KR101584327B1 - 해중터널의 가진시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해중터널의 가진시험장치에 관한 것으로; 내부에 물이 채워지는 수조와, 상기 수조의 하부에 설치되어 수평으로 움직이는 가진대와, 상기 수조의 내측 저면부에서 일정 거리 이격되도록 설치되어 가진대가 수평 이동시에 진동이 발생되도록 수평으로 움직이는 모형터널 설치패널과, 상기 모형터널 설치패널의 상부에 설치되는 모형해중터널로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 물이 채워지는 수조 내에 해중터널모형을 설치하고 지진을 발생시켜 실제 해중터널에 지진이 발생되는 경우를 테스트할 수 있에 실제 해중터널에서 발생할 수 있는 상황을 예측 또는 보완하는데 유용하게 활용할 수 있다.

Description

해중터널의 가진시험장치 {Vibration test apparatus for underwater zone tunnel}

본 발명은 해중터널의 가진시험장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 해중터널모형을 이용해 인공적인 지진 운동을 가해 해중터널에 지진이 발생되는 경우를 테스트할 수 있는 해중터널의 가진시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 해양 바닥, 강 또는 하천의 바닥을 지나가는 해저 터널에는, 터널 함체를 수중 바닥에 침설하거나, 또는 수중바닥에 설치한 기초 구조물 위에 얹어 물속을 가로지르는 형태의 해저 터널이 제공되고 있다.

이와 같은 형태의 해저 터널은, 해저 암반 속을 굴착하는 형태와는 달리, 수중 바닥 위에 안착되거나 수중을 가로질러 설치되는 것으로서, 프리캐스트 터널 함체를 물속에 가라앉힌 형태로 이루어진다.

한편, 최근에는 건설 비용 및 건설 기간을 최소화할 수 있는 부력에 의해 지지되는 해중터널이 연구되고 있으며, 이와 같은 해중터널의 예가 대한민국 등록특허 제0797795호 및 제0797796호 등에 개시된 바 있다. 즉, 수중 일정 깊이에 부력에 의해 지지되는 해중터널이 건설됨으로써, 해상의 파도나 바람의 영향을 받지 않으면서도 육상에서 제작한 후 수중에서 조립하므로 건설 비용 및 건설 기간을 최소화할 수 있다.

일반적으로 해중터널은 깊은 해구나 조산대를 피할 수 있는 방안으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 더 이상 해저 지반을 뚫고 나아갈 수 없는 경우나, 해구나 조산대를 완벽하게 피할 수 있는 지점의 해저 지반에서 바닷물 쪽으로 뚫고 나와 해중터널로 연결하는 개념으로 볼 수 있다.

이와 같은 해중터널은 중력과 부력을 적절히 조절하여 터널 구조물을 물속에 놓는 방법으로서, 일반적으로 텐션 레그(tension leg), 폰툰(pontoons), 컬럼 서포트(column support), 프리(free)의 네 개의 방법으로 구간에 따라 적절하게 조합하여 구성될 수 있다.

그런데, 해중터널은 항상 부력과 해수의 압력이 작용하고 있으므로 지하로 뚫리는 일반적인 형태의 터널에 비해 여러 방면에서 관리해야 할 포인트들이 많이 있다.

특히, 해중터널의 일부 구간에서 화재사고나 널 외벽의 일부가 파손되는 상황이 발생하는 경우라도, 해중터널 구조물의 대규모 피해로 확산되는 상황이 초래될 수도 있다.

따라서, 비상상황 발생시 수중터널 구조물의 피해를 최소화하기 위한 방안이 마련될 필요성이 있다.

참고문헌 1 : 등록특허 제0797795호 참고문헌 2 : 등록특허 제0797796호

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 해중터널모형을 물이 채워지는 수조 내에 설치하고 인공적인 지진 운동을 가해 해중터널에 지진이 발생되는 경우를 테스트할 수 있는 해중터널의 가진시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

내부에 물이 채워지는 수조와, 상기 수조의 하부에 설치되어 수평으로 움직이는 가진대와, 상기 수조의 내측 저면부에서 일정 거리 이격되도록 설치되어 가진대가 수평 이동시에 진동이 발생되도록 수평으로 움직이는 모형터널 설치패널과, 상기 모형터널 설치패널의 상부에 설치되는 모형해중터널로 구성되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치를 제공한다.

