KR101942936B1 - 사다리프레임의 안전성 시험장치 및 이를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법 - Google Patents

사다리프레임의 안전성 시험장치 및 이를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사다리프레임의 안전성 시험장치 및 이를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법에 관한 것으로, 특히, 상기 안전성 시험장치는, 본체; 상기 본체의 양측에 이격 설치되어 각각의 상단 모서리에 사다리프레임의 세로대 양측 단부가 각각 동일한 길이만큼 수평하게 걸쳐지도록 지지하는 한 쌍의 지지부재; 상기 세로대의 중앙부에 중력방향으로 설정된 하중이 작용하도록 가압하는 가압부재; 및 상기 가압부재의 가압에 따른 상기 세로대 중앙부의 연직방향 폭 변형값을 측정하는 측정부재를 포함하는 것을 특징으로 하여,
원가절감을 위한 새로운 비계용 사다리프레임 설계기준 확립의 기반이 되는 비계용 사다리프레임 강성 및 굽힘물성 해석기술의 확보와, 비계용 사다리프레임의 안전성 평가 표준화에 필요한 기초자료의 확보를 달성할 수 있다.

Description

사다리프레임의 안전성 시험장치 및 이를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법{SAFETY TESTING APPARATUS OF LADDER FRAME AND SAFETY TESTING METHOD OF LADDER FRAME USING THE SAME}
본 발명은 사다리프레임의 안전성 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 조선소 비계 설치에 따른 족장 기자재에 대하여 원가절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계기준 확립의 기반이 되는 치공구 강성 및 굽힘물성 해석기술의 확보와 더불어, 족장 치공구의 안전성 평가 표준화에 필요한 기초자료의 확보를 달성할 수 있는 사다리프레임의 안전성 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것이다.
일반적으로 비계(飛階: 건축공사나 조선공사 등에 고소작업 시 재료운반 이나 작업자의 통로 및 작업을 위한 족장이 마련된 임시 가설물.)에 설치되는 족장은 건설현장의 건물 외부나 조선소 등의 비교적 높은 위치에서 각종 다양한 종류의 작업을 하기 위해서 비계가 설치된 적정위치에 작업을 용이하게 하기 위해 작업자가 올라가서 자유롭게 작업 할 수 있도록 설치되는 패널 또는 플레이트 등의 가설물로서, 산업안전보건법 산업안전기준에 관한 규칙 제 439 조에 의하면, 업주는 2미터 이상인 장소에 작업을 함에 있어서, 근로자에게 추락 위험을 미칠 우려가 있을 때에 는 비계를 조립하는 등의 방법에 의해 족장(일명 작업발판이라고 함)을 설치하여야 한다고 규정하고 있다.
이러한 족장은 그 용도에 따라 취급이나 운반 등의 용이성을 보장하기 위해 직사각형 형상의 플레이트로 규격을 소형으로 구성하여 현장에서 작업의 여건이나 기타 장소에 따라 족장의 크기가 비교적 커야 할 경우는 개별로 된 각각의 플레이트를 볼트나 기타 연결핀 등의 체결수단으로 연결하여 사용하는 경우가 대부분이다.
상기 족장은 플레이트를 연속적으로 연결하여 규격을 크게 할 경우는 원하는 개수만큼 연결하여 사용하고, 공간이 좁을 경우나 간단한 작업 등의 경우는 단일의 족장만 비계에 설치하여 사용하게 된다.
즉, 족장을 설치하기 위해서는 벽면에 부착되어 있는 앵글 타입의 론지(longi)에 고정하기 위한 엣지훅을 필요로 하게 되고, 상기 엣지훅이 고정된 훅플레이트의 하단부에 스틸바를 설치하여 파이프는 물론, 족장지지대, 족장발판, 핸드레일 지지대 등의 단품 및 조합으로 구성으로 다양한 형상의 족장 치공구(治工具 - 어떤 물건을 고정할 때 사용하는 공구를 통틀어 이르는 말.)가 제공된다.
