KR101856377B1 - 파일의 복합 시험장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헬리컬 파일을 시험하기 위한 장비에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 헬리컬 파일에 요구되는 인장 압축력, 비틀림은 물론 헬릭스의 용접 강도 까지도 하나의 장비로 신뢰도 높고 간편하게 측정할 수 있도록 하는 복합 시험장비에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 고가의 토크 모터 대신 저가의 유압 실린더로 비틀림 실험을 할 수 있도록 하여, 컴팩트하면서도 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한 장비 내 일정 공간을 유동적으로 분할하여 활용함으로써, 하나의 장비 내에서 비틀림, 인장압축 및 전단강도 시험을 모두 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 또한 복잡한 장치나 보조도구 없이도 다양한 길이의 파일을 결합하고 시험할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 또한 파일과 함께 회전되는 위치에 인디게이터를 추가함으로써 보다 신뢰도 높은 시험 결과를 도출할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

파일의 복합 시험장비 {MULTI MEASUREMENT AND TEST DEVICE FOR PILE}

본 발명은 헬리컬 파일을 시험하기 위한 장비에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 헬리컬 파일에 요구되는 인장 압축력, 비틀림은 물론 헬릭스의 용접 강도 까지도 하나의 장비로 신뢰도 높고 간편하게 측정할 수 있도록 하는 복합 시험장비에 관한 것이다.

일반적으로 건축물이나 토목구조물의 하중을 지지하는 기초를 시공함에 있어서 지반에 파일(pile)을 관입하게 되고, 파일에 타격을 가하는 타격방법과 파일에 압입력을 가하는 압입방법 외에, 시공 소음과 진동이 저감된 회전압입 방식이 개발되어 사용되고 있다.

회전압입 방식에서는 헬리컬 파일(helical anchor pile)이 사용되는데, 헬리컬 파일은 파이프 형태로 된 파일 본체와, 파일 본체의 외주면에 형성된 복수개의 헬릭스(helix)를 포함하여 구성 된다.

헬리컬 파일은 백호우(backhoe)의 붐 선단에 설치한 유압회전장치에 결합하여 회전시키게 되며, 헬리컬 파일을 회전시키기 위한 장비의 높이를 무한정 높게 할 수 없으므로 헬리컬 파일의 길이를 3m 정도로 구성하며, 필요한 관입 깊이가 헬리컬 파일의 길이보다 깊은 경우, 파일의 샤프트 파일을 연결하여 관입하도록 하고 있다.

도 1 내지 도 3은 일반적인 헬리컬 파일의 형상을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 헬리컬 파일(10)은, 헬리컬 파일 본체(11)와, 상기 헬리컬 앙카 파일 본체(11)의 외주면에 결합된 복수개의 헬릭스(12, 13, 14)를 포함한다.

헬리컬 파일(10)의 상부로는 하단이 헬리컬 파일 본체(11)의 상단에 연결되는 제1샤프트 파일(20)이 결합되고, 제1샤프트 파일(20)의 상부로는 하단이 제1샤프트 파일(20)의 상단에 연결되는 제2샤프트 파일(30)이 순차적으로 결합되며, 샤프트 파일(20, 30)의 개수는 전체 파일 관입 깊이에 의하여 결정된다.

헬리컬 파일 본체(11)와 제1샤프트 파일(20) 및 제2샤프트 파일(30)은 파이프 형태로 형성되고, 그 외측으로는 헬릭스(12, 13, 14)가 일정 간격을 두고 용접되어 있다. 헬릭스(12, 13, 14)는 하단에 위치하는 헬릭스(12)의 외경이 가장 작고, 상방에 위치하는 헬릭스(13, 14)의 외경이 상대적 및 순차적으로 큰 것이 바람직하다.

헬리컬 파일 본체(11)의 상단에는 헬리컬 파일(10)의 상단을 백호우에 장착된 유압회전장치(미도시)에 연결하기 위한 제1커플러(40)가 구비되고, 제1샤프트 파일(20)의 상단에는 제2커플러(50)가 구비되며, 제2샤프트 파일(30)의 상단에는 제3커플러(60)가 구비된다. 헬리컬 파일(10)의 헬리컬 파일 본체(11)와 제1커플러(40)는 나사 결합으로 체결되며, 제1샤프트 파일(20)의 하단도 제1커플러(40)에 나사 결합된다. 마찬가지로 제2커플러(50)는 나사 결합으로 제1샤프트 파일(20)과 제2샤프트파일(30)을 체결시킨다.

