KR101468385B1 - 구조물의 내진성능 실험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 내진성능 실험장치에 관한 것이다. 본 발명은, 지면과 이격된 상태로 설치되고, 일측방에 제공되는 횡력에 의해 횡방향으로 이동하며, 길이를 갖는 실험체의 일단부가 일부분에 밀착상태로 설치됨에 따라 횡방향으로 이동하면서 상기 실험체에 내진성능의 측정을 위한 하중을 전달하는 이동자; 및 상기 이동자를 수평이동이 가능하도록 가이드하여 횡방향으로 이동하는 상기 이동자에 회전모멘트가 발생하는 것을 방지하는 모멘트발생 방지부;를 포함하고, 상기 모멘트발생 방지부는, 상기 이동자의 상부에서 상기 이동자를 가이드하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 수직으로 세워진 실험체에 횡력을 제공하여 실험체의 휨이나 전단파괴강도, 부착파괴강도 등을 측정할 수 있다.

Description

구조물의 내진성능 실험장치{Testing apparatus for evaluating seismic performance of structure}

본 발명은 구조물의 내진성능 실험장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 콘크리트 구조물과 같은 실험체에 대한 내진성능 실험을 안정적이면서 정확하게 수행할 수 있는 구조물의 내진성능 실험장치에 관한 것이다.

일반적으로 지진이란 지구 내부에 축적된 에너지로 인해 지구를 구성하는 암석의 일부분에 급격한 운동이 일어나 지진파(地震波)가 발생하는 현상으로, 지구의 내부에서 급격한 지각변동이 발생되어 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파(Seismic wave)가 지표면까지 전해져서 지반을 하중시키는 것이다.

이러한 지진으로 인하여, 건축물이나 토목설비 등은 내진이나 면진 또는 제진이 고려되어 설계된다. 물론, 건축물이나 토목설비 등은 지진이 아니더라도 기둥이나 벽체와 같은 구조물에 인장력이나 압축력 등의 횡력을 지속적으로 받게 된다. 따라서, 건축물이나 토목설비 등은 구조물의 횡력에 대한 내력 정도를 미리 실험한 후 설계에 반영하고 있다.

이러한 실험을 위해 종래에 제시되어 있는 실험장치의 일례로서, 대한민국 등록특허 제10-1352787호가 대표적이다. 이러한 종래기술은 도 1에 도시된 바와 같이 바닥면(100)과 수직하게 세워진 벽체(200)가 마련되고, 인접 바닥면에는 실험체(500)를 고정하기 위한 프레임(300)이 설치되며, 상기 벽체(200)에 횡력을 가할 수 있도록 하는 횡력실린더(액츄에이터(600))가 마련되는 구조로 되어 있다.

이와 같은 종래 기술은 상기 액츄에이터(600)가 실험체(500)에 횡력을 가하여 이 실험체(500)가 하중되도록 하면서 내진성능을 실험하게 된다.

그러나, 이러한 종래 기술은 수평상태를 이루는 실험체(500)의 측방으로 횡력을 가하여 실험하므로 인장력이나 압축력에 의한 휨이나 전단파괴강도, 부착파괴강도 등을 사실상 측정할 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 출원인은 기둥이나 벽체와 같은 실험체(500)를 수직상태에서 횡력을 제공하여 다양한 변형이나 강도를 측정할 수 있는 실험장치를 연구하였으며, 이러한 실험을 용이하게 수행할 수 있는 실험장치를 개발하여 또 논문(Journal of the Korea Concrete Institute vol.24, No3.)에 발표한 바가 있다.

이러한 또 다른 종래기술은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 지면에 수직상태로 설치된 반력벽(10)에 고정브래킷(735)으로 설치되는 횡력실린더(730); 상기 횡력실린더(730)에 수평상태로 연결되어 횡력실린더(730)의 로드(731)가 신축함에 따라 횡방향으로 이동하면서, 하부에 수직으로 설치된 콘크리트 기둥의 구조물로 이루어진 실험체(705)에 하중을 제공하고, 수평을 이루는 수평대(721) 및 수평대(721)에서 수직상태로 연결된 수직대(722)로 이루어진 이동자(720); 상기 이동자(720)의 하부 양측에 상기 이동자(720)와 평행하게 설치되는 평행연결대(772) 및 평행연결대(772)의 상부 및 하부에 각각 힌지 고정되고, 평행연결대(772)의 상부에 힌지 고정된 부분의 상단이 상기 이동자(720)에 힌지로 고정되며, 평행연결대(722)의 하부에 힌지 고정된 부분의 하단이 지면(726)에 힌지 고정되는 링크(771)를 갖는 링크조립체(775)로 이루어진 하부연결부재(770); 상기 이동자(720)의 상부에 수직상태로 설치되어 로드(751)이 신축함에 따라 상기 이동자(720)에 축력을 제공하는 축력실린더(750); 및 상기 축력실린더(750)가 고정되고, 고정브래킷(745)을 통해 반력벽(10)에 고정되는 어퍼프레임(740);으로 구성된다.

