KR101620169B1 - 낙하추 및 이를 이용한 시험체의 이방향 내충격 시험장치 - Google Patents

낙하추 및 이를 이용한 시험체의 이방향 내충격 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치는 시험에 가해지는 충격 에너지와 시험체에 흡수되는 에너지를 측정하여, 최종적으로 시험체의 내충격 저항성능을 측정하는 장치로서, 시험체의 상면 가장자리 경계면에 놓이도록 시험체의 상부에 설치된 상부프레임과, 시험체의 하면 가장자리 경계면에 놓이도록 시험체의 하부에 설치된 하부프레임이 구비된 고정프레임부; 상단이 상부프레임에 연결되고 하단이 하부프레임에 접촉가능한 높이간격을 가진 복수의 평판형 플레이트가 시험체의 외면을 둘러싸도록 상호 간에 연결되어, 시험체의 이방향 (2-way) 경계를 모사하는 가변프레임부; 하부프레임에 연결되어, 시험체가 바닥면에 대해 수평하게 위치되도록 시험체를 지지하는 복수의 지지부재가 마련된 지지부; 및 복수의 지지부재와 하부프레임 사이에 각각 설치되고, 복수의 평판형 플레이트에 의해 상호 간에 연결되어, 낙하추가 시험체에 부딪힐 때, 복수의 지지부재가 위치된 지점에서 시험체의 길이방향(L)과 시험체의 폭방향(W)인 이방향(2-way)으로 시험체가 흡수하는 충격에너지를 측정하는 복수의 제 1 충격측정부를 포함하고, 낙하추는 시험체에 부딪히는 부분의 형상이 가변가능한 구조를 가지고, 시험체로 낙하가능하게 가이드빔에 연결되어 시험체에 충격을 가하는 낙하추본체; 및 시험체에 부딪히는 부분에서 낙하추본체에 내장되어, 시험체와의 충격시 낙하추본체가 시험체에 가하는 충격에너지를 측정하는 제 2 충격측정부를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

낙하추 및 이를 이용한 시험체의 이방향 내충격 시험장치{SKULL CRACKER AND TEST APPARATUS FOR EVALUATING IMPACT RESISTANCE OF TWO-WAY CONCRETE ELEMENTS USING THEREOF}
본 발명은 낙하추 및 시험체의 이방향 내충격 시험장치에 관한 것이며, 상세하게는 시험체의 강도 및 형상에 따라 시험체로 낙하되는 낙하추의 무게 및 형상을 가변시키고, 시험체의 형상에 시험체의 경계면을 고려하여 시험체의 내충격 저항성능을 측정할 수 있는 낙하추 및 시험체의 이방향 내충격 시험장치에 관한 것이다.
최근 테러의 위협이 증가하면서, 콘크리트 구조 부재의 충격하중에 대한 저항성능을 평가하는 기술의 수요가 증가하고 있다.
콘크리트 구조부재의 충격 시험은 충격하중을 재하 하는 방식에 따라 매우 다양하다. 그 중, 낙하추를 이용하여 충격 하중을 주는 방식이 가장 일반적으로 사용되고 있다.
도 1에는 종래기술에 따른 종래기술에 따른 콘크리트 부재의 내충격 저항성 시험장치가 개시되어 있다. 종래기술에 따른 콘크리트 부재의 내충격 저항성 시험장치는 콘크리트부재(1), 가이드빔(1)에 연결된 낙하추(3), 콘크리트부재(1)의 양단을 잡아주는 지지부(4), 콘크리트부재(1)에 접촉되게 지지부(4)에 연결된 충격측정부재(5)를 포함한다.
하지만, 기존의 콘크리트 부재의 내충격 저항성 시험장치를 이용하여, 콘크리트부재의 내충격 저항성을 시험하고자 하는 경우에, 기존의 낙하추(3)는 그 형상이나 질량을 변화시키는 것이 불가능하여, 콘크리트부재(1)의 강도 및 형상이 변화하면, 개별의 낙하추(3)를 제작해야 하는 번거로움이 있다. 이에 따라, 콘크리트부재(1)의 강도 및 형상이 변화하더라도 개별의 낙하추의 제작이 필요 없는 새로운 낙하추의 개발이 필요한 실정이다.
