KR101571032B1 - Apparatus and Method for Measuring Wing Load using FRS and Elastic Body - Google Patents

Apparatus and Method for Measuring Wing Load using FRS and Elastic Body Download PDF

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김태헌
서동우
박기태
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은 접촉되는 면적에 따라 전기저항이 변화하여 가압력을 측정하는 FSR 센서를 이용하되, 반구(半球)형의 밀착가압부재를 구비한 가력장치에 의해 FRS 센서의 접촉면적이 풍하중의 크기에 비례하여 변화하도록 함으로써, FSR 센서의 우수한 측정 정밀도를 최대로 활용하여 풍하중을 높은 정밀도와 정확도로 측정할 수 있도록 구성한 "FRS 센서와 반구형 가력장치를 이용한 풍하중 측정장치 및 이를 이용한 풍하중 측정방법"에 관한 것이다. According to the present invention, an FSR sensor is used which measures the pressing force by changing the electrical resistance according to the contact area, and the contact area of the FRS sensor is proportional to the size of the wind load by a force device including a hemispherical contact pressing member To a wind load measuring device using a FRS sensor and a hemispherical pulling device, and a method of measuring a wind load using the FRS sensor and the hemispherical pulling device, which are configured to measure the wind load with high accuracy and accuracy by making maximum use of the excellent measurement accuracy of the FSR sensor .

Description

접촉센서와 반구형 가력장치를 이용한 풍하중 측정장치 및 이를 이용한 풍하중 측정방법{Apparatus and Method for Measuring Wing Load using FRS and Elastic Body}Technical Field [0001] The present invention relates to a wind load measuring device using a contact sensor and a hemispherical force measuring device, and a wind load measuring method using the same,

본 발명은 교량 등의 구조물에 용이하게 설치하여, 구조물에 작용하는 풍하중을 정밀하게 측정할 수 있는 장치 및 이를 이용하여 풍하중을 측정하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 접촉되는 면적에 따라 전기저항이 변화하여 가압력을 측정하는 접촉센서를 이용하되, 반구(半球)형의 밀착가압부재를 구비한 가력장치에 의해 접촉센서의 접촉면적이 풍하중의 크기에 비례하여 변화하는 구조를 가지도록 함으로써, 접촉 센서의 측정 정밀도를 최대로 활용하여 높은 정밀도와 정확도로 풍하중을 측정할 수 있도록 구성한 "접촉센서와 반구형 가력장치를 이용한 풍하중 측정장치 및 이를 이용한 풍하중 측정방법"에 관한 것이다. The present invention relates to a device capable of accurately measuring a wind load acting on a structure by being easily installed on a structure such as a bridge, and a method of measuring a wind load using the device. More specifically, The contact area of the contact sensor is changed in proportion to the size of the wind load by the force applying device including the hemispherical contact pressing member, The present invention relates to a wind load measuring device using a contact sensor and a hemispherical pulling device, and a wind load measuring method using the same, which is configured to measure a wind load with high accuracy and accuracy by making maximum use of the measurement accuracy of the contact sensor.

교량이나 빌딩 등과 같은 구조물에 작용하는 풍압 즉, 풍하중을 측정하기 위한 종래 기술로는 대한민국 등록특허 제10-0724752호에 개시된 것처럼 축소모형을 이용하는 방법이나, 풍향풍속계를 이용하는 방법 등이 제시되어 있다. 그러나 이러한 종래 기술의 경우, 풍하중 측정의 기본적인 물리량으로서 풍속을 이용하게 되는데, 공기의 밀도 변화, 바람 방향의 변화 등과 같이 풍속에 영향을 주는 인자들이 많기 때문에 풍속에 기초해서는 구조물이 직접 받게 되는 풍하중을 신뢰성 있게 측정하기 어렵다. As a conventional technique for measuring the wind pressure acting on a structure such as a bridge or a building, that is, a wind load, there is proposed a method using a reduced scale model or a method using a wind direction anemometer, as disclosed in Korean Patent No. 10-0724752. However, in the case of this conventional technique, the wind speed is used as a basic physical quantity of wind load measurement. Since there are many factors that affect the wind speed, such as a change in density of air and a change in wind direction, It is difficult to measure reliably.

특히, 구조물에 작용하는 풍하중을 측정하기 위해서는 측정지점이 많은 것이 유리하므로 풍하중 측정장치는 저렴한 비용으로 손쉽게 구조물에 설치되는 구성을 가지는 것이 좋다. 그러나 종래 기술에서 제안되고 있는 풍하중 측정장치는 구성이 복잡하고 제작 비용이 고가이기 때문에 이러한 요구조건을 만족할 정도로 충족시키지 못하였다. Especially, since it is advantageous to have many measurement points to measure the wind load acting on the structure, it is preferable that the wind load measuring device has a structure that can be easily installed on the structure at low cost. However, the wind load measuring apparatus proposed in the prior art has not been satisfactorily satisfied because of the complicated configuration and the high manufacturing cost.

대한민국 등록특허공보 제10-0724752호(2007. 06. 07. 공고).Korean Patent Registration No. 10-0724752 (2007. 06. 07. Announcement).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구조물이 직접 받게 되는 풍하중을 저비용으로 신뢰성 있게 측정할 수 있는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for reliably measuring a wind load directly received by a structure at low cost.

