KR20240086461A - 하이브리드 스플라이스 슬리브 및 이를 이용한 구조물 연결방법 - Google Patents

하이브리드 스플라이스 슬리브 및 이를 이용한 구조물 연결방법 Download PDF

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Abstract

일측은 충전방식, 타측은 나사 체결방식으로 양 연결철근을 서로 연결되도록 하되, 연결철근의 외경이 변경되더라도 사용할 수 있으며, 체결력도 충분히 확보할 수 있어 경제적인 제작도 가능한 하이브리드 스플라이스 슬리브 및 이를 이용한 구조물 연결방법으로서, 상기 하이브리드 스플라이스 슬리브는 슬리브몸통부를 이용하여 일측 연결철근은 습식 방식, 타측 연결철근은 건식 방식으로 연결시켜 형성시키게 된다.

Description

하이브리드 스플라이스 슬리브 및 이를 이용한 구조물 연결방법{HYBRID SPLICE SLEEVES AND STRUCTURE CONNECT METHOD USING THE SAME}
본 발명은 하이브리드 스플라이스 슬리브에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 일측은 충전방식, 타측은 나사 체결방식으로 양 연결철근을 서로 연결되도록 하되, 연결철근의 외경이 변경되더라도 사용할 수 있으며, 체결력도 충분히 확보할 수 있고, 경제적인 제작도 가능한 하이브리드 스플라이스 슬리브 및 이를 이용한 구조물 연결방법에 관한 것이다.
도 1a는 종래 커플러형태의 철근이음장치 예시도를 도시한 것이다.
즉, 프리캐스트 부재로부터 양 연결철근이 인출되도록 하고, 양 연결철근(61,62)이 서로 인접하도록 세팅한 다음, 커플러(63)와 쐐기(64)를 이용하여 구조적으로 일체화시켜 연결되도록 하는 커플러형태의 철근이음장치(60)가 소개되어 있다.
이때 커플러(63)는 통상 원통형 강재로 제작된 것을 이용하게 되며,
도 1a의 경우 커플러(63) 일측(좌측)은 나사체결식, 타측은 쐐기식으로 양 연결철근(61,62)을 서로 연결 시키고 있음을 알 수 있다.
즉 일측 연결철근(61)과 타측 연결철근(62)은 서로 외경이 같은 것이 통상적이지만 서로 다른 외경을 가질 수도 있고, 양 연결철근(61,62)의 외경에 따라서 커플러(63)의 내경도 대응하여 변경해야 하는 문제가 있기때문에,
커플러(63)의 왹경은 다양한 양 연결철근(61,62)의 외경에 대응할 수 있도록 여유를 가지고 내경을 가지도록 하게 된다.
이에 일측 연결철근(61)은 내측체결구(64)를 이용하여 커플러(63)의 일측에 나사체결식으로 연결되도록 하고, 커플러(63)의 타측은 테이퍼링된 내측면에 쐐기(65)를 이용하여 연결되도록 하고 있음을 알 수 있다.
즉, 양 연결철근(61,62)의 외경 변경에 대응하는 내경을 가진 커플러(63)를 이용함에 따라 연결수단으로서 각각 내측체결구(64)와 쐐기(65)를 이용하고 있음을 알 수 있으며,
건식타입으로서 쐐기(65)가 이용하여 먼저 타측 연결철근(62)을 커플러(63)에 연결시키고, 일측 연결철근(61)은 상기 커플러(63)에 내측체결구(64)를 이용하여 연결해야 하는 순서를 따를 수밖에 없고, 내측체결구(64)도 연결철근(61)의 외경에 대응하여 다수를 준비해야 하는 문제점이 있게 된다.
도 1b는 종래 스플라이스 슬리브(51)의 예시도들을 도시한 것이다.
즉, 종래 스플라이스 슬리브(51)는 도 1b를 참조하면, 일정한 길이를 가진 원통형 슬리브로서 내부에 일측 연결철근이 삽입되도록 하고, 타측에도 다른 연결철근이 삽입되도록 하여,
스플라이스 슬리브(51) 내부에 그라우트를 주입하는 방식으로 설치되며, 통상 주조 방식으로 제작 하였는 바, 제조단가가 높아지는 문제점이 있게 된다.
또한, 최근 도 1b와 같이, 프리캐스트 방식의 모듈러 구조물(M)이 많이 소개되어 있고, 이러한 모듈러 구조물은 다수의 프리캐스트 모듈러를 서로 적층 및 연결 시키는 방식으로 시공하기 때문에 스플라이스 슬리브(51)를 이용하는 경우가 많이 발생하게 된다.
즉, 스플라이스 슬리브(51)를 프리캐스트 모듈러와 같은 프리캐스트 부재 연결에 사 용 함에 있어서,
상기 프리캐스트 부재의 연결면에 인출되는 내부철근 단부에 스플라이스 슬리브(51)를 각각 매립 설치하는 방식을 채택하게 되는데, 다수의 내부철근(연결철근) 마다 스플라이스 슬리브(51)를 설치할 경우,
시공성과 작업성이 저하될 수밖에 없는 문제점이 발생할 수밖에 없게 된다.
