KR880002284B1 - 건축용 금속제 봉제의 연결방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

건축용 금속제 봉제의 연결방법

제1도는 봉재와 본 발명의 실시에 사용하는 커플러의 분해 입체도.

제2도는 등 커플러의 단면도.

제3도는 등 커플러안의 봉재 단부를 삽입했을 때의 일부 단면을 표시하는 측면도.

제4도는 등 커플러 압착시의 횡단면도.

제5도는 연결 종로시에 있어서의 연결부의 일부 단면을 표시하는 측면도.

제6도는 등 일부 확대 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 커플러 1a : 원통부재

3, 6 : 코일 스프링 7 : (금속제)봉재

8 : 압착기

본 발명은 2개의 금속제 봉재, 예를 들면 건축용 구조물로서 철근 콘크리트 축조시에 철근 콘리리트용 봉강(Steel Bars for Concrete Reinforecement)인 철근 등의 양단(兩端)을 연결하는 방법에 관하여, 특히 그작업성이 용이하고 또한 연결부의 강도가 충분히 확보되는 금속제 봉재의 연결방법에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 건축용 금속제 봉재의 단부 연결방법으로서는 봉제의 단부를 일부를 서로 겹쳐서 와이어로 권회하여 단단히 조이고 연결하는 것이 옛부터 행하여지고 있지만, 이 방법에 의하면 연결부의 강도가 작고 중량 구조물에 대해서는 내구성의 점에서 문제가 있었다.

최근에는, 예를 들면 건축용 철근 콘크리트용 봉강(이하 철근이라 한다)의 단부 연결 방법으로서 다음의 3방법이 채용되고 있다.

즉, (1) 철근의 연결단부의 면과 원통부재로서의 커플링 소켓 내면과 각기 나사를 형성하고, 양자를 나합체 결함에 의해서 전기 소켓을 개재하여 2개의 철근을 연결하는 방법.

(2) 양측 철근의 종단부를 서로 여유를 갖고 겹친 상태로서 전기 용접하는 방법.

(3) 가스압접공법으로서 접합하는 2개의 철근 접합부를 연마(Grinding)하여 불순물을 제거하고 산소와 고압 아세틸렌의 혼합가스로 고온 가열하고 동시에 가압하여 순간 용융시킨 상태로 압축 접합하는 방법의 3가지가 있다.

그런데 이들 연결방법에도 각기 고유의 문제점을 가지며 그 문제점이 해결되지 않는한, 사실 유용한 연결방법이라고는 할 수 없는 것이다.

즉, 나사부를 이용하여 나사를 끼워 넣어 체결하는 (1)의 연결방법의 경우는, 우선 연결작업에 들어가기 전에 철근 단부 외면 및 소켓 내면에 나사를 형성하기 위한 절삭가공을 시행할 필요가 있고, 다시 길다란 ( ) 철근 단부를 원통상 소켓내에 나사를 끼워 넣기 위한 작업성이 나쁜데 더하여 철근이 구부려져 있을 때에는 연결이 거의 불가능하게 된다.

상기 (2)의 연결방법인 철근 종단의 일부를 겹쳐서 전기 용접하는 방법에 있어서는, 겹치는 부분이 여분으로 되고, 자재의 낭비에 연결되는 것이고, 이 또한, 작업용구로서 전기 설비를 용접기 및 용접봉이 필요하고, 그 작업에는 숙련된 작업원을 확보할 필요가 있다.

근래에는 용접기술이 향상되고, 접합부에 있어서의 강도저하도 적게 되어 있기는 하지만 작업효율 및 접합부에 있어서의 강도 확보는 어는 쪽이나 작업원의 기능에 의존하는 부분이 많고, 따라서 이를 항상 보증하는 것을 불가능에 가까운데다 작업 현장의 기후에도 좌우되기 쉽다.

그래서 작업 능율 및 응접부의 강도를 보증하려고 하려면 아무래도 숙련된 작업원을 확보하지 않을 수 없고 여기에 용접기의 이동 설치에 따른 비용등의 첨가되기 때문에 전체로서 코스트(Cost)압(up) 관계되는 문제점이 있었다.

또, 상기 (3)의 가스압접법에 의한 연결방법에서는 연결하려고 하는 철근을 각기 별개로 지지구 또는 고정구로서 지지고정하고 접합부를 산소와 고압 아세틸렌으로 생기는 혼합 가스의 화염으로 가열하면서 통상의 유압 가압기에 의해 가압하기 때문에 상기(2)의 방법과 마찬가지로 작업을 위한 용접기가 필요하게 되고, 또한 작업자로서 숙련자를 준비할 필요가 있다.

