KR101692057B1 - 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 정적 및 동적재료특성 평가용 복합 시험장치 및 이를 이용한 콘크리트 강도 시험방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 크리프시험, 압축강도시험, 내충격시험, 일반재히 휨강도시험, 급속재하 휨강도시험, 일반재하 인장강도시험, 급속재하 인장강도시험을 필요에 따라 하나의 시험장치에서 시험할 수 있도록 설계된 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치에 관한 것이다.

Description

콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치{niversal Testing Machine for Evaluating Static and Dynamic Material Properties of Concrete}

본 발명은 하나의 장치로 콘크리트 시험체에 대한 크리프시험, 압축강도시험, 내충격시험, 일반재히 휨강도시험, 급속재하 휨강도시험, 일반재하 인장강도시험, 급속재하 인장강도시험을 필요에 따라 수행 수 있도록 하는 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치에 관한 것이다.

콘크리트의 사용조건을 만족하기 위하여는 피로시험, 압축강도시험, 휨강도시험, 인장강도시험은 필수적이다.

피로강도시험은 물체에 외력을 부하했을 때 순간적인 변형 후에 시간과 더불어 완만하게 진행하는 크리프의 변형량을 측정하는 시험으로써 가장 기본적인 시험에 해당하며, 압축강도 시험은 콘크리트 시험체에 정적인 하중을 가하였을 때의 지지력과 안정성을 살피기 위한 시험으로서, 콘크리트, 철근 콘크리트 및 프리스트레스트 콘크리트는 주로 콘크리트의 압축 강도를 이용하므로, 콘크리트의 압축강도시험은 콘크리트의 가장 중요한 시험 중 하나이다.

또한, 휨강도시험은 콘크리트의 휨정도 및 응력을 측정하는 시험이며, 인장강도시험은 콘크리트의 인장력을 측정하는 시험으로 통상적으로 이루어지는 시험이다.

내충격시험은 강한 하중을 가하였을 때의 콘크리트의 응력을 측정하는 시험이어 추가적인 하중을 가하기 위한 장치를 별도로 구비하거나, 압축강도 시험과는 별개의 시험으로 이루어지는 것이 통상적이다.

각각의 시험장치는 시험체의 종류에 따라 그 편의성을 높이기 위한 방향으로 다양하게 개발되어 있다. 그러나 각 시험이 개별적 시험장치에 의하여 진행되는 것이 일반적이므로, 일괄적으로 다양한 시험을 수행하는 경우에는 장비 부재로 인한 불편함이 존재한다.

이와 관련하여 선행기술문헌으로는 다음과 같다.

대한민국 등록특허 제10-149422호 "말뚝 양방향 재하장치의 성능시험장치 및 이를 이용한 성능시험 방법"은 말뚝의 지지력 측정을 위하여 사용되는 재하장치의 상부판부재와 하부판부재 사이가 벌어져서 발현되는 가압력을 지지함으로써, 양방향 재하장치가 만들어 낼 수 있는 최대 가압력이 어느 정도인지 그 성능을 시험할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 중앙삽입부가 형성되어 있는 링 형상의 콘크리트 지지체와, 외면구속부재와, 한 쌍의 간격채움지지대와, 일측의 간격채움지지대 내면과 양방향 재하장치 사이에 배치되어 양방향 재하장치의 팽창에 의해 발생하는 가압력을 측정하는 로드셀을 포함하여 구성되며; 양방향 재하장치는 팽창되는 방향이 수평방향이 되도록 누어진 상태로 상기 로드셀 및 타측의 간격채움지지대 사이에서 밀착되도록 삽입배치되고, 양방향 재하장치가 수평방향으로 팽창됨으로써 발생되는 양방향 재하장치에 의한 가압력을 로드셀에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 말뚝 양방향 재하장치의 성능시험장치 및 이를 이용한 말뚝 양방향 재하장치의 성능시험방법이 제공되고 있으나, 이는 말뚝 양방향의 재하성능을 측정하기 위한 장치이므로, 다양한 시험을 수행하기 위한 기술개발에 대하여는 문헌에 기재된 바가 없다.

대한민국 공개특허공보 제10-0774777호 "2중 팩-앵커를 이용한 재하시험방법 및 장치"는 현장타설말뚝 지지 지반에 와이어 또는 환봉으로 제작된 팩-앵커를 설치하여, 상기 말뚝 상부에 인장시험장치를 설치한 후, 현장타설말뚝의 압축재하시험을 통해 말뚝의 반력하중과 재하 후 말뚝상태를 체크하여 지반을 보강하는 2중 팩-앵커를 이용한 재하시험방법 및 이를 이용한 보강방법 및 관련장치에 관한 것으로, 현장에 타설되는 대구경 말뚝에 팩-그라우팅(Pack-Grouting)을 이용한 팩-앵커 정재하시험을 실시하고, 이를 바탕으로 말뚝기초의 최적화를 지향하고, 현장타설말뚝의 손상을 몰탈 주입제로 보강·보수하여 별도의 지지력 보강체를 설치하지 않아도 되는 2중 팩-앵커를 이용한 재하시험방법 및 이를 이용한 보강방법 및 관련장치에 관한 것이다. 이 역시 2중팩-앵커를 이용한 재하시험방법에 관한 기술을 구현하고는 있으나, 재하시험과 함께, 휨강도시험, 인장강도시험을 수행할 수 있는 방안에 대하여는 기재된 바가 없다.

따라서 다양한 콘크리트 관련 시험이 하나의 시험장치에 의하여 진행될 수 있는 장비 개발의 필요성이 더욱 부각되고 있다.

[문헌 1] 대한민국 등록특허 제10-149422호 "말뚝 양방향 재하장치의 성능시험장치 및 이를 이용한 성능시험 방법", 2015.02.15 [문헌 2] 대한민국 공개특허공보 제10-0774777호 "2중 팩-앵커를 이용한 재하시험방법 및 장치", 2007.11.01

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 하나의 시험장치에 의해 다양한 시험이 가능한 시험장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 「상면이 평판으로 형성된 받침대(100); 외주연에 나사산이 형성된 원기둥형 부재로서, 상기 받침대(100) 상면 양 측부에 한 쌍씩 나란히 구비된 기둥부(200); 상기 받침대(100) 상공에 수평으로 구비되는 프레임부재로서, 상기 기둥부(200) 각각이 삽입되는 관통홈이 구비되어 있고, 상기 관통홈에는 인가되는 전원에 의해 상기 기둥부의 나사산을 따라 회전하는 회전부(320)가 구비되어 있어 상기 회전부(320)의 회전에 따라 높이가 조절되는 본체부(300); 상기 본체부(300)의 중심부를 관통한 상태로 고정된 유압실린더(400); 상기 유압실린더(400) 상부와 연통되어 있고, 제1유압관(10), 제2유압관(20) 및 제3유압관(30) 연결되어 있어 유압의 흐름을 제어하는 유압밸브부(500); 상기 유압실린더(400)의 내경에 위치하여 상기 유압실린더(400) 내부로 유입되는 유압에 따라 일정변위로 상하운동하도록 구비된 유압피스톤(600); 상기 유압피스톤(600) 하부면에 결합되어 상기 받침대(100) 위에 배치된 시험체에 압력을 가하는 재하지그(700); 제어신호에 따라 상기 제1유압관(10)을 통해 상기 유압밸브부(500)에 유압용오일을 공급하거나, 상기 유압밸브부(500)에서 상기 제2유압관(20)을 통해 배출되는 유압용오일을 수급하도록 구성된 유압유닛(800); 제어신호에 따라 상기 유압밸브부(500)에서 상기 제3유압관(30)을 통해 공급되는 유압용오일을 내부에 충전시키거나, 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압밸브부(500)로 급속 배출하도록 구성된 어큐물레이터(accumulator,900); 및 상기 유압밸브부(500), 유압유닛(800) 및 어큐물레이터(900)에 대한 제어신호를 생성하는 제어부(1000); 를 포함하여 구성되되, 상기 제어신호는 크리프신호, 일반재하신호 및 급속재하신호로 분류되고, 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성한 경우에는, 상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 유압실린더(400)에 제공하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 일정하게 유지되도록 하고, 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성한 경우에는, 상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 유압실린더(400)에 지속적으로 정량 공급하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 점증하도록 하고, 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성한 경우에는, 상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 어큐물레이터(900)로 공급하도록 한 후, 상기 어큐물레이터(900) 내부에 유압용오일의 충전(充塡)이 완료되면 상기 어큐물레이터(900)가 내부에 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압밸브부(500)를 거쳐 상기 유압실린더(400)에 급속 제공하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 급증하도록 것을 특징으로 하는 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치」를 제공한다.

본 발명에 의하면 하나의 시험장치에서 크리프시험, 압축강도시험, 휨강도시험, 인장강도시험, 내충격시험을 수행할 수 있어 편의성과 효율성이 크다.

또한 본 발명은 일반재하 조건과 급속재하 조건을 함께 부여할 수 있는 시험장치를 통해 재하조건에 따른 시험체의 응력을 측정할 수 있는 바, 다양한 시험조건에 대응한 시험편의성이 향상된다.