이때, 상기 가진대는 구동수단에 의해 수평으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 수조는 고정지그에 의해 설치구조물 내부 벽면 및 천장에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동수단은 전후 틸팅부와 좌우 틸팅부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전후 틸팅부는 X축가이드를 따라 좌우로 슬라이드되도록 설치되어 로드의 단부가 상기 가진대의 전방에 고정되는 제1유압실린더로 이루어지고, 상기 좌우 틸팅부는 Y축가이드를 따라 전후측으로 슬라이드되도록 설치되어 로드의 단부가 상기 가진대의 전방에 고정되는 제2유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모형터널 설치패널는 롤러를 통해 수조의 내부에 지지되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 모형터널 설치패널은 상부에 모형해중터널을 지지할 수 있는 복수의 지지핀부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가진대의 상부에는 제1자화부재가 설치되고, 상기 모형터널 설치패널의 하부에는 제1자화부재와 인력 또는 척력이 작용하는 제2자화부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 및 제2자화부재는 자석으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 물이 채워지는 수조 내에 해중터널모형을 설치하고 지진을 발생시켜 실제 해중터널에 지진이 발생되는 경우를 테스트할 수 있에 실제 해중터널에서 발생할 수 있는 상황을 예측 또는 보완하는데 유용하게 활용할 수 있다.

도 1은 일반적인 해중터널의 설치 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 해중터널의 가진시험장치를 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 해중터널의 가진시험장치를 구성하는 가진대 구동수단의 일 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 해중터널의 가진시험장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 일반적인 해중터널의 설치 예를 도시한 도면이다. 이에 의하면, 수중 일정 깊이에 부력에 의해 지지되는 해중터널(1)은 해상의 파도나 바람의 영향을 받지 않으면서도 육상에서 제작한 후 수중에서 조립되는 것으로, 해중터널(1)은 복수의 해중터널 단위체(1a)가 연속적으로 연결되는 구조로 이루어진다.

이때, 상기 해중터널(1)은 열차나 차량 또는 사람이 통행 가능하도록 원통 형상의 구조로 이루어져, 양단부는 육지에 각각 위치하고 중간 부분은 해수 중에 위치한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 이러한 해중터널(1)의 내측에는 레일 등이 설치됨으로써, 열차가 통행할 수 있는 레일이 설치되거나 자동차 등이 통행할 수 있는 도로가 설치된다.

물론, 상기 해중터널(1)의 중앙에는 비상시 승객이 대피할 수 있도록 통로를 형성함이 바람직하다. 더불어, 상기 통로의 상부 및 하부에도 비어 있는 여분의 통로가 더 형성하여 공기가 채워질 수 있는 구조를 채택함이 바람직하다.

한편, 상기 해중터널(1)을 구성하는 해중터널 단위체(1a)의 외주면은 고정 체인 또는 고정 와이어(10)로 감싸게 되며, 상기 고정 체인 또는 고정 와이어(10)의 양단은 수중 바닥에 설치된 고정 블록(20)에 고정된다.

이때, 안정적으로 지지할 수 있도록 하기 위해 하나의 해중터널 단위체(1a)에 복수의 고정 체인 또는 고정 와이어(10)가 결합될 수 있다.

따라서, 고정 체인 또는 고정 와이어(10)는 내부에 공기가 채워져 있어 수중에서 부력에 의해 수상(水上)으로 상승하려고 하는 해중터널(1)을 수중에 일정 깊이로 계류시키는 역할을 한다.

이때, 상기 고정 체인 또는 고정 와이어(10)는 강선, 복합 재료 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 그 재질이 한정되지 않는다.

