크절곡부(10)가 선형보강부(11)와 예각을 이루도록 선형보강부(11)의 단부가 후크형태(갈퀴형태)로 절곡되어 있으므로, 결속선에 의해 지지철근(4)과 후크절곡부(10)을 체결하는 별도의 결속작업을 수행하지 않고서도, 단순히 후크절곡부(10)와 선형보강부(11) 사이로 지지철근(4)을 이동시켜 위치시키는 것만으로도, 지지철근(4)이 갈퀴형 보강재(1)의 후크형태로 절곡된 부분에 끼워지게 되고, 이러한 상태에서 제1방향으로 연장된 지지철근과 제2방향으로 연장된 지지철근이 서로 교차하게 되는 4개소의 교차점 부분에서 지지철근끼리만 서로 결속시키게 되면 갈퀴형 보강재(2) 전부의 고정이 이루어진다. 즉, 본 발명에서는 각각의 갈퀴형 보강재(1)를 결속선을 이용하여 지지철근(4)과 직접 결속하거나 또는 갈퀴형 보강재(1)를 결속선에 의해 주철근(2)이나 띠철근(3)과 결속하는 작업을 전혀 수행하지 않고서도, 위와 같은 간단한 작업만으로도 갈퀴형 보강재(1)와 지지철근(4) 간의 실질적인 결속 및 그에 따른 갈퀴형 보강재(1)의 고정 효과가 발휘되는 것이며, 결속선에 의한 결속 작업의 최소화를 통해서 갈퀴형 보강재(1)의 견고한 설치작업을 매우 수월하게 수행할 수 있게 되는 효과도 발휘되는 것이다.

한편, 갈퀴형 보강재(1)의 V절곡부는 띠철근(3) 위에 놓이고 선형보강부(11)는 지지철근(4) 위에 놓이게 되므로 갈퀴형 보강재(1)는 낙하되지 않은 상태로 설치된다. 그리고 앞서 설명한 것처럼 지지철근(4)을 이동시켜서, 후크형태를 이루고 있는 후크절곡부(10)과 선형보강부(11) 사이에 지지철근(4)이 위치하도록 만들게 되는데, 이러한 상태에서 본 발명의 철근조립체(100)가 콘크리트 기둥부재에 매립되면, 외부에서 여러 방향에서 힘이 작용하더라도, 지지철근(4)은 후크절곡부(10)과 선형보강부(11) 사이에 존재하고 있는 위치를 고수하게 되며, 그에 따라 갈퀴형 보강재(1)와 지지철근(4)은 서로 분리되지 않으며 실질적으로 갈퀴형 보강재(1)와 지지철근(4)이 결속되어 있는 상태를 견고하게 유지하게 되는 것이다.

도 5, 그리고 도 7 내지 도 10에서는 제1방향으로 연장된 지지철근(4)만이 설치된 것으로 도시되었으나, 본 발명에서 제2방향으로 연장된 지지철근도 함께 설치될 수 있으며, 이렇게 제2방향으로 연장된 지지철근이 설치된 후에는, 앞서 설명한 바와 마찬가지로 갈퀴형 보강재(1)를 제2방향으로 연장된 지지철근 위에 지지되도록 설치한 후 지지철근을 이동시켜 결속하는 작업을 동일하게 수행하게 되며, 그에 따라 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 철근조립체(100)의 제작을 완성할 수 있는 것이다.

위에서 살펴본 본 발명에서는 갈퀴형 보강재(1)의 설치 작업을 매우 수월하게 그리고 신속하게 수행할 수 있게 되며, 그에 따라 배근작업의 효율성을 비롯하여 철근조립체(100)의 제작효율성 및 콘크리트 기둥부재의 시공 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 그에 따라 큰 시공시간 및 시공비용 절감효과를 발휘할 수 있게 된다.