종래기술에 따른 콘크리트 부재의 내충격 저항성 시험장치는 도 1에 도시된 바와 같이 비교적 경계 조건 모사가 용이한 일방향 콘크리트부재(1)의 경우에는 부재 단위의 실내 실험이 많이 수행되고 있다.
하지만, 이방향 부재의 경우에는 경계 조건 모사가 어렵고, 시험 장비의 구축이 복잡하여, 상대적으로 많은 수의 실험이 수행되지 못하고 있다.
또한, 일반적인 시험체 고정용 프레임의 경우, 두께 조정이 불가능 하도록 설계되어, 시험 부재의 두께 변화 시, 별도의 프레임을 추가로 제작해야 한다는 점에서 비용면에 불리한 점이 있었다.
한국공개특허 제10-2004-0093760호에는 쇽업소버의 충격시험기가 개시되어 있다.
이에 따라, 본 발명은 이방향 부재의 경계조건 모사를 용이하게 하고, 지점과 낙하추에 하중 측정 장비를 내장하여, 시험체에 가해지는 충격에너지와 시험체에 흡수되는 충격 에너지를 보다 정확하고 즉각적으로 측정할 수 있는 시험체의 이방향 내충격 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 시험체의 재질, 크기 및/또는 형상에 따라 시험체에 충격을 가하는 낙하추의 무게 및 시험체에 부딪히는 부분의 형상을 가변시킬 수 있어, 상황에 따라 시험체의 내충격 저항성능을 다양하게 측정할 수 있는 낙하추 및 시험체의 이방향 내충격 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기존의 낙하추와 달리, 낙하추본체에 탈착가능한 복수의 제 1 블럭과 복수의 제 2 블럭을 이용하여, 시험체에 충격을 가하는 하중을 가변시킬 수 있는 낙하추을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치는 시험에 가해지는 충격 에너지와 시험체에 흡수되는 에너지를 측정하여, 최종적으로 시험체의 내충격 저항성능을 측정하는 장치로서, 시험체의 상면 가장자리 경계면에 놓이도록 시험체의 상부에 설치된 상부프레임과, 시험체의 하면 가장자리 경계면에 놓이도록 시험체의 하부에 설치된 하부프레임이 구비된 고정프레임부; 상단이 상부프레임에 연결되고 하단이 하부프레임에 접촉가능한 높이간격을 가진 복수의 평판형 플레이트가 시험체의 외면을 둘러싸도록 상호 간에 연결되어, 시험체의 이방향 (2-way) 경계를 모사하는 가변프레임부; 하부프레임에 연결되어, 시험체가 바닥면에 대해 수평하게 위치되도록 시험체를 지지하는 복수의 지지부재가 마련된 지지부; 및 복수의 지지부재와 하부프레임 사이에 각각 설치되고, 복수의 평판형 플레이트에 의해 상호 간에 연결되어, 낙하추가 시험체에 부딪힐 때, 복수의 지지부재가 위치된 지점에서 시험체의 길이방향(L)과 시험체의 폭방향(W)인 이방향(2-way)으로 시험체가 흡수하는 충격에너지를 측정하는 복수의 제 1 충격측정부를 포함하고, 낙하추는 시험체에 부딪히는 부분의 형상이 가변가능한 구조를 가지고, 시험체로 낙하가능하게 가이드빔에 연결되어 시험체에 충격을 가하는 낙하추본체; 및 시험체에 부딪히는 부분에서 낙하추본체에 내장되어, 시험체와의 충격시 낙하추본체가 시험체에 가하는 충격에너지를 측정하는 제 2 충격측정부를 포함하는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명의 일 실시예에서, 평판형 플레이트는 시험체의 두께에 따라 평판형 플레이트의 높이간격이 가변되게, 상부프레임과 하부프레임에 결합되는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 충격측정부와 제 2 충격측정부에 연결된 산출부를 더 포함하고, 산출부는 낙하추가 시험체에 부딪힐 때, 제 1 충격측정부와 제 2 충격측정부로부터 정보를 제공받아, 시험체에 가해지는 충격에너지와 시험체가 흡수한 충격에너지를 산출하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 낙하추는, 낙하추본체의 상부에 탈착가능하게 설치되어 낙하추본체의 하중을 가변시키는 복수의 제 1 블럭을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 낙하추본체에 탈착가능하게 설치되어 낙하추본체의 하중을 가변시키는 복수의 제 2 블럭을 더 포함하고, 복수의 제 2 블럭은 가이드빔의 폭간격에 따라 낙하추본체에 대한 결합위치가 가변되어 낙하체본체에 설치되어, 가이드빔에 이동가능하게 연결된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 복수의 제 2 블럭은 낙하추본체의 폭방향을 따라 또는 낙하추본체의 폭방향을 따라 상호 간에 마주보는 위치에서 낙하추본체의 외면에 각각 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 낙하추본체에는 시험체로 집중된 충격을 제공하는 낙하추머리가 탈착가능하게 연결되며, 여기서, 낙하추머리는 다양한 형상(예컨대, 반구형, 원추형, 또는 바(bar) 형 등)을 가질 수 있다.