그리고, 상기 고정 블록(20)은 상기 해중터널(1)을 따라서 일정 간격으로 수중의 바닥에 고정 설치되며, 이러한 고정 블록(20)에는 상기 고정 체인 또는 고정 와이어(10)가 고정된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 해중터널의 가진시험장치를 도시한 구조도이고, 도 3은 본 발명에 따른 해중터널의 가진시험장치를 구성하는 가진대의 구조를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해중터널의 가진시험장치는 해중터널의 가진시험을 위해 수중에서와의 유사한 환경에서 진동을 가해 모형해중터널(100)의 움직임이 발생하는 경우 이를 테스트하기 위한 것으로, 내부에 물이 채워지는 수조(200)와, 상기 수조(200)의 하부에 설치되어 수평으로 움직이는 가진대(300)와, 상기 수조(200)의 내측 저면부에서 일정 거리 이격되도록 설치되어 가진대(300)가 수평 이동시에 진동이 발생되도록 수평으로 움직이는 모형터널 설치패널(400)과, 상기 모형터널 설치패널(400)의 상부에 설치되는 모형해중터널(100)로 구성된다.

이때, 상기 가진대(300)는 구동수단(500)에 의해 수평으로 이동하게 된다.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

상기 수조(200)는 내부에 물이 채워지는 구조로 이루어지며, 가진시험을 위한 실험실 등의 설치구조물(202) 내부 벽면 및 천장 등에 설치시 움직임이 없도록 고정지그(204)에 의해 고정 설치된다.

이와 같은 수조(200)의 하부에는 이격되게 가진대(300)가 설치된다. 상기 가진대(300)는 전후좌우 수평으로 움직일 수 있도록 설치되는 것으로, 상기 가진대(300)는 구동수단(500)의 작동에 의해 수평으로 움직이게 된다.

이 경우 전후방향 또는 좌우방향 중에 어느 한방향으로만 움직이도록 가진대(300)가 설치될 수 있다.

상기 구동수단(500)은 다양한 구성으로 이루어질 수 있으며, 일 예로 도 3에 도시된 바와 같이 전후 틸팅부(510)와 좌우 틸팅부(520)로 구성될 수 있다.

상기 전후 틸팅부(510)는 X축가이드(512)를 따라 좌우로 슬라이드되도록 설치되어 로드(514a)의 단부가 상기 가진대(300)의 전방에 고정되는 제1유압실린더(514)로 이루어지고, 상기 좌우 틸팅부(520)는 Y축가이드(522)를 따라 전후측으로 슬라이드되도록 설치되어 로드(524a)의 단부가 상기 가진대(300)의 전방에 고정되는 제2유압실린더(524)로 이루어진다.

이와 같은 구성에 의하면 제어수단(미도시됨)에 의해 제1유압실린더(514)를 작동시켜 가진대(300)를 전후진 시키면 가진대(300)가 전후측으로 이동하게 되며, 이 경우 상기 제2유압실린더(524)는 Y축가이드(522)를 따라 전후측으로 슬라이드되므로 원활하게 가진대(300)가 전후진된다.

물론 제어수단에 의해 제2유압실린더(524)를 작동시켜 가진대(300)를 좌우측으로 이동시키면 가진대(300)가 좌우측으로 이동하게 되며, 이 경우 상기 제1유압실린더(514)는 X축가이드(512)를 따라 좌우로 슬라이드되므로 원활하게 가진대(300)가 전후진된다.

한편, 상기 모형터널 설치패널(400)은 상기 수조(200)의 내측에 저면부에서 일정 거리 이격되도록 설치되어 상기 가진대(300)가 수평 이동시에 진동이 발생되도록 수평으로 움직인다.

이와 같은 모형터널 설치패널(400)은 롤러(600)를 통해 수조(200)의 내부에 지지되며, 이에 따라 모형터널 설치패널(400)은 상기 수조(200)의 내측에 저면부에서 일정 거리 이격되도록 설치된다. 상기 롤러(600)에 의해 상기 모형터널 설치패널(400)이 원활하게 수평이동이 가능하다.

