KR101202190B1 - 변위 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변위 측정장치에 관한 것으로, 상세하게는 구조물의 재하 시험시 상부구조 하면과 하상을 연결하면서 재하 시험 대상 구조물의 상부구조 거동 분석을 위한 변위 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 변위 측정장치는, 상측의 하중을 직접 지지하는 상부구조에 선택적으로 고정되는 고정부; 상기 고정부의 하측에 위치하여 상기 고정부와 연결되고, 상기 상부구조의 변위 방향으로 탄성을 가지는 상태로 설치되는 탄성부; 상기 탄성부의 하측과 연결되고, 내부 공간을 가지는 케이스; 상기 케이스의 내부 공간에 위치하여 상기 고정부의 유동에 의한 변위를 측정하는 변위계; 및 상기 케이스를 지지하도록 자체 중량을 가지는 정착부재가 제공되고, 상기 케이스의 하반부와 결합하면서 상기 케이스의 지지를 위한 연결부; 를 포함하여 구성된다. 이로 인해, 구조물의 재하 시험시 구조물 하부의 여건과 무관하게 재하 시험을 수행할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

Description

변위 측정장치 {Displacement measure device}

본 발명은 변위 측정장치에 관한 것으로, 상세하게는 재하 시험시 상부구조 하면과 하상을 연결하면서 재하 시험 대상의 상부구조 거동 분석을 위한 변위를 측정하는 측정장치에 관한 것이다.

건물이나 교량 등의 구조물은 재하 시험을 실시하여 상부구조의 거동을 분석하여 안전성을 검토할 수 있게 된다. 건물과 같은 구조물의 경우 상부구조를 형성하는 보 등의 거동을 분석하여 안전성을 검토할 수 있게 되며, 교량 등의 구조물은 상부구조를 형성하는 거더 등의 거동을 분석하여 안전성을 검토할 수 있게 된다.

특히, 교량은 도로 시설물의 하나로 하천 또는 협곡, 강, 바다, 도로 등을 횡단하는 시설물을 말하며, 상기 교량은 크게 상측에서 발생하는 하중을 직접 지지하는 부분인 상부구조와, 상기 상부구조로부터 전달되는 하중을 지반으로 전달하는 부분인 하부구조로 크게 구성된다.

상기 상부구조는 차량 또는 보행자 등에 의한 하중을 직접 지지하는 슬래브와, 상기 슬래브를 지지하는 거더로 구성되며, 하부구조는 상기 상부구조를 지지하면서 하중을 지반으로 전달하기 위하여 교대, 교각 및 기초를 포함하는 구성을 가진다.

상기 교량은 차량 및 보행자 등의 통과 또는 자체 하중에 의해 지속적인 하중을 받게 되고, 이러한 지속적인 하중을 받는 교량의 경우 상기 상부구조의 노후화가 진행된다.

이처럼, 상기 상부구조의 노후화 현상이 지속적으로 진행되는 경우 누적된 피로에 의해 상기 교량의 파손 또는 훼손, 침하 등이 발생할 가능성이 있으며, 상기 교량의 붕괴 등과 같은 대형 사고의 위험성을 내포하고 있어 이를 방지하기 위하여 규칙적이고 정확한 안전 진단이 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.

그리고, 상기 교량은 상기 상부구조의 구조 거동 예를 들면, 변형, 경사, 침하, 균열 등을 계측할 수 있는 장치를 설치하여 상기 상부구조의 변형, 경사, 침하 및 균열 등 상기 교량의 거동 상태를 계측함으로써 상기 교량의 안전성을 파악하게 된다.

또한, 교량의 기초는 지중 또는 수중에 설치되며, 수중에 설치되는 기초의 경우 현재 기초의 표면 상태를 확인하기 위하여 잠수부와 카메라를 동원하는 수중조사에 의해 건전성 여부를 확인하고, 지중에 설치되는 기초의 경우 탄성파 등을 이용하는 비파괴검사 또는 말뚝 재하 시험 등에 의해 건전성을 확인하게 된다.

교량의 상부구조에 대한 재하 시험은 교량의 실제 내하력을 정량화시키기 위한 목적으로 실시되는 시험의 한 방법이며, 교량의 거동을 실험적인 방법으로 해석하는 시험이다.