이와 같은 또 다른 종래기술은 도 4에 도시된 바와 같이 횡력실린더(730)에 의해 이동자(720)가 수평이동하고, 축력실린더(750)에 의해 이동자(720)가 가압되므로 받침대(780)에 고정된 실험체(705)의 내진성능을 실험할 수 있다. 이때, 하부연결부재(770)의 상부측 링크(771)는 도 4에 도시된 바와 같이 이동자(720)의 일단부 및 타단부에 각각 설치됨에 따라 이동자(720)의 수평이동시 경사상태에서 대략 수직상태로 각도가 변경된다. 평행연결대(772)는 이동자(720)의 일단측에 연결된 전술한 상부측 링크(771)가 이동할 경우 횡방향으로 밀리면서 수평이동한다. 이에 따라, 이동자(720)의 타단측에 설치된 평행연결대(772)의 상부측 링크(771)는 평행연결대(772)에 의해 일단측의 상부측 링크(771)와 동일한 각도를 형성한다. 즉, 평행연결대(772)의 상부측에 설치되어 이동자(720)의 하단부 일단부 및 타단부에 각각 설치된 링크(771)들은 이동자(720)가 수평이동할 경우 평행연결대(772)에 의해 모두 거의 동일한 각도를 형성한다. 따라서, 이동자(720)는 횡력실린더(730) 및 축력실린더(750)에서 제공되는 각각의 횡력 하중 및 축력 하중에 의해 회전모멘트가 발생될 수 있으나, 하부의 링크(771)에 일단부 및 타단부가 연결되고, 하부의 링크(771)들이 거의 동일한 각도로 경사를 형성함에 따라 회전모멘트가 방지되어 회전되지 않는다.

하지만, 이러한 또 다른 종래기술에 의한 구조물의 내진성능 실험장치는, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 이동자(720)의 하부 양측에 링크조립체(775)가 구비됨에 따라 이동자(720)의 하부양측으로는 실험체(705)를 투입할 수 없고, 오로지 횡력실린더(730)의 반대편에 위치한 이동자(720)의 일측으로만 실험체(705)를 투입할 수 있으므로 사용이 매우 불편하다는 문제가 있다.

그리고, 링크조립체(775)가 이동자(720)의 하부에 설치됨에 따라 이동자(720)가 지면(726)에서 이격된 거리만큼 링크(771)를 길게 제조하여야 하므로 제조비용이 과도하게 소요될 뿐만 아니라 크기가 비대해지는 문제도 있으며, 실험시 링크(771)에 실험자가 부딪히면서 안전사고가 발생되는 문제도 있다.

또한, 축력실린더(750)의 신축시 링크(771)가 축력실린더(750)와 멀리 이격됨에 따라 축력실린더(750)의 작동에 링크(771)가 신속하게 반응하지 못하는 문제도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1352787호

논문: Journal of the Korea Concrete Institute vol.24, No3.(2012.06, 한국콘크리트학회, 콘크리트학회논문집, 전기로 산화슬래그 골재를 사용한 철근콘크리트 기둥의 휨 거동, 김길희 및 김상우 외)

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 기둥이나 벽체와 같은 구조물로 이루어진 실험체를 수직상태에서 횡력을 제공하여 다양한 내진성능을 측정할 수 있는 구조물의 내진성능 실험장치를 제공하기 위함이 그 목적이다.

특히, 실험체에 밀착상태로 횡방향으로 이동하는 이동부재를 실험체의 상부에서 수평이동이 가능하게 가이드하여 이동부재에 회전모멘트가 발생되는 것을 방지할 수 있는 구조물의 내진성능 실험장치를 제공하기 위함이 그 목적이다.

그리고, 횡력과 함께 실험체에 수직방향의 축력을 제공할 수 있는 구조물의 내진성능 실험장치를 제공하기 위함이 다른 목적이다.

또, 횡방향으로 이동하는 이동부재가 이동경로에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 구조물의 내진성능 실험장치를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 내진성능 실험장치는, 지면과 이격된 상태로 설치되고, 일측방에 제공되는 횡력에 의해 횡방향으로 이동하며, 길이를 갖는 실험체의 일단부가 일부분에 밀착상태로 설치됨에 따라 횡방향으로 이동하면서 상기 실험체에 내진성능의 측정을 위한 하중을 전달하는 이동자; 및 상기 이동자를 수평이동이 가능하도록 가이드하여 횡방향으로 이동하는 상기 이동자에 회전모멘트가 발생하는 것을 방지하는 모멘트발생 방지부;를 포함하고, 상기 모멘트발생 방지부는, 상기 이동자의 상부에서 상기 이동자를 가이드하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동자는 예컨대, 상기 실험체의 일단부에 안착되고, 수평으로 길게 형성되어 일측을 통해 횡력제공기의 횡력이 전달되는 수평대;로 구성할 수 있다.

