KR101183954B1 - 콘크리트 포장용 다웰바 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트 콘크리트 포장의 가로 줄눈에 설치되는 다웰바(21) 어셈블리(dowel bar assembly)에 관한 것으로, 포장체(10)를 횡단하는 가로 줄눈의 절단면(19)을 직교하여 가로 줄눈 양측 포장체(10)에 매입되는 다수의 다웰바(21)와, 가로 줄눈의 절단면(19)상에서 다웰바(21)와 십자연결구(22)를 통하여 직각으로 연결되는 평행바(24)와, 평행바(24)와 T자연결구(23)를 통하여 수직으로 연결되는 수직바(25)와, 수직바(25) 하단에 T자연결구(23)를 통하여 다웰바(21)와 평행한 방향으로 연결되는 하단바(26)로 구성되어 별도의 철근 조립체 없이도 간편하고 정확한 다웰바(21) 시공이 가능하도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 철근의 재단, 절곡 및 용접 등 다웰바(21) 어셈블리를 구축하기 위한 복잡한 현장 작업 없이도, 강제 봉체(棒體), 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)의 최소한의 단위부재를 조합하여 정밀하고 신속한 다웰바(21) 어셈블리의 시공이 가능하다.

Description

콘크리트 포장용 다웰바 어셈블리{DOWEL BAR ASSEMBLY FOR CONCRETE PAVEMENT}

본 발명은 시멘트 콘크리트 포장의 가로 줄눈에 설치되는 다웰바(21) 어셈블리(dowel bar assembly)에 관한 것으로, 포장체(10)를 횡단하는 가로 줄눈의 절단면(19)을 직교하여 가로 줄눈 양측 포장체(10)에 매입되는 다수의 다웰바(21)와, 가로 줄눈의 절단면(19)상에서 다웰바(21)와 십자연결구(22)를 통하여 직각으로 연결되는 평행바(24)와, 평행바(24)와 T자연결구(23)를 통하여 수직으로 연결되는 수직바(25)와, 수직바(25) 하단에 T자연결구(23)를 통하여 다웰바(21)와 평행한 방향으로 연결되는 하단바(26)로 구성되어 별도의 철근 조립체 없이도 간편하고 정확한 다웰바(21) 시공이 가능하도록 한 것이다.

콘크리트 포장체(10)를 구성하는 슬래브(slab)에는 팽창, 수축 및 휨 등의 변형을 일정 수준 보장하여 온도응력 등 각종 응력을 경감하고, 피할 수 없는 균열을 소기의 지점에 집중 및 제어할 수 있는 줄눈(joint)이 설치된다.

콘크리트 포장체(10)에 적용되는 줄눈은 기능에 따라 수축줄눈, 팽창줄눈 및 시공줄눈으로 분류되며, 설치위치에 따라 가로 줄눈 및 세로줄눈으로 분류되는데, 주행성을 확보하기 위하여 가급적 줄눈의 설치 개소를 축소하는 것이 바람직하나, 줄눈간 거리가 지나치게 연장될 경우 단위 포장체(10)의 면적이 확대됨에 따라 변형량의 확장 및 그에 따른 응력상승을 야기할 수 있으므로, 포장체(10)의 물성 및 기하학적 형상은 물론 설계하중 및 기후조건 등 다양한 인자를 고려하여 줄눈 간격을 설정하게 된다.

이러한 줄눈 중 가로 줄눈은 도로의 횡단방향 즉, 차륜 궤적과 직교하는 방향으로 설치되는 줄눈으로서, 여타 줄눈에 비하여 콘크리트 포장체(10)의 성능 및 내구성에 심대한 영향을 미치는 줄눈이라 할 수 있으며, 전형적인 가로 줄눈의 단면도가 도 1에 예시되어 있다.

도 1은 포장체(10)에 다수의 다웰바(dowel bar)(21)를 매설하고 해당 지점의 포장체(10) 상면을 절개한 전형적인 가로 줄눈을 예시하고 있는데, 도 1의 타원내 확대부를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 다웰바(21)는 일종의 강제(鋼製) 환봉으로서, 매설전 외주면 일부에 역청재, 윤활제 또는 이형제 등을 도포하고 도포측 단부에는 활동공간을 형성하는 캡(cap)을 결합하여 매설함으로써, 다웰바(21)가 연결하는 양측 단위 포장체(10) 중 적어도 일측의 포장체(10) 내부에서 다웰바(21)의 축방향 미소(微少) 이동이 가능하도록 시공하게 되며, 다웰바(21) 양측의 단위 포장체(10)의 수축 등 변형이 가능함과 동시에 다웰바(21)를 통한 인접 포장체(10)간 하중전달 또한 가능한 구조를 가진다.