재하 시험은 정해진 규정에 따라 상기 교량의 탄성 범위 내에서 결정된 기지의 하중을 교량의 특정 부위에 직접 재하하여 교량을 구성하는 주요 부재들의 실제 거동을 관찰 및 계측하는 시험으로, 그 결과는 이론적인 방법으로 평가된 교량의 내하력을 보완하는 자료가 된다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-0762285호는 안전 진단을 위한 링 타입 처짐계의 분할고정장치에 관한 발명으로, 상기 등록특허에는 교량 높이 및 교량 하부의 지형조건에 관계없이 설치가 간단하면서 정밀한 데이터를 획득할 수 있도록 한 안전 진단을 위한 링 타입 처짐계의 분할고정장치에 대한 발명이 개시된다.

상기 등록특허에는 교량의 교대와 교각 사이의 상부주형 및 슬래브의 ½ 지점의 하부에 설치된 고정용 마그네틱 홀더와; 고정용 마그네틱 홀더의 일단에 수직 하방으로 형성되되, 몸체의 일단에 링 타입(Ring Type) 처짐계를 구비한 강선과; 링 타입 처짐계를 몸통부에 안착 고정시키되, 지형의 조건에 따라 3개의 다리가 상하좌우 조절이 가능한 분할고정부와; 분할고정부의 다리를 각각 고정하되, 지면에 고정설치되는 제1, 제2 및 제3분할고정판으로 구성되는 안전진단을 위한 링 타입 처짐계의 분할고정장치가 개시된다.

본 발명의 목적은, 시험 여건이 좋지 않은 상태에서 상부구조의 거동 분석을 위한 재하 시험시 변위의 측정이 가능한 변위 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상부구조의 하면과 하상이 연결되면서 재하 시험시 정, 동적 하중에 의한 변위 측정이 가능한 변위 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 변위 측정장치는, 상측의 하중을 직접 지지하는 상부구조에 선택적으로 고정되는 고정부; 상기 고정부의 하측에 위치하여 상기 고정부와 연결되고, 상기 상부구조의 변위 방향으로 탄성을 가지는 상태로 설치되는 탄성부; 상기 탄성부의 하측과 연결되고, 내부 공간을 가지는 케이스; 상기 케이스의 내부 공간에 위치하여 상기 고정부의 유동에 의한 변위를 측정하는 변위계; 및 상기 케이스를 지지하도록 자체 중량을 가지는 정착부재가 제공되고, 상기 케이스의 하반부와 결합하면서 상기 케이스의 지지를 위한 연결부; 를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 변위 측정장치는, 구조물 상부구조의 변위와 대응되는 이동 범위를 가지는 부분을 하방으로 지지하도록 구성함으로써 구조물의 상부구조 거동 분석을 위한 재하 시험시 변위의 측정이 가능하도록 구성된다.

이로 인해, 구조물의 재하 시험시 하부의 여건과 무관하게 시험을 수행할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

그리고, 하부 여건과 무관하게 재하 시험의 수행이 가능하게 됨으로써 하방의 지형적인 영향에 따라 시험 여건이 좋지 않은 수심이 깊은 경우 등과 같은 상황에서 구조물 상부구조의 정, 동적 하중에 의한 변위를 측정할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 대상 구조물의 재하 시험시 연직 변위의 측정이 불가한 위치에서도 정확한 변위의 측정이 가능한 효과를 기대할 수 있게 되며, 이에 따라 대상 구조물의 상부구조 거동 분석을 위한 변위 측정이 가능하게 되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치가 설치되는 교량의 외형을 나타낸 측면도.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치가 설치되는 교량의 구성을 나타낸 부분 절개도.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치의 외형을 나타낸 사시도.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치의 구성을 나타낸 부분 단면도.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치의 내부 구성을 나타낸 분해 사시도.

이하에서는 본 발명에 의한 변위 측정장치가 교량에 설치되어 교량의 거동 분석을 위한 변위를 측정하는 형태의 실시 예를 들어 첨부되는 도면을 참조하여 그 구성을 상세히 설명하기로 한다.

다만, 본 발명의 사상은 이하에서 살펴보는 실시 예에 의해 그 실시 가능 상태가 제한된다고는 할 수 없고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 이용하여 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함된다고 할 것이다.

그리고, 본 명세서 또는 청구 범위에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 개념으로, 본 발명의 기술적 내용을 파악함에 있어서, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치가 설치되는 교량의 외형을 나타낸 측면도이고, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치가 설치되는 교량의 구성을 나타낸 부분 절개도이다.