도 3을 참조하면, 중공 파이프 구조의 헬리컬 파일 본체(11)는 절개되어 경사진 원형의 헬릭스(12)가 용접되어 결합된다. 이러한 헬리컬 파일(10)은 회전되며 헬릭스(12)가 지반을 굴토하며 하강하게 되므로, 인장 압축력은 물론 비틀림 강성이 보장되어야 하고, 또한 헬릭스(12)가 본체(11)에 용접된 부분(15)의 용접 전단 강도가 요구값을 만족시켜야 한다.

과거에는 이러한 헬리컬 파일의 구조시험을 위해, 토션 시험장비와 굽힘 시험장비를 각각 구비하여, 토션 시험장비 내에서 토크 모터를 통해 파일을 비틀며 검사하고, 또한 별도로 굽힘 시험장비 내에서 파일을 길이 방향으로 가압하여 인장압축력을 실험하여야 했다. 또한 비틀림 실험시에 파일을 비틀기 위한 토크 모터는, 회전력 전달 요구 용량이 클수록 고가이며, 그 크기도 매우 대형화되는 문제가 있다.

또한, 비틀림, 굽힘, 전단 강도 등에 대한 시험 장비를 각각 구비하여야 하므로, 도입 비용은 물론 필요한 공간도 증가될 수 밖에 없는 문제가 있다.

공개특허 제2002-0031131호 (2002.04.26. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 기존의 토크 모터를 대체하여 유압 실린더를 통해 비틀림 실험을 할 수 있는 복합 시험장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 장비 내의 공간을 승강 방식으로 다양하게 변경 분할하여, 비틀림 시험은 물론 인장압축 시험 및 전단강도 시험을 하나의 장비 내에서 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 별도의 복잡한 장치나 보조도구를 추가하지 않더라도, 하나의 승강형 플레이트의 상면 및 하면을 활용하여 다양한 길이의 파일에 대해 다양한 결합 및 시험이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 구성은, 파일의 구조 성능시험을 위한 복합 시험장비에 있어서, 시험대상 파일의 제1단부를 고정시키기 위한 제1파일고정부; 시험대상 파일의 상기 제1단부 반대쪽 제2단부를 고정시키기 위한 제2파일고정부; 상기 제1파일고정부와 연결되는 크랭크부; 상기 크랭크부와 피스톤으로 연결되어, 상기 피스톤의 왕복 운동에 따라 상기 크랭크부가 회동되도록 하는 실린더부; 상기 피스톤이 이동될 수 있도록 압력을 가하는 펌프; 상기 피스톤이 상기 크랭크부에 가하는 압력을 측정하기 위한 비틀림 압력센서; 및 상기 크랭크부의 회전각도를 측정하기 위한 각도센서;를 포함하여 구성되고, 상기 실린더부의 피스톤 이동에 의해 상기 크랭크부가 회동되면 상기 제1파일고정부가 회동되면서 시험대상 파일의 제1단부를 비틀고, 이 때 상기 비틀림 압력센서가 상기 피스톤의 압력을 측정하고, 상기 각도센서가 상기 크랭크부의 회전각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 파일의 복합 시험장비를 제공한다.

상기 제1파일고정부와 상기 크랭크부의 사이에는, 비틀림값 측정용 인디게이터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더부는 상기 크랭크부를 중심으로 한 쌍의 실린더가 대칭 배치되어 상기 피스톤이 상기 크랭크부를 양단에서 지지하고, 상기 실린더의 상기 피스톤은 상기 크랭크부의 회동 접선 방향으로 움직이며 상기 크랭크부를 회동시키는 것을 특징으로 한다.