결국, 종래 스플라이스 슬리브(51)는 연결철근 외경 대비 약 1.5배 내외의 내경을 가지고 있어 공장제작 오차 또는 현장시공 오차로 양 연결철근의 위치가 어긋나 있어도 스플라이스 슬리브(51) 내부에 연결철근을 삽입할 경우, 현장 조립 시 이음부에서 오차흡수가 가능한 장점이 있고,
스플라이스 슬리브(51)에 주입된 그라우트는 팽창이 구속되기 때문에 연결철근과 그라우트의 부착성능을 높일 수 있어 재료 강도 대비 이음부의 성능을 높일 수 있다는 장점이 있지만,
양 연결철근 정착을 위해 최소 매입 길이를 확보해야 하기 때문에, 스플라이스 슬리브의 연장 길이가 길어지고 크기가 대형화될 경우, 제품의 단가가 높다는 단점이 있으며, 주입된 그라우트의 양이 많아질수록 경화시간이 길어져 다음 공정에 영향을 끼칠 수밖에 없다는 한계가 있었다.
도 1c는 종래 습식 타입에 의한 스플라이스 슬리브(51)의 연결예시도를 도시한 것이다.
즉, 구조물의 하층 기둥부재(10) 상면으로부터 상방으로 연장된 기둥연결철근(11)을 상층 기둥부재(20)의 연결철근(12)을 서로 연결시키기 위하여,
상층 기둥부재(20)의 저면에는 원통형 스플라이스 슬리브(51)가 매립되도록 하여 기둥연결철근(11)이 상방으로 삽입되도록 하고 있으며,
상기 스플라이스 슬리브(51)는 상층 기둥부재(20)의 저면에 내부가 노출되도록 매립시키고, 상층 기둥부재(20)의 연결철근(12)은 상기 스플라이스 슬리브(51)에 체결 고정되도록 하고 있음을 알 수 있다.
즉, 상기 스플라이스 슬리브(51) 내부에 그라우트(G)를 주입하여 양생시켜, 하층 기둥부재(10) 상면으로부터 상방으로 연장된 기둥연결철근(11)와 상층 기둥부재(20)의 연결철근(12)이 서로 상,하 연결성능을 확보할 수 있도록 한 것이다.
이에 종래 스플라이스 슬리브(51)는 습식으로서 그라우트(G) 주입을 전제로 연결철근을 서로 연결시키는데 사용 됨을 알 수 있는데,
연결철근의 외경에 따라 스플라이스 슬리브(51)의 외경도 대응하여 형성시켜야 하기때문에 다양한 외경의 스플라이스 슬리브가 필요하여 제조단가가 높아지는 문제점이 있다는 한계가 있음을 알 수 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0364379호(발명의 명칭: 나사형 철근과 이형 철근의 이음장치, 공개일자: 2004년10월08일) 대한민국 특허 제10-2088191호(발명의 명칭: 중공 PC 기둥을 이용한 하프 슬래브 시스템 및 이를 이용한 하프 슬래브 공법, 공개일자: 2020년03월12일) 대한민국 특허 제10-1498616호(발명의 명칭: 철근 연결용 슬리브, 공개일자: 2015년03월04일) 미국 특허 2009/0263185호(발명의 명칭: 이형철근 스플라이스 슬리브와 스플라이싱 방법, 공개일자: 2009년10월22일)
이에 본 발명은 종래 주조방식으로 제작되는 스플라이스 슬리브를 단조방식으로 제작하도록 하여 제작의 경제성을 확보할 수 있으면서도, 충전방식과 나사체결방식을 혼합하여 연결철근의 외경에 따른 다양한 스플라이스 슬리브를 제작해야 하는 문제점 해결할 수 있는 하이브리드 스플라이스 및 이를 이용한 구조물 연결방법에 관한 것이다.
이에 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하이브리드 스플라이스는, 슬리브몸통부를 이용하여 일측 연결철근은 습식 방식, 타측 연결철근은 건식 방식으로 연결시키는 하이브리드 스플라이스 슬리브에 있어서, 상기 슬리브몸통부는, 기계식가공에 의한 단조방식로 원통형 몸통부로서 일측은, 일측 연결철근이 삽입되어 충진재에 의하여 매입되도록 제작된 습식몸통부; 및 타측은 상기 습식몸통부와 연속으로 형성되도록 하되, 습식몸통부와 외경은 동일하고, 습식몸통부의 내경(D1)과 연장길이(L1) 보다는 작은 내경(D2>D1)과 연장길이(L1>L2)을 가지도록 제작되어, 타측 연결철근이 회전 삽입되면서 나사 체결되도록 제작되는 타측은 건식몸통부;를 포함하도록 하게 된다.
나아가 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하이브리드 스플라이스를 이용한 구조물 연결방법은, (a) 상기 하이브리드 스플라이스 슬리브를 상부 부재에 내부가 노출되도록 설치하는 단계; (b) 하부 부재의 일측 연결철근이 스플라이스 슬리브의 습식몸통부로 연장되도록 하는 단계; 및 (c) 상기 습식몸통부에 충진재를 주입하는 단계;를 포함하여 상부 부재와 하부 부재를 서로 일체화시켜 연결하게 된다.
본 발명에 의하면, 주조 방식으로 제작되는 종래 스플라이스 슬리브를 단조방식으로 커플러 형태로 제작하는 방식으로 제조단가를 낮추어 경제적인 연결철근 연결 작업이 가능한 하이브리드 스플라이스 및 이를 이용한 구조물 연결방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 일측은 그라우트 충진방식, 타측은 나사체결방식을 채택하되, 나사체결방식의 경우에도 다양한 외경의 연결철근 체결이 가능하도록 나사체결부의 외경을 확대하고, 나사캡를 이용하여 연결철근 체결 고정이 가능하도록 하여 서로 다른 외경의 연결철근 연결작업도 가능한 하이브리드 스플라이스 및 이를 이용한 구조물 연결방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 그라우트 주입구와 토출구에 있어 주입구는 입구를 좁혀 고압으로 그라우트가 주입되고, 토출구에는 주름관을 사용하여 토츌구 위쪽까지 그라우트가 채워질 수 있도록 하며, 상기 토출구의 주름관 내부의 구슬은 공기 배출은 가능하도록 하면서, 주입된 그라우트 배출은 저항하여 공기에 의한 폐색이 없어 그라우트 주입에 효과적인 하이브리드 스플라이스 및 이를 이용한 구조물 연결방법 제공이 가능하게 된다.