[도 1]은 본 발명 시험장치의 사시도이다.
[도 2]는 본 발명 시험장치의 정면도이다.
[도 3]은 본 발명 시험장치에서 시험수행을 위하여 본체부가 위치조절되는 모습의 도시도이다.
[도 4]는 본 발명 시험장치에서 시험수행을 위하여 유압피스톤이 하방이동하는 모습의 도시도이다.
[도 5]는 본 발명 시험장치의 사진이다.
[도 6]은 본 발명 시험장치의 평면도이다.
[도 7]은 본 발명 시험장치에서 어큐물레이터로 유압용오일이 공급되는 배관의 간략한 평면도이다.
[도 8]은 본 발명 시험장치에서 이루어지는 휨강도시험에 대한 대략적인 도시도이다.
[도 9]는 본 발명 시험장치 및 휨강도시험방법을 위한 상부휨지그지지대 및 상부휨지그의 설치실시예이다.
[도 10]은 본 발명 시험장치를 이용한 휨강도시험의 실시예이다.
[도 11]은 본 발명 시험장치를 이용한 휨강도시험의 세팅사진이다.
[도 12]는 본 발명 시험장치를 이용한 휨강도시험을 위한 상부휨지그지지대 실시예의 상·하면 사진이다.
[도 13]은 본 발명 시험장치를 이용한 휨강도시험의 세팅사진이다.
[도 14]는 본 발명 시험장치를 이용한 인장강도시험의 실시예이다.
[도 15]는 본 발명 시험장치를 이용한 인장강도시험의 실시예이다.
[도 16]는 본 발명 시험장치를 이용한 인장강도시험에 이용되는 인장프레임 및 인장용지지대의 실시예이다.

Ⅰ. 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치

본 발명에 적용되는 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치는 다음과 같이 구성된다.

(1) 상면이 평판으로 형성된 받침대(100);

(2) 외주연에 나사산이 형성된 원기둥형 부재로서, 상기 받침대(100) 상면 양 측부에 한 쌍씩 나란히 구비된 기둥부(200);

(3) 상기 받침대(100) 상공에 수평으로 구비되는 프레임부재로서, 상기 기둥부(200) 각각이 삽입되는 관통홈이 구비되어 있고, 상기 관통홈에는 인가되는 전원에 의해 상기 기둥부의 나사산을 따라 회전하는 회전부(320)가 구비되어 있어 상기 회전부(320)의 회전에 따라 높이가 조절되는 본체부(300);

(4) 상기 본체부(300)의 중심부를 관통한 상태로 고정된 유압실린더(400);

(5) 상기 유압실린더(400) 상부와 연통되어 있고, 제1유압관(10), 제2유압관(20) 및 제3유압관(30) 연결되어 있어 유압의 흐름을 제어하는 유압밸브부(500);

(6) 상기 유압실린더(400)의 내경에 위치하여 상기 유압실린더(400) 내부로 유입되는 유압에 따라 일정변위로 상하운동하도록 구비된 유압피스톤(600);

(7) 상기 유압피스톤(600) 하부면에 결합되어 상기 받침대(100) 위에 배치된 시험체에 압력을 가하는 재하지그(700);

(8) 제어신호에 따라 상기 제1유압관(10)을 통해 상기 유압밸브부(500)에 유압용오일을 공급하거나, 상기 유압밸브부(500)에서 상기 제2유압관(20)을 통해 배출되는 유압용오일을 수급하도록 구성된 유압유닛(800);

(9) 제어신호에 따라 상기 유압밸브부(500)에서 상기 제3유압관(30)을 통해 공급되는 유압용오일을 내부에 충전시키거나, 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압밸브부(500)로 급속 배출하도록 구성된 어큐물레이터(accumulator,900); 및

(10) 상기 유압밸브부(500), 유압유닛(800) 및 어큐물레이터(900)에 대한 제어신호를 생성하는 제어부(1000);

[도 1]은 본 발명에 적용되는 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치의 사시도이며, [도 2]는 상기 시험장치의 정면도이다. 이를 참고하여 상기 시험장치를 이루는 구성요소를 중심으로 설명하도록 한다.

먼저 본 발명은 받침대(100), 기둥부(200), 본체부(300)로 하나의 프레임을 이루고, 이에 부속되는 구성요소가 설치되어 있으며, 근접위치에 유압관(제1유압관 및 제2유압관)으로 연결된 유압유닛(900) 및 제어부(1000)가 기본적인 구성요소가 된다.

상기 받침대(100)는 상면이 평판으로 형성되어 상기 기둥부(200) 및 본체부(300) 등의 구성요소들을 지지한다. 상기 받침대(100)는 시험체를 배치시키기 위한 지지부재의 역할을 한다. 특히 상기 받침대(100)의 상면에 내부로 일정깊이 들어가 좌우로 확공된 가이드홈(110)을 하나 이상이 형성시킬 수 있으며, 이 경우 상기 가이드홈(110)에 휨강도 시험용 하부휨지그(1300)를 끼움 설치할 수 있다.

또한 시험체를 위치시키기 위한 추가 지지대를 상기 받침대 상면에 구비할 수도 있으나 기본적으로는 상기 받침대(100)의 상면은 평평하게 구성하여 시험체 설치가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 받침대(100)의 상면 양 측부에 기둥부(200)가 한 쌍씩 나란히 구비되는데, 상기 기둥부(200)는 원기둥형 부재로서 외주연에 나사산이 형성되어 있음을 특징으로 한다. 상기 기둥부(200)에는 후술하는 본체부(300)가 끼워지며, 더 견고한 지지를 위하여 상기 기둥부(200)의 상면을 커버하는 천장부가 더 설치될 수 있다. 상기 기둥부(200)의 외주연에 형성된 나사산은 상기 본체부(300)의 상하이동을 위해 형성된 것이다.

상기 기둥부(200)에 끼워지는 본체부(300)는 상기 받침대(100) 상공에 수평으로 구비되는 프레임부재이며, 상기 기둥부(200) 각각이 삽입되는 관통홈(310)이 구비되어 있고, 상기 관통홈(310)에는 인가되는 전원에 의해 상기 기둥부(200)의 나사산을 따라 회전하는 회전부(320)가 구비되어 있어 상기 회전부(320)의 회전에 따라 높이가 조절되도록 구성될 수 있다.

상기 본체부(300)에 형성된 관통홈(310)은 상기 기둥부(200)를 삽입시키기 위한 구성이며, 상기 받침대(100) 상공에 수평으로 설치되되, 이는 고정설치되는 것이 아니며, 상기 기둥부(200) 외주연의 나사산을 따라 상하이동이 이루어질 수 있도록 상기 관통홈(310) 내주연에는 상기 나사산에 맞물리는 회전부(320)가 형성되어 있다. 상기 회전부(320)의 구조는 제한이 없으나, 일 실시예로 톱니바퀴 형태의 부재가 체결되어 인가되는 전원에 의해 제어명령에 따라 상기 회전부(320)가 작동하여 상기 본체부(300)가 상하로 이동하는 것을 들 수 있다. [도 6]은 본 발명 시험장치의 평면도이며 이를 통하여 관통홈(310)과 이에 구비된 회전부(320)의 실시예를 확인할 수 있다.

[도 3]은 본 발명 시험장치에서 시험수행을 위하여 본체부(300)의 위치가 조절되는 모습을 나타낸 것이다. 상기 본체부(300)의 상하이동은 별도의 조절리모콘을 이용하여 제어될 수 있으며, 상기 제어부(1000)를 통하여 제어되도록 할 수도 있다.

상기 본체부(300)에는 유압실린더(400), 유압밸브부(500), 유압피스톤(600)이 세팅될 수 있다. 먼저, 상기 유압실린더(400)는 상기 본체부(300)의 중심부를 관통한 상태로 고정되며, 상기 유압실린더(400) 상부에는, 상기 유압실린더(400)와 연통되어 상기 유압유닛(800)으로부터 공급되는 유압용오일의 흐름을 제어하는 유압밸브부(500)가 구비되어 있으며, 상기 유압밸브부(500)에는 유압용오일의 이동로가 되는 제1유압관(10) 내지 제3유압관(30)과 연결되어 있다. 또한, 상기 유압실린더(400)의 내경에는 유압피스톤(600)이 구비되어 상기 유압실린더(400) 내부로 유입되는 유압에 따라 상기 유압피스톤(600) 일정변위로 상하운동하도록 구성된다.

상기 유압유닛(800)으로부터 공급된 유압용오일이 상기 제1유압관(10)을 통하여 상기 유압밸브부(500)로 유입되면, 상기 유압밸브부(500)가 이를 바로 유압실린더(400)로 공급할 수도 있으며, 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 어큐물레이터(900)로 공급할 수도 있다. 위와 같은 유압용오일의 흐름 방향은 정적시험(일반재하시험) 또는 동적시험(급속재하시험)을 위해 제어부(1000)에서 생성하는 제어신호에 따라 결정되는 것이며, 본 발명에서는 콘크리트 강도에 대한 다양한 시험이 한 장치에서 손쉽게 수행될 수 있도록 하는 것이 큰 특징이다.

[도 4]는 본 발명 시험장치에서 유압피스톤(600)이 하방으로 이동하는 모습을 나타낸 것이며, [도 5]는 본 발명 시험장치의 사진이다.

상기 유압밸브부(500)에서 상기 유압실린더(400)로 유압용오일이 공급되면, 이에 따른 유압에 의해 상기 유압피스톤(600)이 하방이동하게 되는데, 상기 유압피스톤(600)의 하부면에는 재하지그(700), 특히 로드셀이 구비된 재하지그가 구비되어 있어 상기 재하지그(700)가 시험체에 상면에 닿은 후부터는 상기 유압실린더(400) 내의 유압에 상응하는 하중을 시험체에 가하게 되는 것이다.

Ⅱ. 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치의 제어를 위한 구성

상기 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치의 제어부(1000)에서 생성되는 제어신호는 크리프신호, 일반재하신호 및 급속재하신호로 분류된다.

(1) 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성한 경우에는,

상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 유압실린더(400)에 제공하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 일정하게 유지되도록 제어된다.

(2) 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성한 경우에는,

상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 유압실린더(400)에 지속적으로 정량 공급하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 점증하도록 제어된다.

(3) 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성한 경우에는,

상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 어큐물레이터(900)로 공급하도록 한 후, 상기 어큐물레이터(900) 내부에 유압용오일의 충전(充塡)이 완료되면 상기 어큐물레이터(900)가 내부에 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압밸브부(500)를 거쳐 상기 유압실린더(400)에 급속 제공하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 급증하도록 제어된다.

