KR20040057118A - 철골접합부의 일방향 체결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박판 또는 후판으로 구성되어 폐단면을 갖는 강관과 철골구조물을 일방향에서 체결하는 철골접합부의 일방향 체결장치에 관한 것으로서, 본 발명의 체결장치(300)는, 직경이 다른 2단으로 구성하되 각 단에 나사산이 각각 형성된 몸체(310)와, 몸체를 구성하는 2단 중에서 상대적으로 직경이 큰 제1 단(311)의 나사산에 나사결합되는 조임너트(320)와, 제1 단보다 직경이 작은 제2 단(312)에 끼워져 위치하며 크기가 커지도록 확장되거나 작아지도록 수축하는 확장장치(330) 및, 확장장치를 제2 단에 고정하는 고정너트(340)를 포함하며, 확장장치는 서로간에 결합되어 1개의 폐회로를 구성하는 다수의 확장부(331)와, 다수의 확장부에 의해 형성된 폐회로의 내부에 삽입되어 확장부가 확장되거나 수축되도록 탄성력을 제공하는 스프링(332)로 구성된다. 본 발명은 박판 또는 후판으로 구성된 강관에 모두 적용할 수 있어 그 적용범위가 매우 넓을 뿐만 아니라, 종래와 같이 후판 강관을 접합하기 위해 너트를 정밀하게 용접해야 하는 등 정밀성이 요구되지 않으므로, 작업이 매우 편리하고, 또한 고급용접기술자가 필요치 않으므로 시공비가 절감되는 효과가 있다.

Description

철골접합부의 일방향 체결장치{One sided bolting apparatus for steel connection}

본 발명은 철골접합부의 일방향 체결장치에 관한 것이며, 특히, 박판 또는 후판으로 구성되어 폐단면을 갖는 강관과 철골구조물을 일방향에서 체결하는 철골접합부의 일방향 체결장치에 관한 것이다.

강관은 폐단면 부재로서 비틀림에 강하며, 단면의 최외측에 강재가 위치하여 강성확보 측면에서도 유리하기 때문에 최근 철골공사 현장에서 기둥부재로 빈번히 사용되고 있다. 이러한 강관기둥과 철골구조물인 H형강 보를 접합하는 방법으로는 용접하는 것이 일반적이지만, 그 공정이 복잡하고, 고도의 기술을 요하는 용접인력의 소요로 인해 인건비가 상승할 뿐만 아니라, 작업공기가 증가되는 등의 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 상기와 같은 이유로 보다 간단한 볼트접합을 이용하여 철골구조물을 서로 접합하고 있다.

이러한 볼트접합을 이용하여 강관기둥과 H형강 보를 서로 접합함에 있어, 그 접합방식이 단순한 핀접합이 아닌 어느 정도의 회전강성을 확보해야 하는 반강접 접합의 경우에는, 엔드플레이트를 공장에서 H형강 보의 단부에 용접하고, 현장에서는 강관기둥에 구멍을 뚫어 볼트를 이용하여 엔드플레이트와 접합하는 방식을 이용하고 있다. 그러나, 기둥을 구성하는 강관이 폐단면인 관계로 양방향에서 작업이 불가능하여 부득이하게 일방향에서 작업해야 함으로써, 한쪽에서 체결이 가능한 특수한 형태의 체결장치를 사용해야 한다.

따라서, 종래에는 아래에 설명하는 일방향 체결장치를 사용하여 강관기둥과 H형강 보를 서로 결합하였다.