재하 시험은 정적 및 동적 재하 시험으로 구분하여 실시하며, 재하 시험 대상을 선정한 후 대상 구조물의 구조 형식 및 계측 목적에 따라 센서 및 계측기의 종류, 부착 위치 등을 결정하고, 계측기와 센서는 압축/인장 휨 변형률, 전단 변형률, 최대 처짐, 진동 및 동적 특성, 균열 거동 등을 계측하기 위하여 장착된다.

이러한 재하 시험은 교량과 같은 구조물의 경우 내하력 평가를 위한 정적?동적 재하 시험 경간 선정시 교량의 상태에 따라 가장 취약한 경간에 재하 시험을 실시하게 된다.

도 1과 도 2를 참조하여 보면, 교량(1)은 차량의 하중을 직접 지지하는 상부구조(2)와, 상기 상부구조(2)의 하중을 지지하는 하부구조(3)를 포함하여 구성된다.

상기 상부구조(2)는 차량의 이동을 위해 넓은 면적을 가지도록 구성되어 연직 하중을 받는 면상 부재인 슬래브(21,Slab)와 상기 슬래브(21)를 하측에서 지지하는 보의 형태로 형성되는 거더(22, Girder)를 포함하는 구성을 가진다.

상기 하부구조(3)는 상기 거더(22)를 하측에서 지지하는 교각코핑부(31)와, 상기 교각코핑부(31)를 하측에서 지지하는 교각기둥부(32) 및 상기 교각기둥부(32)의 하측에서 하중을 지면으로 전달하는 기초(33)를 포함하여 구성된다.

상기 상부구조(2)에서 상대적으로 하측에 위치하는 상기 거더(22)에 본 발명에 의한 교량의 변위 측정장치(40)가 장착된다. 이는 연직 하중을 받는 상기 슬래브(21)에 변위가 발생하게 되고, 상기 슬래브(21)에서 발생하는 변위는 상기 거더(22)로 전달됨에 따라 상기 거더(22)에 상기 측정장치(40)를 설치하여 상기 교량(1)의 변위를 측정하게 된다.

상기 측정장치(40)는 상기 거더(22)의 하측에 다수 설치되는 구성도 가능하며, 어느 하나의 지점에 하나 설치되어 상기 교량(1)의 변위를 측정하는 구성도 가능할 것이다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기 측정장치를 상세히 살펴보기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치의 외형을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치의 구성을 나타낸 부분 단면도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 변위 측정장치의 내부 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

이들 도면을 참조하여 보면, 상기 측정장치(40)는 교량의 상부구조 상세하게는, 상기 거더(22)의 하측에 선택적으로 고정되는 고정부(41)와, 상기 고정부(41)와 연결되는 탄성부(42)와, 상기 탄성부와 연결되는 케이스(43)와, 상기 케이스(43)의 내부 공간에 위치하는 변위계(44) 및 상기 케이스의 하반부와 결합하는 연결부(45)를 포함하여 구성된다.

상기 고정부(41)는 상기 거더(22)의 하측에 선택적으로 결합하여 고정되는 고정결합부재(411)와, 상기 탄성부(42)와 연결되는 고정판(413)과, 상기 고정결합부재(411)와 상기 고정판(413)을 연결하는 고정연결부재(412)를 포함하여 구성된다.

상기 고정부(41)는 상기 고정결합부재(411)가 상기 거더(22)에 선택적으로 결합하면서 고정된다. 이때, 상기 거더(22)에는 상기 고정결합부재(411)의 선택적 결합을 위한 고정고리 또는 고정홀 등이 더 형성되기도 한다.

상기 고정결합부재(411)는 상기 거더(22)와의 선택적 결합을 위한 걸림 부재인 후크 형태로 형성된다. 물론, 상기 고정결합부재(411)가 후크 형태가 아닌 볼트와 너트의 형태로 구성되는 경우도 가능할 것이다.

또한, 상기 고정결합부재(411)는 상기 거더(22)에 결합된 상태에서 상기 고정연결부재(412)를 상기 고정결합부재(411)로부터 이탈시킴으로써 상기 측정장치(40)가 상기 교량(1)으로부터 이탈되도록 동작하는 구성도 가능할 것이다.

