(57)【要約】本発明は部材を締結する締結装置に関し、より詳しくは、前記部材が挿入される締結部を有する締結ケースと、前記部材が挿入された締結部の残り空間に挿入される楔とを含み、前記楔は、前記締結ケースと接触する面（斜面）の摩擦係数より、前記部材と接触する面（底面）の摩擦係数が大きいことにより、接合部材に外力が作用する時、楔作用によって接合部材を強固に締結することを特徴とする。本発明による締結装置の使用により、接合部材に締結孔を形成する必要がないため、締結孔による断面欠損、応力集中を防止することができる。また、多数のボルトを使用しなければならない既存のボルト接合や摩擦接合に比べて工事期間を短縮し労働力を節減することができる。
2004503726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材を締結する締結装置であって、
該部材が挿入される締結部を有する締結ケースと、
該部材が挿入された締結部の残り空間に挿入される楔とを含み、
該楔が、該締結ケースと接触する面（斜面）の摩擦係数より、該部材と接触する面（底面）の摩擦係数が大きいことを特徴とする締結装置。
【請求項２】
前記楔が、前記部材が挿入された締結部の残り空間と対応し、
前記楔の断面が三角形、梯形、五角形のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の締結装置。
【請求項３】
前記楔の斜面と底面とがなす角度（θ）が、
１゜乃至
2004503726.tif 000012
であることを特徴とする請求項２に記載の締結装置。
（ここで、μは楔と締結ケースの間の摩擦係数、μ’は楔と部材の間の摩擦係数）
【請求項４】
締結が容易に行われるように楔の長さ方向に傾斜を与えることを特徴とする請求項２に記載の締結装置。
【請求項５】
前記楔の底面には、
摩擦係数を大きくするための突起が形成され、あるいは、
前記楔の長軸方向に平行、または平行に近い畝形態の凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか１項に記載の締結装置。
【請求項６】
前記締結ケースが分離型である場合には、
第１締結ケースと第２締結ケースとがボルトによって結合され、あるいは、
第１締結ケースまたは第２締結ケースのうちのいずれか一つに形成された敷居がある凹溝と、他の一つに形成された敷居がある凸部との嵌合によって結合されることを特徴とする請求項５に記載の締結装置。
【請求項７】
前記締結ケースの一側部に締結部が一つだけ形成されており、
他側部は平らに製作して、
該他側部を平らな面にボルトを用いて結合し、
該締結部に部材を結合することを特徴とする請求項５に記載の締結装置。
【請求項８】
前記楔と部材との密着のために楔に弾性片を付着することを特徴とする請求項５に記載の締結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は部材を締結する締結装置に関し、より詳しくは、該部材が挿入される締結部を有する締結ケースと、該部材が挿入された締結部の残り空間に挿入される楔とを含み、該楔は、該締結ケースと接触する面（斜面）の摩擦係数より、該部材と接触する面（底面）の摩擦係数が大きいことにより、接合部材に外力が作用する時、楔作用によって接合部材を強固に締結することを特徴とする。
【０００２】
（背景技術）
一般に、建設・土木現場で最も用いられる締結方法はボルト締結法であり、図１に示されるように、締結しようとする二つの鉄骨部材１０の上・下面に目板１２を置いてボルト１４とナット１５を用いて締結する方法である。
【０００３】
しかし、ボルト締結法は、部材の締結部に多数の締結孔を穿孔しなければならず、この時、締結孔の周囲に発生するノッチや応力集中現状の問題点があり、構造物が大型化されることに伴って締結孔の個数を継続して増加させなければならない問題点がある。
【０００４】
また、ボルト締結法は、ボルトの直径が締結孔の直径より小さいため必然的に左右に力（Ｐ）が加えられると図２のような押され現象が発生して隙間１８が生じるようになり、これを補完するためにボルトに大きな軸力を導入して接合面の摩擦力が荷重に抵抗するようにし、押され現象と応力集中現象をある程度減少させる‘高張力ボルトを用いた摩擦接合法’が用いられているが、実際の作業現場ではボルトに軸力を発生させる作業が難しいため費用増大の原因になり、導入された軸力を確認することが難しいという問題点を有している。
【０００５】