본 발명은 시험체에 충격을 가하는 낙하추와, 낙하추와의 부?힘으로 인해 충격을 받는 시험체를 지지하는 지지부재에 각각 충격측정부를 설치하여, 낙하추가 시험체에 충격을 가할 때, 시험체에 가해지는 충격에너지와 시험체가 흡수한 충격에너지를 동시에 산출할 수 있어, 시험체의 내충격 저항성을 보다 정확하게 산출할 수 있다.
본 발명은 평판형 플레이트의 크기를 가변할 수 있도록 구성하여 시험체의 두께 변화를 수용할 수 있고 다양한 두께의 시험체를 하나의 시험장치로 측정할 수 있으므로 시험체에 따라 별도의 시험장치를 구성하지 않아도 되므로 경제적이다.
또한, 평판형 플레이트로 하여금 시험체의 측면을 둘러싸도록 시험체의 경계를 모사함으로써, 이방향으로 가변프레임부와 지지부에 의해 지지된 시험체의 내충격 저항성능을 정확하게 측정할 수 있는 정확한 경계조건 모사를 가능토록 한다.
또한, 이로 인해, 본 발명은 시험체의 크기 및 형상에 관계없이 낙하추와 시험체의 충돌시, 시험체에 가해지는 충격에너지를 보다 정확하게 측정할 수 있다. 그리고, 본 발명은 시험체에 가해지는 충격 에너지와 시험체에 흡수되는 충격 에너지를 정확하게 충격할 수 있어, 시험체의 내충격충격 하중에 저항토록 건축물의 구조적 설계를 합리적으로 수행토록 할 수 있다.
본 발명은 시험체의 재질, 크기 및/또는 형상에 따라 시험체에 충격을 가하는 낙하추의 무게 및 시험체에 부딪히는 부분의 형상을 가변시킬 수 있어, 상황에 따라 시험체의 내충격 저항성능을 다양하게 측정할 수 있다.
즉, 본 발명은 기존의 낙하추와 달리, 복수의 제 1 블럭과 복수의 제 2 블럭을 적절히 배치하여 낙하추의 충격하중을 다양하게 조절할 수 있고, 이로 인해, 시험체에 대한 충격시험때마다 낙하추를 교체하지 않아도 되어, 시험 준비에 소요되는 시감 및 낙하추의 교체에 따른 비용증가를 해소함으로써, 시험체의 내충격 저항 시험의 효율성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 시험체에 직접적으로 부딪히는 낙하추머리가 낙하추본체에 탈착가능한 구조로 설계되어, 낙하추머리의 형상을 가변시켜 시험체에 가력 가능한 하중의 형태를 다양하게 가변시킬 수 있고, 이에 따라, 시험체에 부딪히는 낙하추머리의 형상에 따른 시험체의 내충격 저항성을 보다 정확하게 산출할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 종래기술에 따른 콘크리트 부재의 내충격 저항성 시험장치에 대한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 시험체의 상부에 낙하추가 위치된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 시험체의 이방향 내충격 시험장치의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에서, 시험체, 고정프레임부, 가변프레임부, 지지부와 제 1 충격측정부의 결합전 상태도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 시험체, 고정프레임부, 가변프레임부, 지지부와 제 1 충격측정부의 결합상태도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6와 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙하추의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 낙하추본체에 연결되는 복수의 제 2 블럭의 설치상태도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따라 낙하추본체에 연결되는 낙하추머리의 다양한 형상을 예시적으로 도시한 것이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치와 낙하추에 대해 설명하기로 한다.
