KR101255901B1 - 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치 및 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치 - Google Patents

시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치 및 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치(100)는 시공 중인 구조물 최상층의 기준지점(SA)에서 수직방향 기준좌표값을 측정하기 위한 기준값 측정부(110), 구조물 최상층의 수직방향 가(假)변위가 측정되는 가변위 측정부(120) 및 기준값 측정부(110)에서 측정되는 기준좌표값과 가변위 측정부에서 측정되는 수직방향 변위값을 비교하여, 구조물 최상층의 실(實)수직변위를 연산하는 실변위 연산부(130)를 포함한다.

Description

시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치 및 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치{APPARATUS FOR MEASURING VERTICAL DEFORMATION OF STRUCTURE UNDER CONSTRUCTION AND APPARATUS FOR COMPUTING COMPENSATION VALUE AGAINST COLUMN SHORTENING OF STRUCTURE UNDER CONSTRUCTION}
본 발명은 시공 중인 건축 구조물의 모니터링 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 GPS 장치 및 레이저 스캐너를 이용하여 시공 중인 건축 구조물의 최상층 바닥면의 수직 변위량을 측정하는 장치 및 측정된 기둥 축소량에 대한 보정값을 산출하는 장치에 관한 것이다.
고층 건물 및 일반건물 시공 시 시공상의 실수 또는 시공 중에 일어나는 기둥 축소에 의하여 바닥면이 수평이 아닌 문제가 발생할 수 있다. 이에 대해서 정량적으로 모니터링하지 않으면, 예상하지 못한 부재의 응력이 발생할 뿐만 아니라 거주자들의 사용성에도 나쁜 영향을 미친다.
이러한 고층 건물 혹은 건물의 바닥 수평을 계측하는 기존의 장치에는 경사계가 있으나 근거리에서는 상대적으로 정밀한 계측이 가능하나 고층 건물 혹은 대공간 구조물 등 규모가 큰 건물의 경우처럼 계측해야할 규모가 크고 거리가 멀어지면 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.
또한 시공된 건물에 대하 사후적인 모니터링 방법은 여러 가지 방식으로 연구가 진행되고 있으나, 시공 중인 건축 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정은 현장의 경험적 방법들에 의해 수행되고 있다. 이에 정확한 기둥 축소량을 측정하여 시공 중에 보정하는 방법이 필요하다고 하겠다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치 및 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째, 시공 중인 건축 구조물에 대해 국부적 모니터링이 아닌 전체 층에 대한 수직 변위를 모니터링 하고자 한다.
둘째, 시공 중인 층의 바닥에 대한 상대적인 변위값을 측정하는 것뿐만 아니라 시공 중인 층의 절대적 변위값을 측정하고자 한다.
셋째, 시공 중인 건축 구조물에서 발생하는 기둥 축소량을 측정하여 시공 중에 보정이 가능하도록 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치는 시공 중인 구조물 최상층의 기준지점에서 수직방향 기준좌표값을 측정하기 위한 기준값 측정부, 구조물 최상층의 수직방향 가(假)변위가 측정되는 가변위 측정부 및 기준값 측정부에서 측정되는 기준좌표값과 가변위 측정부에서 측정되는 수직방향 변위값을 비교하여, 구조물 최상층의 실(實)수직변위를 연산하는 실변위 연산부를 포함한다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치는 시공 중인 구조물 최상층을 측정영역으로 구분하여, 측정영역마다 실변위 연산부에서 연산된 실수직변위를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치는 실변위 연산부에서 연산된 실수직변위가 한계변위를 초과한 경우 경보를 발생하는 경보발생부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기준값 측정부는 GPS(Global Positioning System) 위성에 발산된 GPS 반송파를 이용하여 구조물의 3차원 거동을 측정하는 GPS 장치를 포함하고, GPS 장치를 이용하여 절대적인 수직방향 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 GPS 장치는 비교위치를 측정하기 위한 비교좌표수신기, 기준지점에 배치되는 기준좌표수신기 및 비교위치의 좌표값과 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 비교하여 기준좌표값을 연산하는 기준좌표연산기를 포함한다.
