KR102274384B1 - 강관 이음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마주보는 흙막이 벽체 사이에 설치되어 굴착공사 중 흙막이 벽체를 지지하는 강관 버팀보 등을 견고하게 이음 연결하는 강관 이음장치에 관한 것으로서, 본 발명의 강관 이음장치는 양측에서 강관들이 끼움 결합될 수 있는 제1 이음 결합부(10a) 및 제2 이음 결합부(10b)가 형성되며, 상기 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부가 접하는 부위 둘레를 따라 돌출된 강관 스토퍼(12)가 구비된 이음 소켓부(10); 상기 이음 소켓부의 상부를 덮는 상부 커플링(20); 상기 이음 소켓부의 하부를 덮고 상기 상부 커플링과 결합하는 하부 커플링(30)을 포함하고, 상기 강관 스토퍼는 상기 이음 소켓부 전체 길이를 균등하게 분할하여 상기 제1 이음 결합부와 상기 제2 이음 결합부로 구획하도록 돌출되게 형성되고, 상기 강관들의 내측면이 상기 이음 소켓부의 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부의 외측면에 면접하도록, 상기 강관들이 상기 이음 소켓부에 끼워지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

강관 이음장치{CONNECTION APPARATUS OF STEEL PIPE}

본 발명은 마주보는 흙막이 벽체 사이에 설치되어 굴착공사 중 흙막이 벽체를 지지하는 강관 버팀보 등을 견고하게 이음 연결하는 강관 이음장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설현장의 건물 기초, 지하실 또는 콘크리트 벽체를 축조하기 위해 지반을 굴착하게 되는데, 토압에 의한 굴착면의 붕괴를 방지하기 위해 흙막이 공사가 실시된다.

흙막이 공사는 크게 흙막이 벽체 공사와 굴착공사 중 흙막이 벽체의 붕괴를 방지하기 위한 지보재 공사로 나눌 수 있고, 흙막이 벽체로는 엄지말뚝+토류판, 강널말뚝, 콘크리트 지하연속벽 등 중에서 어느 하나가, 지보재로는 버팀보, 그라운드 앵커, 소일네일 등 중에서 어느 하나가 지반 조건, 현장 상황 및 경제성 등을 고려하여 선택되어 시공된다.

흙막이 벽체로 엄지말뚝+토류판을 그리고 지보재로 버팀보를 사용하는 흙막이 공사가 가장 널리 사용되고 있는데, 이때 흙막이 공사는 소정 간격으로 지반에 설치되는 H형강(엄지말뚝, 어미말뚝) 사이에 굴착면을 받치는 토류판을 삽입하여 흙막이 벽체를 시공하고, 이어서 일정 심도로 굴착한 다음 H형강의 일측면에 띠장을 설치하고, 서로 마주보는 띠장 사이에 버팀보를 설치하여 흙막이 벽체를 지지한 후 굴착과 띠장 및 버팀보 설치 공정을 예정 심도까지 반복하여 공사를 완료하게 된다. 여기서, 버팀보는 보편적으로 H형강이 사용되나, 안정성이 좌굴하중에 의해 결정되는 H형강의 단점을 극복하기 위해 전체 버팀 시스템에 대한 안정성이 우수한 강관이 사용되기도 한다.

이러한 강관을 이용한 버팀보의 경우, 지반굴착 전 강관과 강관을 용접하여 흙막이 벽체를 지지하거나, 강관 사이에 플랜지부를 두고 볼트접합을 통해 연결하여 흙막이 벽체를 지지하도록 설치되기도 한다.

그러나, 종래 강관을 이용한 버팀보는 시공 완료 후 강관을 해체하는 경우 강관 사이의 이음부에 손상이 발생되거나, 강관 이음부 및 접합부의 용접 시공으로 인해 부품의 품질관리에 많은 노력과 비용이 발생된다는 문제가 있었다.