우선, 이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치(100)를 설명하기로 한다.
본 실시예에 있어서, 이방향이라 함은 하중을 부담하는 시험체가 시험체의 길이방향 및 폭 방향으로 힘을 전달하는 것을 의미하고, 일방향이라 함은 시험체의 길이방향 또는 폭 방향 중 어느 한 방향으로 주로 힘을 전달하는 것을 의미한다.
또한, 본 실시예에 있어서, 상기 이방향 내충격 시험장치는 건물의 슬래브나 벽 또는 천정 부재와 같은 이방향 부재의 시험장치로서 적용되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되지 않고 보나 거더와 같은 일방향 부재에도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치(100)는 낙하추(160)가 시험체(110)에 부딪혔을 때, 시험체(110)에 가해지는 충격을 측정하는 장치이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치(100)는 시험체(110), 고정프레임부(120), 지지부(130), 가변프레임부(140), 제 1 충격측정부(150), 낙하추(160)와 제 2 충격측정부(163)를 포함한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 시험체(110)는 바닥면(10)으로부터 상부로 이격되어 위치된다. 본 실시예에서, 시험체(110)로는 콘크리트 재질로 이루어진 것이 사용될 수 있다. 여기서, 시험체(110)는 건물에 적용되는 콘크리트의 충격강도를 시험하기 위해 사용된 것이다.
본 실시에에서, 시험체(110)는 고정프레임부(120)와 가변프레임부(140)에 의해 경계가 고정된다. 즉, 고정프레임부(120)와 가변프레임부(140)는 시험체(110)의 가장자리를 둘러싸는 구조로 설치된다. 여기서, 고정프레임부(120)와 가변프레임부(140)는 상호 간에 연결되어, 시험체(110)의 경계를 시험체의 길이방향(L)과 시험체의 폭방향(W)을 따라 2방향(2-way)으로 모사하는 부재이다.
우선 고정프레임부(120)에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고정프레임부(120)는 상부프레임(121)과 하부프레임(122)이 구비된다.
예를 들어, 시험체(110)의 형상이 사각판 형상일 때, 상부프레임(121)은 외관이 시험체(110)의 형상에 대응되고, 후술할 낙하추(160)가 시험체(110)로 낙하될 때 낙하추(160)와 시험체(110)의 충돌에 영향을 주지 않도록 내부가 중공된 구조를 가진 것이 바람직하다.
상부프레임(121)은 시험체(110)의 상부에 위치된다. 이때, 상부프레임(121)은 시험체(110)의 상면 가장자리 경계면에 놓이도록 시험체(110)의 상부에 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부프레임은 상기 시험체의 크기보다 약간 크게 형성되어, 시험체의 4변의 경계부분을 상기 상부프레임이 덮어 수용할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상부프레임(121)은 상부프레임(121)의 외면의 경계가 시험체(110)의 측면 경계로부터 돌출되고, 상부프레임(121)의 내면의 경계가 시험체(110)의 측면 경계 안쪽에 놓이도록 시험체(110)의 상부에 놓이는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부프레임은 4개의 모서리에 가새부재를 설치하여, 상기 상부프레임을 구조적으로 보다 안정되게 지지함과 동시에 상기 시험체를 보다 안정적으로 고정할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
하부프레임(122)은 시험체(110)의 하부에 위치된다. 하부프레임(122)은 상술한 상부프레임(121)에 대응되는 형상을 가진 것이 바람직하다.
