KR101715243B1 - 앵커의 인장력 시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 앵커 천공홀의 충진된 그라우트에 정착되는 인장재와, 천공홀의 입구에 설치되는 지압판, 상기 인장재의 상단부가 결합 설치되는 앵커헤드로 이루어지는 앵커의 상기 인장재의 인장력을 시험하기 위한 앵커 인장력 시험장치에 관한 것으로, 앵커헤드를 감싸는 앵커헤드 고정장치가 하단부에 설치되는 외주면에 나사상이 형성된 봉 형상의 재인장봉; 상기 지압판의 상부에 설치되는 중공부를 갖는 인장잭 외통; 상기 인장잭 외통의 내부에 유압에 의하여 상하 이동되도록 설치되며, 중심에 상기 재인장봉이 나사 결합되는 실린더; 상기 재인장봉의 상기 실린더 상단부의 외측으로 돌출되는 부분에 설치되는 계측 플레이트를 포함하는 기술구성으로 이루어진다.

Description

앵커의 인장력 시험장치{test apparatus for tension of anckor}
본 발명은 지반 보강용 등에 사용되는 앵커의 강선 또는 강연선의 인장력을 테스트하는 인장력 시험장치에 관한 것이다.
그라우트 홀 내에 강선 또는 강연선의 인장재가 삽입되어 지반 보강용 앵커가 설치되고, 경년변화 또는 설치환경의 변화에 의하여 인장재의 인장력이 감소하게 되면 그라우트 홀 입구에 설치된 지압판과 앵커 헤드의 간격이 이격되게 되고, 이러한 앵커에 대하여는 인장재의 인장력을 보강하거나 교체 설치해주어야 한다. 따라서 특정 앵커의 인장재의 인장력 변화여부를 점검하는 일을 안전성을 확보하기 위하여 매우 중요한 일이다. 등록특허10-1477719호(발명의 명칭: 영구앵커용 인장력 육안 확인장치)(이하, ‘종래기술’이라 함)는 앵커의 인장력을 육안으로 확인하기 위한 장치로서 사용하기 위하여 개발된 발명이다.
도 1은 종래기술의 전체적인 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래기술의 인장력 육안 확인장치에서 지면에 인장재(20)를 정착시키는 정착기구(30)는, 그라우트 홀(1)의 입구 측에 배치된 지압판(810), 지압판(810)의 상측에서 인장재(20)의 다른 쪽 단부인 자유단부의 위치를 인장재(20)가 인장된 상태에서 고정시키는 인장헤드(820, 830)를 포함한다. 지압판(810)과 인장헤드(820, 830) 사이에는 인장력 확인장치를 구성하는 제1탄성부재(840)가 개재된다. 지압판(810)에는 인장재(20)가 통과하는 관통구멍(812)이 마련된다. 인장헤드(820, 830)는, 지압판(810) 상에 배치되는 인장블록(820), 인장블록(820)에 인장재(20)의 자유단부를 정착시키는 웨지(830)로 구성된다. 인장블록(820)에는 지압판(810)을 통과한 인장재(20)가 통과하는 관통구멍(822)이 마련되고, 지압판(810) 및 인장블록(820)을 통과한 인장재(20)는 자유단부가 인장블록(820)에 웨지(830)에 의하여 정착된다. 웨지(830) 대신에 너트가 적용될 수도 있다. 제1탄성부재(840)는, 지압판(810)과 인장블록(820) 사이에 인장재(20)의 인장력에 의하여 압축된 상태로 위치되고, 인장재(20)의 인장력이 감소되면 지압판(810)에 대하여 접근된 인장블록(820)을 원상으로의 복원력으로 이격시킨다. 제1탄성부재(840)로는 스프링 와셔(spring washer)를 적용하는 것이 바람직하다. 실시조건 등에 따라서는, 제1탄성부재(840)로는 스프링 와셔 대신에 단수 또는 복수의 압축코일스프링 등을 적용할 수도 있다. 이에 따르면, 작업자는 제1탄성부재(840)의 압축이 해제되고 인장블록(820)이 지압판(810)으로부터 이격된 상태를 통하여 인장재(20)의 재인장이 요구되는지를 가늠할 수 있다. 즉, 인장재(20)의 인장력이 감소된 정도를 육안으로 확인할 수 있는 것이다. 인장블록(820)에는 인장블록(820)이 제1탄성부재(840)의 복원력에 의하여 지압판(810)에 대하여 이격된 거리를 체크하고 표시하는 인장력 체크기(40)가 설치된다. 인장력 체크기(40)는 인장력 확인장치를 구성한다.