시험대상 파일의 설치 방향과 평행하게 배치되는 승강 샤프트; 및 상기 승강 샤프트를 따라 상기 제1파일고정부로부터 멀어지거나 또는 가까워질 수 있는 승강형 플레이트;를 구비하고, 상기 제2파일고정부는 상기 승강형 플레이트에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 승강형 플레이트의 상기 제2파일고정부 반대면에는 제3파일고정부가 형성되고, 상기 제3파일고정부와 마주보는 하방에는 제4파일고정부가 형성되고, 상기 제4파일고정부의 하측에는 상기 제4파일고정부에 가해지는 수직 하중을 측정하기 위한 로드셀이 배치되어, 상기 승강형 플레이트가 상기 제1파일고정부 방향으로 이동시키고, 상기 제3파일고정부 및 상기 제4파일고정부의 사이에 시험대상 파일을 배치하고 연결할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 제4파일고정부에는 시험대상 파일의 헬릭스 저면을 지지하기 위한 헬릭스 지그가 결합되며, 상기 승강형 플레이트가 상기 제4파일고정부 방향으로 이동 가압하면 상기 제3파일고정부 및 상기 헬릭스 지그 사이에 위치된 시험대상 파일은 수직 가압되고, 이 때 상기 로드셀에서 압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤의 이동 변위 중 허용 가능한 최소 및 최대점을 측정하기 위한 감지센서를 구비하고, 제어부는 상기 감지센서에서 상기 피스톤의 이동 변위가 최소 또는 최대점으로 감지될 때, 신호를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 로드셀의 측방에는 로드셀의 이동 변위 중 허용 가능한 최소 및 최대점을 측정하기 위한 근접센서를 구비하고, 제어부는 상기 근접센서에서 상기 로드셀의 이동 변위가 최소 또는 최대점으로 감지될 때, 신호를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 헬릭스 지그는: 시험대상 파일의 헬릭스 저면을 지지하기 위해, 헬릭스의 경사 각도에 대응되어 면접촉 되는 경사 지지부; 상기 제4파일고정부에 결합되기 위한 저면 결합부; 및 상기 경사 지지부와 저면 결합부의 내측에 시험대상 파일의 상기 제2단부를 수용하기 위한 중공부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 고가의 토크 모터 대신 저가의 유압 실린더로 비틀림 실험을 할 수 있도록 하여, 컴팩트하면서도 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 장비 내 일정 공간을 유동적으로 분할하여 활용함으로써, 하나의 장비 내에서 비틀림, 인장압축 및 전단강도 시험을 모두 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한 복잡한 장치나 보조도구 없이도 다양한 길이의 파일을 결합하고 시험할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한 파일과 함께 회전되는 위치에 인디게이터를 추가함으로써 보다 신뢰도 높은 시험 결과를 도출할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 일반적인 헬리컬 파일의 형상을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 복합 시험장비 정면을 나타내는 도면이다.
도 5는 시험대상 파일을 본 발명의 복합 시험장비에 결합하기 위한 구조체를 나타내는 도면이다.
도 6은 비틀림 시험을 위해 시험대상 파일을 본 발명의 복합 시험장비에 설치한 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 복합 시험장비를 상측에서 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실린더 동작에 따른 비틀림 시험을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 승강형 플레이트를 상승시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 시험대상 파일과 헬릭스 지그를 나타내는 도면이다.
도 11은 시험대상 파일과 헬릭스 지그를 본 발명의 복합 시험장비에 설치하고 하방 가압하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 시험대상 파일과 헬릭스 지그의 단면을 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여, 본 발명의 구성을 상세히 살펴보도록 한다.

도 4는 본 발명의 복합 시험장비 정면을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 복합 시험장비의 본체(100)는 직육면체의 외관 형상을 이루도록 하단패널(110)과 상단패널(120)의 사이를 복수의 지지기둥(130)이 일정 높이를 갖도록 결합되어 있다. 상단패널(120)과 하단패널(110)의 사이 공간으로 시험대상 파일이 배치되고 제거되는 과정을 거치게 되며, 이 때 시험의 종류에 시험대상 파일의 크기에 따라 승강형 플레이트(200)가 승강샤프트(140)를 따라 오르 내리게 된다.

하단패널(110)의 상측으로는 로드셀(510)이 배치되고, 로드셀(510)은 그 상측에 위치되는 판형의 제2파일고정부(또는 제4파일고정부)(540)에 가해지는 수직 압력을 측정하게 된다. 로드셀(510)의 측방으로는 근접센서(520, 530)가 배치되어 로드셀(510)의 상하 작용시 최고 위치에 달하거나, 혹은 최저 위치에 달하게 되는 경우, 이를 감지하도록 한다. 근접센서는 상하로 이격 위치된 근접센서들(530)에 다른 감지체 또는 센서(520)가 근접하면서 최고 위치 혹은 최저 위치에 근접함을 인지하게 되는데, 예컨대 최저 위치에 근접함을 인지하게 되면, 로드셀(510)에 가해진 압축압력을 감소시키거나 중단시키도록 제어할 수 있게 되고, 반대로 최고 위치에 근접하는 경우에는 인장압력을 감소시키거나 중단시키도록 제어할 수 있게 된다.