도 1a는 종래 철근이음장치 예시도,
도 1b는 종래 스플라이스 슬리브의 예시도,
도 1c는 종래 습식 타입에 의한 스플라이스 슬리브의 연결예시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브의 제1 실시예의 예시도,
도 3은 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브의 제2 실시예의 예시도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브의 충진재주입장치의 예시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브를 이용한 구조물 연결방법의 예시도를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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 있는 것을 의미한다.
[ 본 발명이 하이브리드 스플라이스 슬리브(100) ]
상기 제1 실시예 및 제2 실시예에 의한 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)는 모두 일측 연결철근(210)은 습식에 의한 충전방식, 타측 연결철근(220)은 건식에 의한 나사체결 방식을 함께 채택한다는 의미에서 하이브리드라고 지칭하고,
일측 및 타측 연결철근(210,220)에 외경에 변경되더라도 이러한 외경 변경을 흡수할 수 있는 내경을 가진 스플라이스 슬리브로 제작된다는 의미에서 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)라 지칭하게 된다.
단지 제1 실시예와 제2 실시예에 의한 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)는 나사부쐐기(150)를 더 설치하는 가 여부에 따른 차이가 할 수 있다.
[ 본 발명이 제1 실시예에 의한 하이브리드 스플라이스 슬리브(100) ]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)의 제1 실시예의 예시도를 도시한 것이다.
상기 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)는 슬리브몸통부(110), 나사캡(120), 충진재(130, 그라우트라고도 한다.), 충진재주입장치(140)를 포함하여 구성되며, 일측 연결철근(210)과 타측 연결철근(220)을 서로 겹치지 않고 서로 맞대어 연결되도록 하기 위한 것으로서,
먼저, 상기 일측 연결철근(210)은 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 슬리브몸통부(110) 일측에 충진되는 그라우트에 의한 충진재(130)에 의하여 매입되어 연결되고,
다음으로 타측 연결철근(220)은 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 슬리브몸통부(110) 타측에 나사체결에 의하여 연결되는 이형철근을 포함하게 되며 본 발명은 이형철근을 기준으로 살펴보기로 한다.
다음으로 상기 슬리브몸통부(110)는 도 2a 및 도 2b와 같이, 주조방식 아니라 단조방식(기계식 절삭가공)으로 원통형 몸통부로서 일측은 습식몸통부(110a)로서 일측 연결철근(210)이 삽입되어 충진재(130)에 의하여 매입되도록 일정한 외경, 내경(D1)과 연장길이(L1)을 가지도록 제작하고,
타측은 건식몸통부(110b)로서 습식몸통부(110a)와 연속으로 형성되도록 하되, 습식몸통부(110a)과 외경은 동일하고, 습식몸통부(110a)의 내경(D1)과 연장길이(L1) 보다는 작은 내경(D2<D1)과 연장길이(L2<L1)을 가지도록 제작되어, 타측 연결철근(220)이 회전 삽입되면서 나사 체결되도록 제작된다.
이에 종래 주조방식으로 제작하는 것과 대비하여 기계식으로 가공하여 제작하기 때문에 신속하면서도 보다 경제적인 제작이 가능하게 된다.
이때 상기 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a)는 일측 연결철근(210)의 외경(D3)과 대비하여 더 큰 내경(D1>D3)를 가지고 있어 일측 연결철근(210)의 외경(D3)이 습식몸통부(110a)의 내경(D1) 보다 작은 범위에서 변경되더라도 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a)를 그대로 이용할 수 있다는 장점을 가지게 된다.
이에 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부로 삽입된 일측 연결철근(210)은 충진재(130)를 습식몸통부(110a) 내부로 충진시킨 후, 양생시켜 일측 연결철근(210)이 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부에서 일체화되며,
일체화 성능을 향상시키기 위해서, 습식몸통부(110a) 내측면은 다수의 돌출마디부가 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 이러한 돌출마디부는 역시 단조 방식으로 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부 내측면을 가공하여 형성시키면 된다.
또한, 상기 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b)는 타측 연결철근(220)의 외경(D4)과 대비하여 역시 더 큰 내경(D2>D4)를 가지고 있어 타측 연결철근(220)의 외경(D4)이 건식몸통부(110b)의 내경(D2) 보다 작은 범위에서 변경되더라도 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b)를 그대로 이용할 수 있다는 장점을 가지게 된다.
이때, 상기 건식몸통부(110b)의 내측면에는 나사체결이 가능하도록 나사부가 형성되도록 하게 되며 역시 단조 방식으로 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b) 내측면을 가공하여 형성시키면 된다.
이때 건식몸통부(110b)의 내경(D2)은 습식몸통부의 내경(D1)와 대비하여 더 크게 형성되도록 함으로서 두께가 커져 나사체결 부위의 보강이 가능하도록 하게 된다.
이로서, 타측 연결철근(220)을 건식몸통부(110b)의 내측면에 형성된 나사부를 이용하여 슬리브몸통부(110)를 회전시켜 타측을 체결 고정시키고, 타측이 체결고정된 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a)에 일측 연결철근(210)이 삽입되도록 하여 충진재(130)가 충전되도록 하는 방식으로,
일측 연결철근(210)과 타측 연결철근(220)을 정착길이 확보하지 않고서도 서로 연결되어 일체화시킬 수 있게 된다.