구체적으로는 구조가 단순하고 제작이 용이하여 제작비용이 저렴하고, 경량이어서 구조물에 쉽게 설치할 수 있으며, 더 나아가 풍하중에 민감하게 반응하여 높은 신뢰도와 정확도로 구조물에 작용하는 풍하중을 측정할 수 있는 풍하중 측정장치와 측정방법을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
Specifically, the structure is simple and easy to manufacture, and the manufacturing cost is low. Therefore, it can be easily installed on the structure because of its light weight, and furthermore, the wind load capable of measuring the wind load acting on the structure with high reliability and accuracy, It is an object of the present invention to provide a measuring apparatus and a measuring method.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 구조물의 정면에 밀착된 상태로 부착 설치되며 접촉면적을 감지하여 접촉면적의 크기에 비례하는 측정신호를 발생시키는 접촉센서; 구조물의 정면에 풍하중이 작용하면 가력방향으로 움직여서 접촉센서와 접촉하면서 풍하중에 크기에 비례하여 접촉센서의 접촉면적을 변화시키는 가력장치; 및 가력장치가 가력방향으로 이동할 수 있도록 가력장치를 가이드하는 가이드부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구조물의 풍하중 측정장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a touch sensor comprising: a touch sensor mounted on a front surface of a structure to detect a contact area and generate a measurement signal proportional to a contact area; A force device which changes the contact area of the contact sensor in proportion to the size of the wind load while contacting the contact sensor by moving in the force direction when a wind load acts on the front of the structure; And a guide member for guiding the force application device so that the force application device can move in the force direction. The device for measuring the wind load of a structure is provided.

또한 본 발명에서는 접촉면적을 감지하여 접촉면적의 크기에 비례하는 측정신호를 발생시키는 접촉센서를 구조물의 정면에 밀착된 상태로 부착 설치하고; 구조물의 정면에는 가이드부재를 설치하며; 구조물의 정면에 풍하중이 작용하면 가이드부재를 따라 가력방향으로 움직여서 접촉센서와 접촉하면서 풍하중에 크기에 비례하여 접촉센서의 접촉면적을 변화시키는 가력장치를 설치하여, 가력장치가 접촉센서에 접촉되는 접촉면적을 측정하여 풍하중을 산출하게 되는 것을 특징으로 하는 구조물의 풍하중 측정방법이 제공된다. Further, in the present invention, a contact sensor for sensing a contact area and generating a measurement signal proportional to the size of the contact area is attached and attached to the front surface of the structure in a close contact state. A guide member is provided on the front surface of the structure; When a wind load acts on the front surface of the structure, a force device for moving the contact sensor in contact with the contact sensor and changing the contact area of the contact sensor in proportion to the size of the wind load is provided, And the area is measured to calculate the wind load.

상기한 본 발명의 풍하중 측정장치 및 풍하중 측정방법에 있어서, 가력장치는, 바람을 직접 맞게 되는 판형 부재로 이루어진 수압판과, 반구(半球)형상을 가지며 수압판의 배면에서 접촉센서 방향으로 돌출되도록 일체 구비되는 밀착가압부재를 포함하여 구성되며; 밀착가압부재는 탄성을 가진 재질로 제작되어, 수압판이 바람을 맞아서 가력방향으로 접촉센서 방향으로 움직이게 되었을 때, 밀착가압부재가 눌려서 변형되면서 밀착가압부재의 외면이 접촉센서와 접촉되고 있는 면적이 커지게 되며, 바람이 작용하지 않지 않거나 약할 경우에는, 밀착가압부재는 탄성에 의해 원래의 반구형상으로 복원되는 구성을 가질 수도 있다. In the above-described wind load measuring apparatus and wind load measuring method of the present invention, the pressing apparatus comprises a pressure plate composed of a plate-shaped member to which wind is directly fitted, and a pressure plate having a hemispherical shape, And an urging member which is integrally provided with the pressing member; The contact pressure member is made of a material having elasticity so that when the contact pressure member is pressed and deformed when the pressure plate is moved in the direction of the contact sensor by the wind force against the wind, When the wind does not act or is weak, the contact and pressing member may have a configuration in which it is restored to the original hemispherical shape by elasticity.

또한 상기한 본 발명의 풍하중 측정장치 및 풍하중 측정방법에 있어서, 가이드부재에는 가압장치가 접촉센서로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는 범위를 제한하는 스톱퍼부재가 구비될 수 있는데, 이 경우, 가이드부재는 가력방향으로 길게 연장된 빔 부재로 이루어져서, 가력방향으로 길게 연장된 형태로 파여 있는 도랑형태의 채널이 형성되어 있으며; 수압판의 가장자리에는 체결이동부재가 구비되어, 체결이동부재가 가이드부재의 채널에 이동가능하게 결합되며; 스톱퍼부재는 채널에 끼워져서 채널을 가로막게 되는 구성을 가질 수 있다. In the wind load measuring device and the wind load measuring method of the present invention, the guide member may be provided with a stopper member for limiting a range in which the pressing device can move in a direction away from the contact sensor. In this case, And a channel having a ditch shape extending in a longitudinal direction in a pulling direction is formed; A clamping member is provided at an edge of the pressure plate, and the clamping member is movably coupled to the channel of the guide member; The stopper member may have a configuration in which it is fitted in the channel to block the channel.

특히, 본 발명의 풍하중 측정방법에 있어서는, 가압장치의 밀착가압부재가 접촉센서에 접촉되고 있는 상태에서, 더 이상 가압장치가 접촉센서로부터 멀어지지 않도록 만들어서, 이 상태를 풍하중이 전혀 작용하지 않는 영점조정 상태를 간주한 후, 풍하중이 수압판에 가해지게 하여 풍하중을 측정하게 될 수도 있다.
Particularly, in the wind load measuring method of the present invention, it is possible to prevent the pressing device from moving away from the contact sensor in a state in which the contact pressure sensor of the pressure device is in contact with the contact sensor, After considering the adjustment state, a wind load may be applied to the pressure plate to measure the wind load.

본 발명에 의하면, 풍하중에 의해 밀착가압부재가 접촉센서에 접촉되는 면적을 변화시키고, 이러한 접촉 면적의 변화를 접촉센서가 정밀하게 측정하여 이를 토대로 구조물이 직접 받게 되는 풍하중을 산출하게 되므로, 풍하중을 저비용으로 신뢰성 있게 측정할 수 있게 된다. According to the present invention, since the contact sensor changes the area in which the contact pressure member contacts the contact sensor by the wind load, and the contact sensor accurately measures the change in the contact area, the wind load directly received by the structure is calculated. And can be reliably measured at low cost.