상기 모멘트발생 방지부는 예컨대, 지면과 수직을 이루는 상태로 설치되는 고정체; 상기 고정체에 양단부 중 적어도 어느 하나가 고정되어 상기 이동자의 상부에 위치하는 어퍼프레임; 및 상기 어퍼프레임에 일측이 힌지연결되고, 타측이 상기 이동자에 힌지연결되는 연결구;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 연결구는 예컨대, 상기 어퍼프레임 및 상기 이동자에 힌지연결되어 상기 어퍼프레임의 하부에 상기 이동자를 이동가능하게 연결하는 복수의 연결링크;로 구성할 수 있다.

상기 연결구는 예컨대, 상기 연결링크가 상하로 분할됨에 따라 한쌍으로 구성되고, 힌지연결되어 수직을 이루는 한쌍의 분할링크; 및 상기 어퍼프레임 또는 상기 이동자와 평행을 이루면서 상하로 분할된 상기 분할링크들 사이에 수평상태로 설치되고, 상하로 분할된 상기 분할링크가 힌지연결되어 수평상태로 이동하는 평행연결대;를 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 이동자는, 일측방에 횡력의 제공이 가능하게 설치되어 로드가 신축함에 따라 횡력을 제공하는 횡력실린더에 의해 횡방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 이동자에 축력을 제공하여 상기 이동자에 축방향으로 하중을 전달하는 축력제공기;를 더 포함한다.

상기 축력제공기는 예컨대, 상기 이동자에 축력의 제공이 가능하게 설치되어 로드가 신축함에 따라 상기 이동자에 축력을 제공하는 축력실린더;로 구성할 수 있다.

본 발명은, 상기 이동자의 이동경로와 직교하는 상태로 상기 이동자의 측방과 간극으로 이격설치되고, 이동경로에서 이탈되는 상기 이동자와 충돌하여 상기 이동자가 이동경로에서 이탈되는 것을 방지하는 이동자가이드;를 더 포함할 필요가 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의한 구조물의 내진성능 실험장치는, 기둥이나 벽체와 같은 구조물로 이루어져서 수직으로 세워진 실험체의 일단부가 이동자의 일부분에 밀착상태로 설치되므로 이동자의 횡방향 이동시 실험체에 하중을 전달하여 휨이나 전단파괴강도, 부착파괴강도 등의 내진성능을 측정할 수 있다.

특히, 모멘트발생 방지부가 이동자의 상부에서 이동자를 수평이동이 가능하도록 가이드하므로 이동자의 횡방향 이동시 이동자에 회전모멘트가 발생되는 것을 방지하여 이동자의 축회전을 방지할 수 있으며, 모멘트발생 방지부가 이동자의 상부에 설치되므로 모멘트발생 방지부의 설치에 따른 설치공간의 제약을 받지 않을 뿐만 아니라 실험체를 이동자의 하부에서 용이하게 설치할 수 있다.

그리고, 이동자가 수평대로 구성될 경우 이동자를 심플하게 구성할 수 있다.

또, 모멘트발생 방지부가 고정체에 고정되는 어퍼프레임 및 연결구로 구성되므로 이동자를 공중에 현수시킬 수 있을 뿐만 아니라 축력제공기의 축력실린더가 작동할 경우 신속하게 응답할 수 있고, 이에 더하여 연결구가 복수의 연결링크로 구성되므로 연결구를 심플하게 구성할 수 있으며, 더 나아가 연결링크가 분할링크 및 평행연결대로 구성될 경우 평행연결대에 분할링크가 연결됨에 따라 분할링크들을 한꺼번에 연동시킬 수 있을 뿐만 아니라 이동자의 수평을 유지시켜서 회전모멘트의 발생시 이동자가 회전되는 것을 더욱더 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 횡력제공기가 횡력실린더로 구성될 경우 횡력을 이동자에 용이하게 전달할 수 있을 뿐만 아니라 횡력제공기를 용이하게 구성할 수 있다.

아울러, 축력제공기가 구비될 경우 필요시 이동자에 축력도 제공할 수 있으므로 실험체의 인장력 또는 압축력을 실험할 수 있을 뿐만 아니라, 휨이나 전단파괴강도 및 부착파괴강도 등의 내진성능을 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 이에 더하여 축력제공기가 축력실린더로 구성될 경우 축력제공기를 용이하게 구성할 수 있을 뿐만 아니라 축력을 용이하게 전달할 수 있다.