다음으로, 상기 나사캡(120)은 도 2a 및 도 2b와 같이, 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부 외경보다 타측 연결철근(220)이 외경 차이가 크게 형성되는 경우,
타측 연결철근(220)의 외경에 따라 건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부의 외경도 다양한 값을 가지도록 해야 하지만, 이러한 타측 연결철근(220)의 외경 변경을 흡수할 수 있도록 나사캡(120)을 이용하게 된다.
이에 상기 나사캡(120)은 도 2a를 참조하면, 건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부에 회전 체결되는 수나사볼트부(121)와 볼트머리부(122)를 먼저 체결 고정시키고,
상기 수나사볼트부(121)와 일체로 형성된 볼트머리부(122)는 도 2b를 참조하면, 건식몸통부(110b)의 타측면에 접하도록 세팅시키고,
상기 볼트머리부(122)와 수나사볼트부(121)를 관통하는 관통나사부(123) 내측면에 타측 연결철근(220)의 단부가 삽입 체결되도록 하는 방식으로 타측 연결철근(220)을 슬리브몸통부(110) 타측에 체결 시켜 고정시킬 수 있게 된다.
다음으로, 상기 충진재(130)는 도 2a, 도 2b 및 도 4b와 같이, 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부로 삽입된 일측 연결철근(210)을 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부에서 일체화될 수 있도록 하는 그라우트를 포함하게 된다.
이에 이러한 충진재(130)는 습식몸통부(110a)가 예컨대 하부 부재 연결면에 내부가 상방 노출되도록 설치되는 경우, 별도의 주입구와 배출구 없이 노출된 내부에 그라우트를 충전시키면 되고,
습식몸통부(110a)가 상부 부재 연결면에 내부가 하방 노출되도록 설치되는 경우, 별도의 충진재주입장치(140)의 주입구(141)와 배출구(142)를 습식몸통부(110a)에 추가로 형성시켜, 주입구(141)와 배출구(142)를 통해 노출된 내부에 그라우트를 충전시키게 된다.
다음으로, 상기 충진재주입장치(140)는 도 4a 및 도 4b와 같이, 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부로 그라우트를 주입시키기 위한 것으로서 주입구(141)가 외부로부터 습식몸통부(110a)로 연통되도록 하고,
주입구(141)로부터 이격된 위치에서 습식몸통부(110a) 내부로부터 외부로 배출구(142)가 형성되도록 한 것이다.
이때 주입구(141)로 그라우트가 일정한 압력으로 주입되도록 되도록 할 경우, 습식몸통부(110a) 내부의 잔존 공기에 의하여 주입이 용이하지 않을 수 있어, 상기 습식몸통부(110a) 내부로 연결되는 부위는 외경이 가늘어지는 테이퍼링부(143)으로 형성되도록 하여, 동일한 주입압력이라도 주입 압력이 커지도록 하게 된다.
또한, 상기 배출구(142)는 주입구(141)를 통해 주입되는 그라우트에 의하여 상기 잔존 공기가 외부로 배출되도록 하게 되는데 이 과정에서, 주입된 그라우트가 함께 외부로 배출될 수 있어, 본 발명은 외부에서 주름관(144)이 연결되도록 하고,
상기 주름관(144) 내부에는 내부구슬(145)이 내부에 다수가 연속하여 세팅되도록 하여, 잔존 공기는 배출구와 주름관(144)을 통해 외부로 배출되지만, 그라우트는 내부구슬(145)에 의하여 외부로 배출되지 않도록 하게 된다.
[ 본 발명이 제2실시예에 의한 하이브리드 스플라이스 슬리브(100) ]
도 3은 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)의 제2 실시예의 예시도를 도시한 것이다.
상기 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)는 슬리브몸통부(110), 나사캡(120), 충진재(130), 충진재주입장치(140), 나사부쐐기(150)를 포함하여 구성되며, 일측 연결철근(210)과 타측 연결철근(220)을 서로 겹치지 않고 서로 맞대어 연결되도록 하기 위한 것으로서,
먼저, 상기 일측 연결철근(210)은 도 3을 참조하면, 슬리브몸통부(110) 일측에 충진되는 그라우트에 의한 충진재(130)에 의하여 매입되어 연결되고,
다음으로 타측 연결철근(220)은 도 3을 참조하면, 슬리브몸통부(110) 타측에 나사체결에 의하여 연결되는 이형철근을 포함하는 것은 실시예 1과 동일하며,
타측 연결철근(220)을 슬리브몸통부(110) 타측에 나사부쐐기(150)를 이용하여 설치되도록 하는 것이 실시예 1과 차이가 있게 된다.
즉, 상기 슬리브몸통부(110)는 도 2b 및 도 3과 같이, 주조방식 아니라 단조방식(기계식가공)으로 원통형 몸통부로서 일측은 습식몸통부(110a)로서 일측 연결철근(210)이 삽입되어 충진재(130)에 의하여 매입되도록 일정한 외경, 내경(D1)과 연장길이(L1)을 가지도록 제작하고,
타측은 건식몸통부(110b)로서 습식몸통부(110a)와 연속으로 형성되도록 하되, 습식몸통부(110a)과 외경은 동일하고, 습식몸통부(110a)의 내경(D1)과 연장길이(L1) 보다는 작은 내경(D2<D1)과 연장길이(L2<L1)을 가지도록 제작되어, 타측 연결철근(220)이 회전 삽입되면서 나사 체결되도록 제작됨은 실시예 1과 동일하며,
이에 종래 주조방식으로 제작하는 것과 대비하여 기계식으로 가공하여 제작하기 때문에 신속하면서도 보다 경제적인 제작이 가능하게 됨도 동일하다.