위와 같은 제어는 제어부(1000)에서 유압유닛(800), 유압밸브부(500) 및 어큐물레이터(900)의 작동을 제어함으로서 이루어질 수 있다.

상기 유압유닛(800)은 상기 받침대(100)에 근접한 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 상기 유압유닛(800)은 상기 제1유압관(10)을 통해 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)에 공급하여, 상기 유압밸브부(500)의 유압관별 개폐 조정에 따라 유압용오일이 상기 유압실린더(400)에 직접 제공되거나 상기 제3유압관(30)을 통해 어큐물레이터(900)에 충전되는 과정을 거친 후 다시 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압실린더(400)에 제공되도록 한다. 또한, 상기 유압실린더(400)에서 유압밸브부(500)로 배출되는 유압용오일은 상기 제2유압관(20)을 통해 상기 유압유닛(800)으로 회수된다.

상기 제어부(1000)는 장치사용자의 선택에 따라 시험의 종류를 선택할 수 있도록 구성할 수 있다. 콘크리트 시험체의 파괴 특성 파악을 위한 시험은 크리프(creep)시험, 일반재하시험, 급속재하시험으로 크게 구분될 수 있으며, 상기 일반재하시험 및 급속재하시험은 추가부재설치를 통하여 압축강도시험, 휨강도시험 및 인장강도시험에 대한 일반재하시험 또는 급속재하시험으로 이루어질 수 있다.

이를 위해 상기 제어부(1000)는 장치사용자의 선택에 의해 다양한 시험모드가 설정되도록 구성할 수 있는데, 상기 시험모드는 1)크리프시험모드, 2)압축강도시험모드, 3)내충격시험모드, 4)일반휨강도시험모드, 5)급속재하휨강도시험모드, 6)일반인장강도시험모드, 7)급속재하인장강도시험모드 등으로 구분할 수 있다.

예를 들어, 장치사용자가 제어부(1000)에서 크리프시험모드를 선택한 경우에는, 상기 제어부(1000)에서 크리프신호를 생성하고, 일반재하시험모드(압축강도시험, 일반휨강도시험, 일반인장강도시험)를 선택한 경우에는 일반재하신호를 생성하도록 할 수 있다.

또한, 장치사용자가 급속재하시험모드(내충격시험, 급속재하휨강도시험, 급속재하인장강도시험)를 선택한 경우에는 상기 제어부가 급속재하신호를 생성하도록 할 수 있다. 급속재하시험을 위해서는 예비가압이 이루어짐이 바람직한데, 이는 상기 제어부(1000)에서 먼저 크리프신호를 생성하여 일정한 하중을 시험체에 가한 상태에서 상기 급속재하신호를 생성함으로써, 2차적으로 추가하중을 가하도록 하는 것이다.

상기 급속재하신호에 따라 상기 어큐물레이터(900)에 유압용오일이 충전되고, 상기 어큐물레이터(900)로부터 충전완료신호가 발생되면, 상기 제어부(1000)가 상기 어큐물레이터(900)로 유압배출신호를 송신하고, 이 경우 상기 어큐물레이터(900) 내부에 충전(充塡)된 유압용오일이 한번에 급속으로 배출되어 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압실린더(400)에 제공됨으로써 상기 재하지그(700)가 시험체를 추가적으로 가압하여 급속재하시험이 수행되도록 할 수 있다.

상기 어큐물레이터(900)는 상기 본체부(300) 상면에 상기 유압실린더(400)를 사이에 두고 양측에 한 대씩 설치할 수 있다.

[도 7]은 본 발명 시험장치에서 어큐물레이터(900)로 유압용오일이 공급되는 배관의 간략한 평면도이다. 상기 [도 7]을 참조하면 상기 유압유닛(800)으로부터 상기 유압밸브부(500)로 공급된 유압용오일이 상기 제3유압관(30)을 통하여 상기 어큐물레이터(900)로 공급되는 배관상태를 확인할 수 있다.

본 발명과 관련하여 수행되는 시험에 대해서는 아래에서 설명한다.

Ⅲ. 콘크리트 크리프 시험방법

콘크리트 크리프(creep) 시험은 피로강도시험이라고도 하는데, 물체에 외력이 가해졌을 때 순간적인 변형 후에 시간과 더불어 완만하게 진행하는 변형량을 측정하는 시험이다. 즉, 일정 응력 또는 하중하에서 시간의 경과와 함께 재료가 변형하는 현상을 측정하는 시험으로서, 시간의 경과와 함께 증가하는 크리프 변형을 측정하는 시험이다(정적 재료특성 시험).

전술한 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치를 이용하여 콘크리트 크리프(creep) 시험을 수행할 수 있으며, 그 시험방법은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다.

(1-1) 상기 받침대(100) 상면에 변위측정센서가 구비된 원기둥형 시험체(1)를 배치하되, 상기 원기둥형 시험체(1)의 중심축이 상기 재하지그(700)의 중심축과 일치되도록 배치하는 단계;

(1-2) 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계;

(1-3) 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성하여 상기 재하지그(700)가 일정한 하중으로 상기 원기둥형 시험체를 가압하는 단계; 및

(1-4) 일정시간 경과시까지 상기 변위센서가 측정한 시간별 변위 데이타에 기초하여 상기 원기둥형 시험체의 크리프곡선 그래프를 도출하는 단계;

상기 (1-1)단계에서는 변위측정센서가 구비된 원기둥형 시험체(1)를 이용하여 크리프 시험 경과에 따른 시험체의 변위가 측정되도록 한다. 또한, 상기 재하지그(700)에는 로드셀을 결합시켜 응력측정이 함께 이루어지도록 구성함이 바람직하다.

상기 원기둥형 시험체(1)의 중심축이 상기 재하지그의 중심축과 일치하도록 하기 위해 상기 원기둥 시험체(1)를 상기 받침대 상면에 올려놓고, 상기 재하지그(700)의 중심축과 일치되는지를 체크하여 위치를 조정한다.

상기 (1-2)단계는 상기 본체부(300)를 일정높이로 조절하는 단계이다. 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 것은, 상기 유압피스톤(600)의 최대이동거리 및 재하지그(700)가 가하는 하중을 고려하여 시험체에 필요한 하중을 가하기 위함이다.

상기 (1-3)단계에서는 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성하여 상기 유압유닛(700)이 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)에 공급하고, 상기 유압밸브부(500)는 수급한 유압용오일을 직접 상기 유압실린더(400)에 공급하도록 제어한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400)에 발생한 유압에 의해 상기 유압피스톤(600)이 하방으로 이동하고, 상기 유압피스톤(600)의 하단에 결합된 재하지그(700)가 상기 원기둥형 시험체(1)의 상면에 접촉된다.

이후에도, 상기 유압유닛(700)에서는 유압용오일을 계속 공급하다가 일정한 공급량에 이르게 되면 공급을 중단한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400) 내부에는 일정한 유압이 형성되며, 이러한 유압에 대응하는 일정한 압력(하중)이 상기 재하지그(700)를 통해 상기 원기둥형 시험체(1)에 지속적으로 가해진다.

상기 (1-4)단계는 상기 재하지그(700)가 상기 원기둥형 시험체(1)에 일정한 압력(하중)을 가하기 시작한 때부터 일정시간이 경과시까지 상기 변위센서가 측정한 변위 데이터로부터 상기 원기둥형 시험체의 크리프곡선 그래프를 도출하는 단계이다. 상기 원기둥형 시험체(1)는 일정한 하중의 지속적인 재하에 따라 초기에 탄성변형이 이루어지다가 특정 임계시간에 이르러 파괴되며, 이때까지 상기 변형게이지센서가 측정한 변위를 시간별로 정리하여 크리프곡선 그래프를 도출함으로써 시험을 종료하게 된다.

크리프곡선은 크리프 현상을 나타낸 곡선으로서, 일정한 단축(單軸) 응력을 받을 때의 전변형(全變形)과 시간의 관계를 그림으로 나타낸 것으로서 [참고도 1]과 같이 시간에 따라 상대적인 변위에 관한 그래프가 도출될 수 있다.

[참고도 1]

상기 시험이 종료되면, 상기 유압실린더(400)에 존재하던 유압용오일은 상기 유압밸브부(500) 및 제2유압관(20)을 거쳐 상기 유압유닛(700)으로 회수된다.

상기 (1-2)단계 내지 (1-4)단계는 상기 제어부(1000)에서 크리프시험모드 선택에 따라 자동으로 진행되도록 프로그래밍할 수 있다.

Ⅳ. 콘크리트 압축강도 시험방법

전술한 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치를 이용하여 콘크리트 압축강도 시험을 수행할 수 있으며, 그 시험방법은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다. 콘크리트 압축강도 시험 역시 정적 재료특성 시험이다.

(2-1) 상기 받침대(100) 상면에 원기둥형 시험체(1)를 배치하되, 상기 원기둥형 시험체(1)의 중심축이 상기 재하지그(700)의 중심축과 일치되도록 배치하는 단계;

(2-2) 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계;

(2-3) 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700)가 점증하는 하중으로 상기 원기둥형 시험체를 가압하는 단계; 및

(2-4) 상기 원기둥형 시험체의 파괴 발생시 상기 원기둥형 시험체에 가해진 응력을 체크하는 단계;

상기 (2-1)단계에서는 상기 원기둥형 시험체(1)의 중심축이 상기 재하지그의 중심축과 일치하도록 하기 위해 상기 원기둥 시험체(1)를 상기 받침대 상면에 올려놓고, 상기 재하지그(700)의 중심축과 일치되는지를 체크하여 위치를 조정한다.

상기 (2-2)단계는 상기 본체부(300)를 일정높이로 조절하는 단계이다. 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 것은, 상기 유압피스톤(600)의 최대이동거리 및 재하지그(700)가 가하는 하중을 고려하여 시험체에 필요한 하중을 가하기 위함이다.