これを補完するためのものが、大韓民国公開特許第１９９９−７６０５１号（出願番号１０−１９９８−１０６８９号）の鉄材ビーム１０と鉄材ビーム１０とを連結する時にボルト１４とナット１５を利用し、鉄材ビーム１０と締結部材１２との間に摩擦リング１６を圧入して締結する技術と（図３参照）、大韓民国公開特許第１９９８−７２０２１号（出願番号１０−１９９８−２８３４９号）の鉄材ビーム１０と鉄材ビーム１０とを連結する時にボルト１４とナット１５を利用し、鉄材ビーム１０と締結部材１２を加工して係止凹凸部を形成して締結する技術（図４参照）である。
【０００６】
しかし、前記背景技術は、ボルトとナットを用いて締結しなければならないため作業時間が長く、ボルト孔を合わせることが容易でなく、鉄材ビームと締結部材との間は点接触の確率が高く、部材に特殊な接合面を加工するための装置を別途に備えなければならないという問題点を有している。
【０００７】
（発明の開示）
本発明の目的は、前記背景技術の問題点を解決するためのものであって、ボルトとナットの使用をなくす又は減らし、締結ケースとこれに対応する楔を利用することによって施工が簡便で構造的性能が優れた経済的な締結装置を提供することである。
【０００８】
本発明による締結装置は、部材を締結する締結装置であって、前記部材が挿入される締結部を有する締結ケースと、前記部材が挿入された締結部の残り空間に挿入される楔とを含み、前記楔は、前記締結ケースと接触する面（斜面）の摩擦係数より、前記部材と接触する面（底面）の摩擦係数が大きいことを特徴とする。
【０００９】
前記楔は前記部材が挿入された締結部の残り空間と対応し、前記楔の断面は三角形、梯形、五角形のうちのいずれか一つであることを特徴とし、前記楔の斜面と底面とがなす角度（θ）は、１゜乃至
2004503726.tif 000003
（ここで、μは楔と締結ケースとの間の摩擦係数、μ’は楔と部材との間の摩擦係数）であることを特徴とし、前記楔の底面は、摩擦係数を大きくするための表面処理や多様な形状の突起物を形成する等の機械的加工を行うことを特徴とし、前記楔の斜面は、摩擦係数を小さくするための機械的な仕上げ作業や潤滑剤を塗布する等の表面処理をすることを特徴とし、前記締結ケースが分離型である場合には、第１締結ケースと第２締結ケースとがボルトによって結合され、あるいは、第１締結ケースまたは第２締結ケースのうちのいずれか一つに形成された敷居がある凹溝と、他の一つに形成された敷居がある凸部の嵌合によって結合されることを特徴とし（前記凹溝と凸部は締結が容易に行われるように長さ方向にテ−ピング処理することができる）、図６に示されるように楔と部材の密着のために弾性片、又はスプリング、ネジなどを使用することを特徴とする。
【００１０】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。しかし、これら図面は例示的な目的に過ぎず本発明がこれに限られるわけではない。
【００１１】
図５は本発明の作動原理を説明するための図面で、楔３０の斜面３０２と締結ケース２０、楔３０の底面３０４と部材１０の間に作用する力の相関関係を利用して説明する。
【００１２】
図５で楔の底面３０４と斜面３０２が有する傾斜角をθ、楔の斜面３０２と締結ケース２０との間の摩擦係数をμ、部材１０に作用する外力をＰ’とし、楔の底面３０４と部材１０との間の摩擦係数をμ’、締結ケースによって楔３０に作用する垂直外力をＰ（Ｐ’が増加することに伴って増加する因数）とし、楔の斜面に沿って流れる力と摩擦力との関係は
2004503726.tif 000004
で表現され、ここで
2004503726.tif 000005
は力Ｐ’の斜面方向の分力であり、
2004503726.tif 000006
は力Ｐ’によって生じる力Ｐの斜面方向の分力であり、
2004503726.tif 000007
は斜面に沿って作用する摩擦力である。式（１）を整理すれば、
2004503726.tif 000008
の関係が成立し、楔の底面３０４と部材１０との間の摩擦面が滑らないための条件は
2004503726.tif 000009
であるので、式（２）で
2004503726.tif 000010
の関係を得ることができる。
式（３）をθに対して整理すれば、
2004503726.tif 000011
式（４）の通りである。
【００１３】
したがって、式（４）にμとμ’を代入して臨界角θを求めた後、構造物の安全率を考慮してθより小さな値で楔３０の形状を決定することができる。
【００１４】
つまり、部材１０に引張力、圧縮力または剪断力のような外力が作用すると、楔３０の斜面３０２と締結ケース２０の間の摩擦係数（μ）と、楔３０の底面３０４と部材１０の間の摩擦係数（μ’）との差によって外力が増加し、同時に楔３０が部材１０に加える垂直力が増加するので、楔３０が部材１０と締結ケース２０の間で楔作用が働く。その結果、楔３０と部材１０間の結合力は、締結ケース２０が垂直方向に耐えることができる最大耐力によって左右される。