특히, 본 발명에서 접촉센서는 접촉면적의 변화를 신속하고 정밀하게 측정할 수 있으므로, 본 발명의 풍하중 측정장치는 풍하중에 매우 민감하게 반응하게 되며, 따라서 높은 신뢰도와 정확도로 구조물에 작용하는 풍하중을 측정할 수 있게 된다. Particularly, in the present invention, since the contact sensor can quickly and precisely measure changes in the contact area, the wind load measuring device of the present invention responds to wind loads very sensitively. Therefore, the wind load acting on the structure with high reliability and accuracy It becomes possible to measure.

또한 본 발명의 풍하중 측정장치는, 구조가 단순하고 제작이 용이하여 제작비용이 저렴하고 경량이어서 구조물에 쉽게 설치할 수 있으며, 따라서 구조물의 여러 위치에 설치하는 것이 용이하며 그에 따라 신뢰성 있는 풍하중 측정이 가능하게 되는 장점을 가진다.
Further, the wind load measuring apparatus of the present invention is simple in structure and easy to manufacture, and is low in manufacturing cost and light in weight so that it can be easily installed in a structure, and therefore, it is easy to install in various positions of a structure, .

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 풍하중 측정장치가 구조물의 정면에 설치되는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 풍하중 측정장치가 구조물의 정면에 설치 완료된 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 5는 도 3의 원 B부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 6은 본 발명에서 영점조정 작업을 수행하는 상태를 보여주는 도 3의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향의 단면도 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 상태에서 밀착가압부재가 접촉센서에 접촉하고 있는 면적을 보여주는 개략적인 접촉센서의 정면도이다.
도 8은 본 발명에서 영점조정 상태에 후속하여 풍하중이 작용하게 되어 가압장치가 접촉센서 방향으로 움직인 상태를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 횡방향의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 상태에서 밀착가압부재가 접촉센서에 접촉하고 있는 면적을 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 접촉센서의 정면도이다.
도 10은 본 발명에서 풍하중이 더욱 작용하게 되어 가압장치가 접촉센서 방향으로 더욱 많이 움직인 상태를 보여주는 도 8에 대응되는 개략적인 횡방향의 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 상태에서 밀착가압부재가 접촉센서에 접촉하고 있는 면적을 보여주는 도 9에 대응되는 개략적인 접촉센서의 정면도이다1 and 2 are schematic exploded perspective views showing different directions in which a wind load measuring apparatus according to the present invention is installed on a front surface of a structure.
3 and 4 are schematic assembled perspective views showing different directions in which the wind load measuring apparatus according to the present invention is installed on the front surface of the structure.
Figure 5 is a schematic enlarged view of the circle B portion of Figure 3;
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in cross-section taken along the line AA in FIG. 3, showing a state in which the zero point adjusting operation is performed in the present invention.
7 is a front view of a schematic contact sensor showing the area in which the contact and pressing member is in contact with the contact sensor in the state shown in Fig.
8 is a schematic lateral cross sectional view corresponding to FIG. 6 showing a state in which a wind load is applied following the zero point adjustment state in the present invention and the pressing device moves in the direction of the contact sensor;
Fig. 9 is a front view of a schematic contact sensor corresponding to Fig. 7 showing the area in which the contact pressure member is in contact with the contact sensor in the state shown in Fig.
Fig. 10 is a schematic cross-sectional side view corresponding to Fig. 8 showing a state in which a wind load is further exerted in the present invention such that the pressurizing device moves more toward the contact sensor.
Fig. 11 is a front view of a schematic contact sensor corresponding to Fig. 9 showing the area in which the contact pressure member is in contact with the contact sensor in the state shown in Fig. 10

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and operation are not limited thereby.

도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따른 풍하중 측정장치(100)가 구조물(200)의 정면에 설치되는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에는 각각 본 발명에 따른 풍하중 측정장치(100)가 구조물(200)의 정면에 설치 완료된 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 조립 사시도가 도시되어 있다. 본 명세서에서는 구조물(200)에서 풍하중이 작용하는 방향을 향하는 면을 "정면"이라고 기재하며, 이러한 구조물(200)의 정면에 수직한 방향 즉, 바람이 불어오는 방향을 "가력방향"이라고 기재하고, 가력방향과 직교하는 방향을 "전단방향"이라고 기재한다. 1 and 2 are schematic exploded perspective views showing different directions in which the wind load measuring apparatus 100 according to the present invention is installed on the front surface of the structure 200. As shown in FIG. FIGS. 3 and 4 are schematic perspective views of assemblies of the wind load measuring apparatus 100 according to the present invention, which are installed on a front surface of the structure 200, in different directions. In this specification, a surface facing the direction in which the wind load acts in the structure 200 is referred to as "front surface ", and a direction perpendicular to the front surface of such a structure 200, that is, , And the direction orthogonal to the pulling direction is referred to as "shear direction ".

본 발명에 따른 풍하중 측정장치(100)는, 구조물(200)의 정면에 밀착된 상태로 부착 설치되며, 물체가 접촉되는 면적(접촉면적)을 감지하여 접촉면적의 크기에 비례하는 측정신호를 발생시키는 접촉센서(1)와, 풍하중이 작용하면 가력방향으로 움직여서 접촉센서(1)와 접촉하면서 풍하중에 크기에 비례하여 접촉센서(1)의 접촉면적을 변화시키는 가력장치(2)와, 상기 가력장치(2)가 가력방향으로 이동할 수 있도록 가력장치(2)를 가이드하는 가이드부재(3)를 포함하여 구성된다. The wind load measuring apparatus 100 according to the present invention is installed in a state of being closely attached to the front surface of the structure 200 and senses an area (contact area) in which an object is in contact and generates a measurement signal proportional to the size of the contact area (2) for changing the contact area of the contact sensor (1) in proportion to the size of the wind load in contact with the contact sensor (1) by moving in the force direction when a wind load acts, And a guide member (3) for guiding the force applying device (2) so that the device (2) can move in the force direction.