본 발명에 따른 GPS 장치는 기준좌표 기준시간 동안 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 측정하고, 측정된 좌표값의 평균값을 이용하여 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가변위 측정부는 구조물 최상층에 배치되는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하고, 레이저 스캐너는 배치된 위치를 기준으로 구조물 최상층의 상대적인 수직변위를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 스캐너 중 적어도 하나는 기준지점에 배치되어 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 스캐너가 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너의 위치를 변경하여 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 경우, 실변위 연산부는 하나의 레이저 스캐너가 측정한 측정영역을 하나의 구조물 최상층에 대한 가변위로 변환하고 난 후 기준좌표값을 기준으로 실수직변위를 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 스캐너는 가변위를 변위 기준시간 동안 반복하여 측정하고, 실변위 연산부는 레이저 스캐너에서 반복 측정된 값의 평균값을 이용하여 실변위를 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치는 시공 중인 구조물 최상층의 기준지점에서 수직방향 기준좌표값을 측정하기 위한 기준값 측정부, 기준값 측정부에서 측정되는 기준좌표값을 기준으로 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 축소량 측정부 및 축소량 측정부에서 측정된 기둥축소량을 이용하여 구조물 최상층에서 보정되어야 할 값을 산출하는 보정값 산출부를 포함한다.
본 발명에 따른 기준값 측정부는 GPS(Global Positioning System) 위성에 발산된 GPS 반송파를 이용하여 구조물의 3차원 거동을 측정하는 GPS 장치를 포함하고, GPS 장치를 이용하여 절대적인 수직방향 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 GPS 장치는 비교위치를 측정하기 위한 비교좌표수신기, 기준지점에 배치되는 기준좌표수신기 및 비교위치의 좌표값과 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 비교하여 기준좌표값을 연산하는 기준좌표연산기를 포함한다.
본 발명에 따른 GPS 장치는 기준좌표 기준시간 동안 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 측정하고, 측정된 좌표값의 평균값을 이용하여 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 축소량 측정부는 구조물 최상층에 배치되는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하고, 레이저 스캐너는 배치된 위치를 기준으로 구조물 최상층의 상대적인 기둥축소량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 스캐너 중 적어도 하나는 기준지점에 배치되어 기준값 측정부에서 측정되는 기준좌표값을 기준으로 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 축소량 측정부는 레이저 스캐너가 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너의 위치를 변경하여 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 경우, 하나의 레이저 스캐너가 측정한 측정영역마다 기둥축소량을 연산하고, 보정값 산출부는 측정영역마다 보정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 축소량 측정부는 레이저 스캐너가 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너의 위치를 변경하여 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 경우, 하나의 레이저 스캐너가 측정한 측정영역을 하나의 구조물 최상층에 전체에 대한 기둥축소량으로 변환하고, 보정값 산출부는 하나의 구조물 최상층에 대한 보정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 스캐너는 기둥축소량을 축소량 기준시간 동안 반복하여 측정하고, 반복 측정된 값의 평균값을 이용하여 기둥축소량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치 및 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 시공 중인 건축 구조물의 최상층의 수직 변위량을 정확하게 측정하여 한계 값 이상으로 변위가 발생하는 경우 보강시공을 수행한다. 이를 통해 건축 구조물의 안전도 및 완성도가 높아진다.
둘째, 시공 중인 건축 구조물의 최상층에서 변위를 측정하는 경우, 측정하는 지점에서 발생하는 변위는 GPS를 이용하여 고려하므로, 정확한 수직 변위량 측정이 된다.