게다가, 이동자가이드가 구비될 경우 횡방향으로 이동하는 이동자가 이동경로에서 측방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있으므로 안정적으로 실험체에 하중을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 이동자의 경로이탈로 인하여 행거와의 연결부위가 뒤틀리면서 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 실험장치를 개략적으로 도시한 측면도;
도 2는 또 다른 종래기술에 의한 실험장치의 사시도;
도 3은 도 2에 도시된 실험장치의 분해사시도;
도 4는 도 2에 도시된 실험장치의 정면도;
도 5는 도 2에 도시된 실험장치의 측면도;
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 구조물의 내진성능 실험장치의 사시도;
도 7은 도 6에 도시된 실험장치의 분해사시도;
도 8은 도 6에 도시된 실험장치의 정면도;
도 9는 도 6에 도시된 실험장치의 측면도;
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 구조물의 내진성능 실험장치의 사시도;
도 11은 도 10에 도시된 실험장치의 측면도; 및
도 12는 도 10에 도시된 실험장치의 모멘트발생 방지부의 확대 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 구조물의 내진성능 실험장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 구조물의 내진성능 실험장치는, 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 이동자(20), 그리고 후술되는 모멘트발생 방지부를 포함한다.

이동자(20)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 하부에 콘크리트재 기둥이나 벽체로 이루어져서 길이를 갖는 실험체(5)가 설치된다. 이동자(20)는 도시된 바와 같이 빔과 같이 길이를 갖는 금속체로 구성되는 것이 바람직하다. 이동자(20)는 미도시된 통상의 크레인 또는 호이스트에 의해 공중에 현수된 상태로 하부에 실험체(5)가 설치된다. 이때, 실험체(5)는 미도시된 볼트로 이동자(20)의 하부에 고정될 수 있다.

이동자(20)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 실험체(5)의 일단부에 안착되고, 수평으로 길게 형성되어 일측을 통해 후술되는 횡력실린더(30)로부터 횡력이 전달되는 수평대(21)로 구성되는 것이 바람직하다. 수평대(21)는 실험체(5)의 일단부(상단부)가 하부면(일부분)에 밀착되도록 도시된 바와 같은 금속재 빔이나 판재로 구성할 수 있다. 이러한 이동자(20)는 도시된 바와 같이 수직대(22)가 동일체로 마련될 수 있다. 수직대(22)는 도시된 바와 같이 수평대(21)의 일측에서 하방으로 연장된다. 수직대(22)는 도시된 바와 같이 후술되는 횡력제공기의 횡력실린더(30)와 연결되어 횡력을 전달받는다. 그리고, 수직대(22)는 횡력을 수평대(21)로 전달한다. 즉, 수평대(21)는 수직대(22)를 통해 횡력이 전달된다. 이때, 수평대(21)는 수직대(22)가 일측에 연장형성되므로 일측을 통해 횡력이 전달된다. 따라서, 이동자(20)는 후술되는 횡력제공기의 횡력실린더(30)에 의해 도 8에 이점쇄선으로 도시된 바와 같이 횡방향으로 이동하면서 실험체(5)에 하중을 제공한다.

이동자(20)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 수직대(22)에 횡력실린더(30)가 설치될 경우 수직대(22)로 횡력이 전달되므로 실험체(5)의 중간부분에 모멘트를 발생시킬 수 있다. 하지만, 이동자(20)는 도시된 바와 달리 수평대(21)의 일측에 횡력실린더(30)가 설치될 경우 실험체(5)의 하단부에 모멘트를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이동자(20)는 실험체(5)에 요구되는 모멘트의 발생지점에 따라 횡력실린더(30)의 설치위치가 결정된다.

여기서, 전술한 횡력제공기는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 횡력실린더(30)로 구성할 수 있다. 횡력실린더(30)는 일단이 도시된 바와 같이 벽체형태의 고정체(10)에 고정된다. 이때, 횡력실린더(30)는 도시된 바와 같이 고정판(35)을 통해 볼팅으로 고정체(10)에 고정되는 것이 바람직하다. 이러한 횡력실린더(30)는 고정체(10)가 도 10에 도시된 바와 같이 빔형태의 서포터(11)로 구성될 경우 서포터(11)에 직결되어 고정될 수 있으며, 고정체(10)가 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이 서포터(11)와 별개로 마련된 반력벽으로 구성될 경우 이러한 반력벽의 고정체(10)에 직결되어 고정될 수도 있다.