본 발명의 종래 기술로는 특허등록 제838736호 "버팀보용 강관 이음장치 및 결합장치"(특허문헌 1)가 개시되어 있다. 상기 특허문헌 1에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 동일선상에 위치하는 한 쌍의 강관 대향 단부의 둘레방향 일측 외면을 감싸며, 둘레방향 양단부에 절곡 연장되는 제 1 결합편이 각각 형성되는 제 1 링플레이트; 상기 강관 대향 단부의 둘레방향 타측 외면을 감싸며, 둘레방향 양단부에 절곡 연장되고, 상기 제 1 결합편과 볼트 결합되는 제 2 결합편이 상기 제 1 결합편에 대응되도록 각각 형성되는 제 2 링플레이트; 상기 제 1 결합편 및 제 2 결합편에 수직하게 제 1 링 플레이트 및 제 2 링플레이트의 둘레방향으로 일정 길이를 갖도록 설치되는 복수 개의 보강편; 상기 제 1 결합편 및 제 2 결합편을 상호 고정시키도록 상기 제 1 결합편 및 제 2 결합편의 관통공에 체결되는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 버팀보용 강관 이음장치를 제안하였다.

그러나, 상기 특허문헌 1은 강관 결합시에 제 1 결합편과 제 2 결합편이 볼트와 같은 결합수단으로 결합시키더라도 마찰접합의 특성상 완전하게 밀착되지 않고 틈이 벌어지는 형상이 나타나고, 이러한 틈으로 인해 제 1 결합편과 제 2 결합편을 결합시키는 각 볼트 사이에 동일한 체결력(토크치)이 도입되지 않아 일부의 볼트에는 적정 체결력이 도입되지 않는 문제점이 있었다.

또한, 상기 특허문헌 1은 강관과 강관이 연결되는 중앙부에 버팀보용 강관 이음장치를 배치하는 것이 어려우며, 버팀보용 강관 이음장치가 중앙에 배치되지 않는 경우에 짧게 배치되는 쪽의 강관을 지지하는 강도가 저하되어 전체적인 이음부의 휨저항성이 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 종래 기술로는 특허등록 제0699040호 "흙막이 벽체 지지용 버팀보의 연결구조"(특허문헌 2)이 개시되어 있다.

특허문헌 2에 따른 흙막이 벽체 지지용 버팀보의 연결구조에 따르면, 두 개의 버팀보 단부를 서로 맞댄 후, 두 버팀보를 연결판 및 보강재로 연결하도록 이루어진다. 이 때, 연결판 및 보강재는 버팀보에 볼트 결합되어 두 버팀보를 연결하게 된다.

특허문헌 2에 따른 흙막이 벽체 지지용 버팀보의 연결구조에 따르면, 두 버팀보의 선단이 서로 접촉된 상태에서 단지 커플링 방식만으로 연결이 되는데, 이 경우 두 버팀보의 연결은 면대면의 접촉이 아니라 버팀보 단부끼리의 접촉(선과 선의 접촉)만으로 이루어지기 때문에, 축력분산이 잘 이루어지지 않기 때문에 연결후 축력에 의해 연결부분에 변형이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

-특허등록 제838736호 "버팀보용 강관 이음장치 및 결합장치" -특허등록 제1357775호 "엔드플레이트를 이용한 버팀보 연결장치"

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 강관과 강관을 연결하는 버팀보용 강관 이음장치로서, 이음 소켓부를 매개로 강관들을 이음 소켓부의 양쪽 제1 및 제2 이음 결합부에 먼저 끼움 결합한 후, 추가적으로 상하부 커플링에 의해 견고하게 고정 결합시킴으로써, 특히 종방향으로 작용하는 토압에 대항하여 더욱 강력하게 지지할 수 있는 강관 이음 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 버팀보 강관 단부끼리의 선 접촉이 아닌, 각각의 강관이 이음 소켓부와 면접촉된 상태에서 다시 상하부 커플링에 의해 견고하게 고정될 수 있기에, 종방향으로 작용하는 토압에 대항하여 강력하게 지지함과 동시에, 연결 부분에서의 변형을 방지할 수 있는 강관 이음 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 강관 스토퍼를 중심으로 양쪽에서 끼워지는 강관의 깊이가 좌우 균일하게 배치되기에, 두 버팀보의 축력이 균등하게 분산되어 연결 후 연결부분에서의 변형을 방지할 수 있는 강관 이음장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원형 또는 사각형의 강관들(1, 1')을 서로 연결해주는 강관 이음장치에 있어서, 양측에서 강관들이 끼움 결합될 수 있는 제1 이음 결합부(10a) 및 제2 이음 결합부(10b)가 형성되며, 상기 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부가 접하는 부위 둘레를 따라 돌출된 강관 스토퍼(12)가 구비된 이음 소켓부(10); 상기 이음 소켓부의 상부를 덮는 상부 커플링(20); 상기 이음 소켓부의 하부를 덮고 상기 상부 커플링과 결합하는 하부 커플링(30)을 포함하고, 상기 강관 스토퍼는 상기 이음 소켓부 전체 길이를 균등하게 분할하여 상기 제1 이음 결합부와 상기 제2 이음 결합부로 구획하도록 돌출되게 형성되고, 상기 강관들의 내측면이 상기 이음 소켓부의 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부의 외측면에 면접하도록, 상기 강관들이 상기 이음 소켓부에 끼워지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 강관 스토퍼(12)의 끝단면과 상기 이음 소켓부의 제1 및 제2 이음 결합부의 외측면 사이에는, 상기 이음 소켓부에 끼워지는 강관들의 두께와 대응하는 단턱(40)이 형성되고, 그 결과 상기 강관들이 이음 소켓부의 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부에 끼워질 때, 상기 강관 스토퍼 외측면과 이음 소켓부에 끼워진 강관의 외측면은 연속하여 편평한 수평면을 형성한다.

