KR101626259B1 - 장력 측정 장치 - Google Patents

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박성식
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

일 실시예에 따른 장력 측정 장치는, 어스앵커의 강연선 상에 구비되어 상기 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형되는 변형부; 및 상기 변형부의 변형으로부터 상기 장력을 산출하는 장력 측정부;를 포함하고, 상기 장력 측정부에서는 상기 변형부의 변형 및 상기 장력의 상관관계에 기초하여 상기 장력을 산출할 수 있다.

Description

장력 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING TENSION}
본 발명은 장력 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사전에 검증된 변형부의 변형 및 장력의 상관관계에 기초하여, 변형부의 변형을 측정함으로써 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 용이하게 산출할 수 있는 장력 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업이 발전함에 따라 기반도로나 단지조성 등을 위해서 산지와 같은 비탈면을 개발하는 것은 불가피한 실정이다.
이와 같이 비탈면을 개발하는 과정에서 비탈면이 붕괴되는 문제가 발생하고 있는 바, 이는 생명과 재산을 위협하는 매우 위험한 요소로 작용하고 있다.
따라서, 비탈면의 붕괴나 변형을 억제하기 위한 안전한 공법으로서, 비탈면보강공법이 수행되고 있다.
이러한 비탈면안정공법은 그 시공목적에 따라 활동력 감소 공법, 저항력 증강공법, 표면보호공법 등으로 구분된다. 또한, 저항력 증강공법으로는 대표적으로 락볼트, 어스앵커, 소일네일, 계단식 옹벽 등이 있다.
특히, 이 중 어스앵커는 지반 보강뿐만 아니라, 건물 교량 등의 구조물을 지지하는 보강체로서도 사용되며, 이를 더 자세히 설명하면, 시멘트 페이스트 혹은 그라우팅의 주입에 의해서 지중에 매입된 강연선 등의 인장재 선단부에 앵커본체를 형성하는 바, 인장재와 앵커본체의 두부를 통하여 구조물과 역학적으로 연결지어진 상태를 앵커라 한다. 이는 인장재에 가해지는 힘이 앵커본체와 그라우팅을 통하여 원지반에 전달되는 원리를 이용한 것이다.
이와 같이, 일반적으로 어스앵커는 토목 또는 건축 구조물을 강연선과 같은 인장재로 지반에 연결하여 구조물에 횡방향이나 연직방향의 구속력 또는 선행 하중을 가할 수 있도록 형성되는 바, 토류벽, 송전탑 기초, 댐이나 비탈면의 보강 등 다양한 용도로 이용된다.
한편 일반적으로 어스앵커의 경우, 강연선의 장력을 측정하기 위하여 로드셀을 삽입하고, 디스플레이 장치를 이용하여 장력을 측정한다.
예를 들어, 1999년 11월 8일에 출원된 JP1999-316297에는 간편한 장치를 사용하여 각종 앵커재의 정착력을 안전하고 효율적으로 측정할 수 있는 '앵커재의 정착력 측정 방법'에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 사전에 검증된 변형부의 변형 및 장력의 상관관계에 기초하여, 변형부의 변형을 측정함으로써 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 용이하게 산출할 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 변형부의 변형으로부터 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 실시간으로 그리고 지속적으로 모니터링할 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 장력 측정부의 외주면에 눈금이 표시되어 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 직접적으로 측정할 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 전기를 사용하거나 별도의 계측장치 없이 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 실시간으로 측정할 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 손실 장력 측정부에서 측정된 손실 장력에 대응되도록 손실 장력 발생부에 유압을 주입함으로써 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력을 용이하게 복원시킬 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 손실 장력 발생부에 의해 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력을 유지시킬 수 있고, 변형부의 변형으로부터 손실 장력 발생부에 의한 복원 정도를 용이하게 확인할 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 건물 기초나 지하층 공사를 위한 터파기 공사 시에 설치된 흙막이 벽체와 같은 구조물의 안정성을 신속하게 판단할 수 있고, 상기 구조물의 안정성을 보다 용이하게 유지시킬 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 장력 측정 장치는, 어스앵커의 강연선 상에 구비되어 상기 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형되는 변형부; 및 상기 변형부의 변형으로부터 상기 장력을 산출하는 장력 측정부;를 포함하고, 상기 장력 측정부에서는 상기 변형부의 변형 및 상기 장력의 상관관계에 기초하여 상기 장력을 산출할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 변형부는 탄성 재질의 구 형상으로 마련되고, 상기 장력에 의해 상기 변형부의 직경이 증가될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 장력 측정부는 상기 변형부가 내부에 삽입되도록 원통형으로 마련된 복수 개의 장력 측정기를 포함하고, 상기 복수 개의 장력 측정기는 서로 다른 직경을 구비할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 