횡력실린더(30)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 타단을 이루는 로드(31)가 이동자(20)의 수직대(22)에 연결되며, 로드(31)가 신축함에 따라 이동자(20)에 내진성능의 측정을 위한 하중을 제공한다. 즉, 횡력실린더(30)는 이동자(20)의 일측에 연결되어 이동자(20)의 일측방에 횡력을 제공한다. 이러한 횡력실린더(30)는 후술되는 축력제공기의 축력실린더(50)의 작동에 의해 이동자(20)가 약간 하강하여도 로드(31)가 이동자(20)의 수직대(22)에서 분리되지 않도록 벽체형의 고정체(10) 및 이동자(20)의 수직대(22)에 양단이 각각 힌지로 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 모멘트발생 방지부는 이동자(20)를 수평이동이 가능하도록 가이드하여 횡방향으로 이동하는 이동자(20)에 회전모멘트가 발생하는 것을 방지한다. 모멘트발생 방지부는 예컨대, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 고정체(10), 어퍼프레임(40) 및 후술되는 연결구를 포함하여 구성할 수 있다.

고정체(10)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 반력벽으로 구성할 수 있으며, 이와 달리 도 10에 도시된 바와 같은 빔형태의 서포터(11)로 구성할 수도 있다. 고정체(10)는 서포터(11)로 구성될 경우 도시된 바와 같이 한쌍으로 구성되는 것이 바람직하며, 구조적인 안정을 위해 크로스빔(11a)으로 연결되는 것이 바람직하다.

고정체(10)는 도 10에 도시된 바와 같이 서포터(11)로 구성될 경우, 도시된 바와 같이 후술되는 어퍼프레임(40)의 양측에 각각 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 어퍼프레임(40)은 도시된 바와 같이 양단부가 각각의 서포터(11)에 고정된다.

어퍼프레임(40)은 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이 금속재의 빔이나 판재로 구성할 수 있다. 어퍼프레임(40)은 도시된 바와 같이 고정체(10)에 고정되어 이동자(20)의 상부에 위치한다. 어퍼프레임(40)은 고정체(10)가 도 6에 도시된 바와 같이 벽체형태의 구조물로 구성될 경우, 도시된 바와 같이 판재로 이루어진 바이스 형태의 클램프(45)에 의해 고정체(10)에 고정된다. 이와 달리, 어퍼프레임(40)은 클램프(45)가 미도시된 판재 및 볼트로 구성되어 반력벽으로 이루어진 고정체(10)에 볼팅으로 고정될 수도 있다.

연결구는 어퍼프레임(40)에 일측이 연결되고, 타측이 이동자(20)에 연결되어 어퍼프레임(40) 및 이동자(20)를 일체적으로 연결하는 부재이다. 연결구는 이동자(20)의 이동이 가능하도록 어퍼프레임(40) 및 이동자(20)에 힌지로 연결된다. 이러한 연결구는 체인 등으로 구성될 수 있으나, 이동자(20)의 이동 또는 하강이 가능하도록 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이 연결링크(61)로 구성하는 것이 바람직하다.

연결링크(61)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 어퍼프레임(40) 및 이동자(20)에 양단이 힌지로 연결되어 어퍼프레임(40)의 하부에 이동자(20)를 이동가능하게 연결한다. 연결링크(61)는 이동자(20)가 수평을 유지하도록, 도시된 바와 같이 복수로 구성되어 어퍼프레임(40)의 일측 및 타측에 이격상태로 각각 구비된다. 따라서, 연결링크(61)는 도시된 바와 같이 이동자(20)의 양측을 어퍼프레임(40)에 연결한다.

연결링크(61)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 상하로 분할되어 한쌍의 분할링크로 구성될 수도 있다. 이러한 연결링크(61)는 도시된 바와 같이 분할된 분할링크가 평행연결대(62)를 통해 일체로 연결된다. 이때, 연결링크(61)는 도시된 바와 같이 평행연결대(62)에 분할링크들이 힌지로 연결된다. 즉, 연결링크(61)는 분할링크 및 평행연결대(62)에 의해 링크조립체(65)를 구성한다. 따라서, 연결링크(61)는 이동자(20)의 이동시 어퍼프레임(40)의 일측 및 타측에 설치된 각각의 분할링크들이 평행연결대(62)에 의해 연동되므로 거의 동일한 각도로 편축회전된다.

이를 좀더 자세히 설명하면, 연결링크(61)는 이동자(20)의 이동시 평행연결대(62)가 힘의 평형을 유지시켜서 어퍼프레임(40)의 일측 및 타측에 각각 설치된 분할링크가 언밸런스로 작동되는 것을 방지한다. 따라서, 연결링크(61)는 어퍼프레임(40)에 이동자(20)를 연결할 뿐만 아니라, 횡방향으로 이동하는 이동자(20)의 양단부의 수평을 유지시킨다.