상기 (2-3)단계에서는 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성하여 상기 유압유닛(700)이 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)에 지속적으로 정량 공급하고, 상기 유압밸브부(500)는 수급한 유압용오일을 직접 상기 유압실린더(400)에 지속적으로 정량 공급하도록 제어한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400)에 발생한 유압에 의해 상기 유압피스톤(600)이 하방으로 이동하고, 상기 유압피스톤(600)의 하단에 결합된 재하지그(700)가 상기 원기둥형 시험체(1)의 상면에 접촉된다.

이후에도, 상기 유압유닛(700)에서는 유압용오일을 지속적으로 정량 공급하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 점증하도록 한다.

크리프시험은 일정한 하중을 시험체에 지속시키면서 변위를 측정하는 것이지만, 압축강도시험은 일정하게 점증하는 하중을 시험체에 가하여 시험체 파괴시의 최대하중을 측정하는 것이므로 상기 원기둥형 시험체에 가해지는 압력을 점증적으로 증가시키기 위하여 일정량의 유압용오일이 상기 유압실린더(400)에 지속적으로 공급될 필요가 있는 것이다.

상기 (2-4)단계는 상기 원기둥형 시험체(1)의 파괴 발생시에 가해진 응력을 체크하는 단계이다. 상기 원기둥형 시험체(1)는 하중에 의해 파괴가 일어나게 되고, 이때의 응력을 측정하여 압축강도를 확인하게 된다. 상기 원기둥형 시험체(1) 파괴시의 응력 측정을 위해서는 상기 재하지그(700)에 로드셀을 설치하여 응력측정이 가능하도록 구성할 수 있다.

상기 시험이 종료되면, 상기 유압실린더(400)에 존재하던 유압용오일은 상기 유압밸브부(500) 및 제2유압관(20)을 거쳐 상기 유압유닛(700)으로 회수된다.

상기 (2-2)단계 내지 (2-4)단계는 상기 제어부(1000)에서 압축강도시험모드 선택에 따라 자동으로 진행되도록 프로그래밍할 수 있다.

Ⅴ. 콘크리트 내충격 시험방법

콘크리트의 강도를 시험하기 위한 시험 종류 중 하나로서 일순간에 강한 하중을 가하였을 때의 응력을 측정하는 시험이 내충격 시험에 해당한다. 이러한 내충격 시험은 동적 재료특성 시험에 해당한다.

전술한 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치를 이용하여 콘크리트 내충격 시험을 수행할 수 있으며, 그 시험방법은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다.

(3-1) 상기 받침대(100) 상면에 변위측정센서가 구비된 원기둥형 시험체(1)를 배치하되, 상기 원기둥형 시험체(1)의 중심축이 상기 재하지그(700)의 중심축과 일치되도록 배치하는 단계;

(3-2) 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계;

(3-3) 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성하여 상기 재하지그(700)가 일정한 하중으로 상기 원기둥형 시험체(1)를 가압하는 단계;

(3-4) 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700)가 상기 원기둥형 시험체(1)에 순간적으로 추가하중을 가하는 단계; 및

(3-5) 상기 원기둥형 시험체(1)의 파괴 발생시 상기 원기둥형 시험체에 가해진 응력을 체크하는 단계;

상기 (3-1)단계에서는 상기 원기둥형 시험체(1)의 중심축이 상기 재하지그의 중심축과 일치하도록 하기 위해 상기 원기둥 시험체(1)를 상기 받침대 상면에 올려놓고, 상기 재하지그(700)의 중심축과 일치되는지를 체크하여 위치를 조정한다.

상기 (3-2)단계는 상기 본체부(300)를 일정높이로 조절하는 단계이다. 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 것은, 상기 유압피스톤(600)의 최대이동거리 및 재하지그(700)가 가하는 하중을 고려하여 시험체에 필요한 하중을 가하기 위함이다.

상기 (3-3)단계에서는 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성하여 상기 유압유닛(700)이 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)에 공급하고, 상기 유압밸브부(500)는 수급한 유압용오일을 직접 상기 유압실린더(400)에 공급하도록 제어한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400)에 발생한 유압에 의해 상기 유압피스톤(600)이 하방으로 이동하고, 상기 유압피스톤(600)의 하단에 결합된 재하지그(700)가 상기 원기둥형 시험체(1)의 상면에 접촉된다.

이후에도, 상기 유압유닛(700)에서는 유압용오일을 계속 공급하다가 일정한 공급량에 이르게 되면 공급을 중단한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400) 내부에는 일정한 유압이 형성되며, 이러한 유압에 대응하는 일정한 압력(하중)이 상기 재하지그(700)를 통해 상기 원기둥형 시험체(1)에 지속적으로 가해진다. 건축물에 가해지는 충격은 통상적으로 건축물에 일정한 하중이 지속적으로 가해지는 상태에서 발생하므로, 실제 건축물에 충격이 가해지는 상황과 유사한 조건을 조성하고자 본 단계를 통해 일정한 하중을 원기둥형 시험체(1)에 가하는 것이다.

상기 (3-4)단계에서는 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700)가 상기 원기둥형 시험체(1)에 순간적으로 추가하중을 가한다. 즉, 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하면, 상기 유압유닛(800)으로부터 상기 제1유압관(10)을 통해 상기 유압밸브부(500)로 공급되는 유압용오일이 상기 제3유압관(30)을 통하여 상기 어큐물레이터(900) 내부로 공급된다. 이에 따라 상기 어큐물레이터(900) 내부에는 유압용오일 충전(充塡)에 의해 고압이 발생되도록 할 수 있으며, 상기 어큐물러이터(900) 내부의 유압이 일정 수준에 이르게 되면, 상기 어큐물러에터(900)가 그 내부에 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압실린더(400)에 급속으로 공급하여 상기 재하지그(700)를 하방향으로 이동시키려는 급속 유압에 의해 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 순간적으로 급증하도록 하는 것이다. 이렇게 순간적으로 급증하는 하중은 상기 재하지그(700)로 상기 원기둥형 시험체(1)를 타격하는 것과 같은 효과를 준다.

다시 정리하면, 상기 급속재하신호에 의하여 상기 유압유닛(800)은 2차적으로 다시 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)로 보내게 되고, 상기 유압밸브부(500)는 상기 유압실린더(400)로 유압용오일을 공급하지 않고 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 어큐물레이터(900)로 유압용오일을 보낸다. 이는 상기 어큐물레이터(900)에 유압용오일을 충전하여 충전된 유압용오일을 한번에 배출시켜 재하지그(700)에 가해지는 순간적 추가 하중이 강하게 형성되도록 하기 위함이다.

상기 어큐물레이터(900)에서 유압용오일을 일시에 배출시키는 방법에는 제한이 없으며, 일 실시예로는 내부 팽창부를 이용하여 임계량 또는 상기 원기둥형 시험체(1)를 파괴시킬 수 있는 하중을 형성할 정도의 오일량이 충전되면 이를 일시에 배출하여 강한 하중을 발생시킬 수 있다.

상기 (3-5)단계에서는 상기 원기둥형 시험체(1)의 파괴 발생시 상기 원기둥형 시험체에 가해진 응력을 체크하는 단계이다. 본 단계를 통해 원기둥형 시험체(1) 파괴 발생시의 응력을 체크하기 위해서는 전술한 (3-4)단계에서 순간적으로 가해지는 추가하중이 상기 원기둥형 시험체(1)를 충분히 파괴시킬 수 있을 만큼 크게 가해져야 한다. 상기 원기둥형 시험체(1) 파괴시의 응력 측정을 위해서는 상기 재하지그(700)에 로드셀을 설치하여 응력측정이 가능하도록 구성할 수 있다.

상기 시험이 종료되면, 상기 유압실린더(400)에 존재하던 유압용오일은 상기 유압밸브부(500) 및 제2유압관(20)을 거쳐 상기 유압유닛(700)으로 회수된다.

상기 (3-2)단계 내지 (3-5)단계는 상기 제어부(1000)에서 크리프시험모드 선택에 따라 자동으로 진행되도록 프로그래밍할 수 있다.

Ⅵ. 콘크리트 휨강도 시험방법

[도 8]은 본 발명 시험장치에서 이루어지는 휨강도 시험 방법을 대략적으로 나타낸 도면이다. [도 10]은 본 발명 시험장치를 이용한 휨강도 시험 방법의 실시예를 나타낸 것이며, [도 11]은 본 발명 시험장치를 이용한 휨강도 시험 방법 실시를 위한 세팅사진이다.

전술한 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치를 이용하여 일반재하에 대한 콘크리트 휨강도 시험(정적 재료특성 시험)을 수행할 수 있으며, 급속재하(충격)에 대한 콘크리트 휨강도 시험(동적 재료특성 시험)을 수행할 수도 있다. 그 시험방법은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다.

1. 일반재하에 대한 콘크리트 휨강도 시험방법

일반재하에 대한 콘크리트 휨강도 시험방법은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다.