한편, 필요에 따라서는 본 발명의 철근조립체(100)를 구성함에 있어서, 일부 갈퀴형 보강재(1)를 후술하는 "체결용 갈고리 보강재(5)"로 대체할 수 있다. 도 11에는 체결용 갈고리 보강재(5)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 12 및 도 13에는 각각 체결용 갈고리 보강재(5)가 설치되는 것을 순차적으로 보여주기 위하여 도 9의 E로 표시된 위치만을 별도로 발췌하여 도시한 개략적인 부분 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 체결용 갈고리 보강재(5)는, 앞서 설명한 갈퀴형 보강재(4)와 마찬가지로 2개의 선형보강부(11)가 예각(銳角)을 이루도록 만나는 V절곡부를 가지고 있고 선형보강부(11)의 자유단부는 후크형태로 절곡된 후크절곡부(10)가 구비되어 있다. 체결용 갈고리 보강재(5)의 기본적인 형상은 갈퀴형 보강재(4)와 동일한 것이다. 다만 체결용 갈고리 보강재(5)는 그 선형보강부(11)의 길이가 갈퀴형 보강재(4) 보다 더 길며, 추진쇠(12)와 걸림쇠(13)가 더 구비되어 있다는 점에서만 차이가 있다.

구체적으로, 추진쇠(12)는 선형보강부(11)에 구비되는 것으로서, 2개의 선형보강부(11)가 서로 마주보는 내측면에서 추진쇠(12)가 각각 마주보는 위치에 일체로 구비된다. 걸림쇠(13)는 V절곡부와 추진쇠(12) 사이의 위치에서 선형보강부(11)의 외측면에 구비된다. 도면에서 걸림쇠(13)도 2개가 한쌍을 이루어서 구비되어 있다. 이와 같이 걸림쇠(13)와 추진쇠(12)가 구비된 체결용 갈고리 보강재(5)도, 도 12에 도시된 것처럼 갈퀴형 보강재(4)와 마찬가지로 주철근(2)의 외측에서부터 수평하게 접근시켜서 V절곡부가 주철근(2)의 외부를 감싸게 만들면서 연직 하향으로 이동시켜서 띠철근(3) 위에 놓이게 되는데, 이 과정에서 걸림쇠(13)와 추진쇠(12)가 띠철근(3)과 지지철근(4) 사이의 간격에 끼워지면서 걸림쇠(13)는 띠철근(3)의 내측면(지지철근을 바라보게 되는 측면)에 밀착함과 동시에 추진쇠(12)는 지지철근(4)의 외측면(띠철근을 바라보게 되는 측면)에 닿으면서 자연스럽게 지지철근(4)을 중앙공간의 중심 방향으로 이동시킨다. 즉, 체결용 갈고리 보강재(5)를 하향 이동시키면서 추진쇠(12)를 지지철근(4)에 닿게 만들면, 추진쇠(12)는 지지철근(4)을 밀어서 후크절곡부(10) 방향으로 자동적으로 이동시키게 되고, 그에 따라 갈퀴형 보강재(1)의 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 부분에 지지철근(4)이 끼워지게 되는 것이다. 따라서 갈퀴형 보강재(1)가 설치되어 있고 최종적으로 체결용 갈고리 보강재(5)를 위와 같이 설치하게 되면 지지철근(4)을 이동시키는 별도의 작업이 필요하지 않게 되고, 그에 따라 철근 배근 작업이 간소화되고 그 효율성이 향상되는 장점이 발휘된다.

상기한 것처럼 추진쇠(12)가 지지철근(4)을 밀어준 후에는 걸림쇠(13)가 띠철근(3)의 내측면에 밀착되도록 체결용 갈고리 보강재(5)를 완전하게 하향시켜서 도 13에 도시된 상태를 만들게 된다. 위와 같이 체결용 갈고리 보강재(5)가 설치된 상태에서는, 걸림쇠(13)가 띠철근(3)에 밀착되어 있으므로 체결용 갈고리 보강재(5)의 V절곡부로부터 주철근(2)이 빠지도록 체결용 갈고리 보강재(5)가 역진(후진)하는 것이 원천적으로 방지된다.

