KR101825396B1 - 지중구조물 수직 변위 측정계 - Google Patents

지중구조물 수직 변위 측정계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중구조물 수직 변위 측정계를 게시한다. 본 발명은, 지중구조물의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 왕복운동하는 제 1 프레임과, 상기 제 1 프레임의 외부를 감싸도록 형성되어 상기 지중구조물의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 운동하여 상기 지중구조물의 최대변위를 측정하는 제 2 프레임과, 상기 제 2 프레임이 내부에 배치되며, 상기 제 2 프레임의 운동에 따라 상기 제 2 프레임을 고정시키는 외부케이스와, 상기 외부케이스의 내부에 배치되어 상기 제 1 프레임의 운동에 따라 상기 제 1 프레임의 변위를 측정하는 변위측정계를 포함한다.

Description

지중구조물 수직 변위 측정계{Displacement meter of underground structure}
본 발명은 수직 변위 측정계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지중구조물 수직 변위 측정계에 관한 것이다.
일반적으로 처짐변위를 측정할 수 있는 계측기의 경우 변위계를 사용하여 측정할 수 있다. 특히 일반적인 변위계는 교량이나 구조물의 변위를 측정하기 위하여 교량이나 구조물의 하부에 변위계를 설치한 후 측정한다. 이때, 변위계에서 측정할 수 있는 값은 일시적인 변형만을 측정할 수 있다.
한편, 지중구조물은 일반적으로 지하에 매설되는 경우가 많다. 특히 지중구조물의 경우 지하에 매설되므로 항상 지중구조물의 안정성을 평가하는 것이 중요하다. 이러한 지중구조물의 경우 종류가 다양하고 지중구조물에 가해지는 하중의 종류 및 기간 등이 다양하므로 지중구조물의 변형을 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 특히 상기와 같은 지중구조물의 경우 지중구조물의 안정성을 평가하기 위하여는 하중에 의한 지속적인 변위량과 최대변위량을 측정하는 것이 필요하다.
따라서 하중에 의한 지중구조물의 지속적인 변위량과 최대변위량을 정확하고 신속하게 측정하는 것이 필요하다.
본 발명의 실시예들은 지중구조물에 설치되어 지중구조물의 변형을 수시로 측정가능한 지중구조물 수직 변위 측정계를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 지중구조물의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 왕복운동하는 제 1 프레임과, 상기 제 1 프레임의 외부를 감싸도록 형성되어 상기 지중구조물의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 운동하여 상기 지중구조물의 최대변위를 측정하는 제 2 프레임과, 상기 제 2 프레임이 내부에 배치되며, 상기 제 2 프레임의 운동에 따라 상기 제 2 프레임을 고정시키는 외부케이스와, 상기 외부케이스의 내부에 배치되어 상기 제 1 프레임의 운동에 따라 상기 제 1 프레임의 변위를 측정하는 변위측정계를 포함하는 지중구조물 수직 변위 측정계를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제 1 프레임의 내부에 삽입되어 변위가 가변하도록 설치되며, 상기 지중구조물의 일측과 접촉하는 접촉부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉부는, 상기 지중구조물과 접촉하는 접촉바디부와, 상기 접촉바디부와 연결되어 상기 제 1 프레임의 내부에 삽입되어 길이 조절이 가능한 기어부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제 1 프레임에 설치되어 상기 접촉부의 변위를 가변시키는 회전부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 스토퍼부와, 상기 외부케이스의 내부에 설치되어 상기 스토퍼부가 걸리도록 형성되는 걸림부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 프레임에 설치되어 상기 스토퍼부에 복원력을 제공하는 탄성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부케이스에 설치되어 상기 외부케이스의 수평 여부를 측정하는 수평계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부케이스에 설치되어 상기 지중구조물과 접촉하는 받침부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 받침부는, 상기 지중구조물과 접촉하는 지지프레임과, 상기 외부케이스에 설치되어 상기 지지프레임을 회전 가능하도록 상기 외부케이스에 고정시키는 베어링부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제 1 프레임은 복수개로 형성되고, 상기 복수개의 제 1 프레임은, 제 1 프레임바디부와, 상기 제 1 프레임바디부와 분리 가능하도록 결합하는 제 2 프레임바디부를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 지중구조물에 설치되어 지중구조물의 변형을 수시로 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 지중구조물의 최대변위를 측정함으로써 지중구조물의 변형을 효과적으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중구조물 수직 변위 측정계를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 지중구조물 수직 변위 측정계를 지중구조물에 설치한 것을 보여주는 개념도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중구조물 수직 변위 측정계(100)를 보여주는 개념도이다.
