KR102102358B1 - 보강근의 기계식 정착구 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의해 보강근에 대한 정착 작업을 용이하게 하고, 덮개식 정착방식에 있어서 덮개의 간극에 의한 결속력 저하를 방지하며, FRP 보강근의 정착에 적합한 기계식 정착구가 개시된다. 본 발명은 내부에 일 방향으로 수개의 단차가 형성되고, 외부에 일단에서 타단으로 높아지는 경사진 나사산이 형성되며, 보강근 측면에서 끼움 결합되어 결착되는 한 쌍의 몸통과, 상기 몸통 외부의 경사진 나사산으로 조임 결합되는 너트식 지압판으로 구성된 보강근의 기계식 정착구를 제공한다.

Description

보강근의 기계식 정착구{MECHANICAL ANCHORAGE OF REBAR}

본 발명은 보강근의 기계식 정착구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics;FRP) 보강근의 기계식 정착구에 관한 발명이다.

철근콘크리트 구조물은 다양한 부식 환경에 노출되어 있으며, 이에 따른 철근 부식으로 인하여 구조물의 수명 단축 및 잦은 유지보수가 실시되고 있다. 이러한 철근의 부식 문제를 해결하고 유지관리 비용을 최소화하기 위한 방안으로 철근 대체재료로서의 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics;FRP) 복합재료를 활용한 보강근 개발 및 활용이 활발히 진행되고 있다. 현재 제품화되어 사용되는 FRP 보강근의 보강섬유로는 유리섬유(GFRP), 탄소섬유(CFRP), 아라미드섬유(AFRP) 등이 있으며, 철근(400MPa) 대비 약 200% 이상의 높은 인장강도, 고 내부식성 및 전기 전도성에 탁월한 장점을 가지고 있다.

그러나 FRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서 구조물의 일체화 및 보강근의 연속성을 위한 배근상의 정착과 이음에 대한 문제를 해결해야 한다. 국내의 경우 FRP 보강근의 정착구에 대한 연구는 없으며, 부착 및 정착길이 산정에 대한 연구가 진행되어 왔다. 또한, 관련된 특허는 대부분 FRP를 긴장재(prestressed bar)로 활용 시 사용되는 정착장치에 대한 것이 대부분이다.

종래 이형철근의 정착구는 이형철근의 외주면에 고정구를 나사결합하기 위해서, 별도의 나사텝을 성형가공하여야 하는 불편함이 있고, 이를 해결하기 위하여 2개의 덮개를 이용 끼움식으로 감싸는 구조는 생산 오차 등으로 인한 간극을 해결하지 못하여 철근을 견고하게 결속하지 못하는 문제점이 있으며, 나아가 정착구 내부에 보강근이 간격을 두고 삽입되고 이후 충진재를 이용하여 정착구와 보강근을 일체화 시키는 방법은 충진재의 주입상태에 따라 정착구와 보강근의 결합이 헐거워질 수 있는 문제 및 생산 오차 등에 의한 문제가 여전히 상존한다.

따라서 FRP 보강근의 재료적 특성상 철근과 같은 갈고리 형태 등의 가공이 어려우며 용접이 불가능한 단점을 보완하여, 다양한 콘크리트 구조형식에 대응 할 수 있는 기계적 정착구 및 커플러가 반드시 필요하다.

[선행기술문헌]

공개특허공보 제10-2013-0076088(2013.07.08.)

등록특허 제10-0949195(2010.03.23.)

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 보강근에 대한 정착 작업을 용이하게 하고, 덮개식 정착방식에 있어서 덮개의 간극에 의한 결속력 저하를 방지하며, FRP 보강근의 정착에 적합한 기계식 정착구를 제공하는데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 내부에 일 방향으로 수개의 단차가 형성되고, 외부에 일단에서 타단으로 높아지는 경사진 나사산이 형성되며, 보강근 측면에서 끼움 결합되어 결착되는 한 쌍의 몸통과, 상기 몸통 외부의 경사진 나사산으로 조임 결합되는 너트식 지압판으로 구성된 보강근의 기계식 정착구를 제공한다.

또한, 상기 몸통은 상기 보강근에 완전 결착 시 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 보강근의 기계식 정착구를 제공한다.

또한, 상기 몸통의 외주면의 상기 타단은 너트 형태로 형성되고, 상기 몸통의 각 부재가 마주보는 면에는 서로 대응되는 고정돌기 및 고정홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강근의 기계식 정착구를 제공한다.

또한, 상기 너트식 지압판은 일측에 타측보다 큰 외경을 갖는 지압부가 형성되는 것을 특징으로 하는 보강근의 기계식 정착구를 제공한다.

또한, 상기 몸통 및 상기 너트식 지압판은 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics) 복합재료를 사용하여 제작된 것을 특징으로 하는 보강근의 기계식 정착구를 제공한다.