이를 더욱더 자세히 설명하면, 연결링크(61)는 이동자(20)의 수평이동시 이동자(20)의 일측에 구비된 분할링크가 부등호(>)형태로 절첩(접힘)되면서 평행연결대(62)를 이동시킨다. 이때, 이동자(20)의 타측에 구비된 분할링크는 평행연결대(62)가 이동함에 따라 일측의 분할링크와 동일한 각도로 절첩(접힘)되면서 이동자(20)의 타측이 하강되는 것을 방지하여 이동자(20)의 수평을 유지시킨다. 즉, 연결링크(61)는 타측의 분할링크가 절첩되면서 절첩폭(높이)가 감소됨에 따라 실질적으로 이동자(20)의 타측을 들어올린다. 따라서, 연결링크(61)는 이동자(20)의 상부에서 이동자(20)를 수평이동이 가능하도록 가이드한다.

이러한 연결링크(61)는 전술한 바와 달리 분할되지 않고, 도 8에 확대 도시된 바와 같이 하나의 단일체로 이루어져서 복수로 구성될 수도 있다. 하지만, 이러한 경우 어퍼프레임(40)의 일측 및 타측에 각각 설치된 연결링크(61)들은 서로 달리 작동할 수 있다. 즉, 어퍼프레임(40)의 일측 및 타측에 각각 설치된 연결링크(61)들은 이동자(20)의 왕복시 서로 다른 각도로 편축회전할 수 있다. 이에 따라, 이동자(20)는 횡방향으로 이동시 연결링크(61)들의 각도가 서로 상이하므로 수평을 유지하지 못할 수 있다. 따라서, 연결링크(61)는 전술한 바와 같이 분할구성되어 평행연결대(62)로 연결되도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 전술한 평행연결대(62)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 어퍼프레임(40) 또는 이동자(20)와 평행을 이루면서 상하로 분할된 연결링크(61)의 분할링크들 사이에 수평상태로 설치된다. 이러한 평행연결대(62)는 도시된 바와 같이 막대형의 빔으로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 이동자(20)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 축력실린더(50)에 의해 가압될 수 있다. 축력실린더(50)는 도시된 바와 같이 어퍼프레임(40)에 일단부가 연결되고, 이동자(20)에 타단이 연결되어 어퍼프레임(40)에 이동자(20)를 일체적으로 연결한다. 이때, 축력실린더(50)는 이동자(20)의 이동이 가능하도록 어퍼프레임(40) 및 이동자(20)에 양단이 힌지로 연결된다. 이러한 축력실린더(50)는 어퍼프레임(40) 및 이동자(20)를 연결할 뿐만 아니라 타단을 이루는 로드(51)가 신축함에 따라 이동자(20)에 축력(축하중)을 제공한다. 이에 따라, 이동자(20)는 횡력실린더(30)의 횡력과 함께 하부의 실험체(5)에 축력실린더(50)의 축력을 제공한다. 따라서, 실험체(5)는 이동자(20)를 통해 제공되는 횡력 및 축력에 의해 압축력이나 인장력에 의한 휨이나 전단변형강도, 부착파괴강도, 횡저항능력 및 축력능력 등에 대한 실험이 가능하다.

여기서, 전술한 이동자(20)는 횡력실린더(30) 및 축력실린더(50)에 의해 횡력 및 축력이 동시에 제공될 경우, 횡력 및 축력에 의해 회전모멘트가 발생되므로 일단을 중심으로 회전될 수 있다. 이때, 전술한 연결링크(61)는 전술한 바와 같이 복수로 구성됨에 따라 이동자(20)가 회전되는 것을 방지한다. 특히, 연결링크(61)는 전술한 바와 같이 분할구성된 분할링크 및 평행연결대(62)로 이루어진 링크조립체(65)로 구성될 경우, 평행연결대(62)에 의해 분할링크들이 전술한 바와 같이 연동되면서 이동자(20)를 수평상태로 유지시킨다. 따라서, 이동자(20)는 회전모멘트가 발생되어도 회전이 방지된다.

한편, 전술한 축력실린더(50)는 연결링크(61)의 절첩폭에 대응하는 높이로 로드(51)가 신축한다. 이때, 어퍼프레임(40)의 양측에 구비된 연결링크(61)들은 평행연결대(62)에 의해 연동되므로 거의 동일한 높이의 폭으로 절첩된다. 따라서, 이동자(20)는 안정적으로 승강하거나 횡방향으로 이동한다.

한편, 전술한 실험체(5)는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 받침대(80)에 설치되는 것이 바람직하다. 받침대(80)는 도시된 바와 같이 실험체(5)를 떠받쳐 실험체(5)를 이동자(20)의 수평대(21)와 긴밀하게 접촉시킨다. 받침대(80)는 도시된 바와 같이 삭각박스 형태로 구성할 수 있으며, 이와 달리 도 10에 도시된 바와 같은 빔형태의 구조물로 구성할 수도 있다. 이러한 받침대(80)는 실험체(5)의 크기에 따라 폭이나 높이가 결정된다.