【００１５】
前記楔３０の大きさと形態は前記θによって左右され、最大限μとμ’の差を大きくするほど臨界角θを大きくすることができ、θが大きくなるほど締結ケースが耐えなければならない垂直方向の力が小さくなるので、有利には締結ケースの大きさを小さくすることである。したがって、前記楔３０の斜面３０２は機械的な仕上げ作業や潤滑剤を塗布する等の方法でμの大きさを減少させることができ、楔３０の底面３０４は表面処理や多様な形状の突起物を形成する等の機械的な加工方法でμ’の大きさを増加させることができる。楔３０の底面３０４の機械的な加工例については図８で再び説明する。
【００１６】
ここで、部材１０は接合されなければならない部材を指す用語であって、鉄骨造、特にＨビームを指す用語として用いられるが、木材やプラスチックまたは石材にも適用することができる。同様に、締結ケース２０や楔３０も鉄材が好ましいが、木材またはプラスチック、石材などにも適用することができる。また、締結部２２は締結ケース２０内の空間であって、部材１０と楔３０が嵌合されて結合される部分を指す。前記締結部２２は、以降の図面には図面符号を表示せずに説明する。
【００１７】
図６は本発明による締結装置を図のような方向に力Ｐが作用する場合の締結方法を説明するための図であって、上部は分解斜視図であり、下部は結合された状態の斜視図である。
【００１８】
図６を参照すると、図のような方向に作用する力Ｐに抵抗するために２つの部材１０を連結する場合、二つの部材１０の間に締結ケース２０が介され、前記締結ケース２０の締結部（図面符号表示せず）に前記二つの部材１０が各々嵌合され、前記部材１０が嵌合された前記締結部の残り上下空間には部材の挿入方向と垂直に楔３０が嵌合され、楔と部材の密着のために図６のように弾性片４０が挿入されることもできる。前記弾性片４０は図６にのみ図示したが、他の図面でも適用することができる。
【００１９】
前記楔３０は、式（４）の摩擦係数を考慮して斜面と底面の角度を計算して適切な角度を選定し、このように結合された状態で前記部材１０は図のような方向の力Ｐを受けると、前記楔３０の楔作用によって前記部材１０は前記締結ケース２０から離脱せず、力が加えられるほど前記楔３０は前記部材１０と前記締結ケース２０の間に一層堅固に打込まれて外れないようになる。
【００２０】
図７は本発明による締結装置を図のような方向に力Ｐが作用する場合の締結方法を説明するための図であって、上部は分解斜視図であり、下部は結合された状態の斜視図である。
【００２１】
図７を参照すると、図のような方向に作用する力Ｐに抵抗するために２つの部材１０を連結する場合、二つの部材１０の間に締結ケース２０が介され、前記締結ケース３０の締結部（図面符号表示せず）に前記二つの部材１０が各々嵌合され、前記部材１０が嵌合された前記締結部の残り前後空間には部材の挿入方向と同じ方向に楔１０が嵌合される。
【００２２】
前記楔３０は、式（４）の摩擦係数を考慮して斜面と底面の角度を計算して適切な角度を選定し、このように結合された状態で前記部材１０は図のような方向の力Ｐを受けると、前記楔３０の楔作用によって前記部材１０は前記締結ケース２０から離脱せず、力が加えられるほど前記楔３０は前記部材１０と前記締結ケース２０の間に一層堅固に打込まれて外れないようになる。
【００２３】
図８は、本発明による楔の底面の形態を説明するための図である。
【００２４】
図８を参照すると、楔３０の底面は摩擦係数を大きくするために多様な方法で加工されている。つまり、楔３０の底面に突起３０６が形成され、あるいは楔３０の長軸方向に畝形態の凹凸部３０８が形成されている。
【００２５】
前記突起３０６は、図面に示されたもの以外にも多様な形態に形成することができ、凹凸部３０８の断面形態も三角形以外に多様な形態を有することができる。
【００２６】
図９は、本発明による楔の多様な形態を説明するための図である。
【００２７】
図９を参照すると、楔３０の多様な形態を確認することができる。断面が三角形３１、五角形３２、梯形３５、ダブル五角形３６などの多様な形態を示し、それ以外にも多様な形態を具現することができる。
【００２８】
また、楔のうちの図面符号３８の楔は、圧縮または引張のうちのいずれか一つの力だけが作用するところに使用することもでき、特に図面符号３９の楔は締結が容易に行われるように楔の長さ方向に傾斜を与えたものである。
【００２９】
本発明ではほとんど五角形３２の楔をモデルとして説明しているが、本発明がこれに限られるわけではない。
【００３０】
本発明での締結部の形態は部材が締結部に挿入された状態で締結部の残り空間が図９の多様な楔３０と対応するのが好ましいが、場合によっては楔３０の形態と異なる形態に具現することもできる。