이에 대하여, 특허문헌 1은 그림 1과 같이, 선박의 내벽 또는 외벽에 설치되는 지그; 상기 지그의 일측이 수직결합되도록 하부가 개방된 결합홈을 구비하고 족장브래킷의 일측단에 일체로 연결설치되는 클램프; 상기 지그가 클램프의 결합홈으로부터 이탈이 방지되도록 또한, 결합홈내로 끼워진 지그 하부에 위치하도록 결합홈을 관통하여 클램프에 설치되는 이탈방지구를 포함하고, 상기 클램프는 일측에 족장브래킷의 일측단이 수직으로 삽입되는 끼움홈을 구비하고, 상기 족장브래킷과 클램프는 고정구에 의해 일체로 결합하여 그 위에 족장발판을 가설하여 사용하는 조립식 족장 지지장치가 개시되어 있다.
Figure 112018075384156-pat00001
[그림 1]
또한, 선박의 고소작업은 물론 일반 건축에도 특허문헌 2와 같이, 적용되는 비계에 경우 서로 교차되는 파이프를 일체로 고정하여 비계를 설치하는 비계용 클랜프가 통상적으로 제공되고 있으며, 현재 많이 사용되고 있다.
따라서, 족장의 설치작업은 선박 내/외부의 고소작업(high place work, 高所作業)이 가능할 수 있도록 통로 및 계단을 설치하는 것으로, 족장 부품의 파손은 인명사고와 직결된다.
한편, 최근에는 조선소 현장 내에서 발생하는 안전사고에 대한 경각심이 커짐에 따라, 선주사로부터 족장과 관련된 다양한 요구사항과 검사 강화를 요구 받고 있는 실정이다.
다시 말해, 선박 건조 시 안전 문제에 가장 큰 비중을 차지하는 족장은 안전하고 효율적으로 가설하여 전(全) 생산 근로자가 안전하게 고소작업을 할 수 있도록 하여야 하며, 특히, 족장 작업자 자신의 안전도 담보를 최우선으로 하야 한다.
따라서, 다양한 족장 치공구 중 대표적인 품목에 대하여 현장 사용조건에 맞춰 강성 및 굽힘물성 시험을 수행하여, 족장 치공구의 안전성 평가 표준화에 필요한 기초자료의 확보가 요구된다.
아울러, 시험그래프 해석을 통해 그 결과를 비교 검증함으로써 족장 기자재의 원가절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계기준 확립의 기반이 되는 치공구 강성 및 굽힘물성 해석기술의 확보가 요구된다.
KR 20-2014-0002354 U KR 20-0201539 Y1
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 다양한 족장 치공구 중 대표적인 사다리프레임에 대하여 현장 사용조건에 맞춰 강성 및 굽힘물성 시험을 수행함과 동시에, 시험그래프 해석을 통해 그 결과를 비교 검증함으로써, 조선소 비계 설치에 따른 사다리프레임에 대하여 원가절감을 위한 새로운 비계용 사다리프레임 설계기준 확립의 기반이 되는 비계용 사다리프레임 강성 및 굽힘물성 해석기술의 확보와 더불어, 비계용 사다리프레임의 안전성 평가 표준화에 필요한 기초자료의 확보를 달성할 수 있는 사다리프레임의 안전성 시험장치 및 그 시험방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사다리프레임의 안전성 시험장치는, 본체; 상기 본체의 양측에 이격 설치되어 각각의 상단 모서리에 사다리프레임의 세로대 양측 단부가 각각 동일한 길이만큼 수평하게 걸쳐지도록 지지하는 한 쌍의 지지부재; 상기 세로대의 중앙부에 중력방향으로 설정된 하중이 작용하도록 가압하는 가압부재; 및 상기 가압부재의 가압에 따른 상기 세로대 중앙부의 연직방향 폭 변형값을 측정하는 측정부재를 포함할 수 있고, 상기 지지부재 중 어느 하나는, 상단 모서리에 상기 세로대를 연직방향으로 틸팅가능하게 고정시키는 고정수단이 구비될 수 있다.
