KR100252369B1 - 구조물 변위 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 변위를 측정할 수 있는 방법 및 장치와 관련된다. 보다 구체적으로, 켄틸레버와 같은 구조물에서는 구조물의 자유단과 고정단에 각각 수준의를 설치하고 상기 수준의를 서로 연결한 다음 상기 수준의의 내부에 물과 같은 유체를 채워 넣어 구조물에 변형이 발생함에 따라 연동하는 상기 유체의 변위를 감지하여 구조물의 변위를 측정할 수 있는 방법 및 장치와 관련된다.

본 발명의 구조물의 변위 측정 장치는 유체를 담을 수 있는 제1 및 제2수준의, 상기 제1 및 제2수준의를 연결하여 유체가 상기 제1 및 제2수준의 사이를 이동할 수 있도록 하는 유체 호스 및 제2수준의에 설치된 유체 레벨 표시부로 구성된다.

구조물에 변형이 발생하면 구조물에 설치된 제1 및 제2수준의의 레벨에 변화가 생기고 상기 제1 및 제2수준의 내부에 채워진 유체의 레벨이 변화하며 이를 측정함으로써 구조물의 변위를 감지할 수 있다. 유체 레벨의 변위를 측정함에 있어서, 유체 위로 뜨는 부표를 설치하고 상기 부표를 감지할 수 있는 광 센서를 설치함으로써 자동적으로 측정할 수 있고, 일정한 레벨에 도달하면 경고음을 내는 등의 조치를 취하도록 할 수 있다.

Description

구조물 변위 측정 방법 및 장치 (A method for measuring displacement of the structure and an apparatus using the same)

본 발명은 구조물의 변위를 측정할 수 있는 방법 및 장치와 관련된다. 보다 구체적으로, 켄틸레버와 같은 구조물에서는 구조물의 자유단과 고정단에 각각 수준의를 설치하고 상기 수준의를 서로 연결한 다음 상기 수준의의 내부에 물과 같은 유체를 채워 넣어 구조물에 변형이 발생함에 따라 연동하는 상기 유체의 변위를 감지하여 구조물의 변위를 측정할 수 있는 방법 및 장치와 관련된다.

구조물에 하중이 가해지면 구조물에 변형이나 균열이 발생하며 하중이 구조물의 내력을 초과하면 구조물이 붕괴되기도 한다. 그러나 구조물은 붕괴되기에 앞서 여러 가지 징후를 나타내는 바, 균열이나 처짐 등이 바로 그것이다. 따라서 이러한 균열이나 처짐을 사전에 관찰하여 구조물의 붕괴 또는 성능의 저하를 사전에 예방하는 것이 필요하겠으나, 이러한 균열이나 처짐은 그 진전 속도가 매우 완만하여 이를 지속적으로 관찰한다는 것은 용이하지가 않은 문제가 있다.

켄틸레버 보와 같은 경우 외관상 경쾌하고 사용상으로도 편리한 장점이 있어 이를 차양, 발코니 등에 많이 활용하고 있다. 그러나 켄틸레버 보는 일단부는 구조물에 고정이 되어 있으나, 타단은 공중에 떠 있어 구조적으로 위험한 요소를 내포하고 있다. 철근의 배근 방법 또한 통상의 보와는 달라야 함에도 불구하고 현장에서는 이를 간과한 채 철근의 배근이 이루어지는 경우가 있으며, 이러한 경우 켄틸레버 보의 고정단이 부실하여 처짐이 커지고 부재가 회전하여 공사 중에는 물론이고 준공 후에도 하자를 발생시키는 경우가 있다.

켄틸레버 보의 처짐을 사전에 예측하고 과다한 처짐에 의한 하자를 미연에 방지하기 위해서는 보의 처짐을 레이저 광선이나 광 센서를 활용한 감지장치로 측정할 수 있으나, 고정단 부위의 부재각 회전에 의한 처짐 값을 가산하는 보정 작업의 번거로움이 뒤따르므로 불편하다.

따라서 본 발명에서는 켄틸레버 보의 고정단과 자유단에 각각 1개씩의 수준의를 설치하고 그 수위 값의 변화를 읽어 고정단과 자유단간의 상대 변위를 알아내어 구조물의 변위를 사전에 감지할 수 있는 방법 및 장치를 개발하게 되었다.

상기 장치는 켄틸레버 보뿐만이 아니라 기둥과 기둥, 기초와 기초간의 상대 변위를 측정하는 데도 사용할 수 있으며, 지반 침하나 구조물의 전반적인 부동침하 등의 측정 및 경보 장치로도 활용할 수 있다.

본 발명의 목적은 구조물에 다수 개의 수준의를 설치하고 상기 수준의 내부의 수위의 변동을 측정하여 보다 정확하고 간편하게 구조물의 변위를 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수준의의 수위를 자동으로 계측하고 표시할 수 있도록 함으로써 구조물의 변위가 위험치에 도달하면 자동적으로 위험을 경고하여 구조물의 붕괴등 사고를 미연에 방지할 수 있는 구조물의 변위 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

제1도는 본 발명의 구조물 변위 측정 장치의 개념도이다.

