KR20130056134A - 철근 커플러 및 이를 이용한 프리 캐스트 콘크리트 조립체 - Google Patents

철근 커플러 및 이를 이용한 프리 캐스트 콘크리트 조립체 Download PDF

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KR20130056134A
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precast
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강덕만
임희수
정재원
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동아이엔지(주)
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Abstract

본 발명은 2개의 프리 캐스트 콘크리트를 결합하기 위해 사용되는 철근 커플러에 관한 것으로서, 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 한 개의 프리 캐스트 콘크리트에서 돌출된 제1연결용 철근의 단부에 수나사부가 형성된 수커플러; 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 다른 한 개의 프리 캐스트 콘크리트에서 돌출된 제2연결용 철근의 단부에 형성된 커플러 안내부; 및 상기 커플러 안내부에 이동 가능하도록 설치되며, 내부에는 상기 커플러 안내부의 일단이 관통할 수 있는 중공이 형성되고, 상기 중공의 내면에는 상기 수커플러의 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성된 암커플러;를 포함한다.

Description

철근 커플러 및 이를 이용한 프리 캐스트 콘크리트 조립체{Iron reinforcing rod coupler and precast assembly using the same}
본 발명은 철근 커플러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리 캐스트 콘크리트 조립체의 철근을 연결하는 철근 커플러와 이를 이용한 프리 캐스트 콘크리트 조립체에 관한 것이다.
암거, 옹벽, 터널 등과 같은 콘크리트 구조물은 공사 현장에서 현장 타설을 하여 설치할 수 있다. 그러나, 공사 현장에서 콘크리트 구조물을 직접 타설하는 방법은 작업이 어렵고 공사 기간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
따라서, 근래에는 공장에서 필요한 콘크리트 구조물을 적절한 크기로 분할하여 제작한 후, 이를 공사 현장으로 이동하여 조립하는 프리 캐스트 콘크리트 공사 방법을 많이 사용하고 있다.
이러한, 프리 캐스트 콘크리트 공법에는 분할된 프리 캐스트 콘크리트 구조물을 공사 현장에서 연결하여 조립할 필요가 있다. 이와 같은 연결에는 프리 캐스트 콘크리트의 연결용 철근의 일단을 용접하는 방법이 사용될 수 있다, 그러나, 프리 캐스트 콘크리트의 연결용 철근을 용접하여 연결하는 것은 작업이 불편하고, 서로 결합되는 2개의 프리 캐스트 콘크리트에 인장력을 가하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 서로 연결할 2개의 프리 캐스트 콘크리트의 연결용 철근을 서로 연결할 수 있는 커플러가 사용되고 있다. 그러나, 종래의 커플러는 서로 결합되는 2개의 연결용 철근이 동축 상에 위치하지 않는 경우에는 연결이 곤란하고 결합 작업이 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 연결 작업이 용이하며, 결합될 2개의 연결용 철근이 동축 상에 있지 않고 일정 범위 내에서 어긋난 경우에도 결합할 수 있는 철근 커플러 및 이를 사용한 프리 캐스트 콘크리트 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 2개의 프리 캐스트 콘크리트를 결합하기 위해 사용되는 철근 커플러에 있어서, 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 한 개의 프리 캐스트 콘크리트에서 돌출된 제1연결용 철근의 단부에 수나사부가 형성된 수커플러; 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 다른 한 개의 프리 캐스트 콘크리트에서 돌출된 제2연결용 철근의 단부에 형성된 커플러 안내부; 및 상기 커플러 안내부에 이동 가능하도록 설치되며, 내부에는 상기 커플러 안내부의 일단이 관통할 수 있는 중공이 형성되고, 상기 중공의 내면에는 상기 수커플러의 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성된 암커플러;를 포함하는 철근 커플러를 제공함으로써 달성할 수 있다.
