KR102417794B1 - 연결이 간편한 이형철근과 이 철근을 연결하기위한 철근커플러 - Google Patents

Abstract

새로운 이형철근을 고안하여 철근을 연결하기 쉽게 하기위한 것으로, 단면이 원형인 봉강에 리브와 마디를 설치함에 원형의 봉강의 일부에 마디가 설치되지 않은 빈 공간을 확보하여 철근이 철근커플러에 삽입될 수 있도록 하고 이 철근을 연결하기 위하여 철근커플러에 적당한수의 돌기를 철근커플러 내면에 설치하여 철근에 설치된 마디가 철근커플러에 설치된 돌출부 사이로 삽입되도록 하여, 철근과 철근커플러와 연결되는 것을 특징으로 하는 이형철근과 그 철근을 연결하는 철근커플러에 관한 것이다.

Description

연결이 간편한 이형철근과 이 철근을 연결하기위한 철근커플러{omitted}

본 발명은 철근과 철근의 연결이 용이하도록 이형철근의 리브와 마디를 새롭게 변형 고안함과 동시에 새롭게 고안된 철근커플러에 관한 것이다

일반적으로, 콘크리트는 압축강도는 비교적 높지만 인장강도는 압축강도에 비하여 매우 낮으므로 이를 보완하기 위하여 이형철근을 배근하여 단점을 보강한다. 이형철근에는 리브와 마디가 있어 철근과 콘크리트의 부착력이 우수해 현대에는 주로 이형철근이 사용되고 있다. 건축 및 토목공사 할 때 철근배근 작업을 수행하게 되는데, 필요에 따라 철근을 상호 연결하는 작업이 필요하게 된다. 통상의 배근작업 시 철근과 철근을 연결하는 연결방법은 겹이음방법, 용접이음방법, 나사이음방법, 기계적이음 등이 제시되고 있다. 겹이음방법은 서로 겹쳐진 이형철근의 단부에 결속선을 감아 상호 연결하는 방법으로, 연결부위에서 철근이 겹침으로 철근이 낭비되고 취약하다. 한편 용접이음방법은 철근의 단부를 용접하는 방법으로, 연결 부분의 강도는 양호하나, 작업이 매우 번거롭고 시간이 많이 걸려 공사가 지연되는 단점이 있다. 나사이음방법은 이형철근의 연결단부에 나사를 가공하여 상호 연결하는 방법으로 연결단부의 가공을 위한 설비가 필요하며, 협소한 공간에서는 시공이 불가능하다. 이와 같은 단점들로 인하여 철근커플러를 이용한 기계적이음을 생각하고 여러가지 철근커플러가 고안 되었으나 이음부위가 약한점, 직경이 너무커서 콘크리트 피복에 생기는 문제등 여러 문제점들을 안고 있다.

현재는 철근을 상호 연결할 때 생기는 문제들 즉 연결이 복잡하다 시간이 많이 든다. 연결부위가 약하다. 철근커플러의 직경이 커서 콘크리트 피복에 생기는 문제 등등을 해결하고자 한다.

이형철근의 장점인 콘크리트와의 부착력을 살리면서 연결이 용이하도록 리브와 마디를 변형하여 새로운 철근을 제공하고 연결방법이 간단하면서 그 연결부위가 견고하여, 결합력이 우수한 철근커플러를 발명하여 제공함으로 해결할 수 있다,

새롭게 고안된 이형철근은 두개의 철근을 고안된 철근커플러를 이용하여 철근을 연결할 때에 커플러의 직경이 현재 사용되는 철근커플러보다 현저히 작아지며 연결할 때 스패너, 렌치등을 이용하여 최대각 90°정도만 회전시키면 됨으로 시간과 장소에 상관없이 그리고 어떤 기계식 이음보다 그 결합력이 우수하고 철근커플러 제작이 간단함으로 경제적으로도 이익이라고 할 수 있다.