구체적으로 접촉센서(1)는, 물체의 접촉에 감응하여 작동하는 것으로서, 물체가 접촉하여 눌리게 되는 면적 즉, 접촉면적을 감지하고, 감지된 접촉면적의 크기에 비례하는 측정신호를 발하게 되는 센서이다. 이러한 접촉센서(1)로는 FSR 센서(압력 감응 저항 센서)가 알려져 있는데, FSR 센서는 Force Sensitive Resistor 또는 Force Sensing Resistor라고 불리며, 힘이 가해져서 정면이 눌리게 되면 전기적인 저항이 달라지고 그에 따라 출력신호가 달라지는 작동원리를 가지고 있다. 이러한 접촉센서(1)는 구조물(200)에서 풍하중을 측정하고자 하는 정면에 완전히 밀착된 상태로 설치된다. Specifically, the contact sensor 1 operates in response to the contact of an object. The contact sensor 1 senses the area that the object touches, that is, the contact area, and outputs a sensor signal that is proportional to the sensed contact area. to be. As the contact sensor 1, an FSR sensor (pressure sensitive resistance sensor) is known, and a FSR sensor is called a force sensitive resistor or a force sensing resistor. When a force is applied and a front surface is pressed, electrical resistance is changed, It has a working principle in which the signal varies. The contact sensor 1 is installed in a state in which the structure 200 is completely in close contact with the front surface for measuring the wind load.

가력장치(2)는 바람에 의해 가력방향으로 움직이면서 바람의 세기 즉, 풍하중의 크기에 비례하여 접촉센서(1)가 접촉되어 눌리는 면적 즉, 접촉면적을 변화시키는 부재이다. 구체적으로 가력장치(2)는 바람을 직접 맞게 되는 판형 부재로 이루어진 수압판(21)과, 상기 수압판(21)의 배면에서 접촉센서(1) 방향으로 돌출되도록 일체 구비되는 반구(半球)형상의 밀착가압부재(22)를 포함하여 구성된다. 밀착가압부재(22)는 고무나 합성수지 등과 같이 탄성을 가진 재질로 제작되는데, 수압판(21)이 바람을 맞아서 가력방향으로 접촉센서(1)를 향하여 움직이게 되면, 밀착가압부재(22)의 외면이 접촉센서(1)와 접촉되면서 밀착가압부재(22)가 눌려서 변형되고, 그에 따라 밀착가압부재(22)와 접촉센서(1)가 접촉하는 면적이 더욱 커지게 된다. 반대로 바람이 작용하지 않지 않거나 약할 경우, 밀착가압부재(22)는 탄성에 의해 원래의 반구형상으로 복원된다. The force applying device 2 is a member which moves in the direction of the force by the wind and changes the contact area, i.e., the contact area, of the contact sensor 1 in proportion to the intensity of the wind, that is, the wind load. Specifically, the engaging device 2 includes a hydraulic pressure plate 21 made of a plate-like member to which the wind is directly fitted, a hemispherical shape (not shown) integrally formed to protrude from the back surface of the hydraulic pressure plate 21 in the direction of the contact sensor 1, And an urging member (22). The contact pressure member 22 is made of a material having elasticity such as rubber or synthetic resin. When the pressure plate 21 winds and moves toward the contact sensor 1 in the force direction, The contact pressure member 22 is pressed and deformed while being brought into contact with the contact sensor 1 so that the area in which the contact pressure sensor 22 contacts the contact sensor 1 becomes larger. On the contrary, when the wind does not act or weakens, the contact and pressing member 22 is restored to its original hemispherical shape by elasticity.

이와 같은 가력장치(2)가 바람을 맞아서 접촉센서(1)를 향하여 가력방향으로 움직이거나 또는 바람이 없거나 작아서 가력장치(2)가 다시 접촉센서(1)로부터 멀어지도록 움직일 때, 가력장치(2)가 정면에 수직한 방향 즉, 가력방향으로 움직이는 것을 보장할 수 있도록 본 발명에는 가이드부재(3)가 구비된다. When such a force device 2 is moved in the force direction toward the contact sensor 1 by wind or when the force device 2 moves away from the contact sensor 1 again due to a windless or small wind, Is guided in the direction perpendicular to the front face, that is, in the pulling direction.

가이드부재(3)는 구조물(200)의 정면에서 가력방향으로 길게 연장된 부재로 구성되며, 수압판(21)은 가이드부재(3)와 체결되어 가이드부재(3)의 길이 방향 즉, 가력방향으로 가이드부재(3)를 따라 움직이게 된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 가이드부재(3)는 가력방향으로 길게 연장된 빔 부재로 이루어지고, 이러한 빔 부재에는 가력방향으로 길게 연장된 형태로 파여 있는 도랑형태의 채널(31)이 형성되어 있다. 수압판(31)의 가장자리에는 체결이동부재(210)가 구비되어, 체결이동부재(210)가 가이드부재(3)의 채널(31)에 이동가능하게 결합되어 있는 구성을 가지고 있다. 이러한 구성에서 체결이동부재(210)가 가이드부재(3)의 채널(31)에 결합되어 채널(31)을 따라 움직임에 따라, 수압판(21)이 가력방향으로 이동하게 된다. 특히 도면에 도시된 실시예의 경우, 가이드부재(3)는 한 쌍으로 구비되어 있다. The guide member 3 is constituted by a member elongated in the direction of the force in the front direction of the structure 200. The pressure plate 21 is coupled with the guide member 3 to be movable in the longitudinal direction of the guide member 3, To move along the guide member 3. In the embodiment shown in the drawings, the guide member 3 is formed of a beam member elongated in the pulling direction, and a channel-shaped channel 31 is formed in the beam member so as to extend in the direction of the pulling have. The clamping member 210 is provided at the edge of the pressure plate 31 so that the clamping member 210 is movably coupled to the channel 31 of the guide member 3. In this configuration, as the fastener-moving member 210 is coupled to the channel 31 of the guide member 3 and moves along the channel 31, the pressure plate 21 moves in the force direction. In particular, in the embodiment shown in the drawings, the guide members 3 are provided in pairs.