제2파일고정부(또는 제4파일고정부)(540)는 플레이트 형상이며, 여기에 홈 내지는 관통홀이 형성되어 시험대상 파일의 제2단부측 플랜지(16)와 면접촉되며, 볼트와 같은 결합부재를 통해 플랜지(16)의 홀에 관통되며 상호 결합된다. 만약 승강형 플레이트(200) 없이 시험대상 파일의 상단 제1단부를 제1파일고정부(340)에 결합하는 경우, 540 구성은 시험대상 파일의 하단 제2단부가 결합되는 제2파일고정부에 해당된다. 승강형 플레이트(200)가 배치되는 경우에는, 승강형 플레이트(200)의 저면부가 제3파일고정부(230)가 되고, 540 구성은 제4파일고정부에 해당된다.

승강형 플레이트(200)는 강한 강도를 지지하거나 전달할 수 있도록 일정 두께 이상의 견고한 형태를 갖도록 하고, 상측 및 하측에 형성되는 홈 형상, 또는 상하측을 관통하도록 홀 형태의 파일고정부(220, 230)를 형성한다. 파일고정부(220, 230)에는 볼트와 같은 결합부재가 시험대상 파일에 형성된 플랜지(16)의 고정홀(17)을 동시에 관통하며 체결하도록 한다. 승강형 플레이트(200)는 승강샤프트(140)가 관통되는 홀 형상의 승강부(210)에 의해 지지되는데, 승강샤프트(140)의 외측과 승강부(210)의 내면에는 상호 맞물리는 나사가 형성되어, 승강샤프트(140)가 모터(미도시)에 의해 회전되면, 나사의 작용에 따라 승강부가(210)가 상승하거나 하강하게 된다.

상단패널(120)의 하방으로는 시험대상 파일에 회전력을 전달하기 위한 제1파일고정부(340)가 구비되고, 제1파일고정부(340)는 크랭크부(320)에 연결되어 크랭크부(320)의 회전에 따라 같이 회전되고, 제1파일고정부(340)에 볼트와 같은 결합부재로 결합된 시험대상 파일의 제1단부를 비틀게 된다. 제1파일고정부(340)는 플레이트 형상이며, 여기에 홈 내지는 관통홀이 형성되어 시험대상 파일의 제1단부측 플랜지(16)가 면접촉되며 결합된다.

크랭크부(320)와 제1파일고정부(340)의 사이에는 인디게이터(400)를 추가로 배치하는 것이 바람직하다. 후술할 각도센서(330)와 압력센서(350)를 통해 시험대상 파일의 비틀림값, 토크값을 1차적으로 측정할 수 있는데, 이에 추가적으로 캘리브레이션(calibration)된 공인인증 인디게이터를 추가로 배치할 수 있도록 하여, 객관성을 높일 수 있도록 한다. 각도센서(330)와 압력센서(350)를 통해 측정된 토크와 인디게이터에서 측정된 토크를 상호 비교 보완하며, 시험대상 파일의 강도를 보다 정확하고 객관적으로 판단할 수 있게 된다.

상단패널(120)의 상방으로는 크랭크부(320)에 압력을 가해 회전시키기 위한 실린더부(300)가 구비되고, 실린더부(300)의 피스톤(310) 단부가 크랭크부(320) 테두리 측에 연결된다.

크랭크부(320)에는 각도센서(330)가 구비되어, 크랭크부(320)가 회전되는 각도를 감지하여 계측값을 제어부에 전달한다.