이때, 상기 암커플러는 상기 커플러 안내부에 삽입되어 상기 암커플러가 상기 커플러 안내부를 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 하며, 상기 암나사부와 동축 상으로 형성된 이동안내구멍을 포함할 수 있다.
또한, 상기 암커플러가 삽입되는 상기 커플러 안내부는 원통형으로 형성되며, 상기 암커플러의 암나사부 내측의 중공으로 돌출된 상기 제2커플러 안내부의 일단에는 상기 암커플러가 빠지는 것을 방지할 수 있도록 상기 커플러 안내부보다 큰 지름을 갖는 스토퍼가 형성될 수 있다.
또한, 상기 수커플러는 스터드 볼트를 상기 제1연결용 철근에 접합하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 스토퍼와 암커플러 사이의 상기 커플러 안내부에는 탄성 부재가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 서로 면 접촉하는 2개의 프리 캐스트 콘크리트; 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 각각의 접촉 면에 형성된 연결 홈; 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 각각에 매설되며, 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 한 개의 프리 캐스트 콘크리트의 연결 홈으로 돌출된 제1연결용 철근과 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 다른 프리 캐스트 콘크리트의 연결 홈으로 돌출된 제2연결용 철근; 상기 제1연결용 철근과 상기 제2연결용 철근을 연결하여 인장력을 인가하는 것으로서, 상술한 특징을 갖는 철근 커플러;를 포함하는 프리 캐스트 콘크리트 조립체를 제공함으로써 달성할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 철근 커플러에 의하면, 프리 캐스트 콘크리트를 설치시 발생하는 시공 오차를 흡수할 수 있으므로 작업이 편리하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 철근 커플러는 수커플러와 암커플러를 체결할 때, 충분한 접합면을 갖고 있으므로, 나사산의 눌림이나 꺽임이 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 철근 커플러를 사용하여 프리 캐스트 콘크리트 조립체를 형성하면, 일체형 콘크리트 제품과 비교하여 휨 강성, 전단 강성, 고응력 반복 내력성능, 수밀성 등에서 동등 이상의 역학적 성능을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 철근 커플러를 개략적으로 나타내는 단면도;
도 2는 도 1의 철근 커플러의 암커플러와 수커플러를 나타내는 사시도;
도 3의 (a),(b)는 도 1의 철근 커플러의 암커플러의 단면도와 우측면도;
도 4는 도 1의 철근 커플러에 의해 2개의 프리 캐스트 콘크리트가 결합된 프리 캐스트 콘크리트를 나타내는 부분 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 철근 커플러 및 이를 이용한 프리 캐스트 콘크리트 조립체의 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 철근 커플러를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 철근 커플러의 암커플러와 수커플러를 나타내는 사시도이고, 도 3의 (a),(b)는 도 1의 철근 커플러의 암커플러의 단면도와 우측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 철근 커플러(100)는 수커플러(110), 커플러 안내부(120), 암커플러(130)를 포함한다.
수커플러(110)는 서로 결합할 2개의 프리 캐스트 콘크리트(1,2) 중 한 개의 프리 캐스트 콘크리트(1)에서 돌출된 제1연결용 철근(11)의 단부에 형성될 수 있다. 수커플러(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 다른 프리 캐스트 콘크리트(2)와 면 접촉할 프리 캐스트 콘크리트(1)의 접합 면(3)에 소정 깊이(H1)로 형성된 제1연결 홈(5)에 돌출되도록 형성될 수 있다. 제1연결 홈(5)의 바닥(5a)에서 수커플러(110)의 선단까지의 높이(h1)는 제1연결 홈(5)의 깊이, 즉 제1연결 홈(5)의 바닥(5a)에서 접합 면(3)까지의 거리(H1)와 동일하거나 작은 것이 좋다.