도 1은 종래기술에 따른 철골접합부의 일방향 체결장치의 구성관계를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 일방향 체결장치(100)는 헤드(111)와 나사산이 형성된 몸체(112)로 구성된 통상의 볼트(110)와, 볼트(110)의 헤드(111)보다 큰 헤드(121)를 가지며 볼트(110)의 몸체(112)가 삽입될 수 있으며 하부 끝단부터 상부 일정지점까지 슬릿(123)이 형성된 몸체(122)로 구성된 체결관(120) 및, 체결관(120)의 몸체(122)를 확개시킬 수 있도록 경사진 외면을 가지며 내면에 볼트(110)의 나사산에 체결되는 나사산이 형성된 체결너트(130)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 일방향 체결장치(100)는 볼트(110)를 돌리면 체결너트(130)가 상대적으로 상부로 이동하면서 체결관(120)의 몸체(122)를 확장시키도록 구성된다.

도 2a는 도 1에 도시된 일방향 체결장치가 철골접합부에 삽입된 상태를 도시한 개략도이고, 도 2는 도 2와 같이 삽입된 일방향 체결장치를 사용하여 철골접합부를 접합한 상태를 도시한 개략도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 종래의 일방향 체결장치(100)를 사용하여 H형강 보(200)에 용접된 엔드플레이트(210)와 강관기둥(220)을 서로 체결하기 위해서는, 먼저 엔드플레이트(210)와 강관기둥(220)의 형성된 체결구멍에 서로간에 결합된 일방향 체결장치(100)를 삽입한다. 이렇게 삽입할 때에는 일방향 체결장치(100)의 체결관(120)의 몸체(122)가 확장되지 않은 상태이므로, 체결구멍에 쉽게 삽입된다.

그런 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 일방향 체결장치(100)의 볼트(110)를 조여 체결너트(130)가 체결관(120)의 몸체(122)를 확장시키도록 한다. 이렇게 하여 몸체(122)가 순차적으로 커지도록 확장됨에 몸체(122)의 일부 외측이 강관기둥(220)을 밀착시켜, 엔드플레이트(210)와 강관기둥(220)을 서로 체결한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 일방향 체결장치(100)는 주로 규모가 작은 박판들을 서로 접합하기 위한 것으로서, 자체 강도가 적은 형상들에 국한되어 후판으로 구성되는 강관에는 적용이 불가능하였다.

그래서, 종래에는 후판으로 구성된 강관에 적용하기 위해 도 3에 도시된 바와 같은 접합형태로 접합하고 있다. 도 3은 종래기술에 따른 철골접합부의 다른 접합형태를 도시한 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 후판으로 구성된 강관기둥(230)에 H형강 보(200)에 용접된 엔드플레이트(210)를 서로 접합하기 위해서는, 강관기둥(230)에 구멍을 천공한 후 그 곳에 체결너트(240)를 매립하여 용접하고, 그 상부에 엔드플레이트(210)를 위치시킨 후 통상의 볼트(250)를 체결너트(240)에 체결하면서 조임으로써, 강관기둥(230)과 H형강 보(200)의 엔드플레이트(210)가 서로 체결된다.

그러나, 상기와 같은 접합방식은 강관기둥(230)의 내부에 체결너트(240)를 정확하게 매립하여 용접하여야 만이 정확한 체결이 가능하기 때문에 고도의 시공정밀도가 요구되는 등 많은 불편한 점이 있다.

상기와 같이 종래의 일방향 체결장치는 단지 박판으로 구성된 강관에만 적용할 수 있는 등 그 적용범위가 매우 좁고, 후판으로 구성된 강관을 체결하기 위해서는 체결너트의 정확한 체결이 요구되는 등 작업성이 결여되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 박판 또는 후판으로 구성된 강관과 다른 철골구조물 간에 소정의 강도를 확보하면서 편리하게 체결될 수 있도록 하는 철골접합부의 일방향 체결장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 철골접합부의 일방향 체결장치의 구성관계를 도시한 사시도이고,

도 2a는 도 1에 도시된 일방향 체결장치가 철골접합부에 삽입된 상태를 도시한 개략도이고,

도 2는 도 2와 같이 삽입된 일방향 체결장치를 사용하여 철골접합부를 접합한 상태를 도시한 개략도이고,

도 3은 종래기술에 따른 철골접합부의 다른 접합형태를 도시한 개략도이며,

도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 철골접합부의 일방향 체결장치의 구성관계를 도시한 분해도이고,