그 결과 코스트 압(Cost up) 연결되게 된다.

또한 본 연결방법의 경우는, 가연성 가스를 취급하기 때문에 현장 작업시에 위험이 따르고 또한, 철근 용접부를 하나하나 연마할 필요성이 있고 한층 더 작업 효율이 나쁜 것으로 되어 있다.

또한, 이에 더하여 본 연결방법에서는 철근을 가스로 용접하는 것이기 때문에, 가열시간이 길고, 또한 가열에 요하는 비용도 들고 작업에 장시간을 요하고 비능률적인데다, 접합부의 산화피막을 제거하고 고온도에서 충분한 압력을 가지고 확실히 접합하기 위한 별도의 접합기를 준비할 필요가 있는 등 작업 현장의 기후조건 혹은 수증 작업등의 작업환경의 영향도 받기 쉽고, 적합이 곤란해지는 경우도 많아서 작업의 실현성을 저해하는 요인을 많이 지니고 있는 것이었다.

본 발명의 이러한 종래의 문제점인 특별 작업용 기기 및 숙련 작업원의 확보 때문에 생기는 코스트 압, 주위 조건으로부터의 영향을 받기 쉬운점 작업의 번잡성등을 해결하기 위하여 이루어진 것이고 어떠한 연결부의 강도를 확보하여 간단히 철근의 연결을 가능하도록 신규인 또한 진보성 있는 연결방법을 제공하려 하는 것이다.

그 때문에 본 발명은 2개의 금속제 봉재의 단부를 커플라를 개재해서 연결하는 방법에 있어서, 전기 커플러는 내부에 코일 스프링이 감삽 고정된 원퉁부재로서 되고 전기 코일 스프링의 압축 강도는 전기 각 봉재 및 원통부재의 그것보다 크게 설정되어 있고, 전기 커플라의 양단으로부터 각봉재의 연결단부를 삽입한 후, 전기 원통부재를 그 원통 표면으로부터 반경방향 축심에 향하게 압착하고, 전기 코일 스프링을 전기 봉재 및 원통부재에 동시에 압이 고정하는 것을 구성으로 하고 이를 상기 문제점의 해결 수단으로 하는 것이다.

이와 같은, 본 발명에 관계되는 연결방법에 의하면 단지 원통부재의 원주면으로부터 봉재의 축심으로 향하게 압착시키는 것 뿐으로 봉재, 원통부재, 코일 스프링의 3자가 일체화 되는 것이고, 어떤 격별한 기능이라도 요하지 않게 확실히 봉재의 단부를 연결할 수 있는 것이고, 연결 후에 있어서도 각 부재에는 고온 접합등에 의한 취성등의 강도 열화가 발생하지 않는다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도면은 모두 본 발명에 관한 것으로, 제1도는 여결하고져 하는 금속제 봉재와 커플러와의 치수 관계를 나타낸 분해도.

제2도는 커플러의 단면도이다.

먼저, 본 발명인 사용하는 커플라에 대해서 제2를 중심으로 설명한다.

도면중 1은 커플라이고, 동 커플라(1)는 파이프상의 원통부재(1a)와 코일 스프링(3)(6)으로 구성되어 있다.

도시예에서는, 전기 코일 스프링(3)(6)이 2개 사용되어 있지만 반듯이 2개일 필요는 없고, 1개의 경우도 있을 수 있다.

2개의 코일 스프링(3)(6)의 외경 D₂는 원통부재(1a)의 내경과 동일하게 설계되고 각 코일 스프링(3)(6)의 일단은 반경방향에서 중심을 향하여 절곡되고, 각각 설편(4)(5)를 형성한다.

이 코일 스프링은, 예를 들자면 고강도의 강선으로부터 만들어지고 적어도 압축 강도에 있어서는 상기 원통부재(1a) 및 후술하는 금속제 봉재의 그 보다 우수한 소재가 사용된다.

커플라(1)을 조립할 때는, 전기 각 코일 스프링(3)(6)의 설편(4)(5)를 돌합시키도록 하여 원통부재(1a)에 감삽한다.

원통부재(1a)의 양단개구 가장자리 2는 코일 스프링(3)(6)이 원통부재(1a)내로부터 탈락하지 않도록 내방으로 돌출 형성되어서 스프링의 계지부를 구성하고 있다.

이상의 커플라(1)을 사용하여, 2개의 금속재 봉재 단부를 연결하고져 할 때는, 제3도에 표시하는 바와같이 연결하고져 하는 봉재(7)의 단부를 각기 커플러(1)안에 삽입한다.