장력 측정부는 상기 변형부가 내부에 삽입되도록 원뿔형으로 마련된 장력 측정기를 포함하고, 상기 장력 측정기의 외주면에는 상기 장력 측정기의 직경 또는 상기 장력을 나타내는 복수 개의 눈금이 표시될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 변형부는 탄성 재질의 원통형으로 마련되고, 상기 변형부에는 상기 원통형의 길이방향을 따라 상기 장력을 나타내는 복수 개의 눈금이 표시될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 변형부는 양단부의 탄성계수가 중앙부의 탄성계수보다 작게 마련되어, 상기 장력에 의해 상기 변형부의 중앙부보다 양단부가 먼저 변형될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 변형부를 사이에 두고 이격 배치된 복수 개의 플레이트를 더 포함하고, 상기 복수 개의 플레이트는 상기 장력에 의해 상기 강연선 상에서 이동되어 상기 변형부를 압축시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 장력 측정 장치는, 어스앵커의 강연선 상에 구비되어 상기 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형되는 변형부; 및 상기 변형부의 변형으로부터 상기 장력에서 손실된 장력을 산출하는 손실 장력 측정부;를 포함하고, 상기 변형부는 상기 손실된 장력에 의해 원상태로 복귀되고, 상기 손실 장력 측정부에서는 상기 변형부의 변형 및 상기 장력의 상관관계에 기초하여 상기 손실된 장력을 산출할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 변형부에 인접하게 배치되어 상기 손실된 장력을 발생시키는 손실 장력 발생부를 더 포함하고, 상기 손실 장력 발생부에는 유압 주입구가 구비되어, 상기 유압 주입구에 주입되는 유압에 의해 상기 손실 장력 발생부가 수축 또는 팽창될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 유압 주입구에 주입되는 유압은 상기 손실 장력 측정부에서 산출된 손실된 장력에 대응되어, 상기 강연선에 가해지는 장력이 유지될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 손실 장력 발생부는 서로 나란히 배치된 복수 개의 튜브를 포함하고, 상기 복수 개의 튜브에는 상기 유압 주입구가 각각 구비될 수 있다.
일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 의하면, 사전에 검증된 변형부의 변형 및 장력의 상관관계에 기초하여, 변형부의 변형을 측정함으로써 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 용이하게 산출할 수 있다.
일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 의하면, 변형부의 변형으로부터 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 실시간으로 그리고 지속적으로 모니터링할 수 있다.
일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 의하면, 장력 측정부의 외주면에 눈금이 표시되어 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 직접적으로 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 의하면, 전기를 사용하거나 별도의 계측장치 없이 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 실시간으로 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 의하면, 손실 장력 측정부에서 측정된 손실 장력에 대응되도록 손실 장력 발생부에 유압을 주입함으로써 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력을 용이하게 복원시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 의하면, 손실 장력 발생부에 의해 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력을 유지시킬 수 있고, 변형부의 변형으로부터 손실 장력 발생부에 의한 복원 정도를 용이하게 확인할 수 있다.
일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 의하면, 건물 기초나 지하층 공사를 위한 터파기 공사 시에 설치된 흙막이 벽체와 같은 구조물의 안정성을 신속하게 판단할 수 있고, 상기 구조물의 안정성을 보다 용이하게 유지시킬 수 있다.
도 1(a) 및 (b)는 일 실시예에 따른 장력 측정 장치를 도시한다.
도 2는 변형부의 변형 및 장력의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 3(a) 및 (b)는 장력 측정부가 원통형으로 마련된 복수 개의 장력 측정기를 포함하는 모습을 도시한다.
도 4(a) 및 (b)는 장력 측정부가 원뿔형으로 마련된 장력 측정기를 포함하는 모습을 도시한다.
도 5(a) 및 (b)는 변형부가 원통형으로 마련된 모습을 도시한다.
도 6(a) 및 (b)는 다른 실시예에 따른 장력 측정 장치를 도시한다.
도 7(a) 내지 (b)는 손실 장력 발생부가 복수 개의 튜브로 마련된 모습을 도시한다.
도 8(a) 내지 (b)는 손실 장력 발생부에 의해 손실된 장력이 발생되는 과정을 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1(a) 및 (b)는 일 실시예에 따른 장력 측정 장치를 도시하고, 도 2는 변형부의 변형 및 장력의 상관관계를 나타내는 그래프이고, 도 3(a) 및 (b)는 장력 측정부가 원통형으로 마련된 복수 개의 장력 측정기를 포함하는 모습을 도시하고, 도 4(a) 및 (b)는 장력 측정부가 원뿔형으로 마련된 장력 측정기를 포함하는 모습을 도시하고, 도 5(a) 및 (b)는 변형부가 원통형으로 마련된 모습을 도시한다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 장력 측정 장치(10)는 변형부(100)를 포함할 수 있다.