종래기술의 인장력 확인장치는 지압판(810)과 인장블록(820) 사이에 제1탄성부재(840)가 설치되고, 인장재의 인장력이 감소되는 경우에는 제1탄성부재의 복원력에 의하여 인장블록(820)이 상부로 밀려 이격되도록 함으로써 인장력 체크기(40)에서 인장력을 확인할 수 있도록 구성되어 있으나, 제1탄성부재의 경년변화에 의하여 복원력이 감소되는 경우에는 인장재의 인장력이 감소되어도 인장블록(820)을 상승시킬 수 없다. 또한 앵커가 소규모인 경우에는 제1탄성부재에 의하여 인장블록(820)이 상승되는 것을 기대할 수 있으나, 대형의 앵커에는 소형의 앵커에 비하여 상대적으로 큰 인장력을 요구하는 인장재가 설치되기 때문에 인장재의 인장력을 극복하고 신장되는 제1탄성부재를 설치가 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 해결과제는 대형의 앵커에 대해서도 경년변화에 관계없이 원하는 때에 앵커의 인장재의 인장력을 테스트할 수 있는 앵커의 인장력 시험장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 지반 구조물에 영구적으로 설치된 앵커의 인장력을 인위적으로 시험하기 위해서는 앵커헤드에 하중을 가해야 하므로 이를 위한 별도의 장치가 요구되나 이에 필요한 장치의 개발이 전혀 이루어 지지 않고 있어 인장재의 정확한 인장력을 테스트 할 수 없었다. 본 발명은 앵커의 인장력을 정확하게 검출될 수 있도록 한 시험장치를 제공하기 위한 것이며, 나아가 시험장치의 설치시간을 단축하면서도 설치비용을 절감할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 앵커 천공홀의 충진된 그라우트에 정착되는 인장재와, 천공홀의 입구에 설치되는 지압판, 상기 인장재의 상단부가 결합 설치되는 원판형상의 앵커헤드로 이루어지는 앵커의 상기 인장재의 인장력을 시험하기 위한 앵커 인장력 시험장치에 있어서: 상기 앵커헤드를 감싸는 앵커헤드 고정장치가 하단부에 설치되는 외주면에 나사산이 형성된 봉 형상의 재인장봉; 상기 지압판의 상부에 설치되는 중공부를 갖는 인장잭 외통; 상기 인장잭 외통의 내부에 유압에 의하여 상하 이동되도록 설치되며, 중심에 상기 재인장봉이 나사 결합되는 실린더; 상기 재인장봉의 상기 실린더 상단부의 외측으로 돌출되는 부분에 설치되는 계측 플레이트를 포함하고, 상기 앵커헤드 고정장치는 상기 앵커헤드의 반을 내부에 삽입시키는 제1 고정부재(1110)와, 상기 앵커헤드의 나머지 반을 내부에 삽입시키는 제2 고정부재(1111)와, 상기 제1 고정부재(1110)와 상기 제2 고정부재(1111)의 상면에 설치되어 상기 제1 고정부재(1110)와 상기 제2고정부재(1111)가 상호 회동되도록 하는 경첩들(1112), (1113)을 포함하고, 상기 제1 고정부재(1110), 상기 제2 고정부재(1111)는 반원 형상의 상부면(1114), (1117)과, 상기 상부면(1114), (1117)의 외주면에 하향으로 형성되는 측벽(1115), (1118)과, 상기 측벽(1115), (1118)의 하단부로부터 내측으로 절곡되는 하부면(1116), (1119)로 형성되고, 상기 상부면(1114), (1117)들이 상호 대면되는 면의 중앙에는 각각 반원의 관통부가 형성되고 상기 경첩들에 의하여 결합된 상태에서는 원형의 관통공(1120)이 형성되고, 상기 원형의 관통공(1120)을 형성하는 내측벽에는 나사산이 형성되어 상기 재인장봉의 하단부가 나사 결합되는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 계측 플레이트에는 가압봉이 상향 돌출되고, 상기 인장잭 외통에는 상기 가압봉의 상부에 설치되는 변위센서가 설치된 는 변위센서 설치부가 설치되고, 상기 재인장봉이 인장될 때 상기 가압봉이 상기 변위센서에 변위에 비례하는 전위를 발생시키도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 인장잭 외통의 상단부에는 띠형상의 칼라가 더 설치되고, 상기 계측플레이트의 하부면이 상기 칼라의 상단부와 일치되도록 설치하는 것이 바람직하다.