제2도는 본 발명의 구조물 변위 측정 장치를 설치한 상태의 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 제1수준의 11: 본체

12: 상부 꼭지 13: 하부 꼭지

20: 제2수준의 21: 본체

22: 상부 꼭지 23: 하부 꼭지

24: 주입 꼭지 25: 밸브

26: 전선 30: 유체 레벨 표시부

31: 유리관 32: 부표

33: 광 센서 40: 유체 호스

50: 공기 호스 60: 켄틸레버

도면에 따라 본 발명을 설명한다.

제1도는 본 발명의 구조물 변위 측정 장치의 개략도이다. 본 발명의 구조물 변위 측정 장치는 제1수준의(10), 제2수준의(20), 상기 제1 및 제2수준의를 연결하여 상기 제1 및 제2수준의에 채워진 물 또는 기름과 같은 유체가 상기 제1 및 제2수준의의 사이를 이동할 수 있도록 하는 유체 호스(40) 및 제2수준의에 설치된 유체 레벨 표시부(30)로 구성된다.

제1수준의(10)는 유체를 담을 수 있도록 내부에 공간이 형성되고 상, 하부에 각각 구멍이 뚫린 본체(11) 및 상기 상, 하부 구멍에 각각 부착된 상, 하부 꼭지(12, 13)로 구성된다. 상기 하부 꼭지(13)에는 유체 호스(40)를, 상기 상부 꼭지(12)에는 공기 호스(50) 또는 에어 필터를 설치할 수 있다.

제2수준의(20)도 또한 제1수준의와 동일한 형상으로 유체를 담을 수 있도록 내부에 공간이 형성되고 상, 하부에 각각 구멍이 뚫린 본체(21) 및 상기 상, 하부 구멍에 부착된 상, 하부 꼭지(22, 23)로 구성된다. 상기 상부 꼭지(22)에는 공기 호스(50)를 끼울 수 있고, 상기 하부 꼭지(23)에는 유체 호스(40)를 끼운다. 또한 상기 하부 구멍에 부착된 하부 꼭지의 아래쪽으로 주입부를 형성할 수 있으며, 상기 주입부는 외부에서 유체를 상기 수준의의 내부로 주입하거나 수준의 내부의 유체를 외부로 배출할 수 있도록 주입 꼭지(24)와 밸브(25)로 구성된다.

상기 제1수준의의 하부 꼭지(13)와 상기 제2수준의의 하부 꼭지(23)는 서로 유체가 흐를 수 있는 유체 호스(40)로 연결되어 있어 제1수준의와 제2수준의에 채워진 유체의 레벨이 상호 일치하도록 되어 있다. 상기 제1수준의의 상부 꼭지(12)와 상기 제2수준의의 상부 꼭지(22)는 서로 공기 호스(50)로 연결되어 유체의 이동시 공기압에 의해 유체의 레벨 변화가 방해받지 않도록 하고 외부로부터 이물질이 유입되어 수준의나 유체 호스에 침적됨으로써 유체 레벨의 변화가 서로 달라지는 것을 방지하도록 되어 있다. 상기 공기 호스(50)를 설치하는 대신 각각의 상부 꼭지에 에어 필터를 설치할 수도 있다.

상기 제2수준의(20)의 내부에는 상, 하부가 개방된 원통형 유리관(31)이 연직으로 설치되어 있고, 상기 유리관(31) 내부에는 상기 제1 및 제2수준의의 내부에 채워지는 유체보다 비중이 작아 위로 뜨는 부표(32)가 삽입되어 유체의 레벨을 확인할 수 있도록 되어 있다.

상기 유체의 레벨의 변화는 상기 유리관(31) 또는 제2수준의 본체(21)의 외부에 눈금을 매기고 육안으로 상기 부표(32)의 레벨의 변화를 측정할 수도 있고, 상기 유리관(31)의 주위에 일정한 간격으로 연직으로 광 센서(33)를 설치하여 상기 부표(32)의 연동을 상기 광 센서(33)가 감지하고 그 레벨을 별도의 표시 또는 기록 장치에 송신하도록 할 수도 있다. 송신된 신호는 컴퓨터를 이용하여 연속적으로 기록 장치에 기록할 수 있으며, 상기 신호가 일정한 값이 될 때마다 표시등이 점등되도록 할 수 있고, 일정한 한계치에 도달하면 경고음을 울리도록 한다.

상기 제1 및 제2수준의 본체(11, 21)의 내부 단면은 유체 호스(40)의 단면보다 충분히 커서 온도의 변화에 따라 유체의 체적이 변화하여 유체의 레벨이 변화하는 것을 최소화 할 수 있도록 되어 있고, 유체로써는 물이나 기름 등을 사용할 수 있으며, 겨울철 동파에 대비하여 부동 처리를 한다.