【００３１】
図１０は、本発明による締結ケースを分離型に具現した図であって、上部は分解斜視図であり、下部は結合された状態の斜視図である。
【００３２】
図１０を参照すると、締結ケース２０は中間で水平に切断されている。切断された部分はボルト１４とナット（図示せず）によって結合されるようになっている。このような形態の締結ケース２０は一体型を使用することが難しいところに用いることができる。
【００３３】
図１１は、図１０と類似した分離型である。差異点はボルト−ナット結合ではなく、上下の締結ケース２０側に凹溝と凸部を形成した後に締結片３１０を用いてスライディング結合することであり、前記凹溝と凸部は締結が容易に行われるようにテーピング処理することもできる。
【００３４】
図１２は、本発明において、部材間に引張−圧縮だけでなく、横力に対しても安全な結合を行うことができる締結ケースを説明するための図面である。
【００３５】
図１２を参照すると、図６と異なって締結ケース２０の一つの締結部には２つの楔が互いに異なる方向に挿入されるように構成されている。つまり、締結部の上部と下部に互いに異なる方向に楔が挿入されるようになっている。図面では前記締結部の上部には挿入される部材１０の挿入方向と垂直に楔３０を挿入し、前記締結部の下部には挿入される部材１０の挿入方向と平行に楔３０を挿入するようになっている。前記締結部の上部に挿入される楔は前記部材１０の引張−圧縮に対応し、前記締結部の下部に挿入される楔は前記部材１０の横力に対応して、前記締結ケース２０から前記部材１０が離脱しないようにする。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例を通じて本発明を詳細に説明する。しかし、これら実施例は例示的な目的に過ぎず本発明がこれに限られるわけではない。
【００３７】
（実施例１）
図１３は、本発明による実施例１である。本発明による締結装置は水平に位置する２つのＨ型の部材１０からなる梁を連結している。上部の２つの締結ケース２０は図６に示された締結方法を使用し、中間の一つの締結ケースは図７に示された締結方法を使用し、下部の締結ケースは図１０に示された分離型の締結ケースによる締結方法を使用している。実際の構造物工事現場でＨ型の部材１０からなる梁を締結する時には図示のように多様な方法を同時に使用することはないが、図１３ではＨ型の部材１０からなる梁を締結するための多様な方法があることを示すために多様な方法を使用して示した。
【００３８】
一方、図１３の場合に、図１１及び図１２で提供する形態の締結ケース２０を使用することもできる。
【００３９】
（実施例２）
図１４は、本発明による実施例２である。本発明による締結装置は垂直に形成されたＨ型の部材１０からなる柱の平らな面にＨ型の部材１０からなる梁を連結している。
【００４０】
図１４では新たな形態の締結ケース２０を提供する。柱が挿入されるところには２つの締結部を形成し、梁が挿入されるところには一つの締結部を形成している。前記柱は上下方向と側面方向に前記締結ケース２０が外れないように固定され、前記梁は前記柱から引張方向と横力方向に受ける力に対抗するようになっている。
【００４１】
（実施例３）
図１５は、本発明による実施例３である。実施例３は実施例２と比較して、梁が前記梁の軸方向に９０度回転した状態であり、また、柱とも９０度回転した状態で結合されるようになっている。実施例３では図１２で例示した締結ケース２０を使用した。
【００４２】
図１２の締結ケース２０を使用することによって、前記梁と柱はいずれの方向に力を受けるかに拘らず堅固な結合が可能である。
【００４３】
（実施例４）
図１６は、本発明による実施例４である。本発明による締結ケース２０の一側部に締結部が一つだけ形成されており、他側部は平らに製作し、前記他側部を柱にボルトを用いて結合している。
【００４４】
（実施例５）
図１７は、本発明による実施例５である。本発明による締結装置を用いて柱に短く相対的に強度の強いビームを溶接し、前記強いビームと相対的に強度の弱いビーム（梁）を実施例１の方法で連結している。
【００４５】
図面で強度の強いビームと弱いビームの幅と厚さが異なる。このように幅と厚さが異なるビームとビームを連結することは締結ケース２０の楔軸方向長さを調節したり締結部の高さを調節することによって可能である。前記結合方法は地震が発生した時に延性の弱い溶接部位での応力集中を避けて弱いビーム側が先に降参するようにすることによって耐震性能を増加させることができる結合方法である。
【００４６】