또 다른 한편, 전술한 고정체(10)는 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 이동자가이드(13)가 구비될 수 있다. 이동자가이드(13)는 도 12에 큰 화살표로 도시된 바와 같은 이동자(20)의 이동경로에 대해 직교하는 상태로 설치된다. 이동자가이드(13)는 도 10에 도시된 바와 같이 이동자(20)의 측방과 간극으로 이격설치된다. 이동자가이드(13)는 도 10에 이점쇄선의 화살표로 도시된 방향으로 이동자(20)가 유동할 경우, 즉 이동경로에서 이탈되는 경우 이동자(20)와 충돌하여 이동자(20)가 이동경로에서 이탈되는 것을 방지한다. 따라서, 이동자(20)는 이동경로를 따라 횡방향으로 원활하게 이동한다.

결론적으로, 이동자(20)는 좌우방향(도 10의 큰 화살표 방향)으로 횡방향 이동시 전후방향(도 10의 이점쇄선 화살표 방향)으로 유동될 수 있다. 특히, 이동자(20)는 횡력실린더(30) 또는 축력실린더(50)가 동시에 작동하지 못하고 약간 어긋나게 작동될 경우 전후방향으로 조금 심하게 흔들릴 수 있다. 하지만, 이동자(20)는 이동자가이드(13)에 충돌되므로 원위치로 용이하게 복귀한다.

여기서, 전술한 이동자가이드(13)는 도 10에 도시된 바와 같이 막대형태의 금속재로 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 이동자가이드(13)는 확대 도시된 바와 같이 단부에 플라스틱이나 테프론 등으로 이루어진 댐퍼(13a)가 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 댐퍼(13a)는 도시된 바와 같이 판상으로 구성되는 것이 바람직하지만, 이와 달리 반구형 등의 형태도 가능하다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 의한 구조물의 내진성능 시험장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 의한 구조물의 내진성능 시험장치는, 도 8에 도시된 바와 같이 횡력실린더(30)가 작동함에 따라 행거의 어퍼프레임(40)에 현수된 이동자(20)가 횡방향으로 이동한다. 이때, 연결링크(61)들은 도시된 바와 같이 이동자(20)의 이동에 의해 절첩되면서 이동자(20)의 수평을 유지시킨다. 특히, 연결링크(61)들은 분할링크로 구성되어 평행연결대(62)에 연결된 경우, 일측의 분할링크와 타측의 분할링크가 동일한 각도로 절첩된다. 따라서, 이동자(20)는 수평을 유지한 상태에서 횡방향으로 이동하면서 하부의 실험체(5)에 횡하중을 제공한다.

이동자(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 상부의 축력실린더(50)가 작동할 경우 가압되면서 하부의 실험체(5)에 축력을 제공한다. 이때, 이동자(20)는 축력실린더(50)와 함께 횡력실린더(30)가 작동할 경우, 축력실린더(50) 및 횡력실린더(30)의 축력 및 횡력에 의한 합력으로 인하여 회전모멘트가 발생하므로 일측을 중심으로 회전하려고 한다. 하지만, 이동자(20)는 연결링크(61), 특히 일측 및 타측의 분할링크가 평행연결대(62)에 의해 동일한 각도로 절첩되면서 수평을 유지시키므로 회전이 방지된다.

이러한 이동자(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 연결링크(71)가 분할링크 및 평행연결대(72)로 구성되어 하부에 설치되어도 일측 및 타측의 분할링크들이 평행연결대(72)에 의해 연동되면서 동일한 각도로 절첩되므로 회전이 방지된다.

한편, 이동자(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 행거에 의해 공중에 현수되므로 용이하게 횡방향으로 이동할 수 있다. 그리고, 이동자(20)는 횡방향으로 이동하면서 측방으로 유동할 경우 도 10에 도시된 바와 같이 고정체(10)의 서포터(11)에 마련된 이동자가이드(13)에 의해 가이드되므로 안정적인 이동이 가능하다. 특히, 이동자(20)는 이동자가이드(13)와 충돌하여도 도 10에 확대 도시된 바와 같이 이동자가이드(13)의 단부에 설치된 댐퍼(13a)에 충돌하므로 소음이 크게 발생되지 않을 뿐만 아니라 이동자가이드(13)와의 충돌에 의한 훼손이 방지된다.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
5 : 실험체 10 : 고정체
20 : 이동자 21 : 수평대
22 : 수직대 30 : 횡력실린더
31 : 로드 35 : 고정판
40 : 어퍼프레임 45 : 고정판
50 : 축력실린더 51 : 로드
60 : 모멘트발생 방지부 61 : 연결링크
62 : 평행연결대 65 : 링크조립체