상기 고정결합부재(411)의 하측에는 상기 탄성부(42)와 결합하는 고정판(413)이 위치하게 된다. 상기 고정판(413)은 일정 정도의 두께를 가지는 사각판재 형태로 형성되면서, 그 하측에 상기 탄성부(42)가 위치하면서 결합된다.

상기 고정결합부재(411)와 상기 고정판(413)의 사이에는 상기 고정결합부재(411)와 상기 고정판(413)을 연결하는 고정연결부재(412)가 위치하게 된다.

상기 고정연결부재(412)는 일정 정도의 두께와 강도를 가지는 링(Ring) 형상으로 형성되고, 링 형상의 상기 고정연결부재(412)에 상기 고정결합부재(411)가 연결되면서 결합된 상태에서 상기 고정결합부재(411)가 상기 교량(1)에 선택적으로 결합되며, 상기 고정결합부재(411)가 산기 교량(1)에 선택적으로 결합되면서 상기 고정부(41)가 결합된다.

상기 고정부(41)의 하측에는 상기 탄성부(42)가 위치하게 된다. 상기 탄성부(42)는 일정 정도의 자체 탄성을 가지는 부재로써 본 발명의 실시 예에서는 원통형 코일 스프링의 형태를 가지는 탄성부를 예를 들어 살펴보기로 한다.

물론, 상기 탄성부(42)는 원통형 코일 스프링의 형태로 한정되는 구성은 아니며, 상기 고정부(41)에서 발생하는 변위에 따른 자체 탄성을 가지는 형태이면 어떠한 형태도 무방할 것이다.

상기 탄성부(42)는 측정하고자 하는 상기 교량(1)의 변위 방향으로 탄성을 가지도록 장착된다. 다시 말해, 상기 탄성부(42)는 상기 교량(1)의 변위 방향인 상하 방향으로 자체 탄성을 가지도록 형성된다.

상기 탄성부(42)의 상단부는 상기 고정판(413)에 고정되고, 상기 탄성부(42)의 하단부는 상기 케이스(43)와 연결된다. 상기 케이스(43)는 일정 정도의 내부 공간을 가지면서 소정의 두께를 가지는 원통 형상으로 이루어진다.

상기 케이스(43)의 내부 공간에는 상기 교량(1)의 변위를 측정하기 위한 변위계(44)가 위치하게 된다. 물론, 상기 케이스(43)가 원통 형상이 아닌 사각 기둥 형상으로 형성되는 구성도 가능할 것이나, 상기 변위계(44)의 형상에 따라 대응되는 형상을 가지도록 형성되는 구성이 가장 적합할 것이다.

또한, 상기 케이스(43)의 상면과 하면은 개방된 상태로 형성되어, 상기 변위계(44)의 상단부가 상기 케이스(43)의 상면을 관통하면서, 상기 변위계(44)의 하단부와 이어지는 전선이 상기 케이스(43)의 하면을 관통하도록 장착된다.

상기 케이스(43)의 내면에는 상기 변위계(44)의 외면을 보호하면서 외부로부터의 충격을 완충하기 위한 완충부재(431)가 위치한다. 상기 완충부재(431)는 상기 케이스(43)의 내면을 따라 일정 정도의 폭을 가지도록 고정되며, 상기 케이스(43)의 내면 일부분에 장착되는 구성도 가능하고, 상기 케이스(43)의 내면 전체를 감싸도록 장착되는 구성도 가능할 것이다.

그리고, 상기 케이스(43)의 외면에는 상기 변위계(44)를 상기 케이스(43)의 내부 공간에 고정하기 위한 고정부재(432)가 제공된다. 상기 고정부재(432)는 볼트 형태로 이루어지면서, 그 끝 부분에 스프링 너트 형태로 형성되어 상기 볼트 형태의 조절부를 회전 운동시킴으로써 스프링 너트 형태의 끝 부분이 상기 변위계(44)의 외면을 압착하여 상기 케이스(43)의 내부 공간에 상기 변위계(44)를 고정하게 된다.

상기 케이스(43)의 외면에는 상기 고정부재(432)가 상기 케이스(43)의 길이 방향으로 위치를 조절할 수 있도록 세로 방향으로 긴 타원 형상의 홀이 형성되어 상기 고정부재(432)의 위치를 선택적으로 조절할 수 있도록 구성된다.