도 4b는 도 4a에 도시된 일방향 체결장치의 결합도이고,

도 5는 도 4a에 도시된 일방향 체결장치의 중요 구성요소를 상세하게 도시한 상세도이고,

도 6a는 도 4에 도시된 일방향 체결장치가 철골접합부에 삽입되는 과정을 도시한 개략도이고,

도 6b는 도 6a와 같이 삽입되는 일방향 체결장치를 사용하여 철골접합부를접합한 상태를 도시한 개략도이고,

도 7은 도 4에 도시된 일방향 체결장치를 이용한 철골접합부의 다른 접합형태를 도시한 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

300 : 일방향 체결장치 310 : 몸체

311 : 제1 단 312 : 제2 단

320 : 조임너트 330 : 확장장치

331 : 확장부 331a : 확장편

331b : 내측돌기 331c : 외측돌기

332 : 스프링 340 : 고정너트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철골접합부의 일방향 체결장치는, 직경이 다른 2단으로 구성하되 각 단에 나사산이 각각 형성된 몸체와, 상기 몸체를 구성하는 2단 중에서 상대적으로 직경이 큰 제1 단의 나사산에 나사결합되는 조임너트와, 상기 제1 단보다 직경이 작은 제2 단에 끼워져 위치하며 크기가 커지도록 확장되거나 작아지도록 수축하는 확장장치 및, 상기 확장장치를 상기 제2 단에 고정하는 고정너트를 포함하며, 상기 확장장치는 서로간에 결합되어 1개의 폐회로를 구성하는 다수의 확장부와, 상기 다수의 확장부에 의해 형성된 폐회로의 내부에 삽입되어 상기 확장부가 확장되거나 수축되도록 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기존에 제안된 몇몇 일방향 볼트장치에 비해 매우 간단한 방법으로 체결이 가능하고, 또한 박판으로 제작되는 냉간성형 강관 등 체결강도가 비교적 작은 곳에는 직접 체결력을 확보하고, 후판으로 구성되는 강관 등 상당히 큰 체결강도가 필요한 곳에는 용접이 가능한 백바의 역할을 하여 바로 용접이 가능하도록 구성한 것이다.

아래에서, 본 발명에 따른 철골접합부의 일방향 체결장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 철골접합부의 일방향 체결장치의 구성관계를 도시한 분해도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 일방향 체결장치의 결합도이며, 도 5는 도 4a에 도시된 일방향 체결장치의 중요 구성요소를 상세하게 도시한 상세도이다.

도 4a 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일방향 체결장치(300)는 직경이 다른 2단으로 구성하되 각 단이 일정길이를 갖도록 구성된 몸체(310)를 포함한다. 이런 몸체(310)는 직경이 상대적으로 큰 제1 단(311)과, 상기 제1 단(311)보다 상대적으로 직경이 작은 제2 단(312)으로 구성된다. 상기 제1 단(311)에는 그 단부에서 길이방향의 일정지점까지 나사산이 형성되어 있고, 상기 제2 단(312)에는 전장에 걸쳐 나사산이 형성되어 있다.

그리고, 본 발명의 일방향 체결장치(300)는 몸체(310)의 제1 단(311)에 나사결합되는 조임너트(320)와, 몸체(310)의 제2 단(312)에 끼워져 위치하며 크기가 커지도록 확장되거나 작아지도록 수축하는 확장장치(330) 및, 이 확장장치(330)를 제2 단(312)에 고정하는 고정너트(340)로 구성된다.

상기 조임너트(320)는 통상적인 너트와 동일한 형태로서, 제1 단(311)의 나사산에 나사결합되도록 나사산이 형성되어 있다.