시험대상 파일의 상단 제1단부와 하단 제2단부는 제1파일고정부(340)와 제2파일고정부(540)에 고정되거나, 또는 제1파일고정부(340)와 승강형 플레이트(200) 상측부의 제2파일고정부(220)에 고정되거나, 또는 승강형 플레이트(200) 하측부의 제3파일고정부(230)와 제4파일고정부(540)에 고정될 수 있다. 실린더부(300) 피스톤(310)의 가압에 따라 크랭크부(320)가 회전하게 되면 제1파일고정부(340)의 회전에 따라 시험대상 파일의 비틀림 관련 측정값의 계측이 가능하게 되고, 승강형 플레이트(200)의 하강에 따라 제3파일고정부(230)가 그 하측에 결합된 시험대상 파일의 제1단부를 하방 가압하게 되면, 제4파일고정부(540) 하방의 로드셀(510)에서는 압축 강도를 계측하게 된다.

도 5는 시험대상 파일을 본 발명의 복합 시험장비에 결합하기 위한 구조체를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, (b)에 나타난 바와 같이, 시험대상 파일 본체(11)의 제1단부, 제2단부에는 원판형의 플랜지(16)를 용접으로 결합하게 되고, 경우에 따라서는 (c)와 같이 커플러(40)로 결합된 2개의 본체(11)의 상, 하단에 플랜지(16)를 용접할 수도 있다. 플랜지(16)에는 동심의 일정 간격으로 고정홀(17)이 형성되며, 고정홀(17)은 제1 내지 제4 파일고정부(340)에 형성된 홈 내지 홀에 맞대응되며, 볼트, 너트 등으로 체결하는데 활용된다.

도 6은 비틀림 시험을 위해 시험대상 파일을 본 발명의 복합 시험장비에 설치한 상태를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실린더 동작에 따른 비틀림 시험을 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 8을 참조하면, 시험대상 파일의 본체(11)의 제1단부는 제1파일고정부(340)에 결합시키고, 제2단부는 승강형 플레이트(200)의 제2파일고정부(220)에 결합시킨다. 물론, 승강형 플레이트(200) 없이 바로 제2파일고정부(540)에 결합시킬 수도 있는데, 이하에서는 승강형 플레이트(200)가 있는 경우를 기준으로 설명한다.

시험대상 파일 본체(11)의 길이에 따라 승강형 플레이트(200)는 상하로 간격을 조절할 수 있게 된다. 제1파일고정부(340)에는 동심의 일정 간격으로 고정홀(342) 내지 홈이 형성되어 있으며, 고정홀(342)을 통해 시험대상 파일의 플랜지(16)에 형성된 고정홀(17)과 맞대응되어 볼트, 너트 결합을 통해 맞물리도록 결합할 수 있다.

도 8의 화살표와 같이 피스톤(310)이 크랭크부(320)를 회동시키면 제1파일고정부(340)가 회전되며 시험대상 파일 본체(11)의 제1단부 쪽을 회전시킬 때, 제2단부는 제2파일고정부(220)에 고정 지지되므로 비틀림이 발생하게 되고, 이때의 압력, 각도는 물론 인디게이터(400)에서의 계측값이 감지될 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 복합 시험장비를 상측에서 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 상단패널(120)의 상면 중심에는 크랭크부(320)가 배치되고, 크랭크부(320)의 외측 접선 방향으로는 대칭되는 한 쌍의 실린더부(300)가 배치되어 피스톤(310)과 결합되고 있다.

제어부(360)의 제어에 의해 펌프(370)에서 유압이 공급되면 피스톤(310)이 인출되며 크랭크부(320)에 회전력을 가하게 되는데, 이 때의 회전 각도는 각도센서(330)에서 감지하게 되고, 피스톤(310) 압력는 압력센서(350)에서 감지하게 된다. 제어부(360)는 피드백되는 각도와 압력 값을 통해 비틀림 값을 연산할 수 있게 되며, 명령에 따라 추가적인 가압이나 감압에 따른 측정값을 지속 계측하게 된다.

크랭크부(320)의 측방으로는 다수의 위치에 감지센서(122, 124, 126)를 구비하고, 크랭크부(320)의 회동 변위를 측정하도록 한다. 만약 크랭크부(320)의 회동 값이 최대 내지는 최소 허용범위에 이르는 것으로 감지센서(122, 124, 126)에서 감지되면, 회전을 중단하거나, 지연될 수 있도록 한다.

이러한 실린더부(300)와 크랭크부(320)는, 평면에 밀착하여 배치, 형성되므로, 높은 공간이 필요 없으면서도 고압의 펌프를 통해 높은 비틀림 압력을 생성할 수 있는 장점이 있다.