이러한 구성에 의해 상기 변위계(44)의 크기 또는 상기 케이스(43)의 크기에 따라 상기 고정부재(432)의 위치가 선택적으로 조절 가능하도록 구성되어, 상기 측정장치(40)의 전체적 활용성 및 사용의 편의성이 향상되는 장점을 가지게 된다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 고정부재(432)는 상기 변위계(44)를 압착하여 상기 케이스(43)의 내부 공간에 상기 변위계(44)를 고정하는 구성을 예를 들어 살펴보고 있으나, 다른 구성으로 이루어지면서 상기 변위계(44)를 상기 케이스(43)의 내부 공간에 고정하는 경우도 가능할 것이다.

상기 변위계(44)는 대략 원통 형상의 본체(442)와, 상기 본체(442)의 상방으로 돌출되면서 변위를 감지하는 감지부(441) 및 상기 감지부(441)에서 감지되는 변위의 양을 판단하는 제어부로 전달하는 전달부(443)를 포함하는 구성을 가진다.

상기 변위계(44)의 감지부(441)는 상기 본체(442)의 상방으로 돌출되면서 그 상단부가 상기 고정판(413)의 하면과 접하도록 장착되고, 상기 본체(442)는 상기 케이스(43)의 내부 공간에 위치하도록 장착되면서, 상기 전달부(443)는 상기 케이스(43)의 개방된 하면을 관통하여 소정 위치에 위치하는 제어부와 연결되도록 구성된다.

이처럼, 상기 변위계(44)의 상기 감지부(441)의 상단이 상기 고정판(413)의 하면과 접하면서 장착되어, 상기 고정판(413)이 상기 교량(1)의 변위에 따라 이동하는 이동량을 상기 감지부(441)가 감지할 수 있도록 구성된다.

상기 교량(1)의 변위에 따라 이동하는 부분이 상기 고정판(413)이 아닌 다른 부분으로 가정하면, 상기 감지부(441)는 상기 교량(1)의 변위에 따라 이동하는 부분과 접하면서 상기 교량(1)의 변위를 감지할 수 있도록 장착된다.

상기 케이스(43)의 하반부에는 상기 케이스(43)를 하방으로 지지하는 연결부(45)가 결합된다. 상기 연결부(45)는 상기 케이스(43)의 하반부와 결합하는 연결결합부재(451)와, 상기 연결결합부재(451)를 자체 중량에 의해 지지하는 정착부재(453)와, 상기 연결결합부재(451)와 상기 정착부재(453)를 연결하는 연결부재(452)를 포함하는 구성을 가진다.

상기 연결결합부재(451)는 상기 케이스(43)의 하반부와 결합하는 볼트와 너트로 구성된다. 상기 연결결합부재(451)는 상기 정착부재(453)가 상기 케이스(43)를 직 하방으로 지지하도록 하기 위하여 반원 형태의 연결결합부(451a)를 하방으로 라운드진 상태에서 상기 케이스(43)의 하측에 위치시킨 후 그 양쪽 상단부를 상기 케이스(43)의 양쪽 측면에 위치시킨 다음 볼트와 너트로 형성되는 결합부재(451b)를 결합시킴으로써 상기 연결결합부재(451)가 상기 케이스(43)에 고정 장착된다.

상기 연결결합부재(451)에는 상기 정착부재(453)의 선택적 탈착을 위한 후크(454)가 더 제공되기도 한다. 상기 후크(454)는 상기 연결결합부(451a)와 선택적으로 체결됨으로써 상기 정착부재(453)가 상기 연결결합부재(451)와 선택적으로 탈착 가능하도록 구성된다.

상기 후크(454)가 제공되지 않는 경우에는 상기 연결결합부재(451)에 상기 연결부재(452)가 체결되어 상기 정착부재(453)에 의해 상기 케이스(43)가 하방으로 연결되도록 구성된다.

상기 연결부재(452)는 일정 정도의 강도를 가지는 와이어 형태로 형성되면서 상단부는 상기 연결결합부재(451) 또는 상기 후크(454)와 체결되고, 하단부는 상기 정착부재(453)와 체결된다.

이때, 상기 연결부재(452)는 하단부에 체결되는 상기 정착부재(453)의 자체 중량을 지지할 수 있도록 형성되는 구성이 바람직할 것이며, 그 단면적은 좁게 형성되는 구성이 바람직할 것이다.