보다 바람직하게는, 상기 이음 소켓부(10)는 양측 방향으로 개방되어 그 내부에 중공부가 형성된 원기둥 또는 사각 기둥 형태로 이루어지고, 상기 중공부을 이루는 상기 이음 소켓부의 내측면에는 양쪽 개방된 방향을 따라 접속구 보강용 리브(14)가 다수 형성된다.

바람직하게는, 상기 이음 소켓부의 상기 제1 이음 연결부 및 제2 이음 연결부 각각에 서로 대응되게 형성된 이음부 체결공(16), 상기 이음 소켓부 양쪽에 각각 키움 결합될 때 상기 이음 소켓부의 이음부 체결공에 대응되게 형성된 강관 체결공(2), 및 상기 상부 및 하부 커플링 결합 시 상기 이음부 체결공과 강관 체결공에 대응되게 형성된 상부 및 하부 커플링 체결공(24, 34)을 포함하고, 상기 강관들이 상기 이음 소켓부에 끼움 결합된 후, 상기 상부 및 하부 커플링이 상호 고정 체결될 때, 체결 볼트(50)가 추가적으로 외측으로부터 상기 커플링 체결공, 상기 강관 체결공, 및 상기 이음부 체결공(16)을 순차적으로 관통하여 체결됨으로써, 상기 이음 소켓부, 상기 강관들, 및 상기 상부 및 하부 커플링을 동시에 고정 체결한다.

보다 바람직하게는, 상기 상부 커플링과 하부 커플링은 양쪽 가장자리를 따라 외측으로 돌출된 플랜지부(22, 32)를 각각 구비하고, 상기 플랜지부에 형성된 다수의 체결공(22a, 32a)에 끼움 결합되는 체결 볼트에 의해 서로 고정 체결된다.

바람직하게는, 상기 상부 커플링의 상측 중앙에는 인양 고리가 더 구비된다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 이음 소켓부를 매개로 강관들을 이음소켓부의 제1 및 제2 이음 결합부에 먼저 끼움 결합한 후, 추가적으로 상하부 커플링에 의해 견고하게 고정 결합시킴으로써, 특히 종방향으로 작용하는 토압에 대항하여 더욱 강력하게 지지할 수 있는 효과를 가진다.

둘째, 버팀보 강관 단부끼리의 선 접촉이 아닌, 각각의 강관이 이음 소켓부와 면접촉된 상태에서 다시 상하부 커플링에 의해 견고하게 고정될 수 있기에, 종방향으로 작용하는 토압에 대항하여 강력하게 지지함과 동시에, 연결 부분에서의 변형을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