도 1을 참고하면, 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 지중구조물(미도시)의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 왕복 운동하는 제 1 프레임(120)을 포함한다. 이때, 제 1 프레임(120)은 복수개로 형성될 수 있다. 구체적으로 복수개의 제 1 프레임(120)은 제 1 프레임바디부(121)와, 제 1 프레임바디부(121)와 분리 가능하도록 결합하는 제 2 프레임바디부(122)를 구비할 수 있다.
또한, 지중구조물 수직 변형 측정계(100)는 제 1 프레임(120)의 외부를 감싸도록 형성되는 제 2 프레임(140)을 포함한다. 제 2 프레임(140)은 상기 지중구조물의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 운동하여 상기 지중구조물의 최대변위를 측정할 수 있다.
구체적으로 제 2 프레임(140)은 상기 지중구조물의 변위에 따라 후술할 외부케이스(150) 내측에서 이동할 수 있다. 이때, 제 2 프레임(140)은 상기 지중구조물의 변위 중에서 최대변위에 도달하면, 최대변위를 기록할 수 있다.
한편, 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 제 2 프레임(140)이 내부에 배치되면, 제 2 프레임(140)의 운동에 따라 제 2 프레임(140)을 고정시키는 외부케이스(150)를 포함한다.
또한, 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 외부케이스(150)의 내부에 배치되어 제 1 프레임(120)의 운동에 따라 제 1 프레임(120)의 변위를 측정하는 변위측정계(180)를 포함한다. 이때, 변위측정계(180)는 제 1 프레임(120)의 위치에 따라 가변하는 저항을 근거로 제 1 프레임(120)의 변위를 측정할 수 있다.
지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 제 1 프레임(120) 내부에 삽입되어 변위가 가변하도록 설치되며, 상기 지중구조물의 일측과 접촉하는 접촉부(110)를 포함할 수 있다. 이때, 접촉부(110)는 상기 지중구조물과 접촉하는 접촉바디부(111)를 포함할 수 있다. 또한, 접촉부(110)는 접촉바디부(111)와 연결되어 제 1 프레임(120) 내부에 삽입되어 길이 조절이 가능한 기어부(112)를 포함할 수 있다.
이때, 접촉바디부(111)의 끝단은 뾰족하게 형성되어 상기 지중구조물과 접촉할 수 있다. 또한, 기어부(112)는 원기둥 형태로 형성되어 외면에 기어이가 형성될 수 있다.
한편, 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 제 1 프레임(120)에 설치되어 접촉부(110)의 변위를 가변시키는 회전부(130)를 포함할 수 있다. 이때, 회전부(130)의 외면에는 기어이가 형성되어 기어부(112)와 서로 맞물리면서 기어부(112)를 회전시킬 수 있다.
지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 제 2 프레임(140)에 회전 가능하도록 설치되는 스토퍼부(161)를 포함할 수 있다. 이때, 스토퍼부(161)는 제 2 프레임(140)의 일단에 회동 가능하도록 설치되어 제 2 프레임(140)의 이동에 따라 회전할 수 있다.
또한, 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 제 2 프레임(140)과 스토퍼부(161)에 설치되는 탄성부(162)를 포함할 수 있다. 이때, 탄성부(162)는 토션스프링 형태로 형성되어 스토퍼부(161)에 복원력을 제공할 수 있다. 특히 탄성부(162)는 스토퍼부(161)가 회전하는 경우 스토퍼부(161)을 원상태로 복귀시킬 수 있다.
한편, 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 외부케이스(150)에 설치되어 외부케이스(150)의 수평 여부를 측정하는 수평계(190)를 포함할 수 있다. 이때, 수평계(190)는 일반적으로 사용되는 수포계 등을 포함할 수 있다.