이때 역시, 상기 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a)는 일측 연결철근(210)의 외경(D3)과 대비하여 더 큰 내경(D3<D1)를 가지고 있어 일측 연결철근(210)의 외경(D3)이 습식몸통부(110a)의 내경(D1) 보다 작은 범위에서 변경되더라도 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a)를 그대로 이용할 수 있다는 장점을 가지게 되고,
이에 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부로 삽입된 일측 연결철근(210)은 충진재(130)를 습식몸통부(110a) 내부로 충진시킨 후, 양생시켜 일측 연결철근(210)이 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부에서 일체화되며,
일체화 성능을 향상시키기 위해서, 습식몸통부(110a) 내측면은 다수의 돌출마디부가 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 이러한 돌출마디부는 역시 단조 방식으로 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부 내측면을 가공하여 형성시키는 것 역시 실시예 1과 동일하다.
또한, 상기 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b)는 타측 연결철근(220)의 외경(D4)과 대비하여 역시 더 큰 외경(D2>D4)를 가지고 있어 타측 연결철근(220)의 외경(D4)이 건식몸통부(110b)의 내경(D2) 보다 작은 범위에서 변경되더라도 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b)를 그대로 이용할 수 있다는 장점을 가지게 되고,
이때, 상기 건식몸통부(110b)의 내측면에는 나사부쐐기(150)가 정착 가능하도록 나사부가 형성되도록 하게 되며 역시 단조 방식으로 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b) 내측면을 가공하여 형성시키는 것은 동일하다.
이때 건식몸통부(110b)의 내경(D2)은 습식몸통부의 내경(D1)와 대비하여 더 크게 형성되도록 함으로서 두께가 커져 나사체결부위의 보강이 가능하도록 하게 된다.
이때 도 3을 참조하면, 실시예 1과는 달리 타측 연결철근(220)을 건식몸통부(110b)의 내측면에 형성된 나사부에 나사부쐐기(150)를 삽입하여 슬리브몸통부(110)의 단부가 나사부쐐기(150)에 의하여 정착되어 고정되도록 하고, 타측이 체결고정된 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b)에 일측 연결철근(210)이 삽입되도록 하여 충진재(130)가 충전되도록 하는 방식으로,
일측 연결철근(210)과 타측 연결철근(220)을 정착길이 확보하지 않고서도 서로 연결되어 일체화시킬 수 있게 된다.
즉, 실시예 2의 경우, 타측 연결철근(220)의 단부 외주면에는 별도로 나사부가 형성되도록 하지 않고, 나사부쐐기(150)가 감싸도록 하고, 상기 나사부쐐기(150)가 건식몸통부(110b) 내측면에 쐐기 정착되도록 하는 방식을 이용하고 있음을 알 수 있다.
다음으로, 상기 나사캡(120)은 도 3과 같이, 실시예 2에서는 나사부쐐기(150)와 함게 사용되는 경우로서 실시예 1과 같이,
슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부 외경보다 타측 연결철근(220)이 외경 차이가 크게 형성되는 경우, 타측 연결철근(220)의 외경에 따라 건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부의 외경도 다양한 값을 가지도록 해야 하지만, 이러한 타측 연결철근(220)의 외경 변경을 흡수할 수 있도록 이용하되,
실시예 2의 경우에는 나사부쐐기(150)가 상기 볼트머리부(122)와 수나사볼트부(121)를 관통하는 관통나사부(123)에 삽입되어 정착되도록 하게 된다.
즉, 상기 나사캡(120)은 건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부에 회전 체결되는 수나사볼트부(121)와 볼트머리부(122)를 먼저 체결 고정시키고,
상기 수나사볼트부(121)와 일체로 형성된 볼트머리부(122)는 건식몸통부(110b)의 타측면에 접하도록 세팅시키고,
상기 볼트머리부(122)와 수나사볼트부(121)를 관통하는 관통나사부(123) 내측면에 타측 연결철근(220)의 단부가 나사부쐐기(150)에 의하여 정착되어 고정되도록 하는 방식으로 타측 연결철근(220)을 슬리브몸통부(110) 타측에 정착시켜 고정시키기 위한 것임을 알 수 있다.
다음으로, 상기 충진재(130)는 도 3 및 도 4b과 같이, 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부로 삽입된 일측 연결철근(210)을 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부에서 일체화될 수 있도록 하는 그라우트를 포함하며,
이러한 충진재는 습식몸통부(110a)가 하부 부재 연결면에 내부가 상방 노출되도록 설치되는 경우, 별도의 주입구와 배출구 없이 노출된 내부에 그라우트를 충전시키면 되고,
습식몸통부(110a)가 상부 부재 연결면에 내부가 하방 노출되도록 설치되는 경우, 별도의 충진재주입장치(140)의 주입구(141)와 배출구(142)를 습식몸통부(110a)에 추가로 형성시켜, 주입구(141)와 배출구(142)를 통해 노출된 내부에 그라우트를 충전시킴은 실시예 1과 동일하다.
다음으로, 상기 충진재주입장치(140)는 도 4a 및 도 4b와 같이, 슬리브몸통부(110)의 습식몸통부(110a) 내부로 그라우트를 주입시키기 위한 것으로서 주입구(141)가 외부로부터 습식몸통부(110a)로 연통되도록 하고,
주입구(141)로부터 이격된 위치에서 습식몸통부(110a) 내부로부터 외부로 배출구(142)가 형성되도록 한 것으로서 실시예　1과 동일하다.