도1은 리브가 두 줄 설치되고 마디가 설치된 철근입체도
도2는 도1에서의 철근을 이해하기위한 사시도
도3은 리브가 세 줄 설치되고 마디가 설치된 철근의입체도
도4는 리브가 네 줄 설치되고 마디가 설치된 철근의 입체도
도5는 도1에서 설치했던 리브를 전부 삭제했을 때의 철근의 입체도
도6은 도5에서의 철근 이해하기위한 사시도
도7은 도3에서 리브를 전부 삭제했을 때의 철근의 입체도
도8은 도4에서 리브를 전부 삭제했을 때의 철근의 입체도
도9은 도1, 도5의 철근을 연결하기위한 철근커플러의 입체도와 단면도
도10는 도3, 도7의 철근을 연결하기위한 철근커플러의 입체도와 단면도
도11은 도4, 도8의 철근을 연결하기위한 철근커플러의 입체도와 단면도
도12는 도1 도5의 철근을 도9의 철근커플러를 이용하여 연결할 때의 순서와 연결 결과를 나타낸 도면
도13은 도3, 도7의 철근을 도10의 철근커플러를 이용하여 연결할 때의 순서와 연결 결과를 나타낸 도면
도14는 도4, 도8의 철근을 도11의 철근커플러를 이용하여 연결할 때의 순서와 연결 결과를 나타낸 도면
도15는 나선형철근에서 나사산을 삭제하여 나사산이 철근의 마디 역할과 리부 역할을 할 수 있 도록한 도면
도16은 기존의 나선형 철근과 새롭게 고안된 나선형철근을 기존의 철근커플러를 이용하여 연결한 도면

본 발명에서의 대상은 철근과 그 철근을 연결하는 철근커플러이다.

철근의 형상은 원형으로 길이가 보통4m의 봉강이며 표면에 요철(凹凸) 처리 즉 리브와 마디가 돌출되어있는 이형철근을 의미한다.

철근커플러의 형상은 원통형 관재로 길이는 보통10cm 로 가운데기 빈 공간을 갖는 원형 파이프형태이다.

앞으로 사용할 설명의 정의는 철근과 철근커플러에서 길이방향은 항상 세로방향이고 직선이다 로 정의함(*여기서 4m, 10cm는 길이방향을 확실히 하기위한 수단으로 사용한 것으로 특별한 의미는 없음)

세로방향에 직교하는 방향은 항상 가로방향으로 직교하는 점에서 원둘레를 따라가는 방향이다 로 정의한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다

도1에서: 상단도면 철근의 입체도, 중간도면 단면선 m에 의한 단면도, 하단도면리브와 마디가 설치되는 각도를 보여줌.

상기 도면 에서와 같이 높이와 너비와 형상이 일정한 리브와 마디가 다음과 같이 설치된다. 철근의 세로 방향으로 두 줄의 리브(21)가 철근단면의 중심각이 180°되도록 철근표면 양쪽에 원점에 대칭이 되도록 등간 설치되며 원주는 이등분된다.

두 줄의 리브에서 일정한 간격을 두고 리브에 직교하도록 마디가 한쪽 방향으로만 설치되고 그 길이는 리브와 리브사이 거리의 절반이다. 따라서 철근표면에는 마디가 설치되지 않은 공간이 두 면 철근표면의 양쪽에 원점에 대칭으로 생긴다. 이 공간의 크기는 대략적으로 철근 원주둘레의 1/4정도(중심각90°) 이다.

여기서 마디가 서로 반대 방향으로 설치되면 마디가 설치되지 않은 공간이 철근표면의 한쪽 면에만 생기므로 반드시 마디는 같은 방향으로 설치되어야 한다. 참고로 이 마디가 설치되지 않은 공간을 이용하여 철근을 철근커플러에 삼입시킬 수 있다.

도2는: 도1에서의 리브와 마디가 설치된 철근의 실제 모양을 보여주는 사시도이다. 이 도면을 통하여 마디가 설치되지 않은 공간을 보여주고 있다. 도면 중앙의 공간으로 말 그대로 마디뿐만 아니라 아무것도 설치되지 않은 공간이 철근의 하단부터 상단까지 쭉 뻗어있다. 도2를 통하여 도3과 도4에서의 철근을 추론할 수 있다. 도3 도4에서는 이 사시도가 생략됨

도3 : 도3, 도4에서 상단도면 철근의 입체도, 중간도면 단면선 m에 의한 단면도, 하단도면 리브와 마디가 설치되는 각도를 보여줌.