수커플러(110)는 프리 캐스트 콘크리트(1)에 매설된 제1연결용 철근(11) 일부의 외주면에 수나사(110a)를 가공하여 형성할 수 있다. 수나사(110a)는 암커플러(130)의 암나사부(133)에 대응되는 지름(d4)을 갖는다. 본 실시 예의 경우에는 제1연결용 철근(11)의 단부에 스터드 볼트를 접합하여 수커플러(110)를 형성하였다. 제1연결용 철근(11)과 스터드 볼트는 스터드 용접으로 접합할 수 있다.
커플러 안내부(120)는 서로 결합할 2개의 프리 캐스트 콘크리트(1,2) 중 다른 한 개의 프리 캐스트 콘크리트(2)에서 돌출된 제2연결용 철근(12)의 단부에 형성될 수 있다. 커플러 안내부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 다른 프리 캐스트 콘크리트(1)와 면 접촉할 프리 캐스트 콘크리트(2)의 접합 면(4)에 소정 깊이로 형성된 제2연결 홈(6)에 돌출되도록 형성될 수 있다.
제2연결 홈(6)의 바닥(6a)에서 커플러 안내부(120)의 선단까지의 길이(h2)는 제2연결 홈(6)의 깊이, 즉 제2연결 홈(6)의 바닥(6a)에서 접합 면(4)까지의 거리와 동일하거나 작은 것이 좋다.
커플러 안내부(120)는 프리 캐스트 콘크리트(2)에 매설된 제2연결용 철근(12)의 일부를 가공하여 형성할 수 있다. 본 실시 예의 경우에는 커플러 안내부(120)는 원통 형상으로 형성되어 있다. 다른 예로서, 제2연결용 철근(12)의 단부에 원형 단면을 갖는 강봉을 접합하여 커플러 안내부(120)를 형성할 수도 있다.
암커플러(130)의 암나사부(133)의 중공(137)으로 돌출된 커플러 안내부(120)의 일단에는 암커플러(130)가 커플러 안내부(120)에서 빠지는 것을 방지할 수 있도록 스토퍼(160)가 형성된다. 스토퍼(160)는 커플러 안내부(120)와 암커플러(130)의 이동안내구멍(135)보다 크고, 암나사부(133)의 중공(137)보다 작은 지름을 갖는다.
암커플러(130)는 상술한 커플러 안내부(120)에 이동 가능하도록 설치되며, 다른 프리 캐스트 콘크리트(1)의 수커플러(110)와 결합되는 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 암커플러(130)는 중공의 육각형통으로 형성될 수 있으며, 본체부(131)와 암나사부(133)를 포함할 수 있다. 도 3의 (a)는 암커플러의 단면도이고, (b)는 암커플러의 우측면도이다.
암커플러(130)의 외면은 스패너와 같은 공구로 암커플러(130)를 돌릴 수 있도록 정육각형 단면으로 형성된다. 본체부(131)의 내부에는 상기 커플러 안내부(120)에 삽입될 수 있으며 암커플러(130)가 커플러 안내부(120)를 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 이동안내구멍(135)이 형성된다. 따라서, 이동안내구멍(135)은 커플러 안내부(120)의 지름(d1)보다 큰 지름(d2)을 갖는 것이 좋다. 또한, 이동안내구멍(135)에는 나사가 형성되어 있지 않으므로 암커플러(130)는 커플러 안내부(120)를 따라 자유롭게 이동할 수 있다. 이동안내구멍(135)의 지름(d2)과 커플러 안내부(120)의 지름(d1)의 차이에 의해 프리 캐스트 콘크리트(1,2)를 결합할 때 발생하는 시공 오차를 흡수할 수 있다. 이동안내구멍(135)은 대략 2-5mm의 오차를 흡수할 수 있도록 형성할 수 있다.