이에 주입구(141)로 그라우트가 일정한 압력으로 주입되도록 되도록 할 경우, 습식몸통부(110a) 내부의 잔존 공기에 의하여 주입이 용이하지 않을 수 있어, 상기 습식몸통부(110a) 내부로 연결되는 부위는 외경이 가늘어지는 테이퍼링부(143)으로 형성되도록 하여, 동일한 주입압력이라도 주입 압력이 커지도록 하게 되고,
또한, 상기 배출구(142)는 주입구(141)를 통해 주입되는 그라우트에 의하여 상기 잔존 공기가 외부로 배출되도록 하게 되는데 이 과정에서, 주입된 그라우트가 함께 외부로 배출될 수 있어, 본 발명은 외부에서 주름관(144)이 연결되도록 하고,
상기 주름관(144) 내부에는 내부구슬(145)이 내부에 다수가 연속하여 세팅되도록 하여, 잔존 공기는 배출구와 주름관(144)을 통해 외부로 배출되지만, 그라우트는 내부구슬(145)에 의하여 외부로 배출되지 않도록 하게 됨은 동일하다.
다음으로 상기 나사부쐐기(150)는 도 3과 같이, 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b)의 내부에 타측 연결철근(220)의 단부를 정착시키기 위한 것으로서, 다수개의 절편 두부를 링으로 묶은 것을 이용하면 되고, 정착효과 때문에 타측 연결철근(220)의 단부에 나사부를 형성시키지 않아도 되는 장점이 있게 된다.
이러한 나사부쐐기(150)는 나사캡(120)를 이용할 경우, 나사캡(120)를 슬리브몸통부(110)의 건식몸통부(110b)의 내부에 체결시키고, 나사캡(120)의 관통나사부에 나사부쐐기(150)를 이용하여 타측 연결철근(220)의 단부를 정착시키게 된다.
[ 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)를 이용한 구조물 연결방법 ]
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)를 이용한 구조물 연결방법의 예시도를 도시한 것이다.
상기 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)를 이용한 구조물(300) 연결방법은 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)를 실시예 1을 사용하는가 아니면 실시예 2를 사용하는 것으로 구별 될 수 있으나,
실시예 1과 실시예 2의 차이는 결국 나사부쐐기(150)을 사용하는 가 여부만 달라지기 때문에, 도 4에서는 실시예 1과 실시예 2를 한꺼번에 살펴보기로 하고,
습식몸통부(110a)가 상부 부재(320) 연결면에 내부가 하방 노출되도록 설치되는 경우로서 충진재주입장치(140)의 주입구(141)와 배출구(142)를 습식몸통부(110a)에 형성시켜, 주입구(141)와 배출구(142)를 통해 노출된 내부에 그라우트를 충전시키는 경우를 기준으로 살펴보기로 한다.
이에 도 5a와 같이, 하부 부재(310)과 상부 부재(320)의 연결면이 서로, 상,하로 서로 연결되도록 함에 있어, 하부 부재(310) 상면에 일측 연결철근(210)이 내부로부터 인출되도록 하고, 상부부재(320) 저면인 연결면에 습식몸통부(110a) 내부가 하방 노출되도록 설치하게 된다.
이때 상기 하부 부재(310)는 구조물의 기둥부재가 될 수 있으며, 내부철근이 상면으로부터 인출되어 앞서 살펴본 일측 연결철근(210)으로서 기능하게 된다.
역시 상기 상부 부재(320)은 기둥부재인 하부 부재(310)에 연결되도록 설치되는 구조물의 기둥부재가 될 수 있으며, 내부철근이 저면인 연결면으로 인출되지 않고, 습식몸통부(110a)가 매립되어 내부가 외부로 노출되도록 형성시키게 되며 상기 내부철근은 타측 연결철근(220)으로 기능하게 된다.
이에 상기 하부 부재(310)와 상부 부재(320)는 모두 공장등에서 제작되어 현장에서 상,하로 연결되도록 설치하게 되는데, 특히 상부 부재(320)에 앞서 살펴본 슬리브몸통부(110), 나사캡(120) 및 충진재주입장치(140)가 설치되도록 미리 세팅시켜 놓게 되지만, 여기서 상부 부재(320), 하부 부재(310)는 상,하로만 배치되는 것으로 한정해석 되지는 않는다.
즉, 상부 부재(320) 제작 시 내부철근인 타측 연결철근(220) 단부 외주면에 나사부를 형성시키고, 슬리브몸통부(110)의 건식 몸통부(110b) 내부로 타측 연결철근(220)의 나사부가 회전 삽입되면서 나사 체결되도록 하거나, 상기 타측 연결철근(220)의 나사부에는 나사캡(120)을 더 회전 체결시키고, 슬리브몸통부(110)의 건식 몸통부(110b) 내부로 나사캡(120)이 회전 삽입되면서 나사 체결되도록 하게 된다.
또한 상기 슬리브몸통부(110)의 습식 몸통부(110a)에는 내부로 그라우트를 주입시키기 위한 것으로서 주입구(141)가 외부로부터 습식몸통부(110a)로 연통되도록 하고, 이러한 주입구(141)로부터 이격된 위치에서 습식몸통부(110a) 내부로부터 외부로 배출구(142)가 형성되도록 하게 된다.
이러한 주입구(141)와 배출구(142)는 상부 부재(320) 외주면에 노출된다.