전술한 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용하는 사다리프레임의 안전성 시험방법은, 사다리프레임의 세로대 양측 단부를 지지부재 한 쌍이 각각 갖는 상단 모서리에 각각 동일한 길이만큼 수평하게 걸쳐지도록 설치하는 사다리프레임 설치단계; 가압부재를 이용하여 상기 세로대의 중앙부를 설정된 시험하중으로 설정시간동안 가압하는 시험하중 작용단계; 측정부재를 이용하여 상기 가압부재의 가압에 따른 상기 세로대 중앙부의 연직방향 폭 변형값을 측정하는 변형값 측정단계; 및 상기 측정부재를 통해 측정된 변형값을 설정된 기준값과 비교하여 상기 세로대의 안전성을 평가하는 안전성 평가단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 사다리프레임 설치단계에서는, 상기 세로대 양측 단부의 길이가 각각 200mm로 설정되도록 설치할 수 있다.
또한, 상기 사다리프레임 설치단계에서는, 한 쌍의 세로대가 수평방향으로 마주하도록 사다리프레임을 설치할 수 있고, 상기 시험하중 작용단계에서는, 1100N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있으며, 상기 변형값 측정단계에서는, 상기 시험하중 작용단계가 끝난 1분 뒤에, 상기 변형값의 영구수치를 측정할 수 있고, 상기 안전성 평가단계에서는, 상기 기준값을, 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이의 0.1%로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대의 강성에 대한 안전성을 평가할 수 있다.
또한, 상기 사다리프레임 설치단계에서는, 한 쌍의 세로대가 수평방향으로 마주하도록 사다리프레임을 설치할 수 있고, 상기 시험하중 작용단계에서는, 750N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있으며, 상기 변형값 측정단계에서는, 상기 시험하중 작용단계에서 1분이 되는 시점에, 상기 변형값의 최대수치를 측정할 수 있고, 상기 안전성 평가단계에서는, 상기 기준값을, 하기의 수학식으로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대의 제1 굽힘물성에 대한 안전성을 평가할 수 있다.
Figure 112018075384156-pat00002
(여기서,
Figure 112018075384156-pat00003
는 상기 기준값이고,
Figure 112018075384156-pat00004
은 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이)
상기 사다리프레임 설치단계에서는, 한 쌍의 세로대가 연직방향으로 마주하도록 사다리프레임을 설치할 수 있고, 상기 시험하중 작용단계에서는, 상기 한 쌍의 세로대 중 하부측 세로대에 250N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있으며, 상기 변형값 측정단계에서는, 상기 시험하중 작용단계에서 1분이 되는 시점에, 상기 변형값의 최대수치를 측정할 수 있고, 상기 안전성 평가단계에서는, 상기 기준값을, 하기의 수학식으로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대의 제2 굽힘물성에 대한 안전성을 평가할 수 있다.
Figure 112018075384156-pat00005
(여기서,
Figure 112018075384156-pat00006
는 상기 기준값이고,
Figure 112018075384156-pat00007
은 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이)
또한, 상기 사다리프레임 설치단계 후, 상기 시험하중 작용단계 전에, 상기 가압부재를 이용하여 상기 세로대의 중앙부를 설정된 초기하중으로 설정시간동안 가압하는 초기하중 작용단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 안전성 평가단계에서 상기 세로대의 강성에 대한 안전성을 평가하는 경우, 상기 초기하중 작용단계에서는, 500N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있다.
또한, 상기 안전성 평가단계에서 상기 세로대의 제1 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 경우, 상기 초기하중 작용단계에서는, 100N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있다.
또한, 상기 안전성 평가단계에서 상기 세로대의 제2 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 경우, 상기 초기하중 작용단계에서는, 상기 한 쌍의 세로대 중 하부측 세로대에 100N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 사다리프레임의 안전성 시험장치 및 이를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법은, 조선소 비계 설치에 따른 사다리프레임에 대하여 원가절감을 위한 새로운 비계용 사다리프레임 설계기준 확립의 기반이 되는 비계용 사다리프레임 강성 및 굽힘물성 해석기술의 확보와 더불어, 비계용 사다리프레임의 안전성 평가 표준화에 필요한 기초자료의 확보를 달성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사다리프레임의 안전성 시험장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상기 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 상기 사다리프레임의 안전성 시험방법을 통해 세로대의 강성 또는 제1 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 따른 제1 실시예를 나타내는 시험예시 사진.