암나사부(133)의 내면에는 수커플러(110)의 수나사(110a)와 나사 체결되는 암나사(137a)가 형성되어 있다. 암나사부(133)는 중공(137)을 포함하고 있으므로 암커플러(130)를 커플러 안내부(120)에 삽입하면, 커플러 안내부(120)의 일단부가 암나사부(133)의 내부에 위치한다. 또한, 암나사부(133)의 내면은 본체부(131)의 이동안내구멍(135)과 동축 상으로 형성되며, 이동안내구멍(135)의 지름(d2)보다 큰 지름(d3)을 갖는다. 따라서, 암커플러(130)의 내부는 커플러 안내부(120)가 관통할 수 있는 중공이 형성되며, 그 중공은 이동안내구멍(135)과 암나사부(133) 내부의 중공(137)으로 구성된다. 암커플러(130)의 외면은 전 길이에 걸쳐 정육각 형상으로 형성된다.
암커플러(130)와 스토퍼(160) 사이의 커플러 안내부(120)에는 탄성부재(150)가 설치될 수 있다. 탄성 부재(150)로는 압축 코일 스프링이 사용될 수 있다. 스토퍼(160)와 암커플러(130) 사이에 탄성 부재(150)를 설치하면, 암커플러(130)와 수커플러(110)가 결합되었을 때, 제1 및 제2연결용 철근(11,12)에 인장력을 인가할 수 있다. 또한, 여려 개의 프리 캐스트 콘크리트(1,2)가 결합된 프리 캐스트 콘크리트조립체에 외부 충격이 가해지는 경우에도, 탄성 부재(150)가 철근 커플러(100)에 걸리는 외부 충격을 흡수할 수 있다.
이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시 예에 의한 철근 커플러(100)에 의해 2개의 프리 캐스트 콘크리트(1,2)를 결합하여 프리 캐스트 콘크리트 조립체를 만드는 과정을 도 1 및 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1과 같이 조립할 2개의 프리 캐스트 콘크리트(1,2)에 설치된 수커플러(110)와 암커플러(130)가 마주하도록 정렬시키고, 접합 면(3,4)을 접촉시킨다. 그러면, 수커플러(110)와 커플러 안내부(120)가 대략 일 직선상에 위치하게 된다.
그 후, 커플러 안내부(120)를 따라 암커플러(130)를 이동시켜, 암커플러(130)의 암나사부(133)가 수플러그(110)의 수나사(110a)와 체결되도록 한다. 이때, 수커플러(110)는 프리 캐스트 콘크리트(1)에 회전하지 않도록 고정된 상태이고, 암커플러(130)는 외면 전체가 정육각형으로 형성되어 있으므로, 스패너 등을 이용하여 암커플러(130)를 돌리면, 암커플러(130)가 수커플러(110)에 용이하게 체결될 수 있다.
한편, 암커플러(130)를 수커플러(110)에 결합할 때, 암커플러(130) 내측의 스토퍼(160)와 탄성 부재(150)가 암커플러(130)가 수커플러(110) 쪽으로 이동하는 거리를 제한하여 암커플러(130)가 커플러 안내부(120)에서 빠지는 것을 방지한다.
이와 같이 2개의 프리 캐스트 콘크리트(1,2)의 암커플러(130)와 수커플러(110)를 체결하면, 도 4와 같이 2개의 프리 캐스트 콘크리트(1,2)의 접합 면(3,4)이 밀착하여 프리 캐스트 콘크리트 조립체가 완성된다. 또한, 철근 커플러(100)의 암커플러(130)와 수커플러(110)의 체결이 완료되면, 스토퍼(160)와 암커플러(130) 사이에 탄성 부재(150)가 개재되어 있어 암커플러(130)의 암나사(137a)와 수커플러(110)의 수나사(110a) 사이의 나사 결합에 일정한 힘이 인가되고 있으므로, 철근 커플러(100)에 외부 진동이나 충격이 가해지는 경우에도 암커플러(130)가 풀리는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 의한 철근 커플러에 의하면, 프리 캐스트 콘크리트의 설치 작업시 발생하는 시공 오차, 즉 결합할 2개의 프리 캐스트 콘크리트의 연결용 철근이 동축 상에 있지 않은 경우에도 이 오차를 흡수하여 결합할 수 있으므로 작업이 편리하다.