상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 정확히 재인장봉을 들어올리는 힘과 재인장봉의 인장크기를 정확히 계측할 수 있기 때문에 정확한 시험을 수행할 수 있다.
또한 앵커의 설치환경에 영향을 받지 않고 편리하게 시험장치를 설치할 수 있어 빠른 시간 내에 정확한 시험을 수행할 수 있다.
또한 유압에 의하여 실린더를 상승시켜 재인장봉을 인장시킴으로써 충분히 대형화된 앵커에도 적용할 수 있다.
또한 육안 또는 전기적 신호 장치에 의해서도 인장결과를 알 수 있다.
도 1은 종래기술의 전체적인 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 설치과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 결합수단을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 설치과정을 설명하기 위한 개념도이고, 도 4는 본 발명의 결합수단을 설명하기 위한 사시도이다.
앵커는 통상적으로 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 천공홀 내부에 충진되는 그라우트에 정착되는 강연선과, 천공홀 입구에 설치되는 지압판(101)과, 지압판(101)을 통과하여 상부로 돌출되는 인장재인 강연선을 통과시키도록 통과공들이 형성된 중간 원판부재(102), 중간원판부재(102)의 상부에 설치되어 강연선이 유동되지 않도록 단부에서 쐐기 또는 너트로 고정시키는 원판형상의 앵커 헤드(113)를 구비한다.
또한 도 2에 도시된 본 발명의 앵커의 인장력 시험장치(100)는 앵커 헤드(113)와 결합되는 결합수단과, 상기 결합수단을 상부로 강제적으로 상향 이동시키기 위한 이동수단과, 상기 이동수단의 변위를 측정하기 위한 측정수단으로 이루어진다.
본 발명의 결합수단을 보다 상세히 설명하기로 한다. 결합수단은 원판형상의 앵커 헤드(113)를 내부에 삽입시킬 수 있도록 구성된 앵커헤드 고정장치(111)와, 원주 형상으로 이루어지며 외주면에 나사산이 형성된 재인장봉(123)으로 이루어지며, 앵커헤드 고정장치(111)는 앵커 헤드(113)의 반을 내부에 삽입시키는 제1 고정부재(1110)와, 나머지 반을 내부에 삽입시키는 제2 고정부재(1111)로 이루어지며, 제1 고정부재(1110)와 제2 고정부재(1111)는 상면에 경첩(1112), (1113)들로 연결되어 있어 고정부재들(1110), (1111)은 상대에 대하여 회동할 수 있다. 또한 제1 고정부재(1110), 제2 고정부재(1111)는 반원 형상의 상부면(1114), (1117)과, 상부면의 외주면에 하향으로 형성되는 측벽(1115), (1118)과, 측벽(1115), (1118)의 하단부로부터 내측으로 절곡되는 하부면(1116), (1119)로 형성된다. 또한 상부면(1114), (1117)들이 상호 대면되는 면의 중앙에는 각각 반원의 관통부가 형성되고 경첩들에 의하여 결합된 상태에서는 원형의 관통공(1120)이 형성되고, 원형의 관통공(1120)을 형성하는 내측벽에는 나사산이 형성되어 재인장봉(123)의 하단부가 나사 결합되도록 한다.
이와 같이 구성된 결합수단을 앵커 헤드(113)에 결합시키기 위해서는 도 4의 (C)에 도시된 바와 같이 제2고정부재(1111)를 수평으로 위치시키고, 제1고정부재(1110)를 상향 이동시켜 경사지게 회동시킨 후 제2고정부재(1111)의 내부에 앵커헤드(113)의 일측을 끼워 삽입시킨 후, 제1고정부재(1110)를 회동시켜 제1고정부재(1110)의 내부에 나머지 앵커헤드(113)가 삽입되어 끼워지도록 한다. 제1고정부재(1110)의 하부면(1116)의 내측으로 절곡되는 돌출길이는 회동시에 하부면(1116)의 단부가 앵커헤드(113)의 측면에 접촉되지 않도록 제2고정부재(1111)의 하부면(1119)의 내측으로 절곡되는 돌출길이보다 작게 형성하는 것이 바람직하다.
인장잭 받침장치(105)는 지압판(101)에 용접 또는 마그네틱을 외주면 하부에 설치하여 상향으로 설치한다. 인장잭 받침장치(105)는 원통형상으로 이루어져, 내부에는 중공부를 갖되, 중공부의 중간에 단턱부가 형성되어 중공부의 내경은 단턱부를 경계로 하부보다 상부의 내경이 크게 형성된다.