특히, 앞서 설명한 것처럼 체결용 갈고리 보강재(5)가 설치되면, 체결용 갈고리 보강재(5)와 함께 구비되는 갈퀴형 보강재(1)의 경우, 그 V절곡부로 주철근(2)의 외부를 감싼 채 띠철근(3) 위에 놓여 지지됨과 동시에 갈퀴형 보강재(1)의 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 부분에 지지철근(4)이 끼워져 있는 상태를 견고하게 유지할 수 있게 된다. 이러한 상태의 갈퀴형 보강재(1)와 지지철근(4)는, 미끌림이 허용되는 불확실한 결속이 아닌, 기계적으로 이동을 억제하고 있는 결속을 형성하게 되므로 지지철근(4)의 위치 고정 효과가 더 확실하게 되는 장점이 있다. 체결형 갈고리 보강재(5)가 설치 완료된 상태에서는 V절곡부가 띠철근(3) 위에 놓여 띠철근(3)에 의해 지지된다.

위와 같은 체결용 갈고리 보강재(5)는 사각형태의 철근조립체(100)에서 각변에 1개 이상의 개수로 설치되도록 필요에 따라 선택적으로 사용할 수 있는 것인데, 철근조립체(100)의 단면 크기에 따라 2개 이상의 체결용 갈고리 보강재(5)가 각 변에 구비되도록 할 수도 있다.

위에서 설명한 본 발명에 따른 철근조립체(100)의 경우, 갈퀴형 보강재(1)가 주철근(2) 및 띠철근(3)과 함께 철근조립체에 구비됨으로써, 철근조립체(100)의 중앙공간을 충분히 확보하면서도, 적은 철근량의 배근으로도 콘크리트 기둥부재에 대한 철근조립체의 보강효과를 극대화시키고 콘크리트 기둥부재의 내진 성능과 연성 등을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는, 콘크리트에 매입되는 갈퀴형 보강재(1)의 갈고리 정착 효과를 통해서, 동일 단면의 철근이라도 철근과 콘크리트 사이의 부착력으로 지지되는 방식에 비하여 훨씬 더 큰 구속력을 발휘하게 되며, 동일한 구속력을 발휘한다면 단순 부착에 의한 정착방식에 비해 적은 단면의 철근으로도 동일한 효과가 발휘할 수 있게 되므로 경제적인 철근 배근이 가능하게 된다.

본 발명에서는 수직 방향 이탈을 막기 위해 설치되는 지지철근(4)은 단순한 거치대가 아니라 갈퀴형 보강재(1)와 견고하게 체결되므로, 구조적으로 주철근이 좌굴되려고 할 때 갈퀴형 보강재를 밖으로 끌고 나가려는 수평력이 작용하더라도, 갈퀴의 정착 저항에 더하여 지지철근이 구조 부재로서 추가적인 저항력을 제공하게 되어 주철근의 좌굴을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

또한, 지지철근(4)을 갈퀴형 보강재(1)의 후크형상 부분 안쪽에 밀착시킨 상태에서 제1, 2방향의 지지철근이 교차하는 4개소의 교차점 부분만 결속시키는 등의 간단한 방법으로 갈퀴형 보강재의 전체가 고정되는 효과가 발휘되기 때문에 갈퀴형 보강재를 결속선으로 일일이 고정시키지 않아도 되며, 따라서 갈퀴형 보강재의 설치 작업을 매우 수월하게 그리고 신속하게 수행할 수 있게 되고, 배근작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 되어, 시공시간 및 시공비용을 크게 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 공장에서 제작되는 프리캐스트 기둥부재의 경우, 제작비용 절감 및 운송상의 유리함 때문에 중앙부가 빈 중공 단면으로 제작하고 현장에서 중공부의 콘크리트를 채우는 경우가 많은데, 종래 기술에 따라 내부띠철근을 구비하는 경우, 이와 같은 중공부를 가지는 프리캐스트 기둥부재의 제작이 불가능하지만, 본 발명에 의한 철근조립체에서는 주철근의 전면에서 갈퀴형 보강재 맨 앞부분까지의 길이를 약 6~7cm로 최소화시킬 수 있으므로, 본 발명에 따른 철근조립체를 이용하게 되면 중공부를 가지는 얇은 두께의 프리캐스트 기둥부재의 제작이 가능하게 된다.