(4-1) 상기 받침대(100) 위에 하부휨지그(1300) 한 쌍을 상기 재하지그(700)의 중심축으로부터 양쪽으로 일정거리 이격하도록 배치하고, 상기 재하지그(700) 하면에는 상부휨지그지지부(1100)를 설치한 후 상기 상부휨지그지지부(1100) 하면에 상부휨지그(1200) 한 쌍을 간격조절이 가능하도록 설치하는 단계;

(4-2) 상기 하부휨지그(1300) 상면에 직육면체형 휨시험체(2)를 배치하고, 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 상면 중심축의 양쪽으로 일정거리에 상기 상부휨지그(1200)가 위치하도록 상기 상부휨지그(1200) 한 쌍의 위치를 조절하되, 상기 상부휨지그(1200) 간의 간격이 상기 하부휨지그(1300) 간의 간격보다 좁게 조절하는 단계;

(4-3) 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계;

(4-4) 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700) 하면에 설치된 상부휨지그(1200)가 점증하는 하중으로 상기 직육면체형 휨시험체(2)를 가압하는 단계; 및

(4-5) 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 파괴시까지의 응력을 체크하는 단계;

상기 (4-1)단계에서는 상기 받침대(100) 위에 하부휨지그(1300) 한 쌍을 상기 재하지그(700)의 중심축으로부터 양쪽으로 일정거리 이격하도록 배치하고, 상기 재하지그(700) 하면에는 상부휨지그지지부(1100)를 설치한 후 상기 상부휨지그지지부(1100) 하면에 상부휨지그(1200) 한 쌍을 간격조절이 가능하도록 설치한다. 상기 재하지그(700) 하면에 직접 상부휨지그(1200) 한 쌍을 설치하기 위해서는 공간적인 제약이 있을 수 있고, 결합방법에도 제약이 발생할 수 있는 바, 상기 재하지그(700) 하면에 바로 상부휨지그(1200)를 설치하기보다는 상기 상부휨지그지지부(1100)를 먼저 설치한 후에 상기 상부휨지그 한 쌍을 설치하는 것이 바람직하다.

상기 (4-2)단계에서는 상기 하부휨지그(1300) 상면에 직육면체형 휨시험체(2)를 배치하고, 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 상면 중심축의 양쪽으로 일정거리에 상기 상부휨지그(1200)가 위치하도록 상기 상부휨지그(1200) 한 쌍의 위치를 조절하되, 상기 상부휨지그(1200) 간의 간격이 상기 하부휨지그(1300) 간의 간격보다 좁게 조절한다.

상기 상부휨지그(1200) 및 하부휨지그(1300)의 설치방법에는 제한이 없으나, 간격조절과 필요에 따른 탈착이 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 하부휨지그(1300)의 설치 편의를 위해서는 상기 받침대(100) 상면에 내부로 일정깊이 들어가 좌우로 확공된 가이드홈(110)을 형성시키고, 상기 받침대(100)에 하부휨지그(1300) 한 쌍을 상기 가이드홈(110) 양측으로 일정 이격거리를 두고 끼워 설치할 수 있다.

상기 하부휨지그(1300)는 일반적인 형태로 받침대 상면에 설치될 수 있으며 그 설치형태는 불문한다. 상기 하부휨지그(1300)를 상기 가이드홈(110)에 끼움설치하여 한 쌍의 하부휨지그(1300)에 일정 이격을 둔 상태에서 상면에 직육면체형 휨시험체(2)를 올려놓을 수 있다.

상기 상부휨지그지지부(1100)는 그 상면이 상기 재하지그(700) 하면에 탈착가능하도록 구성되고, 그 하면은 내부로 일정깊이 들어가 좌우로 확공된 라인홈이 하나 이상 형성되어 있는 것을 적용하여 이러한 상부휨지그지지부(1100)를 상기 재하지그의 하면에 장착시킨 후, 설치된 직육면체형 휨시험체(2)의 중심축을 중심으로 상부휨지그(1200) 한 쌍을 상기 상부휨지그지지부(1100)의 라인홈에 일정 이격거리를 두고 끼움설치하는 과정을 거칠 수 있다.

상기 재하지그(700) 및 직육면체형 휨시험체(2)의 중심축, 한 쌍의 상부휨지그(1200)와 한 쌍의 하부휨지그(1300) 사이의 중심선은 [도 13]에 나타난 바와 같이 일치하도록 설치함이 바람직하다.

상기 (4-3)단계는 상기 본체부(300)를 일정높이로 조절하는 단계이다. 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 것은, 상기 유압피스톤(600)의 최대이동거리 및 재하지그(700)가 가하는 하중을 고려하여 직육면체형 휨시험체(2)에 필요한 하중을 가하기 위함이다.

상기 (4-4)단계는 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700) 하면에 설치된 상부휨지그(1200)가 점증하는 하중으로 상기 직육면체형 휨시험체(2)를 가압하는 단계이다.

본 단계에서는 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성하여 상기 유압유닛(700)이 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)에 지속적으로 정량 공급하고, 상기 유압밸브부(500)는 수급한 유압용오일을 직접 상기 유압실린더(400)에 지속적으로 정량 공급하도록 제어한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400)에 발생한 유압에 의해 상기 유압피스톤(600)이 하방으로 이동하고, 상기 유압피스톤(600)의 하단에 결합된 재하지그(700)의 하단에 결합된 상부휨지그(1200)가 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 상면에 접촉된다.

이후에도, 상기 유압유닛(700)에서는 유압용오일을 지속적으로 정량 공급하여 상기 상부휨지그(1200)를 통해 직육면체형 휨시험체(2)에 가해지는 하중이 점증하도록 한다.

휨강도 시험은 가로방향으로 배치된 시험체의 양단을 하부에서 지지하고 시험체의 중단을 상부에서 눌러 시험체 파괴시의 최대하중을 측정하는 것이므로 상기 직육면체형 휨시험체(2)에 가해지는 압력(하중)을 점증적으로 증가시키기 위하여 일정량의 유압용오일이 상기 유압실린더(400)에 지속적으로 공급될 필요가 있는 것이다.

상기 (4-5)단계는 상기 직육면체형 휨시험체(2) 파괴시까지의 응력을 체크하는 단계이다. 본 단계에서는 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 휨변위를 함께 체크하여 응력에 따른 휨정도를 함께 체크할 수 있으며, 시간경과에 따라 점증하는 하중에 의해 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 파단이 일어날 수 있으므로, 파단시까지의 휨정도, 즉 휨변위 및 응력을 측정할 수 있다. 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 파단시 응력을 측정하기 위해서는 상기 재하지그(700)에 로드셀을 설치하여 응력측정이 가능하도록 구성할 수 있다.

상기 시험이 종료되면, 상기 유압실린더(400)에 존재하던 유압용오일은 상기 유압밸브부(500) 및 제2유압관(20)을 거쳐 상기 유압유닛(700)으로 회수된다.

상기 (4-3)단계 내지 (4-5)단계는 상기 제어부(1000)에서 휨강도시험모드 선택에 따라 자동으로 진행되도록 프로그래밍할 수 있다.

2. 급속재하(충격)에 대한 콘크리트 휨강도 시험방법

급속재하에 대한 콘크리트 휨강도 시험방법은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다.

(5-1) 상기 받침대(100) 위에 하부휨지그(1300) 한 쌍을 상기 재하지그(700)의 중심축으로부터 양쪽으로 일정거리 이격하도록 배치하고, 상기 재하지그(700) 하면에는 상부휨지그지지부(1100)를 설치한 후 상기 상부휨지그지지부(1100) 하면에 상부휨지그(1200) 한 쌍을 간격조절이 가능하도록 설치하는 단계;

(5-2) 상기 하부휨지그(1300) 상면에 직육면체형 휨시험체(2)를 배치하고, 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 상면 중심축의 양쪽으로 일정거리에 상기 상부휨지그(1200)가 위치하도록 상기 상부휨지그(1200) 한 쌍의 위치를 조절하되, 상기 상부휨지그(1200) 간의 간격이 상기 하부휨지그(1300) 간의 간격보다 좁게 조절하는 단계;

(5-3) 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계;

(5-4) 상기 제어부(1000)에서 크리프신호를 생성하여 상기 재하지그(700) 하면에 설치된 상부휨지그(1200)가 일정한 하중으로 상기 직육면체형 휨시험체(2)를 가압하는 단계;

(5-5) 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700) 하면에 설치된 상부휨지그(1200)가 상기 직육면체형 휨시험체(2)에 순간적으로 추가하중을 가하는 단계; 및

(5-6) 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 파괴시까지의 응력을 체크하는 단계;

상기 (5-1)단계에서는 상기 받침대(100) 위에 하부휨지그(1300) 한 쌍을 상기 재하지그(700)의 중심축으로부터 양쪽으로 일정거리 이격하도록 배치하고, 상기 재하지그(700) 하면에는 상부휨지그지지부(1100)를 설치한 후 상기 상부휨지그지지부(1100) 하면에 상부휨지그(1200) 한 쌍을 간격조절이 가능하도록 설치한다. 상기 재하지그(700) 하면에 직접 상부휨지그(1200) 한 쌍을 설치하기 위해서는 공간적인 제약이 있을 수 있고, 결합방법에도 제약이 발생할 수 있는 바, 상기 재하지그(700) 하면에 바로 상부휨지그(1200)를 설치하기보다는 상기 상부휨지그지지부(1100)를 먼저 설치한 후에 상기 상부휨지그 한 쌍을 설치하는 것이 바람직하다.

상기 (5-2)단계에서는 상기 하부휨지그(1300) 상면에 직육면체형 휨시험체(2)를 배치하고, 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 상면 중심축의 양쪽으로 일정거리에 상기 상부휨지그(1200)가 위치하도록 상기 상부휨지그(1200) 한 쌍의 위치를 조절하되, 상기 상부휨지그(1200) 간의 간격이 상기 하부휨지그(1300) 간의 간격보다 좁게 조절한다.

상기 상부휨지그(1200) 및 하부휨지그(1300)의 설치방법에는 제한이 없으나, 간격조절과 필요에 따른 탈착이 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 하부휨지그(1300)의 설치 편의를 위해서는 상기 받침대(100) 상면에 내부로 일정깊이 들어가 좌우로 확공된 가이드홈(110)을 형성시키고, 상기 받침대(100)에 하부휨지그(1300) 한 쌍을 상기 가이드홈(110) 양측으로 일정 이격거리를 두고 끼워 설치할 수 있다.