또한 인장잭 받침장치(105)의 내측으로는 하면이 인장잭 받침장치(105)의 내측에 형성된 단턱부에 걸쳐지는 인장잭 외통(103)이 설치된다. 인장잭 외통(103)은 내부에 실린더(107)가 삽입되어 상하 이동될 수 있도록 중공부가 형성된다. 인장잭 받침장치(105)과 인장잭 외통(103)은 볼트(109)에 의하여 결합되어 인장잭 외통(103)은 유동되지 않도록 한다.
또한 인장잭 외통(103)의 내부에는 실린더(107)의 이동시의 최저점을 제한하는 스톱퍼역활을 수행하면서 실린더(107)를 유동시키는 유체의 용기 역할을 하도록 수평방향으로 격벽(129)이 설치되며, 격벽(129)에는 유체 분사노즐(127)이 설치되며, 유체 분사노즐(127)에는 외부의 유체공급장치에 연결되는 파이프(115)가 연결된다.
또한 인장잭 외통(103)의 중공부에 삽입되어 상하 이동되는 실린더(107)의 중앙에는 재인장봉(123)과 나사결합되는 나사홈이 형성된 중공부가 형성되며, 저면에 개구부를 갖으며 상향되게 형성된 유체홈(125)이 형성된다.
유체 분사노즐(127)에서 유체가 분사되어 유체홈(125)에 충진된 후 계속적으로 유체가 분사되게 되면 실린더(107) 및 재인장봉(123)이 상향되게 됨으로써 제1고정부재(1110), 제2고정부재(1111)에 감싸여진 앵커헤드(113) 또한 상향 이동되게 되기 때문에 앵커헤드(113)에 고정된 강연선이 인장되게 됨으로써 강연선의 인장력을 시험할 수 있다. 역으로 유체 분사노즐(127)에서 유체를 흡인하여 외부로 배출하게 되면 실린더(107)는 하향하게 되어 원래 위치로 돌아오게 된다.
또한, 인장잭 외통(103)의 상단부 외주면에는 띠형상의 칼라(117)가 설치된다. 칼라(117)의 상단부는 인장잭 외통(103) 보다 높게 설치되고, 칼라(117)에는 ∩자 형상의 변위센서 설치부(130)가 설치된다. 변위센서 설치부(130)는 ∩자 형상으로 이루어지되 하단부가 칼라(117)에 결합되는 몸체(131), 몸체(131)의 상부면으로부터 하향되게 설치되고 하단부에 변위센서(140), (140')가 설치되는 센서 설치봉(132), (132')으로 이루어진다. 또한, 재인장봉(123)의 실린더(107)의 상부면으로부터 돌출되는 돌출부위에는 고정판 너트(121)가 설치되고, 고정판 너트(121)에는 계측 플레이트(119)가 설치된다. 계측 플레이트(119)의 설치높이는 계측 플레이트(119)의 하면과 칼라(117)의 상단부가 일치되도록 설치되도록 함으로써 재인장봉(123)이 인장되는 경우에 육안으로 재인장봉(123)의 인장거리를 측정할 수 있도록 한다. 또한 계측 플레이트(119)에는 상단부가 상기 변위센서(140), (140')를 가압시키도록 가압봉(135), (135')이 상향 돌출되게 설치된다. 재인장봉(123)이 인장되어 가압봉(135), (135')이 상향으로 변위되면 가압봉(135), (135')의 상단부는 변위센서(140), (140')를 가압시키고, 변위센서(140), (140')는 변위량에 비례하는 전위를 발생시켜 외부로 전위를 출력시킴으로써 외부에서 변위량, 즉 인장량을 알 수 있도록 한다.
또한 도 3을 참조하여 본 발명을 설치방법에 대하여 설명하기로 한다.
(a)는 사면에 설치된 통상의 앵커를 나타내는 것이고, (b)는 앵커헤드 고정장치(111)를 앵커헤드(113)에 설치하고, 지압판(101)에 인장잭 받침장치(105)를 용접하여 설치한 상태이고, (c)는 재인장봉(123)을 앵커헤드 고정장치(111)에 나사결합한 상태이고, (d)는 인장잭 받침장치(105)에 인장잭 외통(103)과 실린더(107)를 설치한 상태이고, (e)는 재인장봉(123)에 계측 플레이트(119)를 설치한 상태를 나타낸 것이고, 여기에 변위센서들을 설치하여 도 2의 장치를 완성하게 된다.