셋째, 시공 중에 발생하는 기둥 축소에 대하여 각 층의 세부 영역 또는 각 층 전체 또는 몇 개의 층을 포함하는 그룹에 대하여 적절한 보정 시공이 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시공 중인 구조물에 대한 구조물 수직 변위량 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 기준값 측정부의 GPS 장치에서 비교좌표수신기 및 기준좌표수신기가 배치된 예를 도시한 것이다.
도 3은 건축 구조물의 최상층에서의 기준지점(SA) 및 기준지점에 레이저 스캐너가 배치된 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 건축 구조물의 최상층에 하나 이상의 레이저 스캐너가 배치된 형태 또는 하나의 레이저 스캐너를 이동 배치하면서 측정영역을 스캔하는 예를 도시한 것이다.
도 5 (a)는 측정영역마다 측정된 수직방향 변위 또는 기둥 축소량이 서로 다르게 측정된 예를 도시하고, 도 5 (b)는 측정영역마다 측정된 수직방향 변위 또는 기둥 축소량을 최상층 전체에 대한 하나의 변위 도는 기둥 축소량으로 변환한 예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 시공 중인 구조물에 대한 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치(100) 및 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치(200)에 관하여 구체적으로 설명하겠다. 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치와 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치는 주요한 구성을 공통으로 한다. 기본적으로는 시공 중인 구조물의 바닥면의 수직방향 변위량을 측정하는 장치를 이용하는 것이다. 수직방향 변위량은 시공되는 바닥면이 기준면을 기준으로 위 또는 아래 방향으로 변위를 갖는지 여부를 측정하기 위한 것이다. 다른 말로 표현하면 기준 수평면을 기준으로 현재 시공되는 바닥면의 수평도 여부를 측정하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시공 중인 구조물에 대한 구조물 수직 변위량 측정 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치(100)는 시공 중인 구조물 최상층의 기준지점(SA)에서 수직방향 기준좌표값을 측정하기 위한 기준값 측정부(110), 구조물 최상층의 수직방향 가(假)변위가 측정되는 가변위 측정부(120) 및 기준값 측정부(110)에서 측정되는 기준좌표값과 가변위 측정부에서 측정되는 수직방향 변위값을 비교하여, 구조물 최상층의 실(實)수직변위를 연산하는 실변위 연산부(130)를 포함한다.
기준값 측정부(110)는 현재 시공 중인 구조물의 최상층의 절대적인 기준좌표값을 측정하기 위한 것이다. 절대적인 기준좌표값을 측정하지 않고도 현재 시공되는 건축 구조물의 바닥의 수직 변위량을 측정할 수 있다. 다만 이 경우 고층 건물 시공시 발생할 수 있는 기둥 축소량에 의해 현재 시공되는 최상위층에 전체적으로 또는 부분적으로 일어난 변위량을 고려하기 어렵다. 나아가 바닥면의 변위값 측정은 레이저 스캐너(125)를 통해 수행하는데 레이저 스캐너(125)가 배치된 위치가 변위를 갖는다면 전체적으로 부정확한 데이터가 산출될 수 있다. 따라서 절대적 기준좌표값을 사전에 측정하는 것이 바람직하다.
기준값 측정부(110)는 GPS(Global Positioning System) 위성에 발산된 GPS 반송파를 이용하여 구조물의 3차원 거동을 측정하는 GPS 장치를 포함하고, GPS 장치를 이용하여 절대적인 수직방향 기준좌표값을 측정하는 것이 바람직하다.
GPS는 인공위성을 이용한 범지구 위치결정체계로써 정확한 위치를 알고 있는 위성에서 발사한 전파가 자상에 설치된 수신기까지 도달하는 소요시간 또는 전파의 위상을 관측함으로써 미지점의 위치를 구하는 시스템이다.