상기 하부휨지그(1300)는 일반적인 형태로 받침대 상면에 설치될 수 있으며 그 설치형태는 불문한다. 상기 하부휨지그(1300)를 상기 가이드홈(110)에 끼움설치하여 한 쌍의 하부휨지그(1300)에 일정 이격을 둔 상태에서 상면에 직육면체형 휨시험체(2)를 올려놓을 수 있다.

상기 상부휨지그지지부(1100)는 그 상면이 상기 재하지그(700) 하면에 탈착가능하도록 구성되고, 그 하면은 내부로 일정깊이 들어가 좌우로 확공된 라인홈이 하나 이상 형성되어 있는 것을 적용하여 이러한 상부휨지그지지부(1100)를 상기 재하지그의 하면에 장착시킨 후, 설치된 직육면체형 휨시험체(2)의 중심축을 중심으로 상부휨지그(1200) 한 쌍을 상기 상부휨지그지지부(1100)의 라인홈에 일정 이격거리를 두고 끼움설치하는 과정을 거칠 수 있다.

상기 재하지그(700) 및 직육면체형 휨시험체(2)의 중심축, 한 쌍의 상부휨지그(1200)와 한 쌍의 하부휨지그(1300) 사이의 중심선은 [도 13]에 나타난 바와 같이 일치하도록 설치함이 바람직하다.

상기 (5-3)단계는 상기 본체부(300)를 일정높이로 조절하는 단계이다. 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 것은, 상기 유압피스톤(600)의 최대이동거리 및 재하지그(700)가 가하는 하중을 고려하여 직육면체형 휨시험체(2)에 필요한 하중을 가하기 위함이다.

상기 (5-4)단계는 상기 제어부(1000)에서 크리프신호를 생성하여 상기 재하지그(700) 하면에 설치된 상부휨지그(1200)가 일정한 하중으로 상기 직육면체형 휨시험체(2)를 가압하는 단계이다.

본 단계에서는 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성하여 상기 유압유닛(700)이 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)에 공급하고, 상기 유압밸브부(500)는 수급한 유압용오일을 직접 상기 유압실린더(400)에 공급하도록 제어한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400)에 발생한 유압에 의해 상기 유압피스톤(600)이 하방으로 이동하고, 상기 유압피스톤(600)의 하단에 결합된 재하지그(700)의 하면에 결합된 상부휨지그(1200)가 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 상면에 접촉된다.

이후에도, 상기 유압유닛(700)에서는 유압용오일을 계속 공급하다가 일정한 공급량에 이르게 되면 공급을 중단한다. 이에 따라 상기 유압실린더(400) 내부에는 일정한 유압이 형성되며, 이러한 유압에 대응하는 일정한 압력(하중)이 상기 상부휨지그(1200)를 통해 상기 직육면체형 휨시험체(2)에 지속적으로 가해진다. 건축물에 가해지는 충격은 통상적으로 건축물에 일정한 하중이 지속적으로 가해지는 상태에서 발생하므로, 실제 건축물에 충격이 가해지는 상황과 유사한 조건을 조성하고자 본 단계를 통해 일정한 하중을 미리 직육면체형 휨시험체(2)에 가하는 것이다.

상기 (5-5)단계는 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700) 하면에 설치된 상부휨지그(1200)가 상기 직육면체형 휨시험체(2)에 순간적으로 추가하중을 가하는 단계이다.

본 단계에서는 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700)의 하면에 설치된 상부휨지그(1200) 상기 직육면체형 휨시험체(2)에 순간적으로 추가하중을 가한다. 즉, 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하면, 상기 유압유닛(800)으로부터 상기 제1유압관(10)을 통해 상기 유압밸브부(500)로 공급되는 유압용오일이 상기 제3유압관(30)을 통하여 상기 어큐물레이터(900) 내부로 공급된다. 이에 따라 상기 어큐물레이터(900) 내부에는 유압용오일 충전(充塡)에 의해 고압이 발생되도록 할 수 있으며, 상기 어큐물러이터(900) 내부의 유압이 일정 수준에 이르게 되면, 상기 어큐물러에터(900)가 그 내부에 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압실린더(400)에 급속으로 공급하여 상기 재하지그(700)를 하방향으로 이동시키려는 급속 유압에 의해 상기 상부휨지그(1200)를 통해 직육면체형 휨시험체(2)에 가해지는 하중이 순간적으로 급증하도록 하는 것이다. 이렇게 순간적으로 급증하는 하중은 상기 상부휨지그(1200)로 상기 직육면체형 휨시험체(2)를 타격하는 것과 같은 효과를 준다.

다시 정리하면, 상기 급속재하신호에 의하여 상기 유압유닛(800)은 2차적으로 다시 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)로 보내게 되고, 상기 유압밸브부(500)는 상기 유압실린더(400)로 유압용오일을 공급하지 않고 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 어큐물레이터(900)로 유압용오일을 보낸다. 이는 상기 어큐물레이터(900)에 유압용오일을 충전하여 충전된 유압용오일을 한번에 배출시켜 상기 상부휨지그(1200)를 통해 전달되는 순간적 추가 하중이 강하게 형성되도록 하기 위함이다.

상기 어큐물레이터(900)에서 유압용오일을 일시에 배출시키는 방법에는 제한이 없으며, 일 실시예로는 내부 팽창부를 이용하여 임계량 또는 상기 직육면체형 휨시험체(2)를 파괴시킬 수 있는 하중을 형성할 정도의 오일량이 충전되면 이를 일시에 배출하여 강한 하중을 발생시킬 수 있다.

상기 (5-6)단계는 상기 직육면체형 휨시험체(2) 파괴시까지의 응력을 체크하는 단계이다. 본 단계에서는 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 휨변위를 함께 체크하여 응력에 따른 휨정도를 함께 체크할 수 있으며, 시간경과에 따라 점증하는 하중에 의해 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 파단이 일어날 수 있으므로, 파단시까지의 휨정도, 즉 휨변위 및 응력을 측정할 수 있다. 상기 직육면체형 휨시험체(2)의 파단시 응력을 측정하기 위해서는 상기 재하지그(700)에 로드셀을 설치하여 응력측정이 가능하도록 구성할 수 있다.

상기 시험이 종료되면, 상기 유압실린더(400)에 존재하던 유압용오일은 상기 유압밸브부(500) 및 제2유압관(20)을 거쳐 상기 유압유닛(700)으로 회수된다.

상기 (5-3)단계 내지 (5-6)단계는 상기 제어부(1000)에서 휨강도시험모드 선택에 따라 자동으로 진행되도록 프로그래밍할 수 있다.

Ⅶ. 콘크리트 인장강도 시험방법

전술한 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치를 이용하여 일반재하에 대한 콘크리트 인장강도 시험(정적 재료특성 시험)을 수행할 수 있으며, 급속재하(충격)에 대한 콘크리트 인장강도 시험(동적 재료특성 시험)을 수행할 수도 있다. 그 시험방법은 다음과 같은 단계에 의하여 이루어진다.

1. 일반재하에 대한 콘크리트 인장강도 시험방법

일반재하에 대한 콘크리트 인장강도 시험방법은 다음과 같은 (6-1)단계 내지 (6-5)단계에 따라 시행된다.

상기 (6-1)단계는 상기 받침대(100)로부터 일정높이에 형성된 수평지지대(1410), 상기 수평지지대(1410)의 양단과 각 일단이 연결되어 상기 수평지지대(1410)를 지지하는 한 쌍의 수직지지대(1420) 및 상기 수평지지대(1410)에서 하방향으로 결합된 시험체상단결합구(1430)를 포함하여 구성되고, 상기 수평지지대(1410) 상단 양측부에 홀이 형성된 인장용지지대(1400); 를 상기 받침대(100) 상면에 설치하되, 상기 수직지지대(1420)의 각 하단을 상기 받침대(100) 상면에 고정시키고, 상하이동이 자유롭도록 상기 인장용지지대(1400)의 홀에 각각 삽입된 한 쌍의 수직프레임(1510), 상기 수직프레임(1510)의 상단부와 결합된 천장프레임(1520), 상기 수직프레임(1510)의 하단부와 결합된 바닥프레임(1530) 및 상기 바닥프레임(1530)에서 상방향으로 결합된 시험체하단결합구(1540)을 포함하여 구성된 인장프레임(1500); 을 상기 재하지그(700)와 결합시키되, 상기 천장프레임(1520)을 상기 재하지그의 하단과 결합시키는 단계이다.

본 (6-1)단계에서는 인장강도 시험을 위하여 [도 14]에서 확인할 수 있는 바와 같은 인장용지지대(1400) 및 인장프레임(1500))를 상기 받침대 상면에 설치한다.

상기 인장용지지대(1400)는 상기 받침대(100)로부터 일정높이에 형성된 수평지지대(1410) 및 상기 수평지지대(1410)의 양단과 각 일단이 연결되어 상기 수평지지대(1410)를 지지하고 각 하단이 상기 받침대(100) 상면에 고정된 한 쌍의 수직지지대(1420)로 구성되고, 아령형 인장시험체(3)의 상단을 결합고정시키기 위하여 상기 수평지지대의 하단에 시험체상단결합구(1430)가 구비되어 있고, 상기 수평지지대(1410) 상단 양측부에 홀(1440)이 2개 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 인장용지지대(1400)와 결합되는 부재로서, 인장프레임(1500)은, 상기 인장용지지대(1400)의 홀에 삽입되되 상하이동이 자유로운 한 쌍의 수직프레임(1510), 천장프레임(1520) 및 바닥프레임(1530)이 각 단부끼리 체결된 인장프레임(1500)으로서, 상기 천장프레임의 상단은 상기 재하지그의 하단과 체결되고, 상기 바닥프레임의 상단은 상기 아령형 인장시험체의 하단을 결합고정시키기 위한 시험체하단결합구(1540)가 구비된 상태를 이룬다.