우선, 일 실시예에 따른 장력 측정 장치(10)는 어스앵커, 특히 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력을 측정하기 위한 것이다.
일반적으로 건물 기초나 지하층 공사를 위한 터파기 공사 시에 가시설로 엄지말뚝(H 파일)과 토류판(timber)를 이용하여 흙막이벽을 형성할 수 있다.
이때, 흙막이벽에 횡방향으로 띠장(wale)을 설치하고 상기 띠장에 어스앵커(earth anchor)를 시공한 후 인장력 또는 장력을 가함으로써 추가적으로 안정성을 확보할 수 있다.
상기 강연선(A)의 일부는 지반 내에 삽입된 어스앵커 슬리브(B) 내에 삽입될 수 있으며, 강연선(A)의 나머지 일부는 지반 외측으로 돌출될 수 있다.
이때, 강연선(A)의 외부에 노출된 부분을 통하여 장력이 가해질 수 있다. 상기 강연선(A)에 가해지는 장력은 흙막이벽의 안정성 확보에 기여할 수 있다.
또한, 강연선(A) 상에는 강연선(A)에 가해지는 장력에 따라 이동되는 복수 개의 플레이트(C)가 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 플레이트(C)는 두 개의 플레이트로 마련되어, 서로 이격 배치될 수 있다.
예를 들어, 강연선(A)에 장력이 가해지는 경우, 복수 개의 플레이트(C) 사이의 거리가 가까워지도록 복수 개의 플레이트(C) 중 적어도 하나가 이동될 수 있고, 강연선(A)에 장력이 가해지는 경우, 복수 개의 플레이트(C) 사이의 거리가 멀어지도록 복수 개의 플레이트(C) 중 적어도 하나가 이동될 수 있다.
도면에는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 일반적인 어스앵커 장치에 포함되는 강연선(A)에 장력을 작용시키고, 강연선(A)에 장력이 작용된 상태를 유지시키기 위한 구성요소가 추가적으로 구비될 수 있음은 당연하다.
특히 도 1(a) 및 (b)를 참조하여, 상기 변형부(100)는 어스앵커의 강연선(A) 상에 구비될 수 있다.
상기 변형부(100)는 강연선(A)에 가해지는 장력을 측정하는 데 활용될 수 있으며, 로드셀로서 기능할 수 있다.
구체적으로, 변형부(100)는 어스앵커의 강연선(A) 상에서 복수 개의 플레이트(C) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 변형부(100)는 강연선(A)에 가해지는 장력에 의해 변형되도록 탄성 재질로 마련될 수 있다.
구체적으로 도 1(a) 및 (b)를 참조하여, 변형부(100)는 강연선(A)에 가해지는 장력에 따라 다음과 같이 변형될 수 있다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지는 경우, 복수 개의 플레이트(C)가 이동되어 변형부(100)를 압축시킬 수 있다.
반면, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지지 않는 경우, 예를 들어 강연선(A)에 장력이 가해지기 전이나 강연선(A)에 가해진 장력이 손실된 경우, 복수 개의 플레이트(C)가 원위치로 복귀되어 변형부(100) 또한 원상태로 복귀될 수 있다.
이때, 강연선(A)에 가해지는 장력의 크기에 따라 복수 개의 플레이트(C)가 이동되는 거리, 결국 변형부(100)의 변형 정도가 변화될 수 있다.
예를 들어, 강연선(A)에 가해지는 장력이 큰 경우, 복수 개의 플레이트(C)가 이동되는 거리가 커지고, 변형부(100) 또한 변형 정도가 크게 될 수 있다.
반면, 강연선(A)에 가해지는 장력이 작은 경우, 복수 개의 플레이트(C)가 이동되는 거리가 작아지고, 변형부(100) 또한 변형 정도가 작게 될 수 있다.
더 나아가, 강연선(A)에 가해지는 장력의 크기 변화에 따라 복수 개의 플레이트(C)가 이동되는 방향, 결국 변형부(100)의 변형 방향이 변화될 수 있다.
예를 들어, 강연선(A)에 가해지는 장력이 이전보다 커지게 되는 경우, 복수 개의 플레이트(C)가 서로 가까워지는 방향으로 이동되고, 변형부(100)가 압축되는 방향으로 변형될 수 있다. 반면, 강연선(A)에 가해지는 장력이 이전보다 작아지게 되는 경우, 복수 개의 플레이트(C)가 서로 멀어지는 방향으로 이동되고, 변형부(100)가 원상태로 복귀되는 방향으로 변형될 수 있다.