본 발명에서는 수 mm의 변위까지 측정하기 위한 정밀한 측정법이 요구되므로, GPS 계측방식은 후처리 상대측위법을 이용하는 것이 바람직하다. 이 방법은 정밀한 위치를 알고 있는 지점과 위치측정이 요구되는 지점에서 동시에 GPS관측을 수행하고 두 개의 수신기에 수신된 반송파를 이용한 자료처리로 정밀도를 현저하게 증가시키는 방법이다. 또한 정밀도를 향상시키기 위하여 자료처리와 관련하여 발생할 수 있는 여러 오차원인을 제거할 수 있는 능력을 갖추는 후처리 프로그램이 필요하다.
정밀한 위치를 알고 있는 지점은 비교좌표수신기(111)가 설치되고, 시공 중인 건물의 최상층 특정 위치에 기준좌표 수신기가 설치된다. 도 2는 기준값 측정부(110)의 GPS 장치에서 비교좌표수신기(111) 및 기준좌표수신기(112)의 예를 도시한 것이다.
GPS 장치는 비교위치를 측정하기 위한 비교좌표수신기(111), 기준지점(SA)에 배치되는 기준좌표수신기(112) 및 비교위치의 좌표값과 기준좌표수신기(112)에서 측정되는 좌표값을 비교하여 기준좌표값을 연산하는 기준좌표연산기(113)를 포함한다.
기준좌표연산기(113)는 이미 정확한 좌표값을 알고 있는 비교위치의 좌표값과 측정을 원하는 기준지점(SA)에서 측정되는 좌표값을 비교하고, 필요한 경우 오차원인이 되는 노이즈를 제거하여 정밀한 기준좌표값을 연산한다.
기준좌표값을 측정하기 위한 기준좌표수신기(112)는 시공되는 건축 구조물의 최상층에 배치되고, 하나의 기준지점(SA)에 대한 좌표값을 측정하는 것이 바람직하나, 복수 지점에서 기준좌표값을 측정하여 이용할 수도 있다.
본 발명에서는 GPS를 이용하여 수직위치의 절대 좌표를 얻고자 한다. 일반적으로 GPS의 수직 계측에 있어서는 GPS의 수평 계측의 정밀도보다 상대적으로 떨어질 수도 있다. 따라서 GPS를 장기 계측한(예컨대, 약 30분~1시간) 후 전체 데이터의 평균값을 후처리 하여 수직 계측을 수행하는 것이 바람직하다.
죽, GPS 장치는 기준좌표 기준시간 동안 기준좌표수신기(112)에서 측정되는 좌표값을 측정하고, 측정된 좌표값의 평균값을 이용하여 기준좌표값을 측정하는 것이 바람직하다. 기준시간은 최상층의 시공시간을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
가변위 측정부(120)는 구조물 최상층에 배치되는 하나 이상의 레이저 스캐너(125)를 포함하고, 레이저 스캐너(125)는 배치된 위치를 기준으로 구조물 최상층의 상대적인 수직변위를 측정한다.
레이저 스캐너(125)는 레이저 스캐너(125) 계측기 자체를 기준으로 대상 물체에 대해서 상대적인 좌표를 얻을 수 있도록 하는 계측 장비이다. 이러한 레이저 스캐너(125)를 통하여서 시공 중인 건물의 바닥을 스캔하여 시공 중의 정밀도를 평가하게 된다.
레이저 스캐너(125) 종류에 따라서 TLS(Terrestrial Laser Scanner 또는 3D Scanner)시스템과 2D 레이저 스캐너(125) 시스템으로 분류할 수 있으며 스캐너에 따라서 계측하는 용도가 다르다. TLS는 대상 물체에 대해서 3차원 정보를 정적으로 얻을 수 있는 반면 2D 레이저 스캐너(125)는 대상물체의 특정 부분에 대해서 2차원 좌표정보를 측정한다. 2D 레이저 스캐너(125)는 한 대상 물체의 상대 2차원 정보를 반복적으로 얻을 수 있는 것이 특징이다. 따라서 본 발명에서는 2D 레이저 스캐너(125)를 사용하는 것이 바람직하다.