본 발명에 따르면 보강근에 대한 정착 작업을 용이하게 하고, 덮개식 정착 방식에 있어서 덮개의 간극에 의한 결속력 저하를 방지하며, FRP 보강근의 정착에 적합한 기계식 정착구를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 기계식 정착구와 보강근의 결합 상태 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 기계식 정착구의 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 기계식 정착구의 종단면도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명에 의한 기계식 정착구(100)와 보강근(1)의 결합 상태 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 기계식 정착구(100)의 분해 사시도, 도 3은 본 발명에 의한 기계식 정착구(100)의 종단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 기계식 정착구(100)는 내부(114)에 일 방향으로 수개의 단차(112)가 형성되고, 외부에 일단에서 타단(115)으로 높아지는 경사진 나사산(113)이 형성되며, 보강근 측면에서 끼움 결합되어 결착되는 한 쌍의 몸통(110)과, 상기 몸통 외부의 경사진 나사산(113)으로 조임 결합되는 너트식 지압판(120)으로 구성된다.

상기 단차(112)는 상기 몸통(110)의 내주면에 형성되고, 몸통의 내경이 일단에서 타단을 향하여 연속적으로 감소하다가 급격히 증가하며 형성되는 것으로 간격을 두고 수개의 단차가 형성된다. 이러한 단차는 보강근의 마디(3)가 끼움 결합되는 부분으로 결합된 보강근(1)이 체결된 정착구를(도 1을 참고하면 A방향 및 A'방향) 이탈하는 것을 방지하기 위하여 보강근의 마디(3)와 접하는 내주면에 형성되도록 하였다.

상기 나사산(113)은 몸통의 외주면에 형성되고, 몸통의 일단에서 타단으로 갈수록 몸통 종단면의 두께가 증가하도록 경사진 형상이 된다. 이러한 나사산은 너트식 지압판(120)이 조임 결합되어 몸통(110)과 결합되는 부분이고, 타단로 갈수록 외경이 증가하여 너트식 지압판이 조임 방향으로 회전할수록 몸통이 더욱 강하게 가압되어 보강근과 상기 몸통의 견고한 체결을 구현하도록 한다.

상기 몸통(110)은 대칭되는 한 쌍의 부재(111)로서 각 부재(111)는 내부(114)에 보강근의 측면에서 끼움 결합할 수 있는 반원형의 공간이 종방향으로 형성된다.

상기 몸통(110)은 상기 보강근에 완전 결착 시 서로 이격되는 것이 바람직하다. 즉, 몸통 내부(114)의 곡률 반경은 보강근 외부의 곡률 반경과 일치하는 것이 바람직하나, 몸통의 각 부재의 내부(114)는 반원이 아닌 호형으로 형성되어 보강근에 결착된 상태에서 각 부재가 서로 이격되는 것이 가장 바람직하다. 이는 몸통의 나사산(113)으로 너트식 지압판(120)이 조임 결합될 때 몸통 각 부재의 이격된 공간(116)만큼 지압판(120)이 조임 회전할 수 있어 보강근과 몸통(110)의 결착을 더욱 견고하게 하고 생산오차에 의한 보강근과 각 부재(111)들 사이에 간극이 존재하는 경우에도 너트식 지압판(120)의 조임으로 보강근을 견고하게 결속하도록 한다.

상기 몸통의 타단(115)은 외주면이 너트형태로 형성되고, 상기 경사진 나사산(113)이 상기 타단(115)의 일측으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 너트형태는 4각이나 6각 따위의 형태로서 내부에 나사산이 있어 볼트 등의 나사산과 맞물려 부품 등을 죄는데 사용되는 형태이다. 따라서, 너트식 지압판이 조임 결합한 상태에서 상기 타단(115)과 너트식 지압판(120)이 노출되면 스패너 등을 이용하여 보강근의 회전없이 간단하게 정착구와 보강근을 체결시킬 수 있다.

또한, 몸통(110) 각 부재(111)가 서로 마주보는 면에는 대응되는 고정돌기(p1) 및 고정홈(p2)을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 한 쌍의 몸통이 보강근의 양 측면에서 보강근에 끼움 결합된 경우 고정돌기(p1)가 고정홈(p2)에 삽입되어 너트식 지압판(120)의 조임 전에 몸통(110)이 분리되는 것을 방지하여 작업의 편의성을 향상시킨다.