더 나아가, 단면 중앙부에 H형강이 들어가는 철근콘크리트-철골의 합성단면으로 된 기둥의 경우에는, 종래 기술에 따라 내부띠철근이 구비되는 철근조립체의 사용이 불가능한 반면, 본 발명에 의한 철근조립체는 이러한 철근콘크리트-철골 합성 단면의 기둥에도 용이하게 적용할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에 의한 철근조립체의 경우, 갈퀴형 보강재와 결속되는 지지철근을 철골기둥에 용접이나 볼트로 고정시키는 것이 가능하기 때문에 매우 큰 구속력을 발휘할 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명에 의한 철근조립체는, 콘크리트의 피복두께가 충분하지 않은 경우에도 그 사용에 지장이 없기 때문에 단면 구성에도 유리하다는 장점이 있다.

1: 갈퀴형 보강재
2: 주철근
3: 띠철근
4: 지지철근
5: 체결형 갈고리 보강재
40: 걸림부
10: 하향절곡부
11: 선형보강부
12: 삽입 개방부

Claims (3)

1. 평면 형상이 사각형상을 이루도록 배치되는 복수개의 주철근(2)과, 횡방향으로 주철근(2)을 감싸는 띠철근(3)을 포함하여 콘크리트 기둥부재(200)에 매립되어 콘크리트 기둥부재(200)를 보강하는 철근조립체(100)로서,
   띠철근(3)으로 감싸져 있는 공간 내에서 띠철근(3)과 나란하게 배치되는 지지철근(4)이 구비되는데, 지지철근(4)의 양단에는 걸림부(40)가 형성되어 있어서. 지지철근(4)이 띠철근(3) 위에 놓인 상태에서 걸림부(40)가 띠철근(3)에 걸리게 되어 지지철근(4)이 그 연장된 방향으로 이동되지 않으며;
   2개의 선형보강부(11)가 예각을 이루도록 만나서 V절곡부에서 연속되어 있어서 V자 형상을 가지며, 선형보강부(11)의 자유단부는 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 후크절곡부(10)로 구성된 갈퀴형 보강재(1)가 구비되어 있고;
   2개의 선형보강부(11)가 예각을 이루도록 만나서 V절곡부에서 연속되어 있어서 V자 형상을 가지며, 선형보강부(11)의 자유단부는 후크형태로 절곡된 후크절곡부(10)로 구성되고, 2개의 선형보강부(11)가 서로 마주보는 내측면에서 추진쇠(12)가 각각 마주보는 위치에 일체로 구비되어 있으며, V절곡부와 추진쇠(12) 사이의 위치에서 선형보강부(11)의 외측면에는 걸림쇠(13)가 일체로 구비되어 있는 체결형 갈고리 보강재(5)가 구비되어 있는데;
   갈퀴형 보강재(1)는, V절곡부가 주철근(2)의 외부를 감싼 상태로 띠철근(3) 위에 놓이는 것과 병행하여 선형보강부(11)가 지지철근(4) 위에 놓이는 형태로 설치되며;
   선형보강부(11)가 지지철근(4) 위에 놓인 상태에서 지지철근(4)이 후크절곡부(10) 방향으로 이동하여 후크절곡부(10)의 후크형태로 절곡된 부분에 끼워지게 됨으로써, 지지철근(4)과 갈퀴형 보강재(1)가 결속되며;
   체결용 갈고리 보강재(5)의 V절곡부가 주철근(2)의 외부를 감싸면서 띠철근(3) 위에 놓이는 과정에서 걸림쇠(13)와 추진쇠(12)가 띠철근(3)과 지지철근(4) 사이의 간격에 끼워지면서, 추진쇠(12)는 지지철근(4)을 밀어서 후크절곡부(10) 방향으로 자동적으로 이동시키게 되어 갈퀴형 보강재(1)의 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 후크절곡부(10)에 지지철근(4)이 끼워지게 만들며, 걸림쇠(13)는 띠철근(3)의 내측면에 밀착됨으로써 체결용 갈고리 보강재(5)의 역진을 방지하고 지지철근(4)이 갈퀴형 보강재(1)의 후크절곡부(10)에 끼워져서 지지철근(4)과 갈퀴형 보강재(1)가 결속되어 있는 상태를 유지하게 만드는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 철근조립체.
   