또한, 수커플러와 암커플러를 체결할 때, 충분한 접합 면을 갖고 있으므로, 나사산의 눌림이나 꺾임이 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의한 철근 커플러를 사용하여 프리 캐스트 콘크리트 조립체를 형성하면, 일체형 콘크리트 제품과 비교하여 휨 강성, 전단 강성, 고응력 반복 내력성능, 수밀성 등에서 동등 이상의 역학적 성능을 가질 수 있다.
상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.
1,2 ; 프리 캐스트 콘크리트 ; 3,4; 접합 면
5.6; 연결 홈 11,12; 연결용 철근
100; 철근 커플러 110; 수커플러
120; 커플러 안내부 130; 암커플러
133; 암나사부 135; 이동안내구멍
137; 중공 150; 탄성 부재
160; 스토퍼

Claims (6)

  1. 2개의 프리 캐스트 콘크리트를 결합하기 위해 사용되는 철근 커플러에 있어서,
    상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 한 개의 프리 캐스트 콘크리트에서 돌출된 제1연결용 철근의 단부에 수나사부가 형성된 수커플러;
    상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 다른 한 개의 프리 캐스트 콘크리트에서 돌출된 제2연결용 철근의 단부에 형성된 커플러 안내부; 및
    상기 커플러 안내부에 이동 가능하도록 설치되며, 내부에는 상기 커플러 안내부의 일단이 관통할 수 있는 중공이 형성되고, 상기 중공의 내면에는 상기 수커플러의 수나사부에 대응되는 암나사부가 형성된 암커플러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철근 커플러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 암커플러는 상기 커플러 안내부에 삽입되어 상기 암커플러가 상기 커플러 안내부를 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 하며, 상기 암나사부와 동축 상으로 형성된 이동안내구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 철근 커플러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 암커플러가 삽입되는 상기 커플러 안내부는 원통형으로 형성되며,
    상기 암커플러의 암나사부 내측의 중공으로 돌출된 상기 제2커플러 안내부의 일단에는 상기 암커플러가 빠지는 것을 방지할 수 있도록 상기 커플러 안내부보다 큰 지름을 갖는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 철근 커플러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수커플러는 스터드 볼트를 상기 제1연결용 철근에 접합하여 형성한 것을 특징으로 하는 철근 커플러.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 스토퍼와 암커플러 사이의 상기 커플러 안내부에는 탄성 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 철근 커플러.
  6. 서로 면 접촉하는 2개의 프리 캐스트 콘크리트;
    상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 각각의 접촉 면에 형성된 연결 홈;
    상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 각각에 매설되며, 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 한 개의 프리 캐스트 콘크리트의 연결 홈으로 돌출된 제1연결용 철근과 상기 2개의 프리 캐스트 콘크리트 중 다른 프리 캐스트 콘크리트의 연결 홈으로 돌출된 제2연결용 철근;
    상기 제1연결용 철근과 상기 제2연결용 철근을 연결하여 인장력을 인가하는 것으로서, 청구항 제1항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항의 철근 커플러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 캐스트 콘크리트 조립체.
KR1020110121915A 2011-11-21 2011-11-21 철근 커플러 및 이를 이용한 프리 캐스트 콘크리트 조립체 KR20130056134A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105155781A (zh) * 2015-09-09 2015-12-16 北京建筑大学 一种预制钢筋混凝土构件间的钢筋连接结构及其方式
CN106638981A (zh) * 2016-11-22 2017-05-10 湖南远大工程设计有限公司 预制构件的钢筋连接结构
KR20190043293A (ko) 2017-10-18 2019-04-26 정병영 프리 캐스트 콘크리트 구조물 이음 공법
CN109898749A (zh) * 2019-04-12 2019-06-18 上海宝冶集团有限公司 一种钢筋连接装置及其施工方法

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