하부프레임(122)은 시험체(110)의 하면 가장자리 경계면에 놓이도록 시험체(110)의 하부에 설치된다. 즉, 하부프레임(122)은 하부프레임(122)의 외면의 경계가 시험체(110)의 측면 경계로부터 돌출되고, 하부프레임(122)의 내면의 경계가 시험체(110)의 측면 경계 안쪽에 놓이도록 시험체(110)의 하부에 놓이는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 상부프레임(121)과 하부프레임(122)은 후술할 가변프레임부(140)에 의해 연결되고, 하부프레임(122)에는 지지부(130)가 연결된다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 지지부(130)에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 지지부(130)는 고정프레임부(120)에 연결되어 시험체(110)를 지지하는 부재이다. 지지부(130)는 복수의 지지부재로 이루어진다. 다만, 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 시험체(110)가 사각블럭구조를 가진다는 가정하에, 복수의 지지부재에 대해 제 1 지지부재(131), 제 2 지지부재(132), 제 3 지지부재(133)와 제 4 지지부재(134)로 구분지어 지칭하기로 한다.
제 1 내지 제 4 지지부재(131, 132, 133, 134)는 각각 시험체(110)가 바닥면(10)에 대해 수평하게 위치되도록 시험체(110)를 지지한다. 제 1 내지 제 4 지지부재(131, 132, 133, 134)는 각각 하부면이 바닥면(10)과 접촉되어, 바닥면(10)에 고정될 수 있는 구조를 가진다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 4 지지부재(131, 132, 133, 134)의 상부에는 제 1 충격측정부(150)가 각각 위치된다.
제 1 내지 제 4 지지부재(131, 132, 133, 134)는 시험체(110)의 모서리와 연장선상에 놓이도록 하부프레임(122)에 볼팅결합되어 연결된 것이 바람직하나, 상황에 따라 시험체(110)의 크기가 크거나 시험체(110)의 무게가 무거운 경우에는 시험체의 길이방향(L) 또는 폭방향을 따라 시험체(110)를 지지토록 설치될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에서, 가변프레임부(140)는 높이간격(H)이 가변되어, 시험체의 길이방향(L)과 시험체의 폭방향(W)을 따라 2방향(2-way)으로 시험체(110)의 경계를 둘러싸도록 설치되어, 시험체(110)의 경계를 모사(模寫)하는 부재이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 평판형 플레이트(141, 142, 143, 144)는 상단이 상부프레임(121)에 연결되고 하단이 하부프레임(122)에 연결가능한 높이간격(H)을 가진 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 평판형 플레이트는 시험체의 두께(D)에 따라 높이간격(H)이 가변되어, 시험체(110)에 연결가능하다. 본 실시예에서, 평판형 플레이트는 평판형 플레이트의 높이간격(H)이 시험체의 두께(D)와 동일한 수치를 가지는 것이 사용되는 것이 바람직하다.
복수의 평판형 플레이트(141, 142, 143, 144)는 상부프레임(121)과 하부프레임(122)에 각각 볼팅결합된다. 이때, 평판형 플레이트는 평판형 플레이트의 일면이 시험체(110)의 외면과 접촉가능하게 위치되게 위치된 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 평판형 플레이트는 당업자의 입장에서 자명한 범위 내에서 시험체(110)의 크기 및 형상에 따라, 고정프레임부(120)에 연결되는 설치개수가 가변가능함은 물론이다.
다만, 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 시험체(110)가 사각블럭구조를 가진다는 가정하에, 복수의 평판형 플레이트(141, 142, 143, 144)에 대해 각각 제 1 평판형 플레이트(141), 제 2 평판형 플레이트(142), 제 3 평판형 플레이트(143)와 제 4 평판형 플레이트(144)로 구분지어 지칭하기로 한다.
여기서, 제 1 평판형 플레이트(141)는 후술할 제 1 지지부재(131)와 제 2 지지부재(132)의 상부에서 시험체(110)의 외면에 설치되어, 제 1 지지부재(131)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점과 제 2 지지부재(132)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점을 연결한다.
제 2 평판형 플레이트(142)는 후술할 제 2 지지부재(132)와 제 3 지지부재(133)의 상부에서 시험체(110)의 외면에 설치되어, 제 2 지지부재(132)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점과 제 3 지지부재(133)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점을 연결한다.
제 3 평판형 플레이트(143)는 후술할 제 3 지지부재(133)와 제 4 지지부재(134)의 상부에서 시험체(110)의 외면에 설치되어, 제 3 지지부재(133)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점과 제 4 지지부재(134)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점을 연결한다.