도 5 내지 도 7은 제1 실시예에 따라 3회의 시험결과를 나타낸 그래프.
도 8은 도 3에 따른 제2 실시예를 나타내는 시험예시 사진.
도 9 내지 도 11은 제2 실시예에 따라 3회의 시험결과를 나타낸 그래프.
도 12는 상기 사다리프레임의 안전성 시험방법을 통해 세로대의 제2 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 13은 도 12에 따른 제3 실시예를 나타내는 시험예시 사진.
도 14 내지 도 16은 제3 실시예에 따라 3회의 시험결과를 나타낸 그래프.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.　이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.　본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.　예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.　또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.　따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.　도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사다리프레임의 안전성 시험장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상기 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법을 나타낸 흐름도이며, 도 3은 상기 사다리프레임의 안전성 시험방법을 통해 세로대의 강성 또는 제1 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 따른 제1 실시예를 나타내는 시험예시 사진이며, 도 5 내지 도 7은 제1 실시예에 따라 3회의 시험결과를 나타낸 그래프이고, 도 8은 도 3에 따른 제2 실시예를 나타내는 시험예시 사진이며, 도 9 내지 도 11은 제2 실시예에 따라 3회의 시험결과를 나타낸 그래프이고, 도 12는 상기 사다리프레임의 안전성 시험방법을 통해 세로대의 제2 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 13은 도 12에 따른 제3 실시예를 나타내는 시험예시 사진이고, 도 14 내지 도 16은 제3 실시예에 따라 3회의 시험결과를 나타낸 그래프이다.
도 1, 도 3 및 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 사다리프레임의 안전성 시험장치(100)는 본체(110), 지지부재(120), 가압부재(130) 및 측정부재(140)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 본체(110)는 후술되는 모든 구성을 지지 및 결합하기 위한 골격으로서, 본 발명에 의하면, 판상의 플레이트구조로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자가 다양하게 변경 설계할 수 있다.
상기 지지부재(120)는 본 발명의 시편인 사다리프레임(10)을 설정된 높이에 위치시켜 지지하기 위한 구성으로, 상기 본체(110)의 양측에 이격 설치되는 한 쌍으로 이루어지고, 바람직하게는, 각각의 상단 모서리(120a)에 상기 사다리프레임(10)의 세로대(11) 양측 단부가 각각 동일한 길이(
Figure 112018075384156-pat00008
')만큼 수평하게 걸쳐지도록 지지하는 기능을 수행한다.
상기 지지부재(120)는 설정된 높이를 갖되, 상단에 하나의 면 또는 선(모서리)을 갖는 브라켓 구조로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
단, 상기 지지부재(120)의 상단이 면 형상을 가질 경우, 본 발명의 상기 상단 모서리(120a)는 가장 내측의 모서리를 의미하는 것이 바람직할 것이다.
상기와 같은 지지부재(120)의 구성에 의해 상기 사다리프레임(10)은 세로대(11)의 양측 단부가 상기 한 쌍의 지지부재(120) 상단 모서리(120a)에 각각 걸쳐지면서 수평을 이루고, 상기 세로대(11)의 중앙부가 상기 지지부재(120)의 높이만큼 공중에 뜨게 된다.
또한, 상기 한 쌍의 지지부재(120)는 사다리프레임(10)의 다양한 규격에 대응하기 위하여 상기 본체(110)에 상호간격이 조절가능하게 설치될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 상기 한 쌍의 지지부재(120) 중 어느 하나에는 상기 상단 모서리(120a)에 세로대(11)를 연직방향으로 틸팅가능하게 고정시키는 고정수단(121)이 구비될 수 있고, 이러한 고정수단(121)을 통해 후술될 가압부재(130)로 인한 상기 사다리프레임(10)의 유동을 방지하면서 시험의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에서 의미하는 ‘세로대’라 함은, 상기 사다리프레임(10)의 구조에서 상대적으로 긴 길이를 가지며 한 쌍으로 이루어지는 프레임을 의미하고, ‘가로대’라 함은, 복수개로 설정된 간격을 가지며 상기 세로대를 연결시키는 프레임을 의미한다.