수압판(21)을 포함한 가력장치(2)는 가력방향으로 접촉센서(1)에 접근하는 것은 자유롭게 이루어져야 하지만, 가력장치(2)가 접촉센서(1)로부터 지나치게 멀어져서 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)와 전혀 접촉하지 않게 되는 상태가 되는 것은 방지되어야 한다. 이를 위하여 가이드부재(3)에는 체결이동부재(210)가 접촉센서(1)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 제한하는 스톱퍼부재(32)가 구비된다. 도 5에는 도 3의 원 B부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있는데, 도면에 예시된 것처럼, 채널(31)이 도랑형태로 형성되어 있고 체결이동부재(210)가 채널(31)에 결합된 구성의 경우, 채널(31)에 끼워져서 채널(31)을 가로막게 되는 형태로 스톱퍼부재(32)가 구비될 수 있다. 이와 같이 스톱퍼부재(32)가 결합되면, 채널(31) 내에서 체결이동부재(210)가 움직일 수 있는 범위가 제한되어, 가력장치(2)는 스톱퍼부재(32)가 설치된 위치를 벗어나서 접촉센서(1)로부터 멀어지지 못하게 되고, 그에 따라 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)와 전혀 접촉하지 않게 되는 상태가 만들어지는 것이 원천적으로 방지된다. 스톱퍼부재(32)의 결합 위치는 실험자가 임의로 정할 수 있다. The pressing device 2 including the pressure plate 21 must be freely moved in the pressing direction to the contact sensor 1 but the pressing device 2 is excessively moved away from the contact sensor 1, It is necessary to prevent the contact sensor 1 from being brought into a state in which it does not come into contact with the contact sensor 1 at all. To this end, the guide member 3 is provided with a stopper member 32 for restricting movement of the fastening and moving member 210 in a direction away from the contact sensor 1. [ 5 shows a schematic enlarged view of the circle B portion of FIG. 3, in which a channel 31 is formed in the form of a ditch and the clamping member 210 is coupled to the channel 31 The stopper member 32 may be provided in such a manner that the stopper member 32 is inserted into the channel 31 to block the channel 31. [ When the stopper member 32 is engaged with the stopper member 32 as described above, the movable range of the clamping member 210 within the channel 31 is restricted, and the force applying device 2 is moved out of the position where the stopper member 32 is installed, The state in which the contact pressing member 22 is not in contact with the contact sensor 1 at all is prevented in principle. The engagement position of the stopper member 32 can be arbitrarily determined by the experimenter.

본 발명에서 수압판(21)이 가이드부재(3)를 따라 가력방향으로 이동하게 만드는 구성은, 위에서 예시된 채널(31)과 체결이동부재(210)의 결합 구성에 한정되지 아니하며, 기타 다양한 방식으로 변화될 수 있다. In the present invention, the construction in which the pressure plate 21 is moved in the force direction along the guide member 3 is not limited to the combined structure of the channel 31 and the fastening moving member 210, . ≪ / RTI >

위와 같은 구성을 가지는 본 발명의 풍하중 측정장치(100)를 이용하여 다음과 같은 방법 단계에 의해 구조물(200)에 작용하는 풍하중을 측정하게 된다. The wind load acting on the structure 200 is measured by the following method steps using the wind load measuring apparatus 100 of the present invention having the above configuration.

우선 영점조정(calibration) 작업을 수행한다. 도 6에는 도 3의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향의 단면도로서, 영점조정 작업을 수행하는 상태에서의 개략적인 횡방향의 단면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 6에 도시된 상태에서 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉하고 있는 면적을 보여주는 개략적인 접촉센서의 정면도가 도시되어 있다. First, perform a calibration operation. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. 3, taken in a cross-sectional side view, in a state of performing a zero adjustment operation, and FIG. 7 is a cross- There is shown a schematic front view of the touch sensor showing the area in which the member 22 is in contact with the touch sensor 1. [

구조물(200)에 작용하는 풍하중을 본 발명의 풍하중 측정장치(100)를 이용하여 측정하기 위해서는 우선 영점조정 작업을 수행하게 되는데, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 가압장치(2)의 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 소정 면적으로 접촉되고 있는 상태에서, 더 이상 가압장치(2)가 접촉센서(1)로부터 멀어지지 않도록 스톱퍼부재(32)를 가이드부재(3)에 설치한다. 이러한 영점조정 상태를 풍하중이 전혀 작용하지 않는 상태로 간주하게 되는 것이다. 편의상 영점조정 상태에서 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉되고 있는 영역을 S1이라고 기재한다. 6 and 7, in order to measure the wind load acting on the structure 200 using the wind load measuring apparatus 100 of the present invention, The stopper member 32 is moved to the guide member 3 so that the pressing device 2 is no longer moved away from the contact sensor 1 while the pressing member 22 is in contact with the contact sensor 1 at a predetermined area Install it. The zero point adjustment state is regarded as a state in which the wind load does not act at all. For convenience, the area in which the contact and urging member 22 is in contact with the contact sensor 1 in the zero adjustment state is denoted by S1.

도 8 및 도 9는 각각 도 6 및 도 7에 대응되는 도면으로서, 도 8은 영점조정 상태에 후속하여 풍하중이 작용하게 되어 가압장치(2)가 접촉센서(1)를 향하여 가력방향으로 움직인 상태를 보여주는 개략적인 횡방향의 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 상태에서 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉하고 있는 면적을 보여주는 개략적인 접촉센서의 정면도이다. 도 8에서 점선은 도 6의 상태를 나타낸다. Figs. 8 and 9 correspond to Figs. 6 and 7, respectively. Fig. 8 shows a state in which the wind load acts after the zero-point adjustment state and the pressing device 2 moves in the force direction toward the contact sensor 1 And Fig. 9 is a front view of a schematic contact sensor showing the area in which the contact pressing member 22 is in contact with the contact sensor 1 in the state shown in Fig. The dotted line in Fig. 8 shows the state of Fig.