그리고, 상기 모형터널 설치패널(400)은 상부에 모형해중터널(100)을 지지할 수 있는 복수의 지지핀부(410)가 돌출 형성된다. 이 같은 구조에 의하면 상기 모형터널 설치패널(400)이 지지하는 모형해중터널(100) 부분을 최소화하여 가진시험의 정밀도를 높일 수 있다.

이때, 상기 모형해중터널(100)은 다양한 형상으로 이루어질 수 있지만, 고르게 수압을 받을 수 있는 안정적인 구조로서 원기둥 형상으로 이루어짐이 바람직하다.

한편, 상기 가진대(300)는 수조(200)의 하측에 설치되고 상기 모형터널 설치패널(400)은 수조(200) 내부에 설치되므로, 상기 가진대(300)가 수평 이동시에 상기 모형터널 설치패널(400)도 이에 따라 수평 이동될 수 있도록 하기 위해 상기 가진대(300)의 상부에는 제1자화부재(700)가 설치되고, 상기 모형터널 설치패널(400)의 하부에는 제1자화부재(700)와 인력 또는 척력이 작용하는 제2자화부재(710)가 설치된다.

이때, 인력이 작용하도록 하기 위해 상기 제1자화부재(700)가 자석으로 이루어지는 경우 제2자화부재(710)는 철판으로 이루어질 수 있고, 상기 제1자화부재(700)가 철판으로 이루어지는 경우 제2자화부재(710)는 자석으로 이루어짐이 바람직하다.

물론, 상기 제1 및 제2자화부재(700,710)를 자석으로 구성하는 경우 서로다른 극성이 마주하도록 설치되면 인력이 작용하게 되며, 상기 제1 및 제2자화부재(700,710)는 마주하는 면이 동일한 극성을 갖도록 자석을 설치하면 척력이 작용할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 제어수단에 의해 구동수단(500)을 제어하면 상기 구동수단(500)은 전후방향 또는 좌우방향으로 가진대(300)를 수평으로 이동시키게 된다.

이에 따라 상기 모형터널 설치패널(400)이 롤러(600)에 의해 부드럽게 수평으로 이동하면서 가진시험을 할 수 있다. 특히, 자력에 의해 모형터널 설치패널(400)에 움직임이 발생되므로 보다 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 해중터널 1a: 해중터널 단위체
100: 모형해중터널 200: 수조
300: 가진대 400: 모형터널 설치패널
500: 구동수단 600: 롤러
700: 제1자화부재 710: 제2자화부재

Claims (9)

1. 내부에 물이 채워지는 수조와, 상기 수조의 하부에 설치되어 수평으로 움직이는 가진대와, 상기 수조의 내측 저면부에서 일정 거리 이격되도록 설치되어 가진대가 수평 이동시에 진동이 발생되도록 수평으로 움직이는 모형터널 설치패널과, 상기 모형터널 설치패널의 상부에 설치되는 모형해중터널로 구성되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가진대는 구동수단에 의해 수평으로 이동하는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수조는 고정지그에 의해 설치구조물 내부 벽면 및 천장에 고정되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 구동수단은 전후 틸팅부와 좌우 틸팅부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 전후 틸팅부는 X축가이드를 따라 좌우로 슬라이드되도록 설치되어 로드의 단부가 상기 가진대의 전방에 고정되는 제1유압실린더로 이루어지고, 상기 좌우 틸팅부는 Y축가이드를 따라 전후측으로 슬라이드되도록 설치되어 로드의 단부가 상기 가진대의 전방에 고정되는 제2유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 모형터널 설치패널는 롤러를 통해 수조의 내부에 지지되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 모형터널 설치패널은 상부에 모형해중터널을 지지할 수 있는 복수의 지지핀부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 가진대의 상부에는 제1자화부재가 설치되고, 상기 모형터널 설치패널의 하부에는 제1자화부재와 인력 또는 척력이 작용하는 제2자화부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제1 및 제2자화부재는 자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해중터널의 가진시험장치.
   

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