KR101535022B1 - 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치 - Google Patents

강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원심장치 내부에 모형지반구조물을 거치한 후 고속으로 회전시킨 상태에서 인공적으로 강우를 부가할 때 상기 모형지반구조물에 발생되는 변위를 측정하기 위한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치에 관한 것으로서, 특히 원심장치 내부에 모형지반구조물을 거치한 후 고속으로 회전시킨 상태에서 인공적으로 강우를 부가할 때 상기 모형지반구조물에 발생되는 변위를 측정하기 위한 것으로서; 상기 모형지반구조물에 압입되고 하측 부분이 아래쪽으로 갈수록 점점 그 폭이 작아져 하단이 뾰족하게 형성된 탄성금속박판과; 상기 탄성금속박판의 양면에 각각 설치되는 제1,2스트레인 게이지;로 구성되어, 원심장치를 이용하여 강우에 의한 모형지반구조물의 변위를 측정할 때 이 변위를 정확하고 용이하게 측정하여 지반구조물의 안정성을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치{A Horizontal Displacement Sensor used in Rainfall-Simulated Centrifugal Model Test}
본 발명은 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치에 관한 것으로서, 특히 원심장치를 이용한 실험에서 지반구조물이 강우에 의해 얼마나 변위가 발생되는지를 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치에 관한 것이다.
원심모형실험은 원심장치 내에 모형지반구조물을 거치하고 고속으로 회전시킬 경우, 이때 가해지는 중력가속도에 비례하여 모형지반구조물의 크기가 증가하는 것으로 간주할 수 있다는 원리(상사법칙)에 의해 실제 구조물의 거동을 모사할 수 있는 물리적 실험을 말한다.
구조물의 거동을 평가하기 위해서는 일반적으로 변위계가 활용되며, 변위계는 통상 접촉형 및 비접촉형의 변위계가 많이 이용된다. 접촉형은 지반구조물에 직경이 작은 봉을 접촉시켜 변위를 측정하고(LVDT 등), 비접촉형은 레이저 변위계와 같이 목적위치에 반사판을 둔 후 그곳을 반사하여 돌아오는 레이저를 통해 변위를 측정한다.
그러나, 원심모형실험시 강우를 모사하는 경우, 접촉형은 봉을 타고 흘러내리는 물이 지반구조물에 직접적으로 흡수되어 실험결과에 영향을 미치며, 비접촉형은 산란하는 물방울로 레이저의 난반사가 발생하여 정확한 거리 측정에 애로사항이 발생한다.
출원번호:20-2002-0008589 (등록번호:20-0279475, 고안의 명칭:스트레인 게이지의 구조)
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원심장치를 이용하여 지반구조물이 강우에 의해 얼마나 변위가 발생되는지를 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치는 원심장치 내부에 모형지반구조물을 거치한 후 고속으로 회전시킨 상태에서 인공적으로 강우를 부가할 때 상기 모형지반구조물에 발생되는 변위를 측정하기 위한 것으로서; 상기 모형지반구조물에 압입되고 하측 부분이 아래쪽으로 갈수록 점점 그 폭이 작아져 하단이 뾰족하게 형성된 탄성금속박판과; 상기 탄성금속박판의 양면에 각각 설치되는 제1,2스트레인 게이지;로 구성된다.
여기서, 상기 탄성금속박판은 상단 일측에 파지부가 돌출 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치는 원심장치를 이용하여 강우에 의한 모형지반구조물의 변위를 측정할 때 이 변위를 정확하고 용이하게 측정하여 지반구조물의 안정성을 도모할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치가 사용되는 원심장치를 간단히 보인 도.
도 2는 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치의 사용상태를 보인 도.
이하, 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치가 사용되는 원심장치를 간단히 보인 도이고, 도 2는 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치의 분해사시도이다.
그리고, 도 4는 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치의 사용상태를 보인 도이다.
본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치는 원심장치(C) 내부에 토사로 만들어지는 모형지반구조물(M)을 거치한 후 고속으로 회전시킨 상태에서 인공적으로 강우를 부가할 때 상기 모형지반구조물(M)에 발생되는 변위를 측정하기 위한 것이다.