상기 시험체상단결합구(1430) 및 시험체하단결합구(1540)는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, [도 15] 및 [도 16]에 도시된 인장프레임(1500) 및 인장용지지대(1400)의 실시예와 같이 볼타입 유니버설 조인트를 이용할 수 있다. 또한 상기 아령형 인장시험체(3)의 응력 측정을 위해 설치되는 로드셀을 상기 수평지지대(1410)의 하단에 설치한 후 상기 시험체상단결합구(1430)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 인장용지지대(1400)는 상기 받침대 상면에 고정설치되고, 상기 인장프레임(1500)은 상기 재하지그(700)에 고정설치됨으로써, 상기 재하지그(700)의 상하이동에 따라 상기 인장프레임(1500)의 수직프레임(1510)이 상하로 자유로이 움직이게 되고, 이에 따라 설치될 아령형 인장시험체(3)에 인장력을 가할 수 있게 된다.

상기 (6-2)단계는 상기 시험체상단결합구(1430)와 시험체하단결합구(1540)가 각각 아령형 인장시험체(3)의 상단과 하단을 잡아 물도록 설치하는 단계이다. 즉, 상기 인장용지지대(1400)의 시험체상단결합구(1430) 및 상기 인장프레임(1500)의 시험체하단결합구(1540)에 상기 아령형 인장시험체를 고정시키는 단계이다. 본 단계에 따라 상기 아령형 인장시험체(3)의 상하 단부가 각각 인장용지지대(1400) 및 인장프레임(1500)에 고정되어 상기 재하지그(700)의 상하이동에 따라 인장여부가 좌우된다.

상기 (6-3)단계는 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계이다. 상기 인장시험체의 종류, 형태적 특성을 고려하고, 상기 인장용지지대 및 인장프레임의 규모를 고려하여 상기 아령형 인장시험체에 인장력을 가할 수 있도록 높이를 조절할 수 있다.

상기 (6-4)단계는 상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성하여 상기 유압유닛(800)이 정량의 유압용오일을 상기 유압실린더(400)로 지속적으로 공급하도록 하고, 상기 유압실린더(400) 내에서 점증하는 유압에 의해 상기 인장프레임(1500)이 하방으로 이동하려는 힘으로써 상단의 위치가 고정된 아령형 인장시험체(3)에 하방향 인장력을 가하는 단계이다.

상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성하면, 상기 유압유닛(700)이 상기 유압실린더(400)로 유압용오일을 공급하여 상기 유압실린더(400) 내부의 유압피스톤(600)이 하방으로 이동하려는 힘이 가해지면서 상기 재하지그(700)에 고정설치된 인장프레임(1500)에도 역시 하방으로 이동하려는 힘이 작용한다. 이때 상기 인장프레임(1500)과 연결된 인장용지지대(1400)는 상기 받침대(100) 상면에 고정설치되어 있어 이와 함께 상기 아령형 인장시험체(3)의 상단 위치가 고정되는 반면에 상기 인장프레임(1500)이 하방으로 이동하려는 힘에 의해 상기 아령형 인장시험체(3)의 하단에도 함께 하방으로 이동하려는 힘이 작용하게 됨으로써 상기 아령형 인장시험체(3)의 인장시험이 이루어지게 된다.

상기 제어부(1000)는 설정된 하중조건에 의해 상기 유압유닛(700)으로부터 상기 유압실린더(400)에 일정량의 유압용오일을 지속적으로 공급하여 유압실린더 내의 유압을 점증시킨다. 상기 제어부(1000)의 제어에 의해 상기 유압유닛은 일정량의 유압용오일을 계속 공급하게 되며, 상기 유압밸브부(500)가 상기 유압용오일을 일정하게 지속적으로 상기 유압실린더(400)에 공급하므로 유압은 일정하게 증가하는 것이다. 이에 따라 상기 아령형 인장시험체(3)의 변형에 따라 상기 재하지그(700)의 스크로크가 늘어나게 된다. [도 5]에서는 설치된 아령형 인장시험체가 인장되는 모습을, [도 16]에서는 아령형 인장시험체(3)의 인장변위(D1->D2)를 확인할 수 있다.

상기 (6-5)단계는 상기 아령형 인장시험체(3)의 파괴시까지의 인장변위 및 응력 중 어느 하나 이상을 체크하는 단계이다. 센서에 의해 일정 시간 동안의 인장변위 및 응력을 체크할 수 있으며, 상기 아령형 인장시험체(3)의 파단시의 인장변위 및 응력을 체크할 수 있다. 인장변위는 상기 아령형 인장시험체(3)에 구비된 변위측정센서에 의해 측정될 수 있다. 또한 상기 응력은 상기 재하지그(700)에 구비된 로드셀에 의하여 측정될 수 있다.

상기 시험이 종료되면, 상기 유압실린더(400)에 존재하던 유압용오일은 상기 유압밸브부(500) 및 제2유압관(20)을 거쳐 상기 유압유닛(700)으로 회수된다.

상기 (6-3)단계 내지 (6-5)단계는 상기 제어부(1000)에서 인장강도시험모드 선택에 따라 자동으로 진행되도록 프로그래밍할 수 있다.

2. 급속재하(충격)에 대한 콘크리트 인장강도 시험방법

급속재하(충격)에 대한 인장강도 시험방법은 다음과 같은 (7-1)단계 내지 (7-6)단계에 따라 시행된다.

(7-1) 상기 받침대(100)로부터 일정높이에 형성된 수평지지대(1410), 상기 수평지지대(1410)의 양단과 각 일단이 연결되어 상기 수평지지대(1410)를 지지하는 한 쌍의 수직지지대(1420) 및 상기 수평지지대(1410)에서 하방향으로 결합된 시험체상단결합구(1430)를 포함하여 구성되고, 상기 수평지지대(1410) 상단 양측부에 홀이 형성된 인장용지지대(1400); 를 상기 받침대(100) 상면에 설치하되, 상기 수직지지대(1420)의 각 하단을 상기 받침대(100) 상면에 고정시키고,

상하이동이 자유롭도록 상기 인장용지지대(1400)의 홀에 각각 삽입된 한 쌍의 수직프레임(1510), 상기 수직프레임(1510)의 상단부와 결합된 천장프레임(1520), 상기 수직프레임(1510)의 하단부와 결합된 바닥프레임(1530) 및 상기 바닥프레임(1530)에서 상방향으로 결합된 시험체하단결합구(1540)을 포함하여 구성된 인장프레임(1500); 을 상기 재하지그(700)와 결합시키되, 상기 천장프레임(1520)을 상기 재하지그의 하단과 결합시키는 단계;

(7-2) 상기 시험체상단결합구(1430)와 시험체하단결합구(1540)가 각각 아령형 인장시험체(3)의 상단과 하단을 잡아 물도록 설치하는 단계;

(7-3) 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계;

(7-4) 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성하여 일정하게 유지되는 유압에 의해 상기 인장프레임(1500)이 하방으로 이동하려는 힘으로써 상단의 위치가 고정된 아령형 인장시험체(3)에 하방향 인장력을 가하는 단계;

(7-5) 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700)를 하방향으로 이동시키려는 급속 유압으로 상기 아령형 인장시험체(3)에 인장하중을 더 가하는 단계; 및

(7-6) 상기 아령형 인장시험체(3)의 파괴시까지의 인장변위 및 응력 중 어느 하나 이상을 체크하는 단계;

상기 (7-1)단계는 상기 받침대(100)로부터 일정높이에 형성된 수평지지대(1410), 상기 수평지지대(1410)의 양단과 각 일단이 연결되어 상기 수평지지대(1410)를 지지하는 한 쌍의 수직지지대(1420) 및 상기 수평지지대(1410)에서 하방향으로 결합된 시험체상단결합구(1430)를 포함하여 구성되고, 상기 수평지지대(1410) 상단 양측부에 홀이 형성된 인장용지지대(1400); 를 상기 받침대(100) 상면에 설치하되, 상기 수직지지대(1420)의 각 하단을 상기 받침대(100) 상면에 고정시키고, 상하이동이 자유롭도록 상기 인장용지지대(1400)의 홀에 각각 삽입된 한 쌍의 수직프레임(1510), 상기 수직프레임(1510)의 상단부와 결합된 천장프레임(1520), 상기 수직프레임(1510)의 하단부와 결합된 바닥프레임(1530) 및 상기 바닥프레임(1530)에서 상방향으로 결합된 시험체하단결합구(1540)을 포함하여 구성된 인장프레임(1500); 을 상기 재하지그(700)와 결합시키되, 상기 천장프레임(1520)을 상기 재하지그의 하단과 결합시키는 단계이다.

본 (7-1)단계에서는 인장강도 시험을 위하여 [도 14]에서 확인할 수 있는 바와 같은 인장용지지대(1400) 및 인장프레임(1500))를 상기 받침대 상면에 설치한다.

상기 인장용지지대(1400)는 상기 받침대(100)로부터 일정높이에 형성된 수평지지대(1410) 및 상기 수평지지대(1410)의 양단과 각 일단이 연결되어 상기 수평지지대(1410)를 지지하고 각 하단이 상기 받침대(100) 상면에 고정된 한 쌍의 수직지지대(1420)로 구성되고, 아령형 인장시험체(3)의 상단을 결합고정시키기 위하여 상기 수평지지대(1410)의 하단에 시험체상단결합구(1430)가 구비되어 있고, 상기 수평지지대(1410) 상단 양측부에 홀(1440)이 2개 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 인장용지지대(1400)와 결합되는 부재로서, 인장프레임(1500)은, 상기 인장용지지대(1400)의 홀에 삽입되되 상하이동이 자유로운 한 쌍의 수직프레임(1510), 천장프레임(1520) 및 바닥프레임(1530)이 각 단부끼리 체결된 인장프레임(1500)으로서, 상기 천장프레임(1520)의 상단은 상기 재하지그(700)의 하단과 체결되고, 상기 바닥프레임(1530)의 상단은 상기 아령형 인장시험체(3)의 하단을 결합고정시키기 위한 시험체하단결합구(1540)가 구비된 상태를 이룬다.