以上のように、本発明により、接合部材に締結孔を形成する必要がないので締結孔による断面欠損、応力集中を防止することができる。また、多数のボルトを使用しなければならない既存のボルト接合や摩擦接合に比べて工事期間を短縮し労働力を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、背景技術１を示した概念図である。
【図２】
図２は、背景技術１の問題点を示した概念図である。
【図３】
図３は、背景技術２を示した概念図である。
【図４】
図４は、背景技術３を示した概念図である。
【図５】
図５は、本発明による作用原理を説明するための概略図である。
【図６】
図６は、本発明による締結装置が横に配置された部材を締結した状態の斜視図である。
【図７】
図７は、本発明による締結装置が縦に配置された部材を締結した状態の斜視図である。
【図８】
図８は、本発明による楔の底面の形態を示す斜視図である。
【図９】
図９は、本発明による楔の多様な形態を示す図である。
【図１０】
図１０は、本発明による分離型締結ケースを示す斜視図１である。
【図１１】
図１１は、本発明による分離型締結ケースを示す斜視図２である。
【図１２】
図１２は、本発明において、引張−圧縮だけでなく、横力に対しても安全な結合を行うことができる締結ケースを示す斜視図である。
【図１３】
図１３は、本発明による実施例１（梁と梁との連結）を示す図である。
【図１４】
図１４は、本発明による実施例２（柱と梁との連結）を示す図である。
【図１５】
図１５は、本発明による実施例３（柱と梁との連結）を示す図である。
【図１６】
図１６は、本発明による実施例４（ボルトによる柱と梁との連結）を示す図である。
【図１７】
図１７は、本発明による実施例５（溶接による柱と梁との連結）を示す図である。
【符号の説明】
１０　部材
２０　締結ケース
３０　楔
３０６　突起
３０８　凹凸部
４０　弾性片
【国際公開パンフレット】
2004503726.tif 000013
2004503726.tif 000014
2004503726.tif 000015
2004503726.tif 000016
2004503726.tif 000017
2004503726.tif 000018
2004503726.tif 000019
2004503726.tif 000020
2004503726.tif 000021
2004503726.tif 000022
2004503726.tif 000023
2004503726.tif 000024
2004503726.tif 000025
2004503726.tif 000026
2004503726.tif 000027
2004503726.tif 000028
2004503726.tif 000029
2004503726.tif 000030
2004503726.tif 000031
2004503726.tif 000032
2004503726.tif 000033
2004503726.tif 000034
2004503726.tif 000035
2004503726.tif 000036
2004503726.tif 000037
2004503726.tif 000038
2004503726.tif 000039
2004503726.tif 000040
2004503726.tif 000041
2004503726.tif 000042
2004503726.tif 000043
2004503726.tif 000044
2004503726.tif 000045
2004503726.tif 000046
2004503726.tif 000047
2004503726.tif 000048
2004503726.tif 000049
2004503726.tif 000050
2004503726.tif 000051
2004503726.tif 000052
2004503726.tif 000053
2004503726.tif 000054
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月22日(2002.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
部材を締結する締結装置であって、
該部材が挿入される締結部を有する締結ケースと、
該部材に加えられる外力の方向と垂直な方向に、該部材が挿入された締結部の残り空間に挿入される楔とを含み、
該楔が、該締結ケースと接触する２つ以上の斜面のうち一つ以上の斜面が残り斜面と反対方向に傾斜されて、該締結ケースと接触する該斜面の摩擦係数より、該部材と接触する底面の摩擦係数が大きいことを特徴とする締結装置。
【国際調査報告】
2004503726.tif 000055