나아가 앞서 살펴본 바와 같이, 습식몸통부(110a) 내부로 연결되는 부위는 외경이 가늘어지는 테이퍼링부(143)으로 형성되도록 하여, 동일한 주입압력이라도 주입 압력이 커지도록 하고, 배출구(142)는 주입구(141)를 통해 주입되는 그라우트에 의하여 상기 잔존 공기가 외부로 배출되도록 하게 되는데 이 과정에서, 주입된 그라우트가 함께 외부로 배출될 수 있어, 본 발명은 외부에서 주름관(144)이 연결되도록 하고, 주름관(144) 내부에는 내부구슬(145)이 내부에 다수가 연속하여 세팅되도록 하여, 잔존 공기는 배출구와 주름관(144)을 통해 외부로 배출되지만, 그라우트는 내부구슬(145)에 의하여 외부로 배출되지 않도록 하게 되며,
상기 테이퍼링부(143), 주름관(144), 내부구슬(145)은 역시 상부 부재(320)에 미리 매립되도록 형성시켜 외부에서는 주입구(141)와 배출구(142)만 노출된다.
이때 실시예 2의 경우에는 상부 부재(320) 제작 시 내부철근인 타측 연결철근(220) 단부 외주면에 나사부를 형성시키지 않고, 슬리브몸통부(110)의 건식 몸통부(110b) 내부로 타측 연결철근(220)의 단부가 나사부쐐기(150)에 의하여 삽입되어 정착되도록 하거나, 상기 타측 연결철근(220)의 나사부에 나사캡(120)을 더 회전 체결시키고, 슬리브몸통부(110)의 건식 몸통부(110b) 내부로 나사캡(120)의 관통나사부(123)에 상기 나사부쐐기(150)가 삽입 정착되도록 하여 정착되도록 하면 된다.
다음으로 도 5b와 같이, 그라우재인 충진재(130)를 이용하여 슬리브몸통부(110) 내부로 삽입된 일측 연결철근(210)이 매립되어 일체화되도록 하는 과정에서 상부 부재(320)와 하부 부재(310)를 서로 일체화시키게 된다.
즉, 하부 부재(310)의 상면으로부터 인출된 내부철근인 일측 연결철근(210)은 상부 부재(320)의 저면에 내부가 노출된 슬리브몸통부(110)의 습식 몸통부(110a)에 삽입 되면서, 하부 부재(310)의 상면과 상부 부재(320)의 저면인 연결면은 서로 접하도록 세팅되기 때문에, 주입구(141)를 통해 충진재(130)가 배출구(142)로 배출될 때까지 주입한 후, 시간이 경과되면 충진재(130)가 양생되면서, 하부 부재(310)와 상부 부재(320)는 서로 연결되어 일체화된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 하이브리드 스플라이스 슬리브
110: 슬리브몸통부
110a: 습식몸통부 110b: 건식몸통부
120: 나사캡
121: 수나사볼트부 122: 볼트머리부
123: 관통나사부
130: 충진재
140: 충진재주입장치
141: 주입구 142: 배출구
143: 테이퍼링부 144: 주름관
145: 내부구슬
150: 나사부쐐기
210: 일측 연결철근 220: 타측 연결철근
300: 구조물
310: 하부 부재 320: 상부 부재
D1, L1: 습식몸통부의 내경, 연장길이
D2, L2: 건식몸통부의 내경, 연장길이
D3: 일측 연결철근의 외경 D4: 타측 연결철근의 외경

Claims (10)

  1. 슬리브몸통부(110)를 이용하여 일측 연결철근(210)은 습식 방식, 타측 연결철근(220)은 건식 방식으로 연결시키는 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)에 있어서,
    상기 슬리브몸통부(110)는,
    기계식가공에 의한 단조방식로 원통형 몸통부로서 일측은, 일측 연결철근(210)이 삽입되어 충진재(130)에 의하여 매입되도록 제작된 습식몸통부(110a); 및 타측은 상기 습식몸통부(110a)와 연속으로 형성되도록 하되, 습식몸통부(110a)과 외경은 동일하고, 습식몸통부(110a)의 내경(D1)과 연장길이(L1) 보다는 작은 내경(D2<D1)과 연장길이(L2<L1)을 가지도록 제작되어, 타측 연결철근(220)이 회전 삽입되면서 나사 체결되도록 제작되는 타측은 건식몸통부(110b);를 포함하는 하이브리드 스플라이스 슬리브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 습식몸통부(110a) 내부로 연통되도록 형성된 주입구(141); 및 상기 주입구(141)로부터 이격된 위치에서 습식몸통부(110a) 내부로부터 외부로 형성된 배출구(142);를 포함하는 충진재주입장치(140)를 이용하여, 충진재(130)를 일측 연결철근(210)이 삽입된 슬리브몸통부(110) 내부에 주입시키되,
    상기 충진재주입장치(140)는, 상기 습식몸통부(110a) 내부로 연결되는 부위는 외경이 가늘어지는 테이퍼링부(143)으로 형성되도록 하고, 상기 배출구(142)는 내부에는 내부구슬(145)이 내부에 다수가 연속하여 세팅되어 잔존 공기는 배출구와 주름관(144)을 통해 외부로 배출되지만, 그라우트는 내부구슬(145)에 의하여 외부로 배출되지 않도록 하는 주름관(144)이 연결되도록 하는 하이브리드 스플라이스 슬리브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 건식몸통부(110b)에는,
    건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부에 회전 체결되는 수나사볼트부(121); 및
    상기 수나사볼트부(121)와 일체로 형성되며, 건식몸통부(110b)의 타측면에 접하도록 세팅되는 볼트머리부(122);를 포함하도, 상기 볼트머리부(122)와 수나사볼트부(121)를 관통하는 관통나사부(123) 내측면에 타측 연결철근(220)의 단부가 삽입 체결시켜 타측 연결철근(220)을 슬리브몸통부(110) 타측에 체결시켜 고정하는 나사캡(120)이 더 설치되는 하이브리드 스플라이스 슬리브.