이와 같이 완성된 상태에서 실린더(107) 하부에 유체를 주입시켜 실린더(107)를 상승시킴으로써 실린더(107) 중심에 나사 결합된 재인장봉(123)이 인장되고, 계측 플레이트(119)가 상승됨으로써 가압봉(135), (135')이 변위센서(140), (140')를 가압시켜 가압봉의 변위에 따른 전위를 발생킨다.
이때 변위센서(140), (140')는 가압봉의 가압에 따라 전위를 일으키는 압전센서로 구성되는 것을 예시적으로 설명하였으나, 가압봉에 상승된 위치에 따라서 접점이 개폐되도록 높이에 따라 설치되는 다수개의 근접센서로 구성될 수 있으며, 이는 설계자의 의도에 따라서 다양하게 설계될 수 있는 통상적인 변형을 가하여 설계될 수 있다.
변위센서(140), (140')에서 발생되는 변위에 대응하는 전위가 발생되어 외부의 미도시된 콘트롤라에 전송되면, 콘트롤라에서는 재인장봉을 인장시키기 위하여 유체를 이용하여 가압한 힘과 검출되는 전위에 의하여 앵커의 인장력을 검출하게 된다.
100: 앵커의 인장력 시험장치
101: 지압판
102: 중간 원판부재
103: 인장잭 외통
105:인장잭 받침장치
107: 실린더
111: 앵커헤드 고정장치
113: 앵커 헤드
115:파이프
117: 칼라
119: 계측 플레이트
123: 재인장봉
125: 유체홈
127: 유체 분사노즐
129: 격벽
130:변위센서 설치부
140, 140‘변위센서

Claims (3)

  1. 앵커 천공홀의 충진된 그라우트에 정착되는 인장재와, 천공홀의 입구에 설치되는 지압판, 상기 인장재의 상단부가 결합 설치되는 원판형상의 앵커헤드로 이루어지는 앵커의 상기 인장재의 인장력을 시험하기 위한 앵커 인장력 시험장치에 있어서:
    상기 앵커헤드를 감싸는 앵커헤드 고정장치가 하단부에 설치되는 외주면에 나사산이 형성된 봉 형상의 재인장봉;
    상기 지압판의 상부에 설치되는 중공부를 갖는 인장잭 외통;
    상기 인장잭 외통의 내부에 유압에 의하여 상하 이동되도록 설치되며, 중심에 상기 재인장봉이 나사 결합되는 실린더;
    상기 재인장봉의 상기 실린더 상단부의 외측으로 돌출되는 부분에 설치되는 계측 플레이트를 포함하고,
    상기 앵커헤드 고정장치는 상기 앵커헤드의 반을 내부에 삽입시키는 제1 고정부재(1110)와, 상기 앵커헤드의 나머지 반을 내부에 삽입시키는 제2 고정부재(1111)와, 상기 제1 고정부재(1110)와 상기 제2 고정부재(1111)의 상면에 설치되어 상기 제1 고정부재(1110)와 상기 제2고정부재(1111)가 상호 회동되도록 하는 경첩들(1112), (1113)을 포함하고,
    상기 제1 고정부재(1110), 상기 제2 고정부재(1111)는 반원 형상의 상부면(1114), (1117)과, 상기 상부면(1114), (1117)의 외주면에 하향으로 형성되는 측벽(1115), (1118)과, 상기 측벽(1115), (1118)의 하단부로부터 내측으로 절곡되는 하부면(1116), (1119)로 형성되고, 상기 상부면(1114), (1117)들이 상호 대면되는 면의 중앙에는 각각 반원의 관통부가 형성되고 상기 경첩들에 의하여 결합된 상태에서는 원형의 관통공(1120)이 형성되고, 상기 원형의 관통공(1120)을 형성하는 내측벽에는 나사산이 형성되어 상기 재인장봉의 하단부가 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 앵커 인장력 시험장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 계측 플레이트에는 가압봉이 상향 돌출되고,
    상기 인장잭 외통에는 상기 가압봉의 상부에 설치되는 변위센서가 설치된 는 변위센서 설치부가 설치되고, 상기 재인장봉이 인장될 때 상기 가압봉이 상기 변위센서에 변위에 비례하는 전위를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 앵커 인장력 시험장치.
  3. 청구항1에 있어서, 상기 인장잭 외통의 상단부에는 띠형상의 칼라가 더 설치되고, 상기 계측플레이트의 하면과 상기 칼라의 상단부가 일치되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 앵커 인장력 시험장치.
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