상기 시험체상단결합구(1430) 및 시험체하단결합구(1540)는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, [도 15] 및 [도 16]에 도시된 인장프레임(1500) 및 인장용지지대(1400)의 실시예와 같이 볼타입 유니버설 조인트를 이용할 수 있다. 또한 상기 아령형 인장시험체(3)의 응력을 측정을 위해 설치되는 로드셀을 상기 수평지지대(1410)의 하단에 설치한 후 상기 시험체상단결합구(1430)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 인장용지지대(1400)는 상기 받침대(100) 상면에 고정설치되고, 상기 인장프레임(1500)은 상기 재하지그(700)에 고정설치됨으로써, 상기 재하지그(700)의 상하이동에 따라 상기 인장프레임(1500)의 수직프레임(1510)이 상하로 자유로이 움직이게 되고, 이에 따라 설치될 아령형 인장시험체(3)에 인장력을 가할 수 있게 된다.

상기 (7-2)단계는 상기 시험체상단결합구(1430)와 시험체하단결합구(1540)가 각각 아령형 인장시험체(3)의 상단과 하단을 잡아 물도록 설치하는 단계이다. 즉, 상기 인장용지지대(1400)의 시험체상단결합구(1430) 및 상기 인장프레임(1500)의 시험체하단결합구(1540)에 상기 아령형 인장시험체(3)를 고정시키는 단계이다. 본 단계에 따라 상기 아령형 인장시험체(3)의 상하 단부가 각각 인장용지지대(1400) 및 인장프레임(1500)에 고정되어 상기 재하지그(700)의 상하이동에 따라 인장여부가 좌우된다.

상기 (7-3)단계는 상기 본체부(300)의 높이를 조절하는 단계이다. 상기 인장시험체(3)의 종류, 형태적 특성을 고려하고, 상기 인장용지지대(1400) 및 인장프레임(1500)의 규모를 고려하여 상기 아령형 인장시험체(3)에 인장력을 가할 수 있도록 높이를 조절할 수 있다.

상기 (7-4)단계는 상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성하여 상기 유압유닛(800)이 일정량의 유압용오일을 상기 유압실린더(400)로 공급하여 유압을 일정하게 유지시키고, 일정하게 유지되는 유압에 의해 상기 인장프레임(1500)이 하방으로 이동하려는 힘으로써 상단의 위치가 고정된 아령형 인장시험체(3)에 하방향 인장력을 가하는 단계이다.

건축물에 가해지는 충격은 통상적으로 건축물에 일정한 하중이 지속적으로 가해지는 상태에서 발생하므로, 실제 건축물에 충격이 가해지는 상황과 유사한 조건을 조성하고자 본 단계를 통해 일정한 인장하중을 미리 아령형 인장시험체(3)에 가하는 것이다.

상기 (7-5)단계는 상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하여 상기 재하지그(700)를 하방향으로 이동시키려는 급속 유압으로 상기 아령형 인장시험체(3)에 인장하중을 더 가하는 단계이다.

상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성하면, 상기 유압유닛(800)으로부터 공급되는 유압용오일이 상기 제3유압관(30)을 통하여 상기 어큐물레이터(900) 내부로 공급되도록 상기 유압밸브부(500)가 제어된다.

상기 어큐물레이터(900)에서 일정량의 유압용오일 충전에 따른 충전완료신호가 발생되면, 상기 제어부(1000)에서의 유압배출신호에 의해 상기 어큐물레이터(900)가 내부에 충전(充塡)된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압실린더(400)에 급속으로 공급하여 상기 재하지그(700)를 하방향으로 이동시키려는 급속 유압으로 상기 아령형 인장시험체(3)에 순간적으로 인장하중을 더 가하게 된다.

다시 정리하면, 상기 급속재하신호에 의하여 상기 유압유닛(800)은 2차적으로 다시 유압용오일을 상기 유압밸브부(500)로 보내게 되고, 상기 유압밸브부(500)는 상기 유압실린더(400)로 유압용오일을 공급하지 않고 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 어큐물레이터(900)로 유압용오일을 보낸다. 이는 상기 어큐물레이터(900)에 유압용오일을 충전하여 충전된 유압용오일을 한번에 배출시켜 상기 인장프레임(1500)를 통해 전달되는 순간적 추가 인장하중이 강하게 형성되도록 하기 위함이다.

상기 어큐물레이터(900)에서 유압용오일을 일시에 배출시키는 방법에는 제한이 없으며, 일 실시예로는 내부 팽창부를 이용하여 임계량 또는 상기 직육면체형 휨시험체(2)를 파괴시킬 수 있는 하중을 형성할 정도의 오일량이 충전되면 이를 일시에 배출하여 강한 하중을 발생시킬 수 있다.

상기 (7-6)단계는 상기 아령형 인장시험체(3)의 파괴시까지의 인장변위 및 응력 중 어느 하나 이상을 체크하는 단계이다. 센서에 의해 일정 시간 동안의 인장변위 및 응력을 체크할 수 있으며, 상기 아령형 인장시험체(3)의 파단시의 인장변위 및 응력을 체크할 수 있다. 인장변위는 상기 아령형 인장시험체(3)에 구비된 변위측정센서에 의해 측정될 수 있다. 또한 상기 응력은 상기 재하지그(700)에 구비된 로드셀에 의하여 측정될 수 있다.

상기 시험이 종료되면, 상기 유압실린더(400)에 존재하던 유압용오일은 상기 유압밸브부(500) 및 제2유압관(20)을 거쳐 상기 유압유닛(700)으로 회수된다.

상기 (7-3)단계 내지 (7-6)단계는 상기 제어부(1000)에서 인장강도시험모드 선택에 따라 자동으로 진행되도록 프로그래밍할 수 있다.

본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 첨부된 도면과 관련하여 설명되었으나 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

100 : 받침대 200 : 기둥부 300 : 본체부
310 : 관통홈 320 : 회전부 400 : 유압실린더
500 : 유압밸브부 600 : 유압피스톤 700 : 재하지그
800 : 유압유닛 900 : 어큐물레이터 1000 : 제어부
1100 : 상부휨지그지지부 1200 : 상부휨지그
1300 : 하부휨지그 1400 : 인장용지지대
1410 : 수평지지대 1420 : 수직지지대
1430 : 시험체상단결합구 1500 : 인장프레임
1510 : 수직프레임 1520 : 천장프레임
1530 : 바닥프레임 1540 : 시험체하단결합구
10 : 제1유압관 20 : 제2유압관 30 : 제3유압관
1 : 원기둥형 공시체 2 : 직육면체형 휨시험체 3 : 아령형 인장시험체

Claims (1)

1. 상면이 평판으로 형성된 받침대(100);
   외주연에 나사산이 형성된 원기둥형 부재로서, 상기 받침대(100) 상면 양 측부에 한 쌍씩 나란히 구비된 기둥부(200);
   상기 받침대(100) 상공에 수평으로 구비되는 프레임부재로서, 상기 기둥부(200) 각각이 삽입되는 관통홈이 구비되어 있고, 상기 관통홈에는 인가되는 전원에 의해 상기 기둥부의 나사산을 따라 회전하는 회전부(320)가 구비되어 있어 상기 회전부(320)의 회전에 따라 높이가 조절되는 본체부(300);
   상기 본체부(300)의 중심부를 관통한 상태로 고정된 유압실린더(400);
   상기 유압실린더(400) 상부와 연통되어 있고, 제1유압관(10), 제2유압관(20) 및 제3유압관(30) 연결되어 있어 유압의 흐름을 제어하는 유압밸브부(500);
   상기 유압실린더(400)의 내경에 위치하여 상기 유압실린더(400) 내부로 유입되는 유압에 따라 일정변위로 상하운동하도록 구비된 유압피스톤(600);
   상기 유압피스톤(600) 하부면에 결합되어 상기 받침대(100) 위에 배치된 시험체에 압력을 가하는 재하지그(700);
   제어신호에 따라 상기 제1유압관(10)을 통해 상기 유압밸브부(500)에 유압용오일을 공급하거나, 상기 유압밸브부(500)에서 상기 제2유압관(20)을 통해 배출되는 유압용오일을 수급하도록 구성된 유압유닛(800);
   제어신호에 따라 상기 유압밸브부(500)에서 상기 제3유압관(30)을 통해 공급되는 유압용오일을 내부에 충전시키거나, 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압밸브부(500)로 급속 배출하도록 구성된 어큐물레이터(accumulator,900); 및
   상기 유압밸브부(500), 유압유닛(800) 및 어큐물레이터(900)에 대한 제어신호를 생성하는 제어부(1000); 를 포함하여 구성되되, 상기 제어신호는 크리프신호, 일반재하신호 및 급속재하신호로 분류되고,
   상기 제어부(1000)가 크리프신호를 생성한 경우에는, 상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 유압실린더(400)에 제공하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 일정하게 유지되도록 하고,
   상기 제어부(1000)가 일반재하신호를 생성한 경우에는, 상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 유압실린더(400)에 지속적으로 정량 공급하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 점증하도록 하고,
   상기 제어부(1000)가 급속재하신호를 생성한 경우에는, 상기 유압밸브부(500)가 상기 유압유닛(800)에서 수급한 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 어큐물레이터(900)로 공급하도록 한 후, 상기 어큐물레이터(900) 내부에 유압용오일의 충전(充塡)이 완료되면 상기 어큐물레이터(900)가 내부에 충전된 유압용오일을 상기 제3유압관(30)을 통해 상기 유압밸브부(500)를 거쳐 상기 유압실린더(400)에 급속 제공하여 상기 재하지그(700)를 통해 시험체에 가해지는 하중이 급증하도록 것을 특징으로 하는 콘크리트 정적·동적 재료특성 평가용 복합 시험장치.

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