그리고, 확장장치(330)는 서로간에 결합되어 1개의 폐회로를 구성하는 다수의 확장부(331)와, 상기 다수의 확장부(331)에 의해 형성된 폐회로의 내부에 삽입되어 상기 확장부(331)가 확장 또는 수축하도록 탄성력을 제공하는 스프링(332)으로 구성된다.

상기 확장부(331)는 상부에서 하부로 일정 경사각으로 경사지며 내외측 둘레면이 일정 곡률을 갖는 확장편(331a)과, 상기 확장편(331a)의 양 단부에 길이방향을 따라 각각 형성되되 일측은 내측방향으로 돌출되고 타측은 외측방향으로 돌출되는 내측 및 외측돌기(331b, 331c) 및, 상기 확장편(331a)의 상단에 내측방향으로돌출 형성되는 걸림턱(331d)으로 구성된다. 상기 내외측 돌기(331b, 331c)는 서로간에 결합되는 확장부(331)들이 확장되더라도 서로간의 결합이 해체되지 않도록 함과 아울러, 확장부(331)가 더 이상 확장되는 않도록 스톱퍼의 역할을 한다. 그리고, 걸림턱(331d)은 다수의 확장부(331)에 의해 형성된 폐회로의 내부에 삽입되는 스프링(332)이 외부로 이탈되지 않도록 스톱퍼의 역할을 한다.

본 발명의 확장장치(330)는 상기와 같은 확장부(331) 4개를 서로간에 결합하여 1개의 폐회로를 구성하고, 그 폐회로의 내부에 스프링(332)이 위치하도록 구성한 것이다. 즉, 본 발명의 확장장치(330)는 확장부(331)의 내측돌기(331b)가 다른 확장부(331)의 외측돌기(331c)에 맞물리는 형태로 서로 결합되어 1개의 폐회로를 구성하고 그 폐회로의 내부에 스프링(332)이 위치하도록 구성한 것이다. 따라서, 확장장치(330)는 스프링(332)의 탄성력에 의해 4개의 확장부(331)가 확장 또는 수축되어 그 크기가 커지거나 작아지게 된다. 이러한 확장장치(330)는 상부에서 하부로 갈수록 그 크기가 작아지는 깔때기 형상을 갖는다. 본 발명의 확장장치(330)는 확장부(331)를 4개 이상 또는 그 이하로 구성하여도 무방하다.

그리고, 고정너트(340)는 상기 확장장치(330)를 몸체(310)의 제2 단(312)에 고정하는 역할을 하는 것으로서, 일측이 확장장치(330)의 하단에 대응하는 형태로 형성된다. 즉, 고정너트(340)의 일측은 확장장치(330)의 하단부근을 감싸 수용할 수 있도록 확개되어 있다.

도 6a는 도 4에 도시된 일방향 체결장치가 철골접합부에 삽입된 상태를 도시한 개략도이고, 도 6b는 도 4와 같이 삽입된 일방향 체결장치를 사용하여 철골접합부를 접합한 상태를 도시한 개략도이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일방향 체결장치(300)를 사용하여 H형강 보(200)에 용접된 엔드플레이트(210)와 강관기둥(220)을 서로 체결하기 위해서는, 먼저 엔드플레이트(210)와 강관기둥(220)에 형성된 체결구멍에 서로간에 결합된 일방향 체결장치(300)를 삽입한다. 이렇게 삽입할 때에는 일방향 체결장치(300)의 확장장치(330)가 수축된 형태를 갖는다. 즉, 확장장치(330)가 체결구멍의 내부로 삽입됨에 따라 스프링(332)의 탄성력에 의해 확장되어 그 크기가 커져 있던 것이 점점 작아지면서 삽입된다. 이렇게 삽입되다가 확장장치(330)의 상단이 체결구멍을 빠져 나오면 스프링(332)의 복원력에 의해 확장장치(330)가 확장된다. 즉, 확장장치(330)를 구성하는 확개부(331)의 내외측돌기(331b, 331c)가 서로 맞물릴 때까지 확장된다. 그로 인해, 강관기둥(220)의 하단에 확장장치(330)의 상단이 걸려 있게 된다.