세째, 이음 소켓부의 강관 스토퍼를 중심으로 양쪽에서 끼워되는 강관의 깊이가 좌우 균일하게 배치되기에, 두 버팀보의 축력이 균등하게 분산되어 연결 후 연결부분에서의 변형을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강관 이음장치를 이용하여 원형 강관들을 연결하는 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실 예에 따른 강관 이음장치를 이용하여 사각형 강관들을 연결하는 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 각각 도 1 및 도 2의 강관 이음장치 자체의 결합된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 강관 이음장치를 이용하여 버팀보 강관들이 서로 연결된 상태를 도시하는 사용 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강관 이음장치를 이용하여 원형 강관들을 연결하는 구조를 도시하는 분해 사시도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 강관 이음장치(100)는 원형 강관들(1)을 서로 연결해주는 장치로서, 양측에서 원형 강관들이 끼움 결합될 수 있는 제1 이음 결합부(10a) 및 제2 이음 결합부(10b)가 형성되며, 상기 제1 이음 결합부(10a)와 제2 이음 결합부(10b)가 접하는 부위 둘레를 따라 돌출된 강관 스토퍼(12)가 구비된 이음 소켓부(10), 상기 이음 소켓부(10)의 상부를 덮는 상부 커플링(20) 및 상기 이음 소켓부의 하부를 덮고 상기 상부 커플링과 결합하는 하부 커플링(30)을 포함하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 강관 스토퍼(12)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이음 소켓부(10) 전체 길이를 균등하게 분할하여 상기 제1 이음 결합부(10a)와 상기 제2 이음 결합부(10b)로 구획하도록 돌출되게 형성된다.

나아가, 강관들(1)이 이음 스켓부(10)의 제1 이음 결합부(10a) 및 제2 이음 결합부(10b)에 결합됨에 있어서, 끼워지는 강관들(1)의 내측면이 이음 소켓부(10)의 제1 이음 결합부(10a)와 제2 이음 결합부(10b)의 외측면에 각각 면접하도록, 상기 강관들(1)이 상기 이음 소켓부(10)에 끼워지도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 강관 스토퍼(12)의 끝단면과 상기 이음 소켓부(10)의 제1 및 제2 이음 결합부(10a, 10b)의 외측면 사이에는, 상기 이음 소켓부(10)에 끼워지는 강관들(1)의 두께와 대응하는 단턱(40)이 형성되고, 그 결과 상기 강관들이 이음 소켓부(10)의 제1 이음 결합부(10a)와 제2 이음 결합부(10b)에 끼워질 때, 상기 강관 스토퍼 외측면과 이음 소켓부에 끼워진 강관의 외측면은 연속하여 편평한 수평면을 형성한다.

이와 같이, 이음 소켓부(10)의 제1 이음 결합부(10a)와 제2 이음 결합부(10b)에 강관들이 끼워져 전체 외측면이 단턱 또는 단차 없이 연속하여 편평한 외주면을 이룬 상태에서, 상부 커플링(20)과 하부 커플링(30)을 이용하여 이음 소켓부(10)의 상부 및 하부를 덮은 후, 상기 상부 커플링(20)과 하부 커플링(30)을 체결 볼트 등을 이용하여 견고하게 고정 결합시킨다.

이 경우, 상기 상부 커플링(20)과 하부 커플링(30)은 양쪽 가장자리를 따라 외측으로 돌출된 플랜지부(22, 32)를 각각 구비하고, 상기 플랜지부에 형성된 다수의 체결공(22a, 32a)에 끼움 결합되는 체결 볼트에 의해 서로 고정 체결될 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 체결 볼트(50)에 의해 이음 소켓부(10), 및 이음 소켓부의 제1 및 제2 이음 결합부에에 결합된 강관(1), 그리고 이음 소켓부(1)를 상부/하부로부터 덮어 서로 고정 체결되는 상부 커플링(20) 및 하부 커플링(30)을 동시에 고정 체결시킬 수 있음을 특징으로 한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 이음 소켓부(10)에는 제1 이음 연결부(10a) 및 제2 이음 연결부(10b) 각각에 서로 대응되도록 이음부 체결공(16)이 형성되고, 강관(1)에는 이음 소켓부 양쪽에 각각 키움 결합될 때, 이음 소켓부(10)의 이음부 체결공(16)에 대응되도록 강관 체결공(2)이 형성되고, 상부 및 하부 커플링에는 상부 및 하부 커플링 결합 시, 이음부 체결공(16)과 강관 체결공(2)에 동시에 대응되도록 상부 및 하부 커플링 체결공(24, 34)이 형성된다. 따라서, 상기 강관들(1)이 상기 이음 소켓부(10)에 끼움 결합된 후, 상기 상부 및 하부 커플링(20, 30)이 상호 고정 체결될 때, 체결 볼트(50)가 추가적으로 외측으로부터 커플링 체결공(24, 34), 상기 강관 체결공(2), 및 상기 이음부 체결공(16)을 순차적으로 관통하여 체결됨으로써, 상기 이음 소켓부(10), 상기 강관들(1), 및 상기 상부 및 하부 커플링(20, 30)을 동시에 고정 체결할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실 예에 따른 강관 이음장치를 이용하여 사각형 강관들을 연결하는 구조를 도시하는 분해 사시도이다.