레이저 스캐너(125)는 점광원으로 레이저 빔을 이용하는데 원하는 각도 범위를 스캔하여 물체의 위치와 형상을 측정한다. 이는 빛의 시간변화에 따른 상호관계 법칙으로 일차원적인 거리를 측정하며 이것을 기본으로 하여 발광부 레이저 빔을 회전하는 거울을 통해 일정 간격의 각도마다 데이터를 수집한다. 예를 들어 지정한 각도를 100도로 하여 한번 스캔에 대한 데이터를 설정할 때 앵글각도를 0.5로 하면 출력 데이터 수는 201개의 거리정보를 수집하여 처리할 수 있다.
레이저 스캐너(125)를 통해 측정된 수직변위 데이터도 수학적 보정 및 후처리를 수행하는 것이 바람직하다. 레이저 스캐너(125) 성능에 따라 달라지나 측정대상물과 가까이 있을수록 정밀도는 높아지게 된다. 따라서 시공 중인 건축 구조물의 최상층이 넓다면 하나의 레이저 스캐너(125)로 측정이 어려울 수 있다. 이 경우는 최상층을 여러 개의 측정구역으로 나누어 복수 개의 레이저 스캐너(125)를 이용하거나, 하나의 레이저 스캐너(125)를 이동시키면서 측정해야할 것이다.
도 3은 건축 구조물의 최상층에서의 기준지점(SA) 및 기준지점(SA)에 레이저 스캐너(125)가 배치된 일 예를 도시한 것이다. 전술한 바와 같이, 시공되는 최상위층 전체가 기둥축소에 의해 설계위치보다 수직위치가 낮아질 수도 있고, 레이저 스캐너(125)는 배치되는 위치를 기준으로 측정을 수행하기 때문에, 배치되는 위치의 수직변위를 사전에 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 스캐너(125) 중 적어도 하나는 기준지점(SA)에 배치되어 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 명세서에서의 기둥축소는 기둥의 수직위치(즉, 높이)의 축소를 의미한다.
실변위 연산부(130)는 기준좌표값을 기준으로 레이저 스캐너(125)가 측정한 수직변위값에 대한 최종적인 수직변위(절대적 수직변위)를 산출한다.
도 4는 건축 구조물의 최상층에 하나 이상의 레이저 스캐너(125)가 배치된 형태 또는 하나의 레이저 스캐너(125)를 이동 배치하면서 측정영역을 스캔하는 예를 도시한 것이다. 최상층의 측정영역은 A1부터 A6까지 모두 6개로 도시되어 있다.
도 5 (a)에 개략적으로 도시한 바와 같이, 레이저 스캐너(125)가 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너(125)의 위치를 변경하여 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 경우, 실변위 연산부(130)는 하나의 레이저 스캐너(125)가 측정한 측정영역마다 실수직변위를 연산할 수 있다.
도 5 (a)를 살펴보면, A1은 기준지점이고 A6는 수직 변위가 없으나, A2 는 15, A3 및 A5는 20 값만큼 하측으로 수직변이를 나타내며, A4는 상측으로 수직변이 5를 갖는다. 레이저 스캐너는 측정되는 위치에 따른 상대적인 값을 측정하게 되는데, 도 5(a)는 A1에 기준영역(SA)을 두고 기준영역에 대한 상대적인 수직변위값을 측정한 결과이다. 일반적으로 기둥축소에 의해 하측으로 변위를 갖는 것이 보통이나, A4 영역은 시공상의 실수로 오히려 상측으로 변위를 갖는 것으로 측정된 것이다. 표시된 수치는 상대적인 크기를 표시하기 위해 임의로 선정한 값으로 실제는 mm, cm 등의 수치 단위를 갖는다.