지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 외부케이스(150)의 일단에 설치되는 받침부(170)를 포함할 수 있다. 이때, 받침부(170)는 외부케이스(150)의 일단에 회전 가능하도록 설치되는 베어링부(171)를 포함할 수 있다. 베어링부(171)는 볼베어링 형태로 형성될 수 있다. 또한, 받침부(170)는 베어링부(171)에 설치되어 상기 지중구조물의 내면과 접촉하는 지지프레임(172)을 포함할 수 있다.
지지프레임(172)은 복수개로 형성될 수 있다. 구체적으로 복수개의 지지프레임(172)은 세개로 형성되어 서로 소정각도를 형성할 수 있다. 이때, 복수개의 지지프레임(172)은 베어링부(171)에 각도가 조절되도록 설치될 수 있다. 따라서 복수개의 지지프레임(172)은 외부케이스(150)가 상기 지중구조물의 내면과 수평을 유지하도록 도와줄 수 있다.
한편, 이하에서는 지중구조물 수직 변위 측정계(100)의 설치 및 작동방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 지중구조물 수직 변위 측정계(100)를 지중구조물(S)에 설치한 것을 보여주는 개념도이다.
도 2를 참고하면, 지중구조물(S)은 지중에 매설되며, 내부에 공간이 형성되는 모든 구조물을 포함할 수 있다. 상기와 같은 지중구조물(S)에 지중구조물 수직 변위 측정계(100)를 설치하는 방법은 하기와 같다.
우선, 사용자는 지중구조물(S)의 내부로 진입하여 받침부(170)를 지중구조물(S)의 하부에 설치할 수 있다. 이때, 복수개의 지지프레임(172)이 서로 소정각도를 형성하도록 설치하여 평형을 유지할 수 있다. 특히 복수개의 지지프레임(172)은 상기에서 설명한 바와 같이 베어링부(171)에 의하여 회전할 수 있으므로 지중구조물(S)의 하부면이 평평하지 않는 경우에도 평형을 유지시킬 수 있다.
상기와 같이 복수개의 지지프레임(172)을 설치하면, 지지프레임(172) 상에 외부케이스(150)가 배치될 수 있다. 이때, 외부케이스(150)가 지중구조물(S)의 깊이방향으로 배치되도록 상기와 같이 복수개의 지지프레임(172)을 조절할 수 있다.
외부케이스(150)의 배치가 완료되면, 외부케이스(150)로부터 제 1 프레임(120)을 인출할 수 있다. 이때, 필요에 따라 제 1 프레임바디부(121)와 제 2 프레임바디부(122)를 결합하여 설치할 수 있다.
구체적으로 사용자는 제 1 프레임바디부(121)를 외부케이스(150)와 별도로 휴대할 수 있으며, 제 2 프레임바디부(122)는 제 2 프레임(140) 내부에 설치된 상태일 수 있다. 제 1 프레임바디부(121)와 제 2 프레임바디부(122)가 서로 일체로 형성되는 경우는 상기와 다소 상이하게 제 2 프레임바디부(122)로부터 제 1 프레임바디부(121)를 인출하여 고정시킬 수 있다.
한편, 제 1 프레임바디부(121)와 제 2 프레임바디부(122)를 설치한 후, 제 1 프레임바디부(121)의 내부로부터 접촉부(110)를 인출할 수 있다. 구체적으로 회전부(130)를 사용자가 회전하면, 회전부(130)가 회전하면서 기어부(112)를 회전시킬 수 있다. 기어부(112)는 회전부(130)의 회전에 따라 제 1 프레임바디부(121)에서 인출되거나 삽입될 수 있다.
한편, 접촉바디부(111)의 일단이 지중구조물(S)의 상면에 접촉할 때까지 회전부(130)를 통하여 기어부(112)를 제 1 프레임바디부(121)로부터 인출시킬 수 있다. 상기와 같이 작업하면, 회전부(130)를 고정하여 기어부(112)가 제 1 프레임바디부(121)로 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
접촉바디부(111)를 지중구조물(S)의 내면에 접촉시킨 후 제 2 프레임(140)을 외부케이스(150)로부터 인출시킬 수 있다. 이때, 스토퍼부(161)는 외부케이스(150)의 내부에 형성되어 있는 걸림부(151)의 외면에 의하여 회전할 수 있다.