영점조정이 완료된 상태에서, 구조물(200)에 풍하중이 작용하게 되면 풍하중의 가력방향 분력(W)으로 인하여 가압장치(2)는 도 8에 도시된 것처럼 가이드부재(3)에 의해 가이드된 상태로 가력방향으로 접촉센서(1)에 접근하게 되고, 그에 따라 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉되고 있는 영역은 도 9의 S2로 되어 도 7의 S1보다 더 큰 면적이 된다. When the wind load is applied to the structure 200 in the state where the zero point adjustment is completed, the pressing device 2 is guided by the guide member 3 as shown in FIG. 8 due to the force direction component force W of the wind load The contact sensor 1 is approached in the pulling direction and accordingly the area in which the contact pressing member 22 is in contact with the contact sensor 1 becomes S2 in Fig. 9 and becomes larger than S1 in Fig.

이렇게 접촉센서(1)에 밀착가압부재(22)가 접촉하게 되는 영역의 면적이 증가하게 되면, 접촉센서(1)는 감지된 접촉면적의 크기 변화에 비례하는 측정신호를 발하게 되며, 도면에서는 도시를 생략한 제어 연산장치(컴퓨터로 구성될 수 있음)에서는 접촉센서(1)로부터의 측정신호를 이용하여 연산함으로써, 가압장치(2)의 수압판(21)에 가해진 풍압을 산출할 수 있고, 그에 따라 구조물(200)에 가해지는 풍하중을 측정할 수 있게 된다. When the area of the area in which the contact pressing member 22 is in contact with the contact sensor 1 increases, the contact sensor 1 emits a measurement signal proportional to the change in the sensed contact area size. It is possible to calculate the wind pressure applied to the pressure plate 21 of the pressurizing device 2 by calculating using the measurement signal from the contact sensor 1, The wind load applied to the structure 200 can be measured.

도 10 및 도 11 역시 각각 도 6 및 도 7에 대응되는 도면으로서, 도 10은 도 8의 상태에 후속하여 풍하중이 더욱 강하게 작용하여 가압장치(2)가 접촉센서(1) 방향으로 더욱 많이 움직인 상태를 보여주는 개략적인 횡방향의 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 상태에서 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉하고 있는 면적을 보여주는 개략적인 접촉센서의 정면도이다. 도 10에서 점선은 도 8의 상태를 나타낸다. Fig. 10 and Fig. 11 also correspond to Figs. 6 and 7, respectively. Fig. 10 shows a state in which, after the state of Fig. 8, the wind load acts more strongly and the pressing device 2 moves more in the direction of the contact sensor 1 And FIG. 11 is a front view of a schematic contact sensor showing the area in which the contact and pressing member 22 is in contact with the contact sensor 1 in the state shown in FIG. 10. The dotted line in Fig. 10 shows the state of Fig.

구조물(200)에 더욱 센 바람이 가해지게 되면, 가압장치(2)는 도 10에 도시된 것처럼 가력방향으로 접촉센서(1)에 더욱 가까이 접근하게 되고, 그에 따라 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉되고 있는 영역은 도 9의 S2보다 더 큰 면적을 가지는 도 11의 S3의 형태가 된다. The pressure application device 2 is brought closer to the contact sensor 1 in the direction of the force as shown in Fig. 10 so that the contact pressure member 22 is brought into contact with the contact sensor 1, The area in contact with the sensor 1 is in the form of S3 in Fig. 11 having an area larger than S2 in Fig.

구조물(200)에 작용하는 풍하중을 측정함에 있어서는, 구조물(200)의 정면에서 전단방향으로 작용하는 풍하중이 아니라, 가력방향으로 작용하는 풍하중을 정확하게 측정하는 것이 매우 중요하다. 본 발명에서는 가이드부재(3)가 가력방향으로 연장되어 있고, 가압장치(2)가 가이드부재(3)에 의해 가이드되면서 가력방향으로만 움직이도록 구성되어 있다. 따라서 가압장치(2)는 풍하중에서 가력방향으로의 분력에 의해서만 움직이게 되고, 접촉센서(1)는 오로지 풍하중의 가력방향 분력에만 영향을 받게 된다. 즉, 본 발명에서는 풍하중의 가력방향 분력만을 정확하게 측정할 수 있게 되는 것이다. In measuring the wind load acting on the structure 200, it is very important to accurately measure the wind load acting in the force direction, not the wind load acting in the shear direction at the front face of the structure 200. In the present invention, the guide member (3) extends in the force direction, and the pressurizing device (2) is guided by the guide member (3) so as to move only in the force direction. Therefore, the pressurizing device 2 is moved only by the force in the force direction in the wind load, and the contact sensor 1 is affected only by the force direction component in the wind load. That is, in the present invention, it is possible to accurately measure only the force direction component of wind load.