삽입된 봉재(7)의 단면은 각 코일 스프링(3)(6)의 상기 설편(4)(5)에 충접하고, 원통부재(1a)의 중앙으로 위치 결정된다. 도시예에서는 봉재(7)의 지름 d는 코일 스프링(3)(6)의 내경 D₁보다 약간 작게하고 있다.

여기서 전기 봉재(7)과 원통부재(1a)는 같은 소재로 구성되어 있는 것이 바람직하고 사정에 따라 다소 성질이 다른 재료가 사용되는 수도 있다.

그러나, 어떤 것이라도 봉재 및 원통부재의 압축 강도는 상기 코일 스프링(3)(6)의 압축강도 이하일 것이 필요하다.

그런데, 상기한 바와 같이 커플러(1)내에 각 봉재(7)이 삽임되고 위치 결정을 끝낸 후에 제4도에 표시하는 바와 같이 원통부재(1a)의 외표면으로부터 공지의 유압 압착기(8)을 사용하여 반경방향 축심으로 향하여 균일한 힘 W로서 압착하고 원통부재(1a)의 단면을 축소시킨다.

이의 압착력(W)가 적절해서 충분한 값일 때 원통부재(1a) 및 봉재(7)은 제5도에 표시한 바와 같은 상태가 된다.

즉, 전기압착력 W에 의하여 원통부재(1a)와 봉재(7)에는 코일 스프링(3)(6)을 끼워서 각각에 외력이 작용하고 원통부재(1a)가 압축 변형하는 동시에 코일 스프링(3)(6)의 향력에 의하여 그의 내면에 소성변형을 생기게 하여 코일 스프링(3)(6)의 일부가 압입되는 동시에 한편 봉재(7)에도 코일 스프링(3)(6)과의 사이에 힘이 서로 작용하고 마찬가지로 소성 변형하여 코일 스프링(3)(6)의 일부가 압입된다.

이 때에 원통부재(1a)와 봉재(7)의 변형 저항이 동일한 경우에는 양자에의 코일 스프링(3)(6)의 압입 비율은 동일하게 하고 즉, 양자 모두 대략 반원형에 가까운 단면을 가지는 홈(7a)(제6도)이 형성되도록 한것이다.

또한, 이의 변형시에 있어서의 봉재(7) 원통부재(1a) 및 코일 스프링(3)(6)의 각각의 작동에 관해서는 일율적으로 논하는 것은 불가능하지만 상대적인 관계에 있어서는 아래와 같다. 이제 제5도, 제6도에 있어서의 봉재(7)의 초기 직경 d가 변화하지 않는다고 하면 원통부재(1a)는 압착 변형시에는 내경이 봉재 7의 전기 직경 d와 같고 외경 D, 두께 T, 길이 L로 각각 변형하게끔 된다.

이 때, 외경 D는 제한되기 때문에 원통부재 1a의 두께 T 및 길이 L가 모두 변형전 보다 커진다. 이점으로부터, 원통부재(1a)의 변형에 따라서 코일 스프링(3)(6)의 유효 권회수 n도 크게 되면서, 초기의 규칙적인 나선형 상태에서 불규칙한 형태대로 변형하지만, 여기서 봉재(7)와 원통부재(12)의 변형 저항이 일치하고, 크일 스프링(3)(6)의 압축 강도가 크게 되는 경우에는, 코일 스프링의 원형단면은 거의 변형하지 않고 봉재(7)의 외면과 원통부재(1a)의 내면에 각 코일 스프링 당접부에 각기 반원형 단면에 가까운 홈(7a)가 형성되고, 제5도 및 제6도, 표시한 바와 같이 봉재(7) 내부에 응력이 발생하여 긴쪽 방향으로 연신하던가 혹은 봉재(7)의 직경 자체가 확대되어 봉재(7)과 원통부재(1a)간의 간극 C가 봉재(7)의 초기 직경 d의 5-10% 정도의 범위로 되어서 코일 스프링(3)(6)이 전술한 홈(7a)안에 압입 고정되게 된다.

이하 본 발명은 적응하는데 대합한 커플러와 금속제 봉재의 규격을 수식에 의하여 결정할 때의 일예를 설명하기로 한다.

또한 당해 예의 경우는 원통부재와 금속제 봉재는 동일 제질의 것 중에서 선택되고 코일 스프링은 압인강도, 경도, 항장력 등에 있어서 전술한 양부재보다 우수한 것이 채용되고 있다.

제5도에 있어서, 봉재(7)에 걸리는 인장력을 F, 단면적을 A₀,인장응력을

로 하고 커플러(1a)에 걸리는 반력을 R, 단면적을 A, 인장응력을 δ로 하면 F=δ₀A, A=π/4d^*(d는 봉재의 초기 직경)이기 때문에,

F=π/4d²δ₀………………………………………………………①

로 되고, R=δ, A, A=π/4(D²-d²) (D는 원통부재 1a의 압축시의 외경)이기 때문에

R=π/4(D^*-d^*)δ…………………………………………………②로 된다.