2. 삭제
3. 철근조립체(100)를 제작 한 후 상기 철근조립체(100)가 매립되도록 콘크리트를 타설하여, 철근조립체(100)에 의해 보강된 철근콘크리트 기둥의 제작방법으로서,
   철근조립체(100)의 제작은,
   주철근(2)과 띠철근(3)으로 평면 형상이 사각형상을 이루는 철근망을 제작하고;
   양단에는 걸림부(40)가 형성되어 있는 지지철근(4)을, 띠철근(3)으로 감싸져 있는 공간 내에서 띠철근(3)과 나란하게 띠철근(3) 위에 설치하되, 지지철근(4)이 띠철근(3) 위에 놓인 상태에서는 걸림부(40)가 띠철근(3)에 걸리게 되어 지지철근(4)이 그 연장된 방향으로 이동되지 않도록 설치하며;
   2개의 선형보강부(11)가 예각을 이루도록 만나서 V절곡부에서 연속되어 있어서 V자 형상을 가지며, 선형보강부(11)의 자유단부는 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 후크절곡부(10)로 구성된 갈퀴형 보강재(1)를 설치하되, 갈퀴형 보강재(1)의 V절곡부가 주철근(2)의 외부를 감싼 상태에서 V절곡부가 띠철근(3) 위에 놓여 띠철근(3)에 의해 지지되는 것과 병행하여 선형보강부(11)가 지지철근(4) 위에 놓이도록 갈퀴형 보강재(1)를 설치하며;
   2개의 선형보강부(11)가 예각을 이루도록 만나서 V절곡부에서 연속되어 있어서 V자 형상을 가지며, 선형보강부(11)의 자유단부는 후크형태로 절곡된 후크절곡부(10)로 구성되고, 2개의 선형보강부(11)가 서로 마주보는 내측면에서 추진쇠(12)가 각각 마주보는 위치에 일체로 구비되어 있으며, V절곡부와 추진쇠(12) 사이의 위치에서 선형보강부(11)의 외측면에는 걸림쇠(13)가 일체로 구비되어 있는 체결형 갈고리 보강재(5)를 설치하는데;
   선형보강부(11)가 지지철근(4) 위에 놓인 상태에서, 체결용 갈고리 보강재(5)의 V절곡부가 주철근(2)의 외부를 감싸면서 띠철근(3) 위에 놓게 되는데, 걸림쇠(13)와 추진쇠(12)가 띠철근(3)과 지지철근(4) 사이의 간격에 끼워지면서, 추진쇠(12)는 지지철근(4)을 밀어서 후크절곡부(10) 방향으로 자동적으로 이동시키게 되어 갈퀴형 보강재(1)에서 후크형태를 이루도록 예각으로 절곡된 후크절곡부(10)에 지지철근(4)이 끼워지게 만들며, 걸림쇠(13)는 띠철근(3)의 내측면에 밀착됨으로써 체결용 갈고리 보강재(5)의 역진을 방지하고 지지철근(4)이 갈퀴형 보강재(1)의 후크절곡부(10)에 끼워져서 지지철근(4)과 갈퀴형 보강재(1)가 결속되어 있는 상태를 유지하게 만드는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥의 제작방법.

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