이러한 다웰바(21)의 포장체(10)내 설치는 도 1의 발췌 확대부에서와 같이, 콘크리트 포장체(10)의 타설 및 양생간 다웰바(21)의 위치를 유지할 수 있도록, 크로스바(31), 체어바(32), 스페이서(33) 및 다웰바(21)로 다웰바(21) 어셈블리를 구성하여 수행하게 되는데, 도면에 예시된 바와 같이, 철근을 용접하여 다웰바(21) 어셈블리를 제작한 후 가로 줄눈 계획지점에 거치한 상태에서 포장체(10) 콘크리트를 타설하게 된다.

전술한 종래의 다웰바(21) 어셈블리는 다음과 같은 문제점을 가진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 크로스바(31), 체어바(32) 및 스페이서(33) 등 철근으로 용접된 복잡한 지지 구조물이 필요하므로, 시공과정이 복잡하고 각각의 철근을 현장에서 재단, 절곡 및 용접하는 과정에서 공기가 지연될 뿐 아니라 품질 및 정도(精度)관리가 어려운 문제점이 있다.

특히, 크로스바(31) 및 체어바(32)는 다웰바(21)의 이탈을 구속함과 동시에 다웰바(21)의 원활한 활동을 보장하는 상반된 역할을 동시에 수행하여야 하는 바, 용접 및 다웰바(21)와의 체결과정에서 고도의 정밀도가 필요한데, 현장 작업 과정에서의 정밀도 확보에 한계가 있을 수 밖에 없으므로 다양한 형태의 다웰바(21) 설치 불량을 야기하게 되고, 이는 도로 포장체(10)의 구조적 결함으로 이어지는 심각한 문제점이 있다.

도 2는 다웰바(21)의 대표적인 설치 불량 유형을 도시한 것으로, 좌측으로부터 각각 수평유동(horizontal translation), 깊이변화(depth deviation), 종방향유동(longitudinal translation), 수평엇갈림(horizontal misalignment) 및 수직엇갈림(vertical misalignment)을 나타내고 있다.

이러한 5개 유형의 설치 불량 중 수평유동은 다웰바(21)가 줄눈 절단면(19)과 평행한 방향으로 이동한 상태로서 포장체(10)의 공용성에는 큰 영향을 주지 않으나, 이 외의 4개 유형의 다웰바(21) 설치 불량은 포장체(10)의 구조적 강성, 노면 상태 및 내구성 등에 심각한 영향을 미친다.

우선 종방향유동은 다웰바(21)가 포장체(10)의 종방향으로 이동한 상태로서, 줄눈 주변 포장체(10)에 재하되는 하중의 균일한 분산을 방해하여 줄눈 양측 포장체(10)에 단차를 발생시키는 문제를 야기하고, 깊이변화는 다웰바(21)가 포장체(10) 내에서 상측 또는 하측으로 이동한 것으로 콘크리트 포장의 스폴링(spalling) 및 다웰바(21)의 부식을 초래한다.

또한, 다웰바(21)의 설치 각도 자체가 틀어지는 수평엇갈림 및 수직엇갈림은 줄눈의 잠김현상을 초래하여 포장체(10) 전반의 균열을 야기하게 된다.

이렇듯, 다웰바(21)의 설치 불량은 줄눈의 기능 및 포장체(10)의 공용성 측면에서 심각한 문제점을 유발함에도 불구하고 종래의 철근 조립식 다웰바(21) 어셈블리의 경우 전술한 다양한 유형의 다웰바(21) 설치 불량에 대한 효과적인 대처가 거의 불가능할 뿐 아니라, 철근간 절곡 및 용접과정에서 다웰바(21)의 수평엇갈림 및 수직엇갈림이 발생될 가능성이 크므로 줄눈의 온전한 기능을 보장할 수 없는 심각한 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 시멘트 콘크리트 포장체(10)를 횡단하는 가로 줄눈에 매설되는 다웰바(21) 어셈블리에 있어서, 포장체(10)의 가로 줄눈 하부 노반(11) 표면에 가로 줄눈의 절단면(19)과 직교하는 다수의 하단바(26) 및 하단바(26)와 직각으로 연결된 수직바(25)가 가로 줄눈을 따라 배열되되, 수직바(25)의 하단에 T자연결구(23)를 통하여 한쌍의 하단바(26)가 연결되고, 수직바(25)의 상단에는 포장체(10) 표면과 평행하고 중심축이 가로 줄눈의 절단면(19)상에 위치하는 평행바(24)가 T자연결구(23)를 통하여 연결되며, 평행바(24)에는 가로 줄눈의 절단면(19)을 직교하여 가로 줄눈 양측 포장체(10)에 매입되는 다수의 다웰바(21)가 십자연결구(22)를 통하여 연결됨을 특징으로 하는 콘크리트 포장용 다웰바 어셈블리이다.