이러한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치는 탄성금속박판(10)과, 상기 탄성금속박판(10)의 일면에 설치되는 제1스트레인 게이지(20)와, 상기 탄성금속박판(10)의 타면에 설치되는 제2스트레인 게이지(30)로 구성된다.
상기 탄성금속박판(10)은 상기 모형지반구조물(M)에 압입되는 것으로서, 탄성력을 갖는 SUS 304N1로 그 재질이 이루어진다.
이러한 탄성금속박판(10)은 길이가 35mm, 폭이 5mm, 두께가 0.3mm로서 상기 모형지반구조물(M)에 하측 부분이 압입되어 모형지반구조물(M)에 변위가 발생되면 휨변형이 발생된다. 이때, 실험을 통해 미리 탄성금속박판(10)의 변형률과 변위와의 관계를 알고 있다면 변형률만으로 수평변위를 구할 수 있게 된다.
상기와 같은 탄성금속박판(10)은 토사로 만들어지는 모형지반구조물(M)에 용이하게 압입되도록 하기 위하여 하측 부분이 아래쪽으로 갈수록 점점 그 폭이 작아지도록 하여 하단은 뾰족하게 형성시킨다. 따라서, 탄성금속박판(10)의 하측부분은 삼각형 형태를 취하게 되고, 그만큼 모형지반구조물에 용이하게 압입된다.
그리고, 상기 탄성금속박판(10)은 상단 일측에 파지부(11)가 돌출 형성된다. 이 파지부(11)는 펜치를 사용해 탄성금속박판(10)을 용이하게 잡기 위하여 형성시킨 부분으로써 다른 부분보다 위쪽으로 돌출 형성된다. 펜치로 상기 파지부(11)를 잡은 후 하중을 가하면 상기 탄성금속박판(10)의 하측 부분이 모형지반구조물(M)에 압입된다.
상기 제1스트레인 게이지(Strain Gauge,20)는 상기 탄성금속박판(10)의 일면에 설치된다. 이러한 제1스트레인 게이지(20)는 변형률을 측정하기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 게이지로서, 절연체(21) 위에 저항률이 높은 금속저항선(22)이 구비되고, 이 금속저항선(22)과 전기적으로 연결된 리드선(23)이 구비된다. 상기와 같은 제1스트레인 게이지(20)에 대한 자세한 구성 및 그 작동원리 등은 공지된 기술이므로 여기에서는 자세한 설명을 하지 않도록 한다.
상기 제2스트레인 게이지(Strain Gauge,30)는 상기 탄성금속박판(10)의 타면에 설치된다. 이러한 제2스트레인 게이지(30)도 상기 제1스트레인 게이지(20)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 절연체(31) 위에 저항률이 높은 금속저항선(32)이 구비되고, 이 금속저항선(32)과 전기적으로 연결된 리드선(33)이 구비된다.
한편, 상기 제1스트레인 게이지(20)와 제2스트레인 게이지(30)에 각각 구비되는 리드선(23,33)은 2게이지 액티브법으로 서로 접속된다. 이렇게 2게이지 액티브법으로 접속된 제1스트레인 게이지(20)와 제2스트레인 게이지(30)의 리드선(23,33)은 LAN 케이블 커넥터(미도시)에 연결되고(Half-Bridge 방식), 상기 LAN 케이블 커넥터는 프론트 마운팅 터미널 블록(Front-Mounting Terminal Block,미도시)에 연결되며, 상기 프론트 마운팅 터미널 블록은 유니버셜 스트레인 게이지 모듈(미도시)과 연결된다. 상기 프론트 마운팅 터미널 블록에서 설정한 시간간격으로 변형률을 취득한다.
그리고, 본 발명에 의한 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치는 표면을 방수처리함으로써 인공강우에 의한 물의 영향을 최소화할 수 있도록 하였다.
10: 탄성금속박판 11: 파지부
20: 제1스트레인 게이지 21: 절연체
22: 금속저항선 23: 리드선
30: 제2스트레인 게이지 31: 절연체
32: 금속저항선 33: 리드선
C: 원심장치 M: 모형지반구조물

Claims (4)

  1. 원심장치(C) 내부에 모형지반구조물(M)을 거치한 후 고속으로 회전시킨 상태에서 인공적으로 강우를 부가할 때 상기 모형지반구조물(M)에 발생되는 변위를 측정하기 위한 것으로서,
    상기 모형지반구조물(M)에 압입되는 탄성금속박판(10)과;
    상기 탄성금속박판(10)의 양면에 각각 설치되는 제1,2스트레인 게이지(20,30);로 구성된 것을 특징으로 하는 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성금속박판(10)은 하측 부분이 아래쪽으로 갈수록 점점 그 폭이 작아져 하단이 뾰족하게 형성된 것을 특징으로 하는 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성금속박판(10)은 상단 일측에 파지부(11)가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    표면이 방수처리된 것을 특징으로 하는 강우 원심모형실험시 지반구조물 변위측정을 위한 수평변위 계측장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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