특히 걸림부(151)는 톱니형태로 형성되어 평소에 스토퍼부(161)가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 걸림부(151)는 상기에 한정되지 않고 스토퍼부(161)가 이동하는 것을 방지하는 모든 구조를 포함할 수 있다.
한편, 스토퍼부(161)가 걸림부(151)의 표면을 따라 회전하는 경우 탄성부(162)는 상기에서 설명한 바와 같이 스토퍼부(161)의 회전방향의 반대방향으로 복원력을 제공할 수 있다. 상기 복원력에 의하여 스토퍼부(161)는 제 2 프레임(140)의 이동이 완료되면, 걸림부(151)에 걸려 이동하지 않도록 할 수 있다.
사용자는 상기와 같은 과정을 통하여 제 2 프레임(140)을 외부케이스(150)로부터 인출하여 지중구조물(S)의 내면에 접촉시킨 후 제 2 프레임(140)을 고정시킬 수 있다. 이때, 제 2 프레임(140)이 접촉하는 지중구조물(S)의 내면은 접촉바디부(111)가 접촉하는 지중구조물(S)의 내면과 동일한 평면일 수 있다.
한편, 상기와 같이 제 2 프레임(140)의 설치가 완료되면, 수평계(190)를 통하여 외부케이스(150)의 수평여부를 다시 한번 확인할 수 있다. 이때, 사용자는 외부케이스(150)의 수평이 유지되지 않는 것으로 판단되면, 하부의 지지프레임(172)을 조절하여 외부케이스(150)의 수평을 유지시킬 수 있다.
상기와 같이 지중구조물 수직 변위 측정계(100)의 설치가 완료되면, 사용자는 지중구조물(S)의 외부로 나올 수 있다. 이때, 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 계속해서 지중구조물(S)의 내부에 설치된 상태를 유지할 수 있다.
한편, 지중구조물(S)이 하중에 의하여 계속해서 변형이 수행되면, 지중구조물(S)의 상면에서 가해지는 하중에 의하여 깊이가 가변할 수 있다. 이때, 지중구조물(S)의 상면 또는 하면이 변형이 발생하면, 접촉바디부(111) 또는 지지프레임(172)에 힘을 가하게 된다.
상기와 같이 힘이 가해지면, 제 1 프레임(120)은 제 2 프레임(140) 내부를 움직일 수 있다. 이때, 제 1 프레임(120)은 지중구조물(S)의 변형 방향에 따라 제 2 프레임(140) 내부를 이동하는 방향이 상이해질 수 있다.
한편, 상기와 같이 제 1 프레임(120)이 운동하게 되면, 제 1 프레임(120)에 의하여 변위측정계(180)에서는 제 1 프레임(120)의 변위를 측정할 수 있다. 이때, 변위측정계(180)에는 제 1 프레임(120)의 변위에 따라 발생하는 전류 또는 측정되는 저항 등이 상이해져 제 1 프레임(120)의 변위를 측정할 수 있다.
변위측정계(180)는 상기 측정된 변위를 케이블(미도시) 등의 통신망을 통하여 외부로 송출할 수 있다. 이때, 외부로 송출된 변위는 외부의 제어부(미도시)로 전송될 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 전송된 변위를 통하여 제 1 프레임(120)의 변위를 측정하고, 제 1 프레임(120)의 변위를 통하여 지중구조물(S)의 변위량을 측정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 지중구조물(S)의 변위량을 측정하여 지중구조물(S)의 변형여부를 측정할 수 있다.
따라서 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 지중구조물(S)의 지속적인 변위를 측정함으로써 지중구조물(S)의 변형여부를 실시간으로 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 상기와 같이 지중구조물 수직 변위 측정계(100)가 설치된 후 지중구조물(S)의 변형을 측정하는 동안 지중구조물(S)에서는 최대변위가 발생할 수 있다. 구체적으로 지중구조물(S)의 상면에 순간적으로 최대하중이 발생하는 경우 등과 같이 최악의 상황에서 지중구조물(S)의 변형은 최대가 될 수 있다.
이때, 지중구조물(S)의 변형에 따라 제 2 프레임(140)도 이동할 수 있다. 구체적으로 제 2 프레임(140)은 제 1 프레임(120)과 같이 움직일 수 있다. 그러나 제 2 프레임(140)은 지중구조물(S)의 변위가 최대변위일 때, 걸림부(151)에 의하여 정지된 상태를 유지할 수 있다.