도 2에 도시된 강관 이음장치(100')는 사각형의 강관들(1')이 끼움 결합될 수 있도록, 이음 소켓부(10')의 제1 이음 결합부(10a') 및 제2 이음 결합부(10b')가 사각 모양으로 이루어지고, 나아가 강관 스토퍼(12') 또한 그에 대응되게 사각 모양으로 형성된 것 이외에는, 상기 도 1의 원형 강관 이음장치(100)와 구체적 구성 및 기능 측면에서 동일 또는 유사함을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 강관 이음장치를 이용하여 버팀보 강관들이 서로 연결된 상태를 도시하는 사용 상태도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 원형 또는 사각형 강관 이음장치(100, 100')에 의해 원형 또는 사각형의 강관들이 서로 연결될 수 있다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 설계적인 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

Claims (6)

1. 원형 또는 사각형의 강관들(1, 1')을 서로 연결해주는 강관 이음장치에 있어서,
   양측에서 강관들이 끼움 결합될 수 있는 제1 이음 결합부(10a) 및 제2 이음 결합부(10b)가 형성되며, 상기 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부가 접하는 부위 둘레를 따라 돌출된 강관 스토퍼(12)가 구비된 이음 소켓부(10);
   상기 이음 소켓부의 상부를 덮는 상부 커플링(20);
   상기 이음 소켓부의 하부를 덮고 상기 상부 커플링과 결합하는 하부 커플링(30);
   을 포함하고,
   상기 강관 스토퍼는 상기 이음 소켓부 전체 길이를 균등하게 분할하여 상기 제1 이음 결합부와 상기 제2 이음 결합부로 구획하도록 돌출되게 형성되고, 상기 강관들의 내측면이 상기 이음 소켓부의 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부의 외측면에 면접하도록, 상기 강관들이 상기 이음 소켓부에 끼워지도록 구성되고,
   상기 이음 소켓부의 상기 제1 이음 연결부 및 제2 이음 연결부 각각에 서로 대응되게 형성된 이음부 체결공(16), 상기 이음 소켓부 양쪽에 각각 키움 결합될 때 상기 이음 소켓부의 이음부 체결공에 대응되게 형성된 강관 체결공(2), 및 상기 상부 및 하부 커플링 결합 시 상기 이음부 체결공과 강관 체결공에 대응되게 형성된 상부 및 하부 커플링 체결공(24, 34)을 포함하고, 상기 강관들이 상기 이음 소켓부에 끼움 결합된 후, 상기 상부 및 하부 커플링이 상호 고정 체결될 때, 체결 볼트(50)가 추가적으로 외측으로부터 상기 커플링 체결공, 상기 강관 체결공, 및 상기 이음부 체결공(16)을 순차적으로 관통하여 체결됨으로써, 상기 이음 소켓부, 상기 강관들, 및 상기 상부 및 하부 커플링을 동시에 고정 체결하는 강관 이음장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 강관 스토퍼(12)의 끝단면과 상기 이음 소켓부의 제1 및 제2 이음 결합부의 외측면 사이에는, 상기 이음 소켓부에 끼워지는 강관들의 두께와 대응하는 단턱(40)이 형성되고, 그 결과 상기 강관들이 이음 소켓부의 제1 이음 결합부와 제2 이음 결합부에 끼워질 때, 상기 강관 스토퍼 외측면과 이음 소켓부에 끼워진 강관의 외측면은 연속하여 편평한 수평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 강관 이음장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 이음 소켓부(10)는 양측 방향으로 개방되어 그 내부에 중공부가 형성된 원기둥 또는 사각 기둥 형태로 이루어지고, 상기 중공부을 이루는 상기 이음 소켓부의 내측면에는 양쪽 개방된 방향을 따라 접속구 보강용 리브(14)가 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강관 이음장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 상부 커플링과 하부 커플링은 양쪽 가장자리를 따라 외측으로 돌출된 플랜지부(22, 32)를 각각 구비하고, 상기 플랜지부에 형성된 다수의 체결공(22a, 32a)에 끼움 결합되는 체결 볼트에 의해 서로 고정 체결되는 것을 특징으로 하는 강관 이음장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 상부 커플링의 상측 중앙에는 인양 고리가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 강관 이음장치.
   
   

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