도 5(b)에 도시한 바와 같이, 레이저 스캐너(125)가 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너(125)의 위치를 변경하여 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 경우, 실변위 연산부(130)는 하나의 레이저 스캐너(125)가 측정한 측정영역을 하나의 구조물 최상층에 대한 가변위로 변환하고 난 후 기준좌표값을 기준으로 전체 최상층에 대한 실수직변위를 연산할 수도 있다. 도 5(b)는 도 5(a)의 측정영역의 수직변위에 대한 평균값으로 전체 최상층에 대한 수직변위를 연산한 예이다.
이러한 표시 방법 외에 하나의 층에 연속된 등고선 형태로 수직변위가 표현되는 방법이 가능하다.
레이저 스캐너(125)는 가변위를 변위 기준시간 동안 반복하여 측정하고, 실변위 연산부(130)는 레이저 스캐너(125)에서 반복 측정된 값의 평균값을 이용하여 실변위를 연산할 수도 있다.
본 발명의 다른 측면으로 시공 중인 건축 구조물의 최상위층 수직 변위량을 측정할 뿐만 아니라, 측정된 수직변위량을 디스플레이하거나 경보를 방생하는 장치를 더 포함한 수 있다.
시공 중인 구조물 최상층을 측정영역으로 구분하여, 측정영역마다 실변위 연산부(130)에서 연산된 실수직변위를 표시하는 디스플레이부(140)를 더 포함할 수 있다. 물론 측정영역을 구분하지 않고, 최상위층 전체에 대한 실수직변위를 표시하거나, 측정영역의 구분없이 등고선과 같은 형태로 실수직변위가 표시될 수도 있다.
실변위 연산부(130)에서 연산된 실수직변위가 한계변위를 초과한 경우 경보를 발생하는 경보발생부(150)를 더 포함할 수 있다. 시공 중에 경보가 발생한 경우 현장에서 경보를 일으킨 특정지점을 파악하여 수직변위를 보정하는 시공을 추가적으로 수행하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시공 중인 구조물에 대한 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치(200)의 구성을 도시한 블록도이다. 전술한 구조물의 수직 변위량 측정 장치와 동일한 구성에 대해서는 간략히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 시공 중인 구조물에 대한 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치(200)는 시공 중인 구조물 최상층의 기준지점(SA)에서 수직방향 기준좌표값을 측정하기 위한 기준값 측정부(210), 기준값 측정부(210)에서 측정되는 기준좌표값을 기준으로 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 축소량 측정부(220) 및 축소량 측정부(220)에서 측정된 기둥축소량을 이용하여 구조물 최상층에서 보정되어야 할 값을 산출하는 보정값 산출부(230)를 포함한다.
기준값 측정부(210)는 GPS(Global Positioning System) 위성에 발산된 GPS 반송파를 이용하여 구조물의 3차원 거동을 측정하는 GPS 장치를 포함하고, GPS 장치를 이용하여 절대적인 수직방향 기준좌표값을 측정한다.
GPS 장치는 비교위치를 측정하기 위한 비교좌표수신기(211), 기준지점(SA)에 배치되는 기준좌표수신기(212) 및 비교위치의 좌표값과 기준좌표수신기(212)에서 측정되는 좌표값을 비교하여 기준좌표값을 연산하는 기준좌표연산기(213)를 포함한다.
GPS 장치는 기준좌표 기준시간 동안 기준좌표수신기(212)에서 측정되는 좌표값을 측정하고, 측정된 좌표값의 평균값을 이용하여 기준좌표값을 측정하는 것이 바람직하다.
축소량 측정부(220)는 구조물 최상층에 배치되는 하나 이상의 레이저 스캐너(225)를 포함하고, 레이저 스캐너(225)는 배치된 위치를 기준으로 구조물 최상층의 상대적인 기둥축소량을 측정한다. 기둥 축소량은 각 층에서의 상대적인 값보다는 전체 시공 중인 구조물에서의 절대적인 값이 측정되어야 하므로, 항상 기준좌표값을 기준으로 최상층에서의 기둥 축소량을 측정하는 것이 바람직하다.