도3에서 철근의 세로 방향으로 리브가 세줄 설치되고 그 각도는 각각120°로 원주를 삼등분한다. 도1과 같은 방법으로 마디를 설치하면 마디가 설치되지 않은 공간이 철근의 표면에 생기게 된다. 이 공간의 크기는 대략적으로 철근의 원주둘레의 1/6정도(중심각60°) 씩의 공간이 세 곳에 생기게 된다. 도3 하단 그림 참고

도4는: 여기서는 철근의 세로 방향으로 리브가 네 줄 설치되고 그 각도는 각각90°원주를 사등분한다. 도1과 같은 방법으로 마디를 설치하면 마디가 설치되지 않은 공간이 철근의 표면에 생기게 된다. 이 공간의 크기는 대략적으로 철근 원주둘레의 1/8정도(중심각45°) 씩의 공간이 네 곳에 생기게 된다. 도3 하단 그림 참고

도5는: 도1 철근에 설치되었던 두 줄의 리브를 전부 삭제했을 때의 입체도로 마디만 남아있고 마디가 설치되지 않은 공간은 도1과 같이 두면이다. 리브를 삭제한 이유는 철근을 철근커플러와 연결할 때 리브가 있을 때에는 한쪽 방향으로만 회전시켜야 되지만 리브가 삭제되면 방향에 관계없이 회전시켜 연결할 수 있다.

여기서 리브가 삭제됨으로 콘크리트와의 부착력에 문제가 생길 수 있으나 삭제된 리브만큼의 부피를 남겨진 마디의 부피를 크게 함으로 해결할 수 있다.

도6은: 도5에서의 철근으로 마디만 두 줄로 남겨진 철근의 실제 모양을 보여주는 사시도이다. 이 도면을 통하여 마디가 설치되지 않은 공간을 확인 할 수 있고 도7과 도8에서의 철근을 추론할 수 있다. 도7 도8에서는 이 사시도가 생략됨

도7은: 도3 철근에 설치되었던 세 줄의 리브를 전부 삭제한 입체도로 마디(37)만 세 줄 남아 있음을 보여 주고 마디가 설치되지 않은 공간은 도3과 같이 세 면이다. 도5의 설명 참조바람.

도8은: 도4 철근에 설치되었던 네 줄의 리브를 전부 삭제한 입체도로 마디(37)만 네 줄 남아있음을 보여 주고 마디가 설치되지 않은 공간은 도4와 같이 네 면이다. 도5의 설명 참조바람.

도9은 도1과 도5 철근을 연결하기위한 철근커플러(200)로 하단 중간 도면은 철근커플러(200)의 입체도이고 입체도 양쪽에 그려진 도면은 입체도 에서 절단선 n에 의하여 세로방향으로 절단된 도면으로 철근커플러의 내부를 보여준다.

철근을 연결하기 위하여 철근의 굵기에 따라 연결을 지탱할 수 있는 일정한 두께와 일정한 세로길이를 갖는 원통형관재 내부에 세로방향 두 줄로 중심각이 같도록 두 줄의 돌기를 등간으로 설치할 때, 돌기의 하나하나의 세로길이, 위 아래로 떨어진 거리, 가로길이, 높이, 형태, 설치되는 위치는 다음과 같다.

돌기의 세로 길이는 도1, 도5에 설치된 마디와 마디사이의 거리와 같고, 돌기와 돌기가 위 아래로 떨어진 거리(202)는 도1과 도5에 설치된 마디의 너비와 같도록 하고, 돌기의 가로 길이는 도1과 도5에 명시된 철근의 마디가 설치되지 않은 공간 즉 리브와 리브사이 거리의 절반 정도 즉 마디 길이와 같고, 높이는 마디의 높이와 같은 사각형 형태인 육면체의 돌기들로 중심각이 대략 4등분되도록 두 줄이 원점에 대칭으로 설치된다. 도9 상단에 각도 표시된 도면참고.