이때, 변형부(100)가 원형 단면을 갖는 구 형상 또는 원통형으로 마련되어 강연선(A)에 가해지는 장력에 따른 변형부(100)의 직경 변화를 용이하게 측정할 수 있다.
예를 들어, 다시 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지는 경우, 변형부(100)의 직경이 커지고, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지지 않는 경우, 예를 들어 강연선(A)에 장력이 가해지기 전이나 강연선(A)에 가해진 장력이 손실된 경우, 변형부(100)의 직경이 작아질 수 있다.
이와 같이 변형부(100)의 변형은 강연선(A)에 가해지는 장력의 척도가 될 수 있으며, 특히 변형부(100)의 직경 변화를 통하여 강연선(A)에 가해지는 장력을 시각적으로 직접 확인할 수 있다.
전술된 변형부(100)의 변형으로부터 강연선에 가해지는 장력을 산출할 수 있도록, 일 실시예에 따른 장력 측정 장치(10)는 장력 측정부(110)를 더 포함할 수 있다.
상기 장력 측정부(110)에서는 변형부(100)의 변형 및 장력의 상관관계에 기초하여 장력을 산출할 수 있다.
특히 도 2를 참조하여, 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계가 미리 측정될 수 있다.
예를 들어 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계는 변형부(100)의 직경에 따른 장력 변화로 나타내질 수 있다.
도 2에는 변형부(100)의 직경에 따른 장력 변화가 정비례 관계인 것으로 나타내져 있으나, 변형부(100)의 직경에 따른 장력 변화는 이에 국한되지 아니하며, 다양한 상관관계를 가질 수 있음은 당연하다.
구체적으로, 변형부(100)에 외력을 가하면서 변형부(100)의 직경을 측정할 수 있다.
이때, 변형부(100)의 재질 특성, 예를 들어 변형부(100)의 탄성 계수에 따라서 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계가 변화될 수 있다. 그리고 변형부(100)의 재질 특성은 동일하나 환경 조건에 따라서 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계가 변화될 수 있다.
이와 같이 다양한 조건에서 적용 가능한 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계를 획득할 수 있으며, 반복적인 실험 결과를 통하여 보다 신뢰성 있는 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계를 획득할 수 있다.
이와 같이 사전에 검증된 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계는 강연선(A)에 가해지는 장력을 측정하는 데 활용될 수 있다.
구체적으로 강연선(A)에 장력이 가해지고 있는 중에, 변형부(100)의 직경을 측정하고, 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계에서 측정된 변형부(100)의 직경에 대응되는 장력 값을 확인함으로써, 현재 강연선(A)에 가해지는 장력을 실시간으로 측정할 수 있다.
또한, 강연선(A)에 장력이 가해진 후에, 변형부(100)의 직경을 측정하고, 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계에서 측정된 변형부(100)의 직경에 대응되는 장력 값을 확인함으로써, 강연선(A)에 최종적으로 가해진 장력을 측정할 수 있다.
전술된 방식으로 장력을 측정하기 위해, 상기 장력 측정부(110)는 다양한 형태의 장력 측정기를 포함할 수 있다.
특히 도 3(a) 및 (b)를 참조하여, 상기 장력 측정부(110)는 변형부(100)가 내부에 삽입되도록 원통형으로 마련된 복수 개의 장력 측정기를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 장력 측정기는 제1 장력 측정기(110a) 및 제2 장력 측정기(110b)를 포함할 수 있으며, 제1 장력 측정기(110a) 및 제2 장력 측정기(110b)는 서로 다른 직경을 구비할 수 있다.
예를 들어 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지는 경우, 변형부(100)의 직경이 커지게 되고, 상기 변형부(100)는 상기 변형부(100)의 직경에 대응되는 직경을 구비한 제1 장력 측정기(110a) 내에 삽입될 수 있다.
반면, 3(b)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지지 않는 경우, 변형부(100)의 직경이 원상태로 복귀되고, 상기 변형부(100)는 상기 변형부(100)의 직경에 대응되는 직경을 구비한 제2 장력 측정기(110b) 내에 삽입될 수 있다.
이때, 강연선(A)에 가해지는 장력에 의해 변형부(100)의 직경이 증가되므로, 제1 장력 측정기(110a)는 제2 장력 측정기(110b)보다 상대적으로 큰 직경을 구비할 수 있다.
이와 같이 변형부(100)의 직경에 대응되는 직경을 구비하는 장력 측정기를 확인함으로써 변형부(100)의 직경을 측정할 수 있다.