따라서 레이저 스캐너(225) 중 적어도 하나는 기준지점(SA)에 배치되어 기준값 측정부(210)에서 측정되는 기준좌표값을 기준으로 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 것이 바람직하다.
축소량 측정부(220)는 레이저 스캐너(225)가 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너(225)의 위치를 변경하여 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 경우, 하나의 레이저 스캐너(225)가 측정한 측정영역마다 기둥축소량을 연산하고, 보정값 산출부(230)는 측정영역마다 보정값을 산출할 수 있다.
다른 실시예로서, 축소량 측정부(220)는 레이저 스캐너(225)가 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너(225)의 위치를 변경하여 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 경우, 하나의 레이저 스캐너(225)가 측정한 측정영역을 하나의 구조물 최상층에 전체에 대한 기둥축소량으로 변환하고, 보정값 산출부(230)는 하나의 구조물 최상층에 대한 보정값을 산출할 수 있다.
레이저 스캐너(225)는 기둥축소량을 축소량 기준시간 동안 반복하여 측정하고, 반복 측정된 값의 평균값을 이용하여 기둥축소량을 측정하는 것이 바람직하다.
보정값 산출부(230)는 시공되는 건축구조물 최상층의 특정 측정 영역 또는 전체 층에 대한 수직 위치(좌표값)가 사전에 설계된 해당 층의 수직위치와의 차이를 비교하여 보정값을 산출한다.
기둥축소에 대한 보정은 바람직하게는 각 층마다 수행되는 것이 바람직하지만, 실제 시공상의 이유로 여러 층을 하나의 그룹으로 묶어 보정이 수행될 수 있다. 보정값 산출부(230)는 각 경우에 따라 현재 시공 중인 최상층의 어떤 영역에서 얼마만큼의 보정이 필요한지 정확하게 산출이 가능하다.
보정값 산출부(230)에서 산출된 최상층의 측정영역 또는 전체 층에 대한 보정값이 표시되는 디스플레이부(240)를 더 포함할 수 있다.
나아가 본 발명에 따른 보정값 산출 장치는 건축구조물 최상층의 수직변위가 한계 값을 초과하는 경우, 시공 중 곧바로 보정될 수 있도록 경보를 주는 경보발생부(250)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 구조물의 수직 변위량 측정 장치
110 : 기준값 측정부 111 : 비교좌표수신기
112 : 기준좌표수신기 113 : 기준좌표연산기
120 : 가변위 측정부 125 : 레이저 스캐너
130 : 실변위 연산부 140 : 디스플레이부
150 : 경보발생부
200 : 보정값 산출 장치
210 : 기준값 측정부 211 : 비교좌표수신기
212 : 기준좌표수신기 213 : 기준좌표연산기
220 : 축소량 측정부 225 : 레이저 스캐너
230 : 보정값 산출부

Claims (19)

  1. 시공 중인 구조물 최상층의 기준지점에서 수직방향 기준좌표값을 측정하기 위한 기준값 측정부;
    상기 구조물 최상층의 수직방향 가(假)변위가 측정되는 가변위 측정부; 및
    상기 기준값 측정부에서 측정되는 기준좌표값과 상기 가변위 측정부에서 측정되는 수직방향 변위값을 비교하여, 상기 구조물 최상층의 실(實)수직변위를 연산하는 실변위 연산부를 포함하되,
    상기 가변위 측정부는 상기 구조물 최상층에 배치되는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하고, 상기 레이저 스캐너는 배치된 위치를 기준으로 상기 구조물 최상층의 상대적인 수직변위를 측정하고,
    상기 레이저 스캐너가 상기 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너의 위치를 변경하여 상기 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 경우, 상기 실변위 연산부는 하나의 레이저 스캐너가 측정한 측정영역을 하나의 구조물 최상층에 대한 가변위로 변환하고 난 후 상기 기준좌표값을 기준으로 실수직변위를 연산하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시공 중인 구조물 최상층을 측정영역으로 구분하여, 상기 측정영역마다 상기 실변위 연산부에서 연산된 실수직변위를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실변위 연산부에서 연산된 실수직변위가 한계변위를 초과한 경우 경보를 발생하는 경보발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준값 측정부는 GPS(Global Positioning System) 위성에 발산된 GPS 반송파를 이용하여 상기 구조물의 3차원 거동을 측정하는 GPS 장치를 포함하고, 상기 GPS 장치를 이용하여 절대적인 수직방향 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 비교위치를 측정하기 위한 비교좌표수신기, 상기 기준지점에 배치되는 기준좌표수신기 및 상기 비교위치의 좌표값과 상기 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 비교하여 상기 기준좌표값을 연산하는 기준좌표연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 기준좌표 기준시간 동안 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 측정하고, 측정된 좌표값의 평균값을 이용하여 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너 중 적어도 하나는 상기 기준지점에 배치되어 상기 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너는 가변위를 변위 기준시간 동안 반복하여 측정하고, 상기 실변위 연산부는 상기 레이저 스캐너에서 반복 측정된 값의 평균값을 이용하여 실변위를 연산하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 수직 변위량 측정 장치.