상단의 빗금 친 도면은 화살표가 지목하는 대로 절단선 n에 의하여 세로방향으로 절단된 철근커플러의 단면을 보여준다. 철근커플러를 둘로 나누는 중간지점에 설치된 볼트(203)를 기준으로 철근커플러에는 연결할 철근은, 도1의 철근 또는 도5의 철근 두 개가 한 개는 아래 부분에 또 다를 한 개는 위에 부분에 각각 삽입된다, 이때 중간에 설치된 볼트대신 철근커플러의 몸체에 돌출부등을 설치할 수 있다.

도10은: 도3의 철근 또는 도7의 철근을 연결하기 위한 철근커플러(300)로 여기서는 돌기가 세 줄로 중심각이 같도록 등간으로 설치된다는 것을 염두에 두고 도9에서의 설명을 참조바랍니다.

도11은: 도4의 철근 또는 도8의 철근을 연결하기위한 철근커플러(400)로 여기서는 돌기가 네 줄로 중심각이 같도록 등간으로 설치된다는 것을 염두에 두고 도9에서의 설명을 참조바랍니다.

도12는: 도1에서의 철근(20) 또는 도5에서의 철근(26)이 철근커플러(200)에 삽입되는 과정과 삽입된 결과를 보여주는 도면으로 도면의 왼쪽 상단은 철근(20) 이거나 철근(26)이고 그 아래는 도면은 철근을 아래에서 위로 올려다본 도면이다. 그 아래 철근커플러(200)의 입체도 상단에서 내려다 본 도면이고 그 아래는 철근커플러(200)의 입체도 이다. 화살표가 지목하듯 철근에서 마디가 설치되지 않은 확보된 빈공간은 철근커플러의 돌기와 대응되고, 철근의 리브와 마디는 철근커플러의 돌기가 없는 공간에 각각 대응하여 철근은 철근커플러의 중간 지점까지 세 마디가 삽입됨을 보여주고 있다, 그 다음에 삽입된 철근을 90°정도 화살표 방향으로 강제로 회전시키면 오른편 도면과 같이 철근의 마디는 철근커플러의 돌기 사이에 끼워진 후 철근에 설치된 리브와 철근커플러의 돌기에 걸려 더 이상 회전시킬 수 없다. 철근의 마디(22)는 철근커플러의 돌기(201)사이에 강제로 끼워짐으로 철근과 철근커플러는 아주 강하게 결합하게 된다. 마디가 철근커플러의 돌기 사이로 삽입됨으로 마디가 있던 공간은 빈 공간으로 남는다. 이 공간에는 철근 배근작업 후에 콘크리트를 타설하면 콘크리트가 스며들어 단단히 양생되어 고정되고 강한 충격에도 풀리거나 끊어지지 않는다. 혹시라도 결합된 철근이 풀릴 것을 방지하기 위하여는 철근커플러 외면으로부터 콘크리트가 채워지는 공간의 리부 바로 앞부분에 철근커플러의 외측면에서 내측면까지 수직으로 볼트 삽입구를 확보하고 볼트를 한 개 삽입 체결하면 된다. 만약 철근이 리브가 삭제된 철근이면 철근커플러의돌기 양쪽 끝 빈공간에 같은 방법으로 각각 한 개씩의 볼트 두 개를 체결하면 된다.

도13은: 도3 또는 도7의 철근이 철근을 연결할 철근커플러(300)에 삽입되는 과정과 삽입된 결과를 보여주는 그림으로 도12설명 참조 바랍니다.

도14은: 도4 또는 도8의 철근이 철근을 연결할 철근커플러(400)에 삽입되는 과정과 삽입된 결과를 보여주는 그림으로 도12에서의 설명을 참조 바랍니다.

도15: 맨 위의 도면은 현재 생산되어 사용되는 나선형 철근(50)으로 원형봉강 표면을 감아 도는 나사산(51)의 간격이 조밀하여 철근의 마디 역할을 하는 데는 무리가 있다. 다시 말하여 마디가 너무 조밀하면 콘크리트 타설 양생후 철근을 인발하면 쉽게 분리된다. 즉 철근의 마디와 마디사이의 거리가 적당히 확보 되어야 철근으로의 역할을 할 수 있다. 나사산과 나사산 사이의 거리를 넓게 하기 위하여는 나사의 경사를 크게 하면 되나 그러면 강하게 조여도 나사가 풀릴 수 있다.