또한, 장력 측정부(110)에서는 변형부(100)의 직경으로부터 강연선(A)에 가해지는 장력을 산출할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 사전에 검증된 변형부(100)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계가 활용될 수 있다.
더 나아가, 변형부(100)의 직경을 직접적으로 확인할 수 있도록 복수 개의 장력 측정기(110a, 110b)에는 복수 개의 장력 측정기(110a, 110b)의 직경이 표시될 수 있다. 또는, 강연선(A)에 가해지는 장력을 직접적으로 확인할 수 있도록 복수 개의 장력 측정기(110a, 110b)에는 복수 개의 장력 측정기(110a, 110b)의 직경에 대응되는 장력의 크기가 표시될 수 있다.
또한, 도 4(a) 및 (b)를 참조하여, 상기 장력 측정부(110)는 원뿔형으로 마련된 제3 장력 측정기(110c)를 포함할 수 있다.
상기 제3 장력 측정기(110c)에서는 단면이 넓은 측을 통해 변형부(100)가 삽입될 수 있으며, 변형부(100)로부터 멀어질수록 제3 장력 측정기(110c)의 단면이 좁아질 수 있다.
예를 들어, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지는 경우, 변형부(100)의 직경이 커지게 되고, 변형부(100)가 제3 장력 측정기(110c)의 단면이 넓은 측에 위치될 수 있다.
반면, 4(b)에 도시된 바와 같이, 강연선(A)에 장력이 가해지지 않는 경우, 변형부(100)의 직경이 원상태로 복귀되고, 상기 변형부(100)는 제3 장력 측정기(110c)의 단면이 넓은 측으로부터 좁은 측을 향하여 더 삽입될 수 있다.
이와 같이, 변형부(100)는 직경이 커질수록 상대적으로 제3 장력 측정기(110c)의 단면이 넓은 측에 위치되고, 직경이 작아질수록 상대적으로 제3 장력 측정기(110c)의 단면이 좁은 측에 위치될 수 있다.
이때, 제3 장력 측정기(110c)의 외주면에는 제3 장력 측정기(110c)의 직경 또는 그 직경에 대응되는 장력을 나타내는 복수 개의 눈금(G)이 표시될 수 있다.
또한, 제3 장력 측정기(110c)가 투명 재질로 마련되어, 제3 장력 측정기(110c) 내에 변형부(100)가 어느 정도 삽입되어 있는지를 시각적으로 확인할 수 있다.
따라서, 제3 장력 측정기(110c) 내에 삽입된 변형부(100)와 접하는 눈금(G)을 읽음으로써, 변형부(100)의 직경 또는 강연선(A)에 가해지는 장력을 용이하게 측정할 수 있다.
게다가, 제3 장력 측정기(110c)는 별도의 추가 장비 없이 하나의 장력 측정기를 활용하여 다양한 변형부(100)의 직경을 측정할 수 있다는 점에서 이로울 수 있다.
전술된 바와 같이 제1 장력 측정기(110a), 제2 장력 측정기(110b) 및 제3 장력 측정기(110c)와 같이 다양한 장력 측정기를 활용하여 변형부(100)의 직경을 측정할 수 있으며, 변형부(100)의 직경을 측정하는 방법은 이에 국한되지 아니하며, 예를 들어 버니어캘리퍼스 등과 같이 길이를 측정할 수 있는 기구를 활용할 수 있음은 당연하다.
한편, 도 5(a) 및 (b)를 참조하여, 변형부(102)가 탄성 재질의 원통형으로 마련되고, 변형부(102)로부터 강연선에 가해지는 장력을 전술된 장력 측정기 없이 직접적으로 측정할 수 있다.
이때, 도 5(a)는 변형부(102)의 사시도이고, 도 5(b)는 도 5(a)에서 X-X에 따른 단면도이다.
도 5(a) 및 (b)를 참조하여, 강연선에 가해지는 장력이 10t, 20t, 30t, 40t 및 50t로 점차 증가하면서, 변형부(102)의 직경이 증가하는 반면 변형부(102)의 길이방향 길이는 감소될 수 있다.
예를 들어, 변형부(102)는 양단부의 탄성계수가 중앙부의 탄성계수보다 작게 마련되어, 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형부(102)의 중앙부보다 양단부가 먼저 변형될 수 있다.
또한, 변형부(102)의 외주면에는 변형부(102)의 길이방향을 따라 변형부(102)의 변형에 대응되는 장력을 나타내는 복수 개의 눈금(G)이 표시될 수 있다.