상기 너트식 지압판(120)은 내주면에 나사산이 형성되어 몸통 외부에 형성된 나사산으로 조임 결합되는 부재로서 한 쌍의 몸통을 보강근과 체결시키는 역할을 한다. 상기 너트식이란 4각이나 6각 등의 블록 중앙에 뚫은 구멍 내부에 나사산이 있는 고정구를 의미한다. 또한, 너트식 지압판(120)의 최대 내경은 상기 몸통(110)이 보강근에 체결된 상태에서의 최대 외경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

너트식 지압판(120)은 일측에 타측보다 큰 외경을 갖는 지압부(121)가 형성되는 것이 바람직하다. 너트식 지압판(120)의 외부로 돌출된 지압부는 콘크리트 등에 매설된 상태에서 정착구 및 이에 결착된 보강근의 안정성을 확보한다. 상기 지압부(121)는 외경이 일정하거나 상광하협 형태로 외경이 변할 수 있고, 외주면이 너트형태 이거나 각이 없는 원형일 수 있다. 지압부(121)의 외경 및 외주면은 구조설계에 시 요구되는 정착력 및 시공조건에 따라 그 크기 및 형태를 다르게 제작할 수 있다.

상기 몸통(110) 및 너트식 지압판(120)은 FRP 복합재료를 사용하여 제조되는 것이 바람직하다. 몸통의 이격된 공간(116)만큼 너트식 지압판(120)을 더욱 강하게 조임에 따라 몸통(110)과 너트식 지압판(120)이 받는 하중이 증가하므로 고 인장강도, 고 내부식성을 확보한 FRP 정착구를 제작하여 정착구의 수명을 연장하고 더불어 비용절감이 가능하다.

일반적으로 합성수지를 사용한 제품들은 몰드(mold)를 이용한 사출성형, 압출성형, 블로우성형 등과 같은 방법으로 제조된다. 본 발명에 따른 FRP 기계식 정착구는 몰드에 연화된 수지를 주입하는 사출성형, 원료를 가열실내에서 연화시키고 닫혀져 있는 캐비티(cavity)에 밀어 넣어 가압 경화하는 이송성형(transfer molding) 등의 방식으로 제조할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 기계식 정착구는 보강근을 콘크리트 구조물 지지를 위해 정착시키기 위한 것으로 본 발명에 따른 기계식 정착구와 보강근의 체결방법 및 그 효과를 설명한다.

본 발명에 따른 기계식 정착구의 체결방법은 먼저 보강근(1)의 일단에 너트식 지압판(120)을 통과시킨 다음 몸통의 각 부재(111)에 보강근(1)을 끼움 결합하고 몸통 일단의 나사산(113)으로 너트식 지압판(120)을 조임 결합시켜 수행된다.

본 발명에 따른 기계식 정착구에 의하여 보강근을 정착할 경우 작업시 간단한 도구로 정착구의 몸통(110) 및 너트식 지압판(120)을 조작하여 체결할 수 있고, 대칭을 이루는 부재(111)를 보강근의 양측에서 끼움 결합하여 보강근 자체의 회전이나 보강근 일단에 추가의 나사산 가공이 필요없고, 보강근에 형성된 마디에 밀착되는 단차(112)에 의해 이탈이 방지되며, 몸통의 이격된 공간(116)이 있어 너트식 지압판의 조임을 더욱 강하게 할 수 있다.

1 : 보강근 3 : 마디
100 : 기계식 정착구 110 : 몸통
111 : 각 부재 112 : 단차
113 : 나사산 114 : 내부
115 : 타단 116 : 이격된 공간
120 : 너트식 지압판 121 : 지압부
p1 : 고정돌기 p2 : 고정홈

Claims (5)

1. 내부에 일 방향으로 수개의 단차가 형성되고, 외부에 일단에서 타단으로 높아지는 경사진 나사산이 형성되며, 보강근 측면에서 끼움 결합되어 결착되는 한 쌍의 몸통과,
   상기 몸통 외부의 경사진 나사산으로 조임 결합되는 너트식 지압판으로 구성된 FRP 보강근의 기계식 정착구로서,
   상기 단차는 상기 몸통의 내주면에 형성되고, 몸통의 내경이 일단에서 타단을 향하여 연속적으로 감소하다가 증가하며 형성되되, 상기 단차 간격은 상기 보강근의 마디 간격과 동일하고, 상기 단차는 상기 보강근의 마디와 끼움결합되고,
   상기 몸통은 상기 보강근에 완전 결착 시 서로 이격되고,
   상기 몸통의 외주면의 상기 타단은 너트 형태로 형성되고, 상기 몸통의 각 부재가 마주보는 면에는 서로 대응되는 고정돌기 및 고정홈을 더 포함하고,
   상기 너트식 지압판은 내주면에 나사산이 형성되되, 일측에 타측보다 큰 외경을 갖는 지압부가 형성되고,
   상기 몸통 및 상기 너트식 지압판은 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics) 복합재료를 사용하여 제작된 것을 특징으로 하는 FRP 보강근의 기계식 정착구.
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