그러므로 나사의 경사는 작을수록 힘을 받는다. 이를 해결하기 위하여는 도15의 두 번째 줄 첫 번째 원 안에 그려진 도면처럼 빗금친 부분의 나사산을 한 줄 정도를 삭제하면 나사산과 나사산 사이의 거리는 종래 거리보다 세 배로 넓어지므로 철근의 마디 역할을 할 수 있는 적당한 거리를 충분히 확보할 수 있을뿐더러 두 번째 원 안에 그려진 도면은 첫 번째 원 안의 철근의 뒷부분으로 여기서도 빗금친 부분의 나사산을 삭제하면 나사산의 끊어진 부분이 리브의 역할도할 수 있고 끊어진 부분이 철근의 앞과 뒤에 있으므로 스패너, 렌치등을 이용하여 작업을 수행하기가 용이하다.

맨 밑에 그려진 도면은 바로 위에 그려진 철근(54)의 뒷면을 보여주고 있다.

도16의 맨 윗부분의 도면은 현재 시중에 나와 있는 나선형 철근(50)을 연결하기 위한 철근커플러(500)로 왼쪽 도면에서와 같이 철근을 수차례 회전 삽입시켜 서로 연결됨을 보여준다, 그 아래 빗금친 도면은 단면선 n으로 세로 방향으로 잘린 철근커플러의 단면도이다. 오른쪽 도면에서 보듯이 나사산 일부를 삭제한 나선형철근(54)을 기존에 사용되던 철근커플러(500)를 이용하여 연결할 수 있다.

따라서 도면에 표시된 철근커플러(500)는 그 권한을 청구할 수 없으나 나사산일부가 삭제된 철근(54)은 연결이 간편한 철근에 속하므로 이번 특허 신청시 권리를 청구할 수 있다고 사료됨.

20, 30, 40 : 리브와 마디가 설치된 연결이 간편한 이형철근
21, 31, 41 : 상기 철근에 설치된 리브 22, 32, 42 : 상기 철근에 설치된 마디
26, 36, 46 : 리브가 삭제되고 마디만 설치한 연결이 간편한 이형철근
27, 37, 47 : 상기 철근에 설치된 마디
200, 300, 400 : 연결이 간편한 이형철근을 연결하기 위한 철근커플러
201, 301, 401 : 상기 철근커플러에 설치된 돌기
202, 302, 402 : 상기 돌기와 돌기 사이의 거리
203, 303, 403 : 상기 철근커플러의 중간지점 나눔 볼트
50 : 일반적인 나선형 철근 51 : 상기철근에 설치된 나사산
54 : 나사산이 일정하게 삭제된 나선형철근
55 : 삭제되고 남아있는 나사산으로 마디역할을 함
500: 일반적인 나선형 철근커플러 501: 상기 철근커플러의 중간지점 나눔 볼트
m : 가로 방향 단면선 n : 세로 방향 단면선

Claims (6)