이는 상기 연결부재(452)의 단면적이 넓은 경우 상기 교량(1)의 하반부에서 유동하는 바람과, 유수 등으로 인한 영향을 가능한 적게 받도록 하기 위함이다.

즉, 상기 연결부재(452)의 단면적이 넓게 구성됨으로써 상기 교량(1)의 하반부에서 발생하는 바람 또는 유수 등과 같은 외부의 영향에 따라 상기 케이스(43)의 하방 연결에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

이처럼, 외부의 영향에 따라 상기 케이스(43)의 하방 연결이 영향을 받게 되면, 상기 변위계(44)에서 감지되는 변위의 양이 정확하게 측정되지 않을 수 있고, 이로 인해 상기 교량(1)에서 발생하는 변위의 양에 따른 오차가 발생할 수 있기 때문이다.

상기 정착부재(453)는 일정 정도의 자체 중량을 가지는 무게 추의 형태로 이루어지면서, 상단부가 상기 연결부재(452)와 연결된다. 상기 정착부재(453)가 상기 연결부재(452)와 연결되면, 상기 정착부재(453)는 상기 교량(1)의 하단부를 흐르는 강이나 바다 또는 하천 등의 수중 바닥면에 위치할 수 있게 된다.

상기 정착부재(453)는 수중 하상에 고정되도록 위치하게 된다. 상세하게는, 상기 정착부재(453)는 수중의 바닥면에 고정되는 상태로 위치하게 된다. 이는 수중의 연약지반의 경우 상기 정착부재(453)의 자중에 의해 침하하는 현상이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위하여 수중의 지반 위에 고정되도록 설치된다.

한편, 상기 정착부재(453)는 일정 정도의 지름을 가지면서 자체 중량을 가지는 원기둥 형태로 형성되고, 상기 정착부재(453)의 자체 중량은 상기 탄성부(42)의 탄성력보다 더 큰 중량으로 구성된다.

상세하게는, 상기 정착부재(453)의 자체 중량은 상기 탄성부(42)의 자체 탄성보다 큰 충분한 자체 중량을 가지도록 제공된다. 다시 말해, 상기 정착부재(453)의 자체 중량이 상기 탄성부(42)의 자체 탄성보다 작게 제공되면, 상기 탄성부(42)는 상기 정착부재(453)가 위치하는 하방으로 자체 탄성을 가지지 못하게 된다.

상기 탄성부(42)가 자체 탄성을 가지지 못하게 되면, 상기 변위계(44)의 상기 감지부(441)는 상기 고정부(41)에 압착되어, 상기 교량(1)의 변위에 따른 변화량을 감지할 수 없게 된다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시 예에 의한 교량의 변위 측정장치에 대한 동작을 살펴보기로 한다.

상기 측정장치(40)를 상기 거더(22)의 하측에 고정하여 설치하게 되면, 상기 정착부재(453)는 자체 중량에 의해 상기 교량(1)의 하단부를 유동하는 수중에 위치하게 된다.

상기 정착부재(453)가 자체 중량에 의해 수중에 위치하게 되면, 상기 연결부(45)와 연결되는 상기 케이스(43)가 하방 연직 방향으로 지지된다. 상기 케이스(43)가 연직 하방으로 지지되면, 상기 케이스(43)와 연결되는 상기 탄성부(42)가 하방으로 자체 탄성을 가지게 된다.

상기 탄성부(42)가 하방으로 자체 탄성을 가지는 상태에서 상기 변위계(44)의 상기 감지부(441)는 상기 고정부(41)와 접한 상태로 위치하게 된다. 상기 감지부(441)와 상기 고정부(41)가 접한 상태에서 상기 고정부(41)는 상기 교량(1)의 상부구조(2)에 고정된다.

상기 정착부재(453)의 자체 중량에 의해 상기 탄성부(42)가 연직 하방으로 자체 탄성을 가지는 상태에서 상기 고정부(41)가 상기 거더(22)에 고정되면, 상기 고정부(41)에 상기 변위계(44)의 상기 감지부(441)가 접한 상태로 상기 측정장치(40)가 설치된다.

상기와 같이 상기 측정장치(40)가 상기 교량(1)에 설치되면, 상기 교량(1)의 변위를 측정할 수 있게 된다. 이를 살펴보면, 상기 교량(1)의 상기 슬래브(21) 상면으로 차량 등의 통행에 의해 변위가 발생하게 되면, 상기 슬래브(21)의 변위는 상기 거더(22)로 전달된다.