식 ①, ②에 있어서 F=R=δ₀=δ 이라면 좋기 때문에

또한, 압착 후의 원통부재 1a의 두께 T에 대하여는

이기 때문에 식 ③ ④에서 T=0.207d……………………………⑤로 된다.

따라서, 원통부재(1a)의 기초 두께 T₀을 봉재(7)의 직경 d의 0.2배 이상으로 하면 봉재(7)의 인장력 F가 연결되는 커플러(1)의 반력 R에 대응할 수 있는 것으로 되어, 연결관으로서 만족할 수 있는 것으로 된다.

다음은 코일 스프링(3)(6)의 전단력을 봉재(7) 자체의 인장력에 대응시키기 위하여 필요한 코일 스프링 유효권회수 n을 구할 때에는 코일 스프링(3)(6)의 평균 피치(Pitch) P선경 B로 하고 전단력을 Rτ, 안전율을 y, 전단응력 τ, 압입된 스프링 1개의 길이를 l로 하면

R₇=1/Y,l,B,τ ……………………………………………………………⑥

1=n,π,d ……………………………………………………………⑦로 된다.

여기서 일반적으로 적절하다고 되어 있는 안전율 y, 전단응력 τ, 선경 B의 값은 각각 Y=2, τ=δ₀, B=0.1d이기 때문에, 이들 값을 ⑥, ⑦식에 대입하여 유효권 회수 n을 구하면,

n=5 ……………………………………………………………………⑧로 된다.

따라서 코일 스프링(3)(6)의 전단력을 봉재(7)(7) 자체의 인장력에 대항시키기 위하여는 코일 스프링 유효권 회수를 5회 이상으로 설정할 필요가 있다.

또한 원통부재 1a의 길이 L와 봉재(7)의 직경 d간의 관계를 구할 때에는 원통부재(1a)의 길이 L는 2개의 코일 스프링(3)(6)의 길이 합계(21)이기 때문에

L=2n, P, α ……………………………………………………………⑨

로 되고, 통상의 기계에 일반적으로 채용되어 있는 값으로서 여유율 α=1.5, 피치 P=2B, B=0.1d를 각각 선택하면은

L=3d ……………………………………………………………⑩로 된다.

따라서, 여기서 봉재의 지름을 d로 했을 때에 ③,⑤,⑨,⑩식으로부터 원통부재의 외경 D=2d, 동 두께 T=0.207d, 코일 스프링 유효권회수 n=5, 원통부재의 길이 L=3d로 설정하여 커플러의 규격을 결정하면 된다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 금속제 봉재와 원통부재의 변형저항 및 코일 스프링의 탄성 압축강도, 경도, 연율등이 적절한 값으로 설정되어 있는한 2개의 금속제 봉재(철근등) 일단까지를 단순히 전술한 커플러안에 끼워 넣고 그 후에 적당한 압착 수안에 의하여 커플러의 원통부재를 원주면으로부터 압축할 뿐으로 커플러내의 코일 스프링이 봉재의 외면 및 원통부재의 내면에 각각 압입되고 간단히 3자가 일체화 되는 것이다.

특히, 본 발명에 의한 건축용 철근 연결방법은 전기 가스등의 열원이 필요없기 때문에 기후, 수중등의 주의 조건에 좌우되는 일이 없이 작업을 완수할 수 있고 또한 상술한 바와 같이 조작성이 우수하기 때문에 특별한 기능이 필요없이 작업이 가능하고 그 몫만큼 코스트다운에 연결되고 또한 연결 후에도 부재간에 종래와 같은 고은 접합에 의한 취성등의 재질 저하를 일으키는 일도 없기 때문에 소망하는 강도를 확보하기 쉬운 것이다.

Claims (1)

1. 2개의 금속제 봉재의 단부(端部)를 커플러를 개재하며 연결하는 방법에 있어서, 전기 커풀라는 내부에 코일 스프링이 감삽 고정핀 원통부재로부터 되고 전기 코일 스프링의 압축강도는 전기 봉제 및 원통 부재의 그것 보다 크게 설정되고 전기 커플러의 양단으로부터 전기 각 봉제의 연결단부를 삽입한 후, 전기 원통부재를 그 원통 표면으로부터 반경방향 축심으로 향해서 압착하고 전기 코일 스프링을 전기 봉제 및 원통부재에 동시에 압입 고정하는 것을 특징으로 하는 건축용 금속제 봉제의 연결방법.

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