그런 다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 일방향 체결장치(300)의 조임너트(320)를 조여 엔드플레이트(210)와 강관기둥(220)을 서로 체결한다.

상기와 같은 방식은 본 발명의 일방향 체결장치(300)를 사용하여 규모가 작은 박판들을 서로 접합하는 과정을 설명한 것이고, 후판으로 구성되는 강관에는 도 7과 같은 방식으로 접합된다. 도 7은 도 4에 도시된 일방향 체결장치를 이용한 철골접합부의 다른 접합형태를 도시한 개략도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 후판으로 구성된 강관기둥(230)에 H형강 보(200)에 용접된 엔드플레이트(210)를 서로 접합하기 위해서는, 강관기둥(230)에 구멍을천공한 후 조임너트(320)가 체결되지 않은 본 발명의 일방향 체결장치(300)를 상기와 동일한 방식으로 삽입하여 확장장치(330)의 상단이 강관기둥(230)의 하단에 위치하도록 한다. 이 상태로 용접하여 구멍을 메우면서 몸체(310)의 제1 단(311)을 강관기둥(230)에 고정한다. 이 때, 확장장치(330)의 상단이 용접시에 필요한 백바의 역할을 한다. 즉, 본 발명에서는 확장장치(330)를 백바로 하여 몸체(310)의 제1 단(311)을 강관기둥(230)에 용접하는 것이다.

이렇게 용접이 완료되면, 본 발명의 일방향 체결장치(300)의 몸체(310)에 엔드플레이트(210)의 구멍을 끼워 결합한 후 조임너트(320)로 조임으로써, 강관기둥(230)과 H형강 보(200)의 엔드플레이트(210)를 서로 체결한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 철골접합부의 일방향 체결장치는 박판 또는 후판으로 구성된 강관에 모두 적용할 수 있어 그 적용범위가 매우 넓다.

또한, 본 발명은 종래와 같이 후판 강관을 접합하기 위해 너트를 정밀하게 용접해야 하는 등 정밀성이 요구되지 않으므로, 작업이 매우 편리하고, 또한 고급용접기술자가 필요치 않으므로 시공비가 절감되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 철골접합부의 일방향 체결장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 폐단면을 갖는 강관과 철골구조물을 일방향에서 체결하는 철골접합부의 일방향 체결장치에 있어서,

   직경이 다른 2단으로 구성하되 각 단에 나사산이 각각 형성된 몸체와, 상기 몸체를 구성하는 2단 중에서 상대적으로 직경이 큰 제1 단의 나사산에 나사결합되는 조임너트와, 상기 제1 단보다 직경이 작은 제2 단에 끼워져 위치하며 크기가 커지도록 확장되거나 작아지도록 수축하는 확장장치 및, 상기 확장장치를 상기 제2 단에 고정하는 고정너트를 포함하며,

   상기 확장장치는 서로간에 결합되어 1개의 폐회로를 구성하는 다수의 확장부와, 상기 다수의 확장부에 의해 형성된 폐회로의 내부에 삽입되어 상기 확장부가 확장되거나 수축되도록 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 철골접합부의 일방향 체결장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 확장부는 상부에서 하부로 일정 경사각으로 경사지며 내외측 둘레면이 일정 곡률을 갖는 확장편과, 상기 확장편의 양 단부에 길이방향을 따라 각각 형성되되 일측은 내측방향으로 돌출되고 타측은 외측방향으로 돌출되는 내측 및 외측돌기 및, 상기 확장편의 상단에 내측방향으로 돌출 형성되는 걸림턱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 철골접합부의 일방향 체결장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 확장장치는 상기 확장부 4개를 서로간에 결합하여 1개의 폐회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 철골접합부의 일방향 체결장치.