1. 단면이 원형인 원형봉강의 외면에 원형봉강의 길이방향 즉 세로방향으로 원주의 둘레가 등분되도록, 즉 원형봉강의 단면의 중심각이 등분되도록 리브를 두 줄(21,21), 또는 세 줄(31, 31, 31), 또는 네 줄(41, 41, 41, 41)을 각각 설치하며, 등간으로 설치된 두 줄 이상의 모든 리브에서 일정한 간격으로 리브의 돌출부의 높이와 돌출부의 높이가 같은 마디(22, 32, 42)를 등간 설치함에 모든 마디는 그 등간점의 원주 상에서 리브와 서로 수직으로 만나며, 만난점들에서 원주를 따라 한쪽 방향으로 만 마디를 설치하되 길이가 서로 이웃한 리브와 리브사이 거리의 절반정도까지만 일정하게 설치됨으로 인하여, 마디가 설치되지 않은 빈공간이 등간 설치된 리브의 줄 수만큼 즉 두 줄 설치하면 두 면, 세 줄 설치하면 세 면, 네 줄 설치하면 네 면이 철근의 표면에 각각 확보되는 것을 특징으로 하는 이형철근(20, 30, 40).
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항1에 청구된 철근(20), 철근(30), 철근(40), 세 종류의 철근에서 한 종류의 철근 두 본 즉 두 가닥을 각각 연결하기 위한 철근커플러(200), 철근커플러(300), 철근커플러(400)에 관한 것으로, 이 일을 수행하기 위 하여는 철근이 원형이므로, 원통형관재의 내면에 다수의 돌기가 설치된 철근커플러가 필요하며, 이때 철근의 굵기와, 철근커플러의 내면의 지름, 철근의 리브와 마디, 철근커플러 내면에 설치된 돌기의 높이 크기 형상은 다음과 같은 관계가 수립되어야 하고 그 관계는,
   연결될 철근이 두 줄의 리브(21)와 마디(22)가 설치된 철근(20)이면, 철근커플러 내면의 중심점(203)에서 양쪽 길이 방향으로 각각 두 개 이상의 돌기(201)를 중심각이 이등분 되도록 두 줄 설치한 철근커플러(200)가,
   연결될 철근이 세 줄의 리브(31)와 마디(32)가 설치된 철근(30)이면, 철근커플러 내면의 중심점(303)에서 양쪽 길이 방향으로 각각 두 개 이상의 돌기(301)를 중심각이 삼등분 되도록 세 줄 설치한 철근커플러(300)가,
   연결될 철근이 네 줄의 리브(41)와 마디(42)가 설치된 철근(40)이면, 철근커플러 내면의 중심점(403)에서 양쪽 길이 방향으로 각각 두 개 이상의 돌기(401)를 중심각이 사등분 되도록 네 줄 설치한 철근커플러(400)가 필요하며,
   철근과 철근커플러 사이에서, 돌기의 가로 길이는 철근에서 리브와 마디가 설치되지 않은 빈공간의 가로 방향의 길이 즉 폭과 같고,
   돌기의 세로길이는 철근에서 등간으로 설치된 마디와 마디사이의 일정한 거리와 같고,
   돌기와 돌기가 위 아래로 떨어진 거리는 철근에 돌출된 마디의 너비와 같고,
   돌기의 높이는 철근에서 리브 또는 마디의 높이와 같은 직사각형 형태인 직육면체이며,
   마디의 높이를 포함한 철근의 굵기와, 대응되는 철근커플러 내면의 지름은 철근에서 리브와 마디가 설치되지 않은 부분과, 철근커플러에서 돌기가 설치된 부분이 대응되도록 하여 철근을 철근커플러의 중간지점 까지 삽입시킬 때 주의를 요하면 밀착 삽입할 수 있을 정도의 오차가 허용되고,
   서로 삽입되는 경우가 철근(20)과 철근커플러(200)이면 90°정도,
   서로 삽입되는 경우가 철근(30)과 철근커플러(300)이면 60°정도,
   서로 삽입되는 경우가 철근(40)과 철근커플러(400)이면 45°정도를
   힘을 가하여 강제로 회전시키면 철근커플러의 내면에 길이 방향으로 설치된 돌기와 돌기 사이로 철근에 설치된 마디가 밀착 삽입된 후 철근의 리브에 돌기가 걸려 더 이상 회전되지 않고 밀착 고정되어 연결되는 것을 특징으로 하는 철근커플러(200), 철근커플러(300), 철근커플러(400).
5. 삭제
6. 나사산이 한 줄로 원형 봉강의 끝까지 조밀하게 돌출되어 감아 도는 일반적인 나선형 철근(50)에서 나사산을 한 바퀴 정도를 규칙적으로 반복 삭제하여 삭제되지 않은 나사산과 나사산의 간격을 삭제전의 간격보다 세 배 정도 넓게 하여 이 나사산이 철근의 마디역할을 확실히 할 수 있도록 공간을 확보하고, 다시 이 나사산의 일부를 삭제하여 철근의 세로방향 앞면과 뒷면에 나사산이 설치되지 않은 공간이 위치하도록 하여 이 공간이 철근의 리브 역할을 확실히 하고 이 공간을 이용하여 철근과 철근을 연결할 때 작업을 용이하도록 한 것을 특징으로 하는 나선형철근(54).

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