Claims (7)

1. 지면과 이격된 상태로 설치되고, 일측방에 제공되는 횡력에 의해 횡방향으로 이동하며, 길이를 갖는 실험체의 일단부가 일부분에 밀착상태로 설치됨에 따라 횡방향으로 이동하면서 상기 실험체에 내진성능의 측정을 위한 하중을 전달하는 이동자; 및
   상기 이동자를 수평이동이 가능하도록 가이드하여 횡방향으로 이동하는 상기 이동자에 회전모멘트가 발생하는 것을 방지하는 모멘트발생 방지부;를 포함하고,
   상기 모멘트발생 방지부는,
   상기 이동자의 상부에서 상기 이동자를 가이드하는 것을 특징으로 하며,
   상기 모멘트발생 방지부는,
   지면과 수직을 이루는 상태로 설치되는 고정체;
   상기 고정체에 양단부 중 적어도 어느 하나가 고정되어 상기 이동자의 상부에 위치하는 어퍼프레임; 및
   상기 어퍼프레임에 일측이 힌지연결되고, 타측이 상기 이동자에 힌지연결되는 연결구;를 포함하는 구조물의 내진성능 실험장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이동자는,
   상기 실험체의 일단부에 안착되고, 수평으로 길게 형성되어 일측을 통해 횡력제공기의 횡력이 전달되는 수평대;로 구성된 것을 특징으로 하는 구조물의 내진성능 실험장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이동자의 이동경로와 직교하는 상태로 상기 이동자의 측방과 간극으로 이격설치되고, 이동경로에서 이탈되는 상기 이동자와 충돌하여 상기 이동자가 이동경로에서 이탈되는 것을 방지하는 이동자가이드;를 더 포함하는 구조물의 내진성능 실험장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 연결구는,
   상기 어퍼프레임 및 상기 이동자에 힌지연결되어 상기 어퍼프레임의 하부에 상기 이동자를 이동가능하게 연결하는 복수의 연결링크;로 구성된 것을 특징으로 하는 구조물의 내진성능 실험장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 연결구는,
   상기 연결링크가 상하로 분할됨에 따라 한쌍으로 구성되고, 힌지연결되어 수직을 이루는 한쌍의 분할링크; 및
   상기 어퍼프레임 또는 상기 이동자와 평행을 이루면서 상하로 분할된 상기 분할링크들 사이에 수평상태로 설치되고, 상하로 분할된 상기 분할링크가 힌지연결되어 수평상태로 이동하는 평행연결대;를 포함하는 구조물의 내진성능 실험장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 이동자에 축력을 제공하여 상기 이동자에 축방향으로 하중을 전달하는 축력제공기;를 더 포함하며,
   상기 축력제공기는,
   상기 이동자에 축력의 제공이 가능하게 설치되어 로드가 신축함에 따라 상기 이동자에 축력을 제공하는 축력실린더;로 구성된 것을 특징으로 하는 구조물의 내진성능 실험장치.
7. 지면과 이격된 상태로 설치되고, 일측방에 제공되는 횡력에 의해 횡방향으로 이동하며, 길이를 갖는 실험체의 일단부가 일부분에 밀착상태로 설치됨에 따라 횡방향으로 이동하면서 상기 실험체에 내진성능의 측정을 위한 하중을 전달하는 이동자; 및
   상기 이동자를 수평이동이 가능하도록 가이드하여 횡방향으로 이동하는 상기 이동자에 회전모멘트가 발생하는 것을 방지하는 모멘트발생 방지부;를 포함하고,
   상기 모멘트발생 방지부는,
   상기 이동자의 상부에서 상기 이동자를 가이드하는 것을 특징으로 하며,
   상기 이동자는, 일측방에 횡력의 제공이 가능하게 설치되어 로드가 신축함에 따라 횡력을 제공하는 횡력실린더에 의해 횡방향으로 이동하는 것을 특징으로 하고,
   상기 이동자에 축력을 제공하여 상기 이동자에 축방향으로 하중을 전달하는 축력제공기;를 더 포함하며,
   상기 축력제공기는,
   상기 이동자에 축력의 제공이 가능하게 설치되어 로드가 신축함에 따라 상기 이동자에 축력을 제공하는 축력실린더;로 구성된 것을 특징으로 하며,
   상기 이동자의 이동경로와 직교하는 상태로 상기 이동자의 측방과 간극으로 이격설치되고, 이동경로에서 이탈되는 상기 이동자와 충돌하여 상기 이동자가 이동경로에서 이탈되는 것을 방지하는 이동자가이드;를 더 포함하는 구조물의 내진성능 실험장치.

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