예를 들어 복수 개의 눈금(G)은 변형부(102)의 일단으로부터 타단을 향하여 이격 배치되거나, 변형부(102)의 양단부로부터 중앙부를 향하여 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 눈금(G)의 상호 이격 거리는 변형부(102)의 재질 특성에 따라 변화될 수 있으며, 사전에 검증된 변형부(102)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계에 기초하여 변형부(102)의 외주면에 눈금(G)이 표시될 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 눈금(G)은 네 개의 눈금(G)이 등간격으로 이격 배치될 수 있으며, 변형부(102)의 일단으로부터 타단을 향하여, 강연선에 가해지는 장력이 10t, 20t, 30t, 40t 및 50t인 경우를 순차적으로 나타낼 수 있다.
구체적으로 다음과 같이 변형부(102)에 의하여 강연선에 가해지는 장력이 측정될 수 있다.
우선, 변형부(102)는 초기 상태에서 장력이 10t인 경우에 대응되는 직경을 구비할 수 있다.
둘째, 강연선에 가해지는 장력이 20t이 되면, 변형부(102)의 양단부가 변형되면서 복수 개의 눈금(G) 중 20t에 대응되는 눈금이 복수 개의 플레이트에 접촉될 수 있다.
셋째, 강연선에 가해지는 장력이 30t이 되면, 변형부(102)의 양단부가 추가적으로 변형되면서 복수 개의 눈금(G) 중 30t에 대응되는 눈금이 복수 개의 플레이트에 접촉될 수 있다.
넷째, 강연선에 가해지는 장력이 40t이 되면, 변형부(102)의 양단부가 추가적으로 변형되면서 복수 개의 눈금(G) 중 40t에 대응되는 눈금이 복수 개의 플레이트에 접촉될 수 있다.
마지막으로, 강연선에 가해지는 장력이 50t이 되면, 변형부(102)의 양단부가 추가적으로 변형되면서 복수 개의 눈금(G) 중 50t에 대응되는 눈금이 복수 개의 플레이트에 접촉될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 플레이트에 접촉되는 눈금(G)을 확인함으로써, 강연선에 가해지는 장력을 용이하게 측정할 수 있다.
이상 일 실시예에 따른 장력 측정 장치에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 다른 실시예에 따른 장력 측정 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 6(a) 및 (b)는 다른 실시예에 따른 장력 측정 장치를 도시하고, 도 7은 손실 장력 발생부가 복수 개의 튜브로 마련된 모습을 도시하고, 도 8(a) 내지 (d)는 손실 장력 발생부에 의해 손실된 장력이 발생되는 과정을 도시한다.
도 6(a) 및 (b)를 참조하여, 다른 실시예에 따른 장력 측정 장치(20)는 변형부(200) 및 손실 장력 발생부(210)를 포함할 수 있다.
상기 변형부(200)는 전술된 일 실시예에 따른 장력 측정 장치(10)에서 변형부(100)에 대응되는 구성요소로서, 탄성 재질의 구 형상으로 마련될 수 있다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이 강연선(A)에 장력이 가해지기 전에 변형부(200)는 원상태로 유지되고, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 강연선(A)에 장력이 가해지면 변형부(200)가 복수 개의 플레이트(C)에 압축되어 변형될 수 있다.
일반적으로 흙막이벽 뒤에 위치한 토사 내부에서 변형이 발생하면 어스앵커의 강연선(A)에 가해지는 장력이 손실될 수 있다.
이때, 변형부(200)에 의해서 강연선(A)에서 발생되는 장력 손실을 모니터링할 수 있으며, 더 나아가 흙막이벽 뒤에 위치한 토사 내부 환경 변화, 예를 들어 토압 변화를 판단할 수 있다.
상기 변형부(200)에 인접하게 손실 장력 발생부(210)가 배치될 수 있다.
상기 손실 장력 발생부(210)는 강연선(A)에 가해진 장력이 손실되는 경우, 흙막이벽의 안정성을 확보하기 위하여, 상기 손실된 장력에 대응되는 장력을 추가적으로 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 손실 장력 발생부(210)는 튜브 형태로 마련될 수 있으며, 변형부(200)와 마찬가지로 강연선(A)에 가해진 장력에 의해 변형될 수 있다.
구체적으로, 강연선(A)에 장력이 가해지기 전, 변형부(200) 및 손실 장력 발생부(210)는 원상태로 유지될 수 있다. 이때, 손실 장력 발생부(210)에는 일정한 양의 공기 또는 액체와 같은 유체에 의해 일정한 크기의 유압이 주입된 상태일 수 있다.
반면 강연선(A)에 장력이 가해지면, 변형부(200)는 장력에 의해 압축되고, 손실 장력 발생부(210)는 장력에 의해 수축될 수 있다.