도 9는 본 발명의 승강형 플레이트를 상승시키는 상태를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 시험대상 파일의 인장압축 시험을 위해 승강형 플레이트(200)를 상방으로 상승시키는 상태를 나타낸다. 승강샤프트(140)의 회전에 따라 승강형 플레이트(200)는 상승 또는 하강하게 된다.

도 10은 본 발명의 시험대상 파일과 헬릭스 지그를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 헬리컬 파일의 경우 헬릭스(12)가 파일 본체(11)에 얼마나 견고하게 용접 결합되어 있는지가 중요하다.

본체(11)에는 시험대상 헬릭스(12)가 경사진 형태로 용접 결합되며, 본체(11)의 상단에는 고정홀(17)이 형성된 플랜지(16)를 용접 결합한다.

헬릭스(12)를 가압하기 위해 헬릭스 지그(600)가 구비되며, 헬릭스 지그(600)는 헬릭스(12)의 저면 형상에 맞닿도록 경사형 높이의 원통형 경사 지지부(620)를 구비하고, 경사 지지부(620)는 원판형의 저면 결합부(610)에 용접 결합된다. 플랜지(16)와 용접 결합부(610)는 전술한 방법들에 의해 각각 제3파일고정부(230), 제4파일고정부(540)에 체결된다.

도 11은 시험대상 파일과 헬릭스 지그를 본 발명의 복합 시험장비에 설치하고 하방 가압하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 시험대상 파일의 상단 플랜지(16)는 승강형 플레이트(200) 저면부의 제3파일고정부(230)에 결합되고, 헬릭스 지그(600)의 저면 결합부(610)는 제4파일고정부(540)에 결합된다.

승강형 플레이트(200)가 하강하면서 플랜지(16)와 본체(11)를 가압하면, 헬릭스 지그(600)의 반력에 의해 경사 지지부(620)는 헬릭스(12)의 저면을 상방으로 밀어내게 된다. 이 때 수직 압력은 로드셀(510)에서 측정된다.

승강형 플레이트(200)의 하방 압력에 따라 본체(11)와 헬릭스(12) 사이의 용접 결합된 부분에 전단력이 가해지게 되는데, 일정 수준 이상의 압력에서는 이 부분이 변형되거나 용접 결합 부분이 분리될 수 있으며, 로드셀(510)에서는 이 때의 압력이 허용 범위를 충족하는지를 계측하게 된다.

도 12는 본 발명의 시험대상 파일과 헬릭스 지그의 단면을 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 승강형 플레이트(200)의 가압에 따라 플랜지(16)가 하방 가압되고, 경사 지지부(620)가 헬릭스(12)의 저면을 지지하면서, 본체(11)와 헬릭스(12) 사이의 용접부(15)에 전단력이 가해지게 된다. 헬릭스 지그(600)는 헬릭스(12)를 지지하여야 하므로, 본체(11) 부분과 맞닿지 않도록 내부에 중공부(630)를 형성하도록 한다.

상기와 같이, 본 발명은 하나의 장비 내에서 이동되는 승강형 플레이트(200)를 통해 비틀림은 물론, 인장압축력과 용접 전단력까지도 시험할 수 있게 되는 효과가 있다. 따라서 시험장비가 차지하는 공간을 줄이는 동시에, 시험장비의 제조 도입 비용도 감소시킬 수 있으며, 보다 신뢰도 있고 객관성 있는 시험이 가능하게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

10 : 헬리컬 파일 11 : 본체
12, 13, 14 : 헬릭스 15 : 용접부
16 : 플랜지 17 : 고정홀
18 : 용접부 40, 50, 60 : 커플러
100 : 시험장비 본체 110 : 하단패널
120 : 상단패널 122, 124, 126 : 감지센서
130 : 지지기둥 140 : 승강샤프트
200 : 승강형 플레이트 210 : 승강부
220 : 제2파일고정부 230 : 제3파일고정부
300 : 실린더부 310 : 피스톤
320 : 크랭크부 330 : 각도센서
340 : 제1파일고정부 342 : 고정홀
350 : 압력센서 360 : 제어부
370 : 펌프 400 : 인디게이터
510 : 로드셀 520, 530 : 근접센서
540 : 제2파일고정부(또는 제4파일고정부)
600 : 헬릭스 지그 610 : 저면 결합부
620 : 경사 지지부 630 : 중공부