상기 거더(22)로 전달되는 변위는 상기 거더(22)에 고정되는 상기 고정부(41)로 전달되면서, 상기 고정부(41)를 발생하는 변위의 양만큼 하방으로 이동시키게 된다.

상기 고정부(41)가 변위의 양만큼 하방으로 이동하게 되면, 상기 고정부(41)와 접하도록 설치되는 상기 변위계(44)의 상기 감지부(441)가 상기 고정부(41)의 이동량을 감지하여 상기 전달부(443)를 통해 상기 제어부로 전달하게 된다.

상기 제어부는 전달되는 상기 고정부(41)의 이동량에 따라 상기 교량(1)의 변위 값을 산출하여 데이터화 함으로써 상기 교량(1)을 구성하는 주요 부재들의 실제 거동에 따른 상기 교량(1)의 연직 방향 변위를 측정할 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

예를 들어, 전술한 실시 예에서는 교량의 변위를 측정하는 실시 예를 들어 개시되어 있으나, 교량의 변위가 아닌 건축 구조물의 층간 변위를 측정하는 실시 예도 가능할 것이다.

본 발명에 의한 변위 측정장치는, 하방으로 연결하도록 구성함으로써 교량의 내하력 평가를 위한 재하 시험시 연직 변위의 측정이 가능하도록 구성된다.

이에 따라, 시험 여건이 좋지 않은 수심이 깊은 경우에도 교량 상부구조의 정, 동적 하중에 의한 변위를 측정할 수 있게 되는 장점을 가지게 되므로, 재하 시험 경간 선정시 교량 하부의 여건과 무관하게 재하 시험을 수행할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.

또한, 재하 시험시 연직 변위의 측정이 불가한 위치에서도 정확한 변위의 측정이 가능한 장점을 가지게 되며, 이로 인해 대상 교량의 상부 구조 거동에 따른 내하력을 분석할 수 있는 장점을 가지게 된다.

이러한 다양한 장점 및 효과로 인해 본 발명에 의한 변위 측정장치는 교량의 건설 산업뿐만 아니라, 이와 관련된 다양한 산업 및 교량의 안전성 향상에 그 이용 가능성이 크다 할 것이다.

1. 교량 2. 상부구조
3. 하부구조 21. 슬래브
22. 거더 31. 교각코핑부
32. 교각기둥부 33. 기초
40. 측정장치 41. 고정부
42. 탄성부 43. 케이스
44. 변위계 45. 연결부
411. 고정결합부재 412. 고정연결부재
413. 고정판 431. 완충부재
432. 고정부재 441. 감지부
442. 본체 443. 전달부
451. 연결결합부재 451a. 연결결합부
451b. 결합부재 452. 연결부재
453. 정착부재

Claims (5)

1. 상측의 하중을 직접 지지하는 상부구조에 선택적으로 고정되는 고정부;
   상기 고정부의 하측에 위치하여 상기 고정부와 연결되고, 상기 상부구조의 변위 방향으로 탄성을 가지는 상태로 설치되는 탄성부;
   상기 탄성부의 하측과 연결되고, 내부 공간을 가지는 케이스;
   상기 케이스의 내부 공간에 위치하여 상기 고정부의 유동에 의한 변위를 측정하는 변위계; 및
   상기 케이스를 지지하도록 자체 중량을 가지는 정착부재가 제공되고, 상기 케이스의 하반부와 결합하면서 상기 케이스의 지지를 위한 연결부; 를 포함하여 구성되는 변위 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정부는,
   상기 상부구조와 선택적으로 결합하는 고정결합부재와,
   상기 탄성부와 연결되는 고정판과,
   상기 고정결합부재와 상기 고정판을 연결하는 고정연결부재를 포함하여 구성되는 변위 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 변위계의 변위 측정 부분은 상기 고정부와 접하도록 위치하는 변위 측정장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이스에는 상기 변위계를 지지하는 완충부재와, 상기 변위계를 고정하는 고정부재가 더 제공되는 변위 측정장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부는,
   상기 케이스의 하반부와 연결되는 연결결합부와,
   상기 케이스를 지지하도록 자체 중량을 가지는 정착부재와,
   상기 정착부재와 상기 연결결합부를 연결하는 연결부재를 포함하여 구성되는 변위 측정장치.
   

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