또한, 상기 하단바(26)의 말단에는 노반(11) 표면에 밀착되는 한쌍의 확장바(27)가 T자연결구(23)를 통하여 체결됨을 특징으로 하는 콘크리트 포장용 다웰바 어셈블리이다.

본 발명을 통하여, 철근의 재단, 절곡 및 용접 등 다웰바(21) 어셈블리를 구축하기 위한 복잡한 현장 작업 없이도, 강제 봉체(棒體), 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)의 최소한의 단위부재를 조합하여 정밀하고 신속한 다웰바(21) 어셈블리의 시공이 가능하다.

특히, 상호 직각을 이루는 분기관이 구성된 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)를 통하여 별도의 계측 및 조정 공정 없이도 각 봉체간 직각 연결을 보장할 수 있으며, 이로써 다웰바(21)의 설치 불량 가능성을 근본적으로 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 용접 및 절곡 등의 현장 작업을 최소화하고 단위 부품의 나사식 체결을 통하여 다웰바(21) 어셈블리를 조립함으로써, 공기를 단축하고 노무비를 절감하는 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 포장체 줄눈 및 다웰바 어셈블리 예시도
도 2는 다웰바 설치 불량 유형 설명도
도 3은 본 발명이 적용된 도로 포장체 종단면도
도 4는 본 발명의 사시도
도 5는 본 발명의 부분절단 사시도
도 6은 본 발명의 부분절단 분해사시도
도 7은 본 발명의 십자연결구 및 T자연결구 발췌 사시도
도 8은 확장바가 적용된 본 발명의 일 실시예 사시도
도 9는 도 8 실시예의 부분절단 분해사시도

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 3은 본 발명의 다웰바(21) 어셈블리가 적용되어 시공된 도로 포장체(10)의 종단면도로서, 동 도면의 타원내 확대부를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 노반(11) 표면에 접하는 하단바(26) 및 하단바(26)와 연결된 수직바(25)에 의하여 다웰바(21)가 지지되며, 다웰바(21)는 줄눈 절단면(19) 양측의 포장체(10)에 매입된다.

본 발명의 다웰바(21)는 종래의 다웰바(21)에서와 같이 다웰바(21)가 줄눈 절단면(19) 양측의 포장체(10) 중 어느 한쪽의 포장체(10)에 고정되는 방식이 아니라, 양측 포장체(10) 모두에서 활동하는 방식으로 시공될 수 있으며, 이 경우 줄눈 절단면(19) 양측의 다웰바(21) 모두에 윤활제를 도포하는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다웰바(21) 어셈블리의 외형을 도시한 것으로 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 다수의 하단바(26) 및 하단바(26)와 직각으로 연결된 수직바(25)가 일렬로 배열되되, 수직바(25) 하단에 연결되는 한쌍의 하단바(26)는 T자연결구(23)를 통하여 연결되어 전체적으로 역T자형의 지지 구조를 가지게 된다.

수직바(25)의 상단에는 평행바(24)가 T자연결구(23)를 통하여 수직바(25)와 직각으로 연결되며, 평행바(24)에는 십자연결구(22)를 통하여 다웰바(21)가 평행바(24)와 직각으로 연결된다.

이상에서와 같이 연결되어 구성된 다웰바(21) 어셈블리는 도로 포장체(10)의 가로 줄눈에 매입 설치하게 되는데, 하단바(26)는 포장체(10)의 가로 줄눈 하부 노반(11) 표면에 접하고, 수직바(25) 및 평행바(24)의 중심축은 가로 줄눈의 절단면(19)상에 위치하며, 십자연결구(22)를 통하여 평행바(24) 양 측방으로 체결된 다웰바(21)는 각각 가로 줄눈 절단면(19) 양측의 포장체(10)에 매입된다.