상기 가압부재(130)는 사다리프레임(10)을 가압하면서 상기 사다리프레임(10)의 변형을 유도하기 위한 구성으로, 바람직하게는, 상기 세로대(11) 중앙부의 상측방향으로 상호 대면하도록 배치되어 상기 세로대(11)의 중앙부에 중력방향으로 설정된 하중이 작용하도록 가압하는 기능을 수행한다.
이러한 상기 가압부재(130)는 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양한 공지의 가압수단이 적용될 수 있다.
상기 측정부재(140)는 사다리프레임(10)의 변형정도를 측정하기 위한 구성으로, 본 발명에 의하면, 상기 세로대(11) 중앙부의 하측방향으로 상호 대면하도록 배치되어 상기 가압부재(130)의 가압에 따른 상기 세로대(11) 중앙부의 연직방향 폭(f) 변형값을 측정하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 측정부재(140)는 자기장을 이용하여 선형 거리변위를 측정하는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고, 상기 세로대(11) 중앙부의 연직방향 폭(f)에 대한 선형적인 변위를 측정할 수 있는 본 발명의 기술적 범위 내에서 해당관련분야의 당업자에 의해 다양한 공지의 측정수단이 취급될 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 사다리프레임의 안전성 시험장치(100)를 이용하여 사다리프레임의 안전성을 시험하는 방법은 도 2를 참조하여 사다리프레임 설치단계(S100), 초기하중 작용단계(S200), 시험하중 작용단계(S300), 변형값 측정단계(S400) 및 안전성 평가단계(S500)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 사다리프레임 설치단계(S100)는 본 발명의 시편인 사다리프레임(10)을 상기 지지부재(120) 상에 설치하는 단계로서, 좀 더 구체적으로는, 상기 사다리프레임(10)의 세로대(11) 양측 단부를 지지부재(120) 한 쌍이 각각 갖는 상단 모서리(120a)에 각각 동일한 길이(
Figure 112018075384156-pat00009
')만큼 수평하게 걸쳐지도록 설치한다.
여기서, 본 발명에 따르면, 상기 사다리프레임(10)은 철재인 것이 바람직하고, 상기 세로대(11) 양측 단부의 길이(
Figure 112018075384156-pat00010
')는 각각 200mm로 설정되도록 설치하는 것이 바람직하다.
상기 초기하중 작용단계(S200)는 본격적인 시험을 위한 하중(시험하중)으로 사다리프레임(10)에 가압이 작용하기 전에 미리 적절한 하중으로 상기 사다리프레임(10)의 재료긴장도가 풀리게 하면서, 시험하중 가압위치가 지정되도록 최초 가압하는 단계로서, 상기 가압부재(130)를 이용하여 상기 세로대(11)의 중앙부를 설정된 초기하중으로 설정시간동안 가압한다.
상기 초기하중(Pre-load)을 주고 시험을 하게 되면, 시편 장착 시에 발생하게 되는 압축력을 제거하여 결과의 재연성을 보다 많이 개선할 수 있게 되고, 이러한 압축력은 시편이 휘도록 하여 적절한 초기하중이 없는 경우엔 휘어진 시편에서 축 및 폭 방향 연신율을 측정하여 부정확한 결과를 낳게 한다.
이러한 초기하중으로 가압을 실시하는 이유는 일반적인 공지의 사실이며, 이때, 초기하중은 시편을 늘이지 않고 펼 수 있을 정도의 충분히 높은 힘이어야 함 역시, 자명한 사실이다.
따라서, 본 발명에서는 상기 초기하중 작용단계(S200)를 통해 시험 신뢰도를 보다 향상시킬 수 있게 됨은 물론, 상기 측정부재(140)를 이용하여 가압이 이루어지는 위치가 상기 세로대(11)의 중앙부에 정확히 일치하는지 여부를 모니터링할 수 있게 된다.