또한, 손실 장력 발생부(210)에는 유압 주입구(2102)가 구비되어 유압 주입구(2102)에 주입되는 유압에 의해 수축 또는 팽창될 수 있다.
예를 들어, 손실 장력 발생부(210)의 유압 주입구(2102)에 유압을 주입하면, 손실 장력 발생부(210)가 팽창됨으로써 강연선(A)에 장력을 가할 수 있다.
반면, 손실 장력 발생부(210)에서 유압을 제거하면, 손실 장력 발생부(210)가 수축하게 됨으로써 강연선(A)에 가하고 있던 장력을 제거할 수 있다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 손실 장력 발생부(210)는 서로 나란히 배치된 복수 개의 튜브(210a, 210b, 210c)를 포함할 수 있다.
도 7에는 손실 장력 발생부(210)가 세 개의 튜브(210a, 210b, 210c)로 마련된 것으로 도시되었으나, 튜브의 개수는 이에 국한되지 아니하며, 다양한 개수로 마련될 수 있음은 당연하다.
상기 복수 개의 튜브(210a, 210b, 210c)에는 각각 유압 주입구(2102a, 2102b, 2102c)가 구비될 수 있다.
상기 각각의 유압 주입구(2102a, 2102b, 2102c)를 개별적으로 제어함으로써 강연선(A)에 가하는 장력을 효율적으로 발생시킬 수 있으며, 각각의 유압 주입구(2102a, 2102b, 2102c)에 동시적으로 유압을 주입함으로써 보다 신속하게 큰 장력을 발생시킬 수 있다.
도 8(a) 및 (b)를 참조하여, 손실 장력 발생부(210)에서는 강연선(A)에서 손실된 장력을 복원시킬 수 있다.
도 8(a)를 참조하여, 강연선(A)에서 장력이 손실되면, 변형부(200)가 원상태로 복귀될 수 있고, 변형부(200)에 의해 손실 장력 발생부(210)는 수축된 상태로 유지될 수 있다.
이때, 도 8(b)를 참조하여, 손실 장력 발생부(210)의 유압 주입구(2102)에 유압을 주입하게 되면, 손실 장력 발생부(210)는 팽창되고, 변형부(200)는 재압축될 수 있다.
이와 같이 변형부(200)를 재압축시킴으로써 강연선에 가해지는 장력이 최초 장력 상태로 복원될 수 있고, 강연선에 가해지는 장력이 최초 장력 상태로 유지될 수 있다.
또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 다른 실시예에 따른 장력 측정 장치(20)는 손실 장력 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 손실 장력 측정부는 일 실시예에 따른 장력 측정 장치(10)에서 장력 측정부(110)에 대응될 수 있으며, 변형부(200)의 변형으로부터 강연선(A)에 가해지는 장력에서 손실된 장력을 산출할 수 있다.
이때, 손실 장력 측정부에서는 변형부(200)의 변형 및 강연선(A)에 가해지는 장력의 상관관계에 기초하여 손실된 장력을 산출할 수 있다.
구체적으로, 손실 장력 측정부에서 변형부(200)의 직경을 실시간으로 측정하고, 상기 측정된 변형부(200)의 직경에 대응되는 장력을 확인함으로써, 현재 강연선(A)에 가해지는 장력을 산출할 수 있고, 더 나아가 최초 장력이 가해진 상태로부터 손실된 장력을 산출할 수 있다.
이와 같이 손실 장력 측정부에서 산출된 손실된 장력은 손실 장력 발생부(210)에서 장력을 발생시키는 데 활용되거나, 손실 장력 발생부(210)에서 적절한 장력이 발생되었는지를 검증하는 데 활용될 수 있다.
예를 들어, 손실 장력 측정부에서 산출된 손실된 장력을 활용하여 손실 장력 발생부(210)에서 보다 신속하고 정확하게 손실된 장력을 발생시킬 수 있으며, 손실 장력 발생부(210)에서 발생된 장력이 강연선(A)에 최초로 가해진 장력으로 복원되었는지 유무를 확인할 수 있다
이와 같이 일 실시예에 따른 장력 측정 장치 및 다른 실시예에 따른 장력 측정 장치는, 사전에 검증된 변형부의 변형 및 장력의 상관관계에 기초하여, 변형부의 변형을 측정함으로써 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 용이하게 산출할 수 있으며, 변형부의 변형으로부터 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 실시간으로 그리고 지속적으로 모니터링할 수 있다.
또한, 장력 측정부의 외주면에 눈금이 표시되어 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 직접적으로 측정할 수 있으며, 전기를 사용하거나 별도의 계측장치 없이 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력 또는 어스앵커의 강연선에서 발생된 손실 장력을 실시간으로 측정할 수 있다.