Claims (9)

1. 파일의 구조 성능시험을 위한 복합 시험장비에 있어서,
   시험대상 파일의 제1단부를 고정시키기 위한 제1파일고정부;
   시험대상 파일의 상기 제1단부 반대쪽 제2단부를 고정시키기 위한 제2파일고정부;
   상기 제1파일고정부와 연결되는 크랭크부;
   상기 크랭크부와 피스톤으로 연결되어, 상기 피스톤의 왕복 운동에 따라 상기 크랭크부가 회동되도록 하는 실린더부;
   상기 피스톤이 이동될 수 있도록 압력을 가하는 펌프;
   상기 피스톤이 상기 크랭크부에 가하는 압력을 측정하기 위한 비틀림 압력센서; 및
   상기 크랭크부의 회전각도를 측정하기 위한 각도센서;를 포함하여 구성되고,
   상기 실린더부의 피스톤 이동에 의해 상기 크랭크부가 회동되면 상기 제1파일고정부가 회동되면서 시험대상 파일의 제1단부를 비틀고, 이 때 상기 비틀림 압력센서가 상기 피스톤의 압력을 측정하고, 상기 각도센서가 상기 크랭크부의 회전각도를 측정하며,
   시험대상 파일의 설치 방향과 평행하게 배치되는 승강 샤프트; 및
   상기 승강 샤프트를 따라 상기 제1파일고정부로부터 멀어지거나 또는 가까워질 수 있는 강한 강도를 지지하거나 전달한 수 있도록 일정 두께 이상의 견고한 형태를 갖는 승강형 플레이트;를 구비하고,
   상기 제2파일고정부는 상기 승강형 플레이트에 형성되고,
   상기 승강형 플레이트의 상기 제2파일고정부 반대면에는 제3파일고정부가 형성되고,
   상기 제3파일고정부와 마주보는 하방에는 제4파일고정부가 형성되고,
   상기 제4파일고정부의 하측에는 상기 제4파일고정부에 가해지는 수직 하중을 측정하기 위한 로드셀이 배치되어,
   상기 승강형 플레이트가 상기 제1파일고정부 방향으로 이동시키고, 상기 제3파일고정부 및 상기 제4파일고정부의 사이에 시험대상 파일을 배치하고 연결할 수 있도록 하고,
   상기 제4파일고정부에는 시험대상 파일의 헬릭스 저면을 지지하고 전단력이 가해지도록 고정하기 위한 헬릭스의 저면 형상에 맞닿도록 경사 각도에 대응되어 면접촉 되는 경사 지지부; 상기 제4파일고정부에 결합되기 위한 저면 결합부; 및 상기 경사 지지부와 저면 결합부의 내측에 시험대상 파일의 상기 제2단부를 수용하기 위한 중공부;를 포함하는 헬릭스 지그가 결합되며,
   상기 승강형 플레이트가 상기 제4파일고정부 방향으로 이동 가압하면 상기 제3파일고정부 및 상기 헬릭스 지그 사이에 위치된 시험대상 파일은 수직 가압되고, 이 때 상기 로드셀에서 압력을 측정하며,
   상기 로드셀의 측방에는 로드셀의 이동 변위 중 허용 가능한 최소 및 최대점을 측정하기 위한 근접센서를 구비하고,
   제어부는 상기 근접센서에서 상기 로드셀의 이동 변위가 최소 또는 최대점으로 감지될 때, 신호를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 파일의 복합 시험장비.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1파일고정부와 상기 크랭크부의 사이에는, 비틀림값 측정용 인디게이터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 파일의 복합 시험장비.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 실린더부는 상기 크랭크부를 중심으로 한 쌍의 실린더가 대칭 배치되어 상기 피스톤이 상기 크랭크부를 양단에서 지지하고,
   상기 실린더의 상기 피스톤은 상기 크랭크부의 회동 접선 방향으로 움직이며 상기 크랭크부를 회동시키는 것을 특징으로 하는 파일의 복합 시험장비.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피스톤의 이동 변위 중 허용 가능한 최소 및 최대점을 측정하기 위한 감지센서를 구비하고,
   제어부는 상기 감지센서에서 상기 피스톤의 이동 변위가 최소 또는 최대점으로 감지될 때, 신호를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 파일의 복합 시험장비.
   
8. 삭제
9. 삭제

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