마지막으로, 제 4 평판형 플레이트(144)는 후술할 제 4지지부재와 제 1 지지부재(131)의 상부에서 시험체(110)의 외면에 설치되어, 제 4 지지부재(134)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점과 제 1 지지부재(131)에 설치된 제 1 충격측정부(150)의 지점을 연결한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치(100)는 가변프레임부(140)를 통해, 시험체(110)의 내충격 저항성능 시험시에, 시험체(110)의 경계를 2방향(시험체의 길이방향(L)과 시험체의 폭방향(W))으로 모사할 수 있어, 후술할 제 1 충격측정부(150)로 하여금 각각의 지점(본 실시예에서는 제 1 충격측정부(150)가 설치된 지점)에서 시험체(110)로 가해지는 충격에너지를 2방향으로 측정할 수 있다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 제 1 충격측정부(150)에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 제 1 충격측정부(150)는, 예를 들면 하중측정센서(load cell)을 내장하고 하부프레임(122)과 지지부재 사이에 위치되어, 낙하추(160)가 시험체(110)에 부딪힐 때 복수의 지지부재가 위치된 지점에서 시험체(110)가 흡수하는 충격에너지를 측정하는 장치이다. 본 실시예에 따른 복수의 제 1 충격측정부(150)는 제 1 내지 제 4 평판형 플레이트(144)에 의해 상호 간에 연결되어, 시험체(110)의 경계에서 시험체(110)로 이방향으로 지지되어진 부재에 가해진 충격에너지를 측정할 수 있다.
제 1 충격측정부(150)는 후술할 제 2 충격측정부(163)와 더불어 산출부(170)에 연결된다. 여기서, 산출부(170)는 낙하추(160)가 시험체(110)에 부딪힐 때, 제 1 충격측정부(150)와 제 2 충격측정부(163)로부터 정보를 제공받아, 시험체(110)에 가해지는 충격에너지와 시험체(110)가 흡수한 충격에너지를 산출한다.
이하에서는 도 2, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 시험체(110)에 충격을 가하는 낙하추(160)에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 낙하추(160)는, 낙하추본체(162), 복수의 제 1 블럭(164), 복수의 제 2 블럭(165) 및 제 2 충격측정부(163)를 포함한다.
낙하추본체(162)는 시험체(110)에 낙하되어 시험체(110)에 충격을 가하는 부재이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 낙하추본체(162)는 가이드빔(161)에 연결되어, 시험체(110)의 상부에 위치되는 것이 바람직하다. 낙하추본체(162)와 가이드빔(161)의 연결구조는 공지된 구조가 적용가능한 바, 본 실시예에서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
블럭고정부재(161a)는 낙하추본체(162)가 충격실험 전에 가이드빔(161)을 따라 이동되지 않도록 낙하추본체(162)를 잡아주는 역할을 수행한다면, 당업자의 입장에서 자명한 범위 내에서 다양한 종류 및 방식이 채택될 수 있는 바, 본 실시예에서는 블럭고정부재(161a)의 구조 및 설치방식에 대해서는 특별히 한정하기 않기로 한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 낙하추본체(162)에는 시험체(110)로 집중된 충격을 제공하는 낙하추머리(168)가 탈착가능하게 설치된다. 여기서, 낙하추머리(168)는 낙하추본체(162)의 일부분이다.
낙하추머리(168)는 시험체(110)의 모양 및 시험체(110)에 가하기 위한 충격정도에 따라 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 반구형 형상을 가질 수도 있고, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 원추형 형상을 가질 수도 있고, 또는, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 바(bar)형상을 가질 수도 있다.
그리고, 낙하추본체(162)에는 제 2 충격측정부(163)가 설치된다. 여기서, 제 2 충격측정부(163)는, 예를 들면 하중측정센서를 내장하여 낙하추본체(162)의 낙하추머리(168)가 시험체(110)에 부딪힐 때 낙하추머리(168)가 시험체(110)에 가하는 충격에너지를 측정하는 부재이다.
본 실시예에 따른 낙하추(160)는 복수의 제 1 블럭(164)과 복수의 제 2 블럭(165)을 이용하여 시험체(110)로 가하는 충격하중을 조절할 수 있다.