접촉센서(1)에서 취득된 측정신호로부터 풍하중을 연산함에 있어서는, 미리 실험실 내의 사전 실험을 이용할 수 있다. 앞서 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 기지의 연직하중을 가압장치(2)에 가하여 영점조정 상태를 만들어서, 그 때의 접촉센서(1)로부터의 측정신호를 파악해두고, 연직하중을 기지의 값으로 증가시켜가면서 그 때의 접촉센서(1)의 측정신호 변화를 인지하여 실제 현장 계측에서 이용될 풍하중 측정장치(100)의 제원 및 특성을 사전에 파악해둔다. 이렇게 사전 실험을 통해서 제원 및 특성을 파악해둔 풍하중 측정장치(100)를 현장의 구조물(200)에 설치하고, 풍하중 작용시 풍하중 측정장치(100)가 측정한 신호를, 사전 실험으로 파악해둔 정보와 비교함으로써 풍하중을 산출할 수 있는 것이다. In calculating the wind load from the measurement signal acquired by the contact sensor 1, a preliminary experiment in the laboratory can be used in advance. 6 and 7, a known vertical load is applied to the pressurizing device 2 to make a zero adjustment state, the measurement signal from the contact sensor 1 at that time is grasped, The change in the measurement signal of the touch sensor 1 at that time is recognized and the specifications and characteristics of the wind load measuring apparatus 100 to be used in the actual field measurement are recognized in advance. The wind load measuring device 100 having the specifications and characteristics is installed in the structure 200 in the field through the preliminary experiment and the signals measured by the wind load measuring device 100 during the wind load operation The wind load can be calculated by comparison.

위와 같은 구성을 가지는 본 발명의 풍하중 측정장치(100)와, 이를 이용한 본 발명의 풍하중 측정방법에 의하면, 풍하중에 의해 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉되는 면적을 변화시키고, 이러한 접촉 면적의 변화를 접촉센서(1)가 정밀하게 측정하여 이를 토대로 구조물이 직접 받게 되는 풍하중을 산출하게 되므로 풍하중을 저비용으로 신뢰성있 게 측정할 수 있게 된다. According to the wind load measuring apparatus 100 of the present invention having the above configuration and the wind load measuring method of the present invention using the wind load measuring apparatus 100 according to the present invention, the area of the contact pressing member 22 contacting the contact sensor 1 is changed by the wind load, Since the contact sensor 1 accurately measures the change of the contact area, the wind load directly received by the structure is calculated based on the contact area. Therefore, the wind load can be reliably measured at a low cost.

특히, 접촉센서(1)는 접촉면적의 변화를 신속하고 정밀하게 측정할 수 있으므로, 본 발명의 풍하중 측정장치(100)는 풍하중에 매우 민감하게 반응하게 되며, 따라서 높은 신뢰도와 정확도로 구조물에 작용하는 풍하중을 측정할 수 있게 된다. Particularly, since the contact sensor 1 can quickly and precisely measure a change in the contact area, the wind load measuring apparatus 100 of the present invention is very sensitive to wind load, and therefore, acts on the structure with high reliability and accuracy It is possible to measure the wind load.

또한 본 발명의 풍하중 측정장치(100)는, 구조가 단순하고 제작이 용이하여 제작비용이 저렴하고 경량이어서 구조물에 쉽게 설치할 수 있다는 장점을 가진다. Further, the wind load measuring apparatus 100 of the present invention is advantageous in that it is simple in structure, easy to manufacture, low in manufacturing cost, and light in weight so that it can be easily installed in a structure.

1: 접촉센서
2: 가력장치
3: 가이드부재
21: 수압판
22: 밀착가압부재
31: 채널
32: 스톱퍼부재1: Contact sensor
2:
3: Guide member
21: Hydraulic plate
22:
31: Channel
32: Stopper member

Claims (6)