도 6은 본 발명의 각 구성요소간 연결 방식을 도시한 것으로, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)와 체결되는 봉체 즉, 다웰바(21), 평행바(24), 수직바(25) 및 하단바(26)는 각 봉체의 연결단 외주면과 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)의 분기관 내주면에 각각 수나사와 암나사를 형성함으로써 나사체결하게 된다.

도 7은 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)를 발췌 도시한 것으로, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 십자연결구(22)는 4개의 분기관이 90도 간격으로 방사상으로 접합 구성되고, T자연결구(23)는 3개의 분기관이 90도 간격의 T자형으로 접합 구성된 것으로, 이들 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)를 통하여 연결되는 봉체는 별도의 조정 작업 없이도 자연스럽게 직각으로 연결될 수 있다.

따라서, 도 6에서와 같이, 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)를 통하여 다웰바(21), 평행바(24), 수직바(25) 및 하단바(26)를 체결하여 도 4에서와 같은 다웰바(21) 어셈블리를 제작한 후, 포장체(10)의 가로 줄눈 계획지점에 거치하는 간소한 공정으로도 다웰바(21)의 정확한 시공이 가능하다.

특히, 평행바(24)와 수직바(25)간 체결 및 수직바(25)와 하단바(26)간 체결에 동일한 규격의 T자연결구(23)를 적용할 수 있으며, 다웰바(21), 평행바(24), 수직바(25) 및 하단바(26)에 동일한 직경의 봉체를 적용할 수 있으므로, 십자연결구(22) 및 T자연결구(23)의 단 2종의 체결수단과 봉체 만으로 다웰바(21) 어셈블리를 제작할 수 있으며, 용접 공정이 배제된 나사식 체결을 통하여 신속하고 간편한 시공이 가능하다.

한편, 도 8 및 도 9는 확장바(27)가 적용된 본 발명의 일 실시예를 도시한 것으로, 하단바(26)의 말단에 노반(11) 표면에 밀착되는 한쌍의 확장바(27)를 T자연결구(23)를 통하여 체결함으로써, 포장체(10) 콘크리트의 타설 및 양생과정에서 일층 안정적인 다웰바(21) 어셈블리의 지지가 가능하도록 한 것이다.

도 8 및 도 9를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 확장바(27) 체결에 사용되는 T자연결구(23)에는 평행바(24), 수직바(25) 및 하단바(26)의 체결에 사용된 T자연결구(23)와 동일한 규격이 적용될 수 있으며, 확장바(27) 또한 하단바(26), 수직바(25) 및 평행바(24) 등의 여타 봉체와 동일한 직경의 봉체가 적용될 수 있으므로, 부품의 추가 제작 없이도 시공이 가능하다.

10 : 포장체
11 : 노반
19 : 절단면
21 : 다웰바
22 : 십자연결구
23 : T자연결구
24 : 평행바
25 : 수직바
26 : 하단바
27 : 확장바
31 : 크로스바
32 : 체어바
33 : 스페이서

Claims (2)

1. 시멘트 콘크리트 포장체(10)를 횡단하는 가로 줄눈에 매설되는 다웰바(21) 어셈블리에 있어서,
   포장체(10)의 가로 줄눈 하부 노반(11) 표면에 가로 줄눈의 절단면(19)과 직교하는 다수의 하단바(26) 및 하단바(26)와 직각으로 연결된 수직바(25)가 가로 줄눈을 따라 배열되되, 수직바(25)의 하단에 T자연결구(23)를 통하여 한쌍의 하단바(26)가 연결되고;
   수직바(25)의 상단에는 포장체(10) 표면과 평행하고 중심축이 가로 줄눈의 절단면(19)상에 위치하는 평행바(24)가 T자연결구(23)를 통하여 연결되며;
   평행바(24)에는 가로 줄눈의 절단면(19)을 직교하여 가로 줄눈 양측 포장체(10)에 매입되는 다수의 다웰바(21)가 십자연결구(22)를 통하여 연결됨을 특징으로 하는 콘크리트 포장용 다웰바 어셈블리.
   
2. 청구항 1에 있어서, 하단바(26)의 말단에는 노반(11) 표면에 밀착되는 한쌍의 확장바(27)가 T자연결구(23)를 통하여 체결됨을 특징으로 하는 콘크리트 포장용 다웰바 어셈블리.

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