구체적으로 지중구조물(S)의 변위가 제 1 변위인 경우 제 2 프레임(140)은 상기 제 1 변위 위치에서 멈출 수 있다. 또한, 지중구조물(S) 변위가 상기 제 1 변위보다 작은 제 2 변위가 되는 경우 제 2 프레임(140)은 상기 제 1 변위 위치 상태를 유지할 수 있다. 반면, 지중구조물(S) 변위가 상기 제 1 변위보다 큰 제 3 변위에 도달하면, 제 2 프레임(140)은 하측으로 이동하여 상기 제 3 변위에서 멈출 수 있다.
따라서 제 2 프레임(140)은 지중구조물(S)의 운동에 따라 운동하다가 지중구조물(S)의 최대변위에 도달한 상태를 표시할 수 있다. 특히 제 2 프레임(140)은 스토퍼부(161)가 걸림부(151)에 걸림으로써 최대변위 상태를 표시할 수 있다.
따라서 지중구조물 수직 변위 측정계(100)는 지중구조물(S)에 설치되어 지중구조물의 변형을 수시로 측정할 수 있으며, 지중구조물(S)의 최대변위를 측정함으로써 지중구조물(S)의 변형을 효과적으로 측정할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 지중구조물 수직 변위 측정계
110 : 접촉부
120 : 제 1 프레임
130 : 회전부
140 : 제 2 프레임
150 : 외부케이스
151 : 걸림부
161 : 스토퍼부
162 : 탄성부
170 : 받침부
180 : 변형측정계
190 : 수평계

Claims (10)

  1. 지중구조물의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 왕복운동하는 제 1 프레임과,
    상기 제 1 프레임의 외부를 감싸도록 형성되어 상기 지중구조물의 일측에 접촉하여 상기 지중구조물의 변형에 따라 운동하여 상기 지중구조물의 최대변위를 측정하는 제 2 프레임과,
    상기 제 2 프레임이 내부에 배치되며, 상기 제 2 프레임의 운동에 따라 상기 제 2 프레임을 고정시키는 외부케이스와,
    상기 외부케이스의 내부에 배치되어 상기 제 1 프레임의 운동에 따라 상기 제 1 프레임의 변위를 측정하는 변위측정계와,
    상기 제 2 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 스토퍼부와,
    상기 외부케이스의 내부에 설치되어 상기 스토퍼부가 걸리도록 형성되는 걸림부를 포함하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 프레임의 내부에 삽입되어 변위가 가변하도록 설치되며, 상기 지중구조물의 일측과 접촉하는 접촉부를 더 포함하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 접촉부는,
    상기 지중구조물과 접촉하는 접촉바디부와,
    상기 접촉바디부와 연결되어 상기 제 1 프레임의 내부에 삽입되어 길이 조절이 가능한 기어부를 구비하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 프레임에 설치되어 상기 접촉부의 변위를 가변시키는 회전부를 더 포함하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 프레임에 설치되어 상기 스토퍼부에 복원력을 제공하는 탄성부를 더 포함하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부케이스에 설치되어 상기 외부케이스의 수평 여부를 측정하는 수평계를 더 포함하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부케이스에 설치되어 상기 지중구조물과 접촉하는 받침부를 더 포함하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 받침부는,
    상기 지중구조물과 접촉하는 지지프레임과,
    상기 외부케이스에 설치되어 상기 지지프레임을 회전 가능하도록 상기 외부케이스에 고정시키는 베어링부를 구비하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 프레임은 복수개로 형성되고,
    상기 복수개의 제 1 프레임은,
    제 1 프레임바디부와,
    상기 제 1 프레임바디부와 분리 가능하도록 결합하는 제 2 프레임바디부를 구비하는 지중구조물 수직 변위 측정계.
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KR200236739Y1 (ko) * 2001-04-17 2001-10-26 (주) 한국건설안전기술단 다리나 고가도로의 처짐을 측정하는 장치
JP3376983B2 (ja) 2000-02-16 2003-02-17 三興コントロール株式会社 最大変位量検出装置
KR100946882B1 (ko) 2009-05-25 2010-03-09 윤용수 센서부가 탈착되는 반도체식 지중변위계

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