구조물(200)의 정면에 밀착된 상태로 부착 설치되며 접촉면적을 감지하여 접촉면적의 크기에 비례하는 측정신호를 발생시키는 접촉센서(1);
풍하중이 작용하면 가력방향으로 움직여서 접촉센서(1)와 접촉하면서 풍하중에 크기에 비례하여 접촉면적을 변화시키는 가력장치(2); 및
가력장치(2)가 가력방향으로 이동할 수 있도록 가력장치(2)를 가이드하는 가이드부재(3)를 포함하여 구성되며;
가력장치(2)는, 바람을 직접 맞게 되는 판형 부재로 이루어진 수압판(21)과, 반구(半球)형상을 가지며 수압판(21)의 배면에서 접촉센서(1) 방향으로 돌출되도록 일체 구비되는 밀착가압부재(22)를 포함하여 구성되고;
밀착가압부재(22)는 탄성을 가진 재질로 제작되어, 수압판(21)이 바람을 맞아서 가력방향으로 접촉센서(1) 방향으로 움직이게 되었을 때, 밀착가압부재(22)가 눌려서 변형되면서 밀착가압부재(22)의 외면이 접촉센서(1)와 접촉되고 있는 면적이 커지게 되며, 바람이 작용하지 않지 않거나 약할 경우에는, 밀착가압부재(22)는 탄성에 의해 원래의 반구형상으로 복원되는 구성을 가지며;
가이드부재(3)는 가력방향으로 길게 연장된 빔 부재로 이루어져서, 가력방향으로 길게 연장된 형태로 파여 있는 도랑형태의 채널(31)이 형성되어 있으며;
수압판(21)의 가장자리에는 체결이동부재(210)가 구비되어, 체결이동부재(210)가 가이드부재(3)의 채널(31)에 이동가능하게 결합되며;
밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)와 전혀 접촉하지 않게 되는 것을 방지하기 위하여, 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는 범위를 제한하는 스톱퍼부재(32)가 가이드부재(3)의 채널(31)에 끼워져서 채널(31)을 가로막도록 구비되어 있고;
가압장치(2)의 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉되고 있는 상태에서, 더 이상 가압장치(2)가 접촉센서(1)로부터 멀어지지 않도록 만들어서, 이 상태를 풍하중이 전혀 작용하지 않는 영점조정 상태를 간주한 후, 풍하중이 수압판(21)에 가해지게 하여 풍하중을 측정하게 되는 것을 특징으로 하는 구조물(200)의 풍하중 측정장치.
A touch sensor 1 attached to the front surface of the structure 200 to detect a contact area and generate a measurement signal proportional to the size of the contact area;
A force device (2) which moves in the direction of force when a wind load acts and changes the contact area in proportion to the size of the wind load in contact with the contact sensor (1); And
And a guide member (3) for guiding the force applying device (2) so that the force applying device (2) can move in the force applying direction;
The pressing device 2 includes a pressure plate 21 made of a plate member to which the wind is directly fitted and a pressure plate 21 having a hemispherical shape and integrally formed to protrude from the back surface of the pressure plate 21 toward the contact sensor 1 And an urging member (22);
The urging member 22 is made of a material having elasticity so that when the urging member 22 is pressed and deformed when the pressure plate 21 is moved in the direction of the force sensor 1 in the direction of force application, When the outer surface of the member 22 is in contact with the contact sensor 1, the contact pressure member 22 is restored to the original hemispherical shape due to elasticity, Lt; / RTI >
The guide member 3 is formed of a beam member elongated in the pulling direction and is formed with a ditch-shaped channel 31 elongated in the pulling direction;
The clamping member 210 is provided at the edge of the pressure plate 21 so that the clamping member 210 is movably coupled to the channel 31 of the guide member 3;
A stopper member 32 (not shown) for limiting the range in which the urging member 22 can move in the direction away from the contact sensor 1 is provided to prevent the urging member 22 from coming into contact with the contact sensor 1 at all Is fitted in the channel (31) of the guide member (3) to intercept the channel (31);
The pressurizing device 2 is made not to move away from the contact sensor 1 in a state where the contact pressing member 22 of the pressurizing device 2 is in contact with the contact sensor 1, And the wind load is applied to the pressure plate (21) to measure the wind load.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 바람을 직접 맞게 되는 판형 부재로 이루어진 수압판(21)과, 반구(半球)형상을 가지며 수압판(21)의 배면에서 접촉센서(1) 방향으로 돌출되도록 일체 구비되는 밀착가압부재(22)를 포함하며, 밀착가압부재(22)는 탄성을 가진 재질로 제작되어, 수압판(21)이 바람을 맞아서 가력방향으로 접촉센서(1) 방향으로 움직이게 되었을 때, 밀착가압부재(22)가 눌려서 변형되면서 밀착가압부재(22)의 외면이 접촉센서(1)와 접촉되고 있는 면적이 커지게 되며, 바람이 작용하지 않지 않거나 약할 경우에는, 밀착가압부재(22)는 탄성에 의해 원래의 반구형상으로 복원되는 구성을 가지며, 가이드부재(3)는 가력방향으로 길게 연장된 빔 부재로 이루어져서, 가력방향으로 길게 연장된 형태로 파여 있는 도랑형태의 채널(31)이 형성되어 있으며, 수압판(21)의 가장자리에는 체결이동부재(210)가 구비되어, 체결이동부재(210)가 가이드부재(3)의 채널(31)에 이동가능하게 결합되고, 사용자에 의해 가이드부재(3)의 채널(31)에 끼워져서 채널(31)을 가로막게 되는 구성을 가지고 있어서, 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는 범위를 제한하는 스톱퍼부재(32)가 구비되어 있어서, 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)와 전혀 접촉하지 않게 되는 것을 방지하게 되는 구성의 풍하중 측정장치를 이용하되;
접촉면적을 감지하여 접촉면적의 크기에 비례하는 측정신호를 발생시키는 접촉센서(1)를 구조물(200)의 정면에 밀착된 상태로 부착 설치하고;
구조물(200)의 정면에는 가이드부재(3)를 설치하며;
수압판(21)과 밀착가압부재(22)를 포함하여 구성되어, 풍하중이 작용하면 가이드부재(3)를 따라 가력방향으로 움직여서 접촉센서(1)와 접촉하면서 풍하중에 크기에 비례하여 접촉면적을 변화시키는 가력장치(2)를 설치하여,
가력장치(2)가 접촉센서(1)에 접촉되는 접촉면적을 측정하여 풍하중을 산출하게 되며;
가압장치(2)의 밀착가압부재(22)가 접촉센서(1)에 접촉되고 있는 상태에서, 더 이상 가압장치(2)가 접촉센서(1)로부터 멀어지지 않도록 만들어서, 이 상태를 풍하중이 전혀 작용하지 않는 영점조정 상태를 간주한 후, 풍하중이 수압판(21)에 가해지게 하여 풍하중을 측정하게 되는 것을 특징으로 하는 구조물(200)의 풍하중 측정방법. A contact pressure member 22 having a hemispherical shape and integrally formed so as to protrude from the back surface of the pressure plate 21 in the direction of the contact sensor 1 is provided with a pressure plate 21 made of a plate- And the contact pressure member 22 is made of a material having elasticity so that when the pressure plate 21 is swung in the direction of the contact sensor 1 in the force direction by the wind, The contact pressure member 22 is brought into the original hemispherical shape by elasticity when the outer surface of the contact pressure member 22 is in contact with the contact sensor 1 and the wind does not act or weaken The guide member 3 is formed of a beam member extending in the direction of the force, and is formed with a channel-shaped channel 31 extending in the direction of the force, and the pressure plate 21, On the edge of the The clamping member 210 is movably coupled to the channel 31 of the guide member 3 and is inserted into the channel 31 of the guide member 3 by the user to move the channel The stopper member 32 is provided so as to limit the range in which the tight contact pressing member 22 can move in the direction away from the contact sensor 1, Is prevented from being in contact with the contact sensor (1) at all.
A contact sensor 1 for sensing a contact area and generating a measurement signal proportional to the size of the contact area is attached and attached to the front surface of the structure 200 in a close contact state;
A guide member 3 is installed on the front surface of the structure 200;
The pressure plate 21 and the contact pressure member 22 are moved in the direction of force along the guide member 3 when the wind load is applied to contact the contact sensor 1 and the contact area A force applying device 2 for changing a position
The contact area where the pressing device 2 contacts the contact sensor 1 is measured to calculate the wind load;
The pressurizing device 2 is made not to move away from the contact sensor 1 in a state where the contact pressing member 22 of the pressurizing device 2 is in contact with the contact sensor 1, And the wind load is applied to the pressure plate (21) to measure the wind load. 삭제delete
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