여기서, 복수의 제 1 블럭(164)은 낙하추본체(162)의 상부에 탈착가능하게 설치된다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 복수의 제 1 블럭(164)에 대해 "제 1a 블럭(164a)"과 "제 1b 블럭(164b)"으로 구분하여 지칭하기로 한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1a 블럭(164a)은 낙하추본체(162)의 상부에 앵커볼트에 의해 결합된다. 그리고, 제 1b 블럭(164b)은 제 1a 블럭(164a)의 상부에 적층되어, 제 1a 블럭(164a)과 제 1b 블럭(164b)을 연결하는 연결볼트(169)에 의해 고정된다. 이때, 제 1a 블럭(164a)은 낙하추본체(162)에 고정된 상태이다. 연결볼트(169)는 연결볼트(169)의 길이와 설치개수가 복수의 제 1 블럭(164)의 적층개수에 따라 당업자의 입장에서 자명한 정도에서 가변가능하다.
한편, 본 실시예에서, 복수의 제 2 블럭(165)은 낙하추본체(162)의 측면에 탈착가능하게 설치된다. 복수의 제 2 블럭(165)은 가이드빔(161)의 폭간격에 따라 낙하추본체(162)에 대한 결합위치가 가변되되도록 낙하체본체에 설치되어, 가이드빔(161)의 폭이 가변되더라도 별도의 낙하추(160) 제작없이 동일한 낙하추(160)를 활용하여, 시험체(110)의 내충격 저항 시험을 수행하토록 할 수 있다.
복수의 제 2 블럭(165)은 가이드빔(161)에 이동가능하게 연결된 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 복수의 제 2 블럭(165)에 대해 "제 2a 블럭(165a)"과 "제 2b 블럭(165b)"으로 구분하여 지칭하기로 한다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제 2a 블럭(165a)과 제 2b 블럭(165b)은 낙하추본체(162)의 폭방향을 따라 상호 간에 마주보는 위치에서 낙하추본체(162)의 외면에 각각 결합될 수 있다. 이때, 제 2a 블럭(165a)과 제 2b 블럭(165b)은 낙하추본체(162)에 볼팅결합방식으로 연결될 수 있다.
또는, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제 2a 블럭(165a)과 제 2b 블럭(165b)은 낙하추본체(162)의 길이방향을 따라 상호 간에 마주보는 위치에서 낙하추본체(162)의 외면에 각각 결합될 수도 있다. 이때, 제 2a 블럭(165a)과 제 2b 블럭(165b)은 낙하추본체(162)에 볼팅결합방식으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2a 블럭(165a)과 제 2b 블럭(165b)은 가이드빔(161)에 연결되어, 낙하추(160)의 낙하운동시 가이드빔(161)을 따라 이동가능한 구조를 가진 것이 바람직하다.
이에, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2a 블럭(165a)과 제 2b 블럭(165b)은 외면이 가이드빔(161)을 따라 매끄럽게 이동가능한 구조를 가진 연결프레임(167)으로 이루어지고, 내부는 낙하추본체(162)와 동일한 재질을 가진 충전부재(166)가 채워져 형성된 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치(100)는 복수의 제 1 블럭(164)과 복수의 제 2 블럭(165)을 적절히 배치하여 낙하추(160)의 충격하중을 다양하게 조절할 수 있고, 이로 인해, 시험체(110)에 대한 충격시험때마다 낙하추(160)를 교체하지 않아도 되어, 시험 준비에 소요되는 시감 및 낙하추(160)의 교체에 따른 비용증가를 해소함으로써, 시험체(110)의 내충격 저항 시험의 효율성을 증대시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 시험체(110)에 충격을 가하는 낙하추(160)와, 낙하추(160)와의 부딪힘으로 인해 충격을 받는 시험체(110)에 각각 충격측정부를 설치하여, 낙하추(160)가 시험체(110)에 충격을 가할 때, 시험체(110)에 가해지는 충격에너지와 시험체(110)가 흡수한 충격에너지를 동시에 산출할 수 있어, 시험체(110)의 내충격 저항성을 보다 정확하게 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시험체의 이방향 내충격 시험장치(100)는 시험체(110)에 직접적으로 부딪히는 낙하추머리(168)가 낙하추본체(162)에 탈착가능한 구조로 설계되어, 낙하추머리(168)의 형상을 가변시켜 시험체(110)에 가력 가능한 하중의 형태를 다양하게 가변시킬 수 있고, 이에 따라, 시험체(110)에 부딪히는 낙하추머리(168)의 형상에 따른 시험체(110)의 내충격 저항성을 보다 정확하게 산출할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100: 시험체의 이방향 내충격 시험장치