본 발명의 구조물 변위 측정 장치를 이용하여 변위를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저 제1수준의(10)를 구조물의 일단부에 설치하고, 제2수준의(20)를 구조물의 타단부에 설치한다. 설치 위치는 구조 부재에 따라 변위 값의 차이가 가장 큰 적절한 위치를 선정하며, 켄틸레버 보와 같은 경우에는 자유단과 고정단에 각각 설치한다. 제1 및 제2수준의의 하부 꼭지(13, 23)를 유체 호스(40)로 연결하고 제2수준의 하부의 주입 꼭지(24)를 통해서 유체를 주입하고 밸브(25)를 잠근다. 제1 및 제2수준의의 상부 꼭지(12, 22)를 공기 호스(50)로 연결한 다음 광 센서로부터 읽혀진 신호를 송신하기 위한 전선(26)을 표시 장치에 연결한다. 설치가 완료되면 광 센서를 통해 읽혀진 유체 레벨의 초기 값을 기록한다. 구조물에 하중이 가해지면 변형이 발생하고 상기 변형에 따라 구조물에 고정된 제1수준의와 제2수준의 자체의 레벨은 변화하나 상기 제1 및 제2수준의의 내부에 채워진 유체는 수평을 유지하게 되므로 제2수준의에 설치된 부표의 레벨이 변화하게 되며 이를 광 센서가 감지하여 표시 장치로 신호를 보내게 된다. 상기 신호를 검출하여 구조물의 변위 값을 계산하며, 사전에 설정된 위험치에 도달하면 경고음을 낸다.

수준의의 유체 레벨의 변화는 구조물의 변형에 따라 즉각적으로 발생하며 이를 광 센서에 의해 동시에 검출하는 것이 가능하므로, 본 발명의 구조물 변위 측정 장치를 이용함으로써 구조물에 발생하는 구조적인 이상 현상을 보다 신속하고 편리하게 검출하는 것이 가능하다.

또한 본 발명의 구조물의 변위 측정 장치의 측정값이 일정 수준에 달하면 경고음등을 울리도록 함으로써, 구조물에 발생하는 구조적인 이상을 미리 파악하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 함으로써 구조물의 붕괴라는 최악의 사고를 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 유체를 담을 수 있도록 중공이 형성된 본체(11)에 상기 본체(11)의 상, 하부에 각각 구멍이 뚫리고 상기 상, 하부 구멍에 각각 상, 하부 꼭지(12, 13)가 형성된 제1수준의(10);

   유체를 담을 수 있도록 중공이 형성된 본체(21)에 상기 본체(21)의 상, 하부에 각각 구멍이 뚫리고 상기 상, 하부 구멍에 각각 상, 하부 꼭지(22, 23)가 형성된 제2수준의(20);

   상기 제2수준의(20)의 내부에 상기 상, 하부 꼭지(22, 23)에 연직으로 설치된 유리관(31) 및 상기 유리관(31)의 내부에 설치되고 상기 제1수준의 및 제2수준의의 내부에 채워지는 유체보다 비중이 작아 상기 유체 위로 뜨는 부표(32)로 구성되는 유체 레벨 표시부(30);

   상기 제1수준의의 하부 꼭지(13)와 상기 제2수준의의 하부 꼭지(23)를 연결하는 유체 호스(40); 및,

   상기 제1수준의의 상부 꼭지(12)와 제2수준의의 상부 꼭지(22)를 연결하는 공기 호스(50);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조물 변위 측정 장치.
2. 제1항에서, 상기 제2수준의(20)의 하부에 유체를 주입할 수 있는 주입 꼭지(24)와 밸브(25)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 구조물 변위 측정 장치.
3. 제1항에서, 상기 유리관(31)의 주위에 연직으로 일정 간격으로 설치되어 상기 부표(32)의 레벨을 자동적으로 감지할 수 있는 광 센서(33)와, 상기 광 센서(33)로부터 송신되는 신호를 표시할 수 있는 표시 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 변위 측정 장치.
4. 제1항에서, 상기 공기 호스(50) 대신에 에어 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 구조물 변위 측정 장치.
5. 유체를 담을 수 있고 상, 하부에 각각 구멍이 뚫린 두개의 제1수준의(10) 및 제2수준의(20)를 구조물에 부착하고, 상기 각각의 하부 구멍을 유체가 흐를 수 있는 호스(40)로 연결하는 단계;

   상기 제1 및 제2수준의(10, 20)에 유체를 주입하고 상기 유체의 초기 레벨을 측정하는 단계; 및,

   구조물의 변형에 따라 발생하는 상기 유체의 레벨의 변화를 측정하는 단계;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조물 변위 측정 방법.
6. 제5항에서, 상기 유체의 레벨의 변화를 상기 유체 위로 뜨는 부표(32)를 연직으로 설치된 유리관(31) 내에 설치하고, 상기 부표(31)의 위치를 광 센서(33)에 의해 자동적으로 측정하도록 한 것을 특징으로 하는 구조물 변위 측정 방법.