  4. 슬리브몸통부(110)를 이용하여 일측 연결철근(210)은 습식 방식, 타측 연결철근(220)은 건식 방식으로 연결시키는 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)에 있어서,
    상기 슬리브몸통부(110)는, 기계식가공에 의한 단조방식로 원통형 몸통부로서 일측은, 일측 연결철근(210)이 삽입되어 충진재(130)에 의하여 매입되도록 제작된 습식몸통부(110a); 및 타측은 상기 습식몸통부(110a)와 연속으로 형성되도록 하되, 타측 연결철근(220)이 회전 삽입되면서 나사 체결되도록 제작되는 타측은 건식몸통부(110b);를 포함하며,
    상기 건식몸통부(110b)의 내측면에 형성된 나사부에 나사부쐐기(150)를 삽입하여 슬리브몸통부(110)의 단부가 나사부쐐기(150)에 의하여 정착되어 고정되도록 하는 하이브리드 스플라이스 슬리브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 습식몸통부(110a) 내부로 연통되도록 형성된 주입구(141); 및 상기 주입구(141)로부터 이격된 위치에서 습식몸통부(110a) 내부로부터 외부로 형성된 배출구(142);를 포함하는 충진재주입장치(140)를 이용하여,
    충진재(130)를 일측 연결철근(210)이 삽입된 슬리브몸통부(110) 내부에 주입시키되,
    상기 충진재주입장치(140)는, 상기 습식몸통부(110a) 내부로 연결되는 부위는 외경이 가늘어지는 테이퍼링부(143)으로 형성되도록 하고, 상기 배출구(142)는 내부에는 내부구슬(145)이 내부에 다수가 연속하여 세팅되어 잔존 공기는 배출구와 주름관(144)을 통해 외부로 배출되지만, 그라우트는 내부구슬(145)에 의하여 외부로 배출되지 않도록 하는 주름관(144)이 연결되도록 하는 하이브리드 스플라이스 슬리브.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 건식몸통부(110b)에는
    건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부에 회전 체결되는 수나사볼트부(121); 및
    상기 수나사볼트부(121)와 일체로 형성되며, 건식몸통부(110b)의 타측면에 접하도록 세팅되는 볼트머리부(122);를 포함하도, 상기 볼트머리부(122)와 수나사볼트부(121)를 관통하는 관통나사부(123) 내측면에 타측 연결철근(220)의 단부가 삽입 체결시켜 타측 연결철근(220)을 슬리브몸통부(110) 타측에 체결시켜 고정하는 나사캡(120)이 더 설치되는 하이브리드 스플라이스 슬리브.
  7. (a) 제1항의 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)를 상부 부재(320)에 내부가 노출되도록 설치하는 단계;
    (b) 하부 부재(310)의 일측 연결철근(210)이 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)의 습식몸통부(110a)로 연장되도록 하는 단계; 및
    (c) 상기 습식몸통부(110a)에 충진재(130)를 주입하는 단계;를 포함하여 상부 부재(320)와 하부 부재(310)를 서로 일체화시켜 연결하는 하이브리드 스플라이스 슬리브를 이용한 구조물 연결방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a)단계의 습식몸통부(110a) 내부로 연통되도록 형성된 주입구(141); 및 상기 주입구(141)로부터 이격된 위치에서 습식몸통부(110a) 내부로부터 외부로 형성된 배출구(142);를 포함하는 충진재주입장치(140)를 이용하여, 충진재(130)를 일측 연결철근(210)이 삽입된 슬리브몸통부(110) 내부에 주입시키되, 상기 충진재주입장치(140)는, 상기 습식몸통부(110a) 내부로 연결되는 부위는 외경이 가늘어지는 테이퍼링부(143)으로 형성되도록 하고, 상기 배출구(142)는 내부에는 내부구슬(145)이 내부에 다수가 연속하여 세팅되어 잔존 공기는 배출구와 주름관(144)을 통해 외부로 배출되지만, 그라우트는 내부구슬(145)에 의하여 외부로 배출되지 않도록 하는 주름관(144)이 연결되도록 하는 하이브리드 스플라이스 슬리브를 이용한 구조물 연결방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 하이브리드 스플라이스 슬리브(100)의 건식몸통부(110b)에는,
    건식몸통부(110b) 내측면에 형성된 나사부에 회전 체결되는 수나사볼트부(121); 및
    상기 수나사볼트부(121)와 일체로 형성되며, 건식몸통부(110b)의 타측면에 접하도록 세팅되는 볼트머리부(122);를 포함하도, 상기 볼트머리부(122)와 수나사볼트부(121)를 관통하는 관통나사부(123) 내측면에 타측 연결철근(220)의 단부가 삽입 체결시켜 타측 연결철근(220)을 슬리브몸통부(110) 타측에 체결시켜 고정하는 나사캡(120)이 더 설치되는 하이브리드 스플라이스 슬리브를 이용한 구조물 연결방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 건식몸통부(110b)의 내측면에 형성된 나사부에 나사부쐐기(150)를 삽입하여 슬리브몸통부(110)의 단부가 나사부쐐기(150)에 의하여 정착되어 고정되도록 하는 하이브리드 스플라이스 슬리브를 이용한 구조물 연결방법.
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