110: 시험체 120: 고정프레임부
121: 상부프레임 122: 하부프레임
130: 지지부 140: 가변프레임부
150: 제 1 충격측정부 160: 낙하추
161: 가이드빔 162: 낙하추본체
163: 제 2 충격측정부 164: 제 1 블럭
165; 제 2 블럭 168: 낙하추머리

Claims (9)

  1. 시험체에 가해지는 충격을 측정하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치에 있어서,
    상기 시험체의 상면 가장자리 경계면에 놓이도록 상기 시험체의 상부에 설치된 상부프레임과, 상기 시험체의 하면 가장자리 경계면에 놓이도록 상기 시험체의 하부에 설치된 하부프레임이 구비된 고정프레임부;
    상단이 상기 상부프레임에 연결되고 하단이 상기 하부프레임에 접촉가능한 높이간격을 가진 복수의 평판형 플레이트가 상기 시험체의 외면을 둘러싸도록 상호 간에 연결되어, 상기 시험체의 이방향 (2-way) 경계를 모사하는 가변프레임부;
    상기 하부프레임에 연결되어, 상기 시험체가 바닥면에 대해 수평하게 위치되도록 상기 시험체를 지지하는 복수의 지지부재가 마련된 지지부; 및
    상기 복수의 지지부재와 상기 하부프레임 사이에 각각 설치되고, 상기 복수의 평판형 플레이트에 의해 상호 간에 연결되어, 낙하추가 상기 시험체에 부딪힐 때, 상기 복수의 지지부재가 위치된 지점에서 상기 시험체의 길이방향(L)과 상기 시험체의 폭방향(W)인 이방향(2-way)으로 상기 시험체가 흡수하는 충격에너지를 측정하는 복수의 제 1 충격측정부를 포함하고,
    상기 낙하추는
    상기 시험체에 부딪히는 부분의 형상이 가변가능한 구조를 가지고, 상기 시험체로 낙하가능하게 가이드빔에 연결되어 상기 시험체에 충격을 가하는 낙하추본체; 및
    상기 시험체에 부딪히는 부분에서 상기 낙하추본체에 내장되어, 상기 시험체와의 충격시 상기 낙하추본체가 상기 시험체에 가하는 충격에너지를 측정하는 제 2 충격측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판형 플레이트는 상기 시험체의 두께에 따라 상기 평판형 플레이트의 높이간격이 가변되게, 상기 상부프레임과 상기 하부프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 충격측정부와 상기 제 2 충격측정부에 연결된 산출부를 더 포함하고,
    상기 산출부는 상기 낙하추가 상기 시험체에 부딪힐 때, 상기 제 1 충격측정부와 상기 제 2 충격측정부로부터 정보를 제공받아, 상기 시험체에 가해지는 충격에너지와 상기 시험체가 흡수한 충격에너지를 산출하는 것을 특징으로 하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 낙하추는
    상기 낙하추본체의 상부에 탈착가능하게 설치되어, 상기 낙하추본체의 하중을 가변시키는 복수의 제 1 블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 낙하추는
    상기 낙하추본체에 탈착가능하게 설치되어 상기 낙하추본체의 하중을 가변시키는 복수의 제 2 블럭을 더 포함하고,
    상기 복수의 제 2 블럭은 상기 가이드빔의 폭간격에 따라 상기 낙하추본체에 대한 결합위치가 가변되어 상기 낙하추본체에 설치되어, 상기 가이드빔에 이동가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 블럭은 상기 낙하추본체의 폭방향을 따라 또는 상기 낙하추본체의 폭방향을 따라 상호 간에 마주보는 위치에서 상기 낙하추본체의 외면에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 낙하추본체에는 상기 시험체로 집중된 충격을 제공하는 낙하추머리가 탈착가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 시험체의 이방향 내충격 시험장치.
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