  11. 시공 중인 구조물 최상층의 기준지점에서 수직방향 기준좌표값을 측정하기 위한 기준값 측정부;
    상기 기준값 측정부에서 측정되는 기준좌표값을 기준으로 상기 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 축소량 측정부; 및
    상기 축소량 측정부에서 측정된 기둥축소량을 이용하여 상기 구조물 최상층에서 보정되어야 할 값을 산출하는 보정값 산출부를 포함하되,
    상기 축소량 측정부는 상기 구조물 최상층에 배치되는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하고, 상기 레이저 스캐너는 배치된 위치를 기준으로 상기 구조물 최상층의 상대적인 기둥축소량을 측정하고,
    상기 축소량 측정부는 상기 레이저 스캐너가 상기 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너의 위치를 변경하여 상기 구조물 최상층의 가변위를 측정하는 경우, 하나의 레이저 스캐너가 측정한 측정영역마다 기둥축소량을 연산하고,
    상기 보정값 산출부는 상기 측정영역마다 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준값 측정부는 GPS(Global Positioning System) 위성에 발산된 GPS 반송파를 이용하여 상기 구조물의 3차원 거동을 측정하는 GPS 장치를 포함하고, 상기 GPS 장치를 이용하여 절대적인 수직방향 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 비교위치를 측정하기 위한 비교좌표수신기, 상기 기준지점에 배치되는 기준좌표수신기 및 상기 비교위치의 좌표값과 상기 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 비교하여 상기 기준좌표값을 연산하는 기준좌표연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 기준좌표 기준시간 동안 기준좌표수신기에서 측정되는 좌표값을 측정하고, 측정된 좌표값의 평균값을 이용하여 기준좌표값을 측정하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치.
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너 중 적어도 하나는 상기 기준지점에 배치되어 상기 기준값 측정부에서 측정되는 기준좌표값을 기준으로 상기 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치.
  17. 삭제
  18. 제11항 또는 제16항에 있어서,
    상기 축소량 측정부는 상기 레이저 스캐너가 상기 구조물 최상층에 하나 이상 배치되거나, 하나의 레이저 스캐너의 위치를 변경하여 상기 구조물 최상층의 기둥축소량을 측정하는 경우, 하나의 레이저 스캐너가 측정한 측정영역을 하나의 구조물 최상층에 전체에 대한 기둥축소량으로 변환하고,
    상기 보정값 산출부는 상기 하나의 구조물 최상층에 대한 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치.
  19. 제11항 또는 제16항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너는 기둥축소량을 축소량 기준시간 동안 반복하여 측정하고, 상기 반복 측정된 값의 평균값을 이용하여 기둥축소량을 측정하는 것을 특징으로 하는 시공 중인 구조물의 기둥 축소량에 대한 보정값 산출 장치.



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