게다가, 손실 장력 측정부에서 측정된 손실 장력에 대응되도록 손실 장력 발생부에 유압을 주입함으로써 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력을 용이하게 복원시킬 수 있으며, 손실 장력 발생부에 의해 어스앵커의 강연선에 가해지는 장력을 유지시킬 수 있고, 변형부의 변형으로부터 손실 장력 발생부에 의한 복원 정도를 용이하게 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10, 20: 장력 측정 장치
100, 102, 200: 변형부
110: 장력 측정부
110a: 제1 장력 측정기
110b: 제2 장력 측정기
110c: 제3 장력 측정기
210: 손실 장력 발생부
2102: 유압 주입구

Claims (11)

  1. 어스앵커의 강연선 상에 구비되어 상기 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형되는 변형부; 및
    상기 변형부의 변형으로부터 상기 장력을 산출하는 장력 측정부;
    를 포함하고,
    상기 장력 측정부에서는 상기 변형부의 변형 및 상기 장력의 상관관계에 기초하여 상기 장력을 산출하고,
    상기 변형부는 탄성 재질의 구 형상으로 마련되고,
    상기 장력에 의해 상기 변형부의 직경이 증가되며,
    상기 장력 측정부는 상기 변형부가 내부에 삽입되도록 원통형으로 마련된 복수 개의 장력 측정기를 포함하고, 상기 복수 개의 장력 측정기는 서로 다른 직경을 구비하는 장력 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 어스앵커의 강연선 상에 구비되어 상기 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형되는 변형부; 및
    상기 변형부의 변형으로부터 상기 장력을 산출하는 장력 측정부;
    를 포함하고,
    상기 장력 측정부에서는 상기 변형부의 변형 및 상기 장력의 상관관계에 기초하여 상기 장력을 산출하고,
    상기 변형부는 탄성 재질의 구 형상으로 마련되고,
    상기 장력에 의해 상기 변형부의 직경이 증가되며,
    상기 장력 측정부는 상기 변형부가 내부에 삽입되도록 원뿔형으로 마련된 장력 측정기를 포함하고, 상기 장력 측정기의 외주면에는 상기 장력 측정기의 직경 또는 상기 장력을 나타내는 복수 개의 눈금이 표시되는 장력 측정 장치.
  5. 어스앵커의 강연선 상에 구비되어 상기 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형되는 변형부; 및
    상기 변형부의 변형으로부터 상기 장력을 산출하는 장력 측정부;
    를 포함하고,
    상기 장력 측정부에서는 상기 변형부의 변형 및 상기 장력의 상관관계에 기초하여 상기 장력을 산출하고,
    상기 변형부는 탄성 재질의 원통형으로 마련되고,
    상기 변형부에는 상기 원통형의 길이방향을 따라 상기 장력을 나타내는 복수 개의 눈금이 표시되는 장력 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변형부는 양단부의 탄성계수가 중앙부의 탄성계수보다 작게 마련되어, 상기 장력에 의해 상기 변형부의 중앙부보다 양단부가 먼저 변형되는 장력 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 변형부를 사이에 두고 이격 배치된 복수 개의 플레이트를 더 포함하고, 상기 복수 개의 플레이트는 상기 장력에 의해 상기 강연선 상에서 이동되어 상기 변형부를 압축시키는 장력 측정 장치.
  8. 어스앵커의 강연선 상에 구비되어 상기 강연선에 가해지는 장력에 의해 변형되는 변형부; 및
    상기 변형부의 변형으로부터 상기 장력에서 손실된 장력을 산출하는 손실 장력 측정부;
    를 포함하고,
    상기 변형부는 상기 손실된 장력에 의해 원상태로 복귀되고,
    상기 손실 장력 측정부에서는 상기 변형부의 변형 및 상기 장력의 상관관계에 기초하여 상기 손실된 장력을 산출하는 장력 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변형부에 인접하게 배치되어 상기 손실된 장력을 발생시키는 손실 장력 발생부를 더 포함하고,
    상기 손실 장력 발생부에는 유압 주입구가 구비되어, 상기 유압 주입구에 주입되는 유압에 의해 상기 손실 장력 발생부가 수축 또는 팽창되는 장력 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유압 주입구에 주입되는 유압은 상기 손실 장력 측정부에서 산출된 손실된 장력에 대응되어, 상기 강연선에 가해지는 장력이 유지되는 장력 측정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 손실 장력 발생부는 서로 나란히 배치된 복수 개의 튜브를 포함하고,
    상기 복수 개의 튜브에는 상기 유압 주입구가 각각 구비되는 장력 측정 장치.
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