상기 시험하중 작용단계(S300)는 본격적인 시험을 위한 하중으로 상기 사다리프레임(10)을 가압하는 단계로서, 좀 더 구체적으로는, 상기 가압부재(130)를 이용하여 상기 세로대(11)의 중앙부를 설정된 시험하중으로 설정시간동안 가압한다.
상기 변형값 측정단계(S400)에서는 상기 측정부재(140)를 이용하여 상기 시험하중 작용단계(S300)에서의 상기 가압부재(130)의 가압에 따른 상기 세로대(11) 중앙부의 연직방향 폭(f) 변형값을 측정한다.
상기 안전성 평가단계(S500)에서는 전술한 변형값 측정단계(S400)에서 상기 측정부재(140)를 통해 측정된 변형값을 설정된 기준값과 비교하여 상기 세로대(11)의 안전성을 평가한다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 사다리프레임 안전성 시험방법은 사다리프레임 설치상태, 초기하중, 시험하중, 가압시간, 측정시점의 다양한 변화에 따라 각각 다르게 설정된 기준값으로 상기 사다리프레임(10)의 세로대(11)가 갖는 각각 다른 물성에 대한 안전성을 평가할 수 있으며,
이러한 상기 기준값은 ‘국제안전평가의 승인기준’에 준하는 것이다.
상기 ‘국제안전평가 승인기준’과, 각 실시예에 대응하는 시험그래프를 통하여 본 발명에서 제안하는 각각의 기준값이 설정되었음을 미리 언급하는 바이다.
이하, 상기 세로대(11)가 갖는 각각의 물성에 대한 안전성을 평가하는 실시예를 각각 구분하여 설명하기로 한다.
(제1 실시예 - 세로대의 강성에 대한 안전성 평가)
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 세로대(11)의 강성(예컨대, 한 쌍의 세로대가 지면과 수평방향으로 서로 마주보도록 설치되어 가압될 경우, 가압이 제거되고 설정된 복원력이 작용하고 난 후의 영구변형정도)에 대한 안전성 평가를 위한 제1 실시예는 다음과 같다.
상기 제1 실시예에 따르면, 상기 사다리프레임 설치단계(S100)에서는 상기 사다리프레임(10)을 한 쌍의 세로대(11)가 수평방향으로 마주하도록 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초기하중 작용단계(S200)에서는 500N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있고, 상기 시험하중 작용단계(S300)에서는 1100N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 변형값 측정단계(S400)에서는 시험하중 작용단계(S300)가 끝난 1분 뒤에, 상기 변형값의 영구수치를 측정하는 것이 바람직하고, 상기 안전성 평가단계(S500)에서는 기준값을, 상기 세로대(11) 양측 단부의 길이(l’)를 제외한 길이(l)의 0.1%로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대(11)의 강성에 대한 안전성을 평가한다.
예컨대, 상기 변형값이 기준값을 초과하면, 상기 세로대(11)의 강성에 대한 안전성 측면에서 ‘승인기준 미달’으로 판단한다.
이러한 상기 제1 실시예에 따라 3회에 걸쳐 시험결과를 나타낸 그래프는 도 5 내지 도 7을 참조하기로 한다.
(제2 실시예 - 세로대의 제1 굽힘물성에 대한 안전성 평가)
다음으로, 도 3 및 도 8을 참조하여, 상기 세로대(11)의 제1 굽힘물성(예컨대, 한 쌍의 세로대가 지면과 수평방향으로 서로 마주보도록 설치되어 가압될 경우, 가압이 제거되기 전 시점의 최대 굽힘정도)에 대한 안전성 평가를 위한 제2 실시예는 다음과 같다.
상기 제2 실시예에 따르면, 상기 사다리프레임 설치단계(S100)에서는 상기 사다리프레임(10)을 한 쌍의 세로대(11)가 수평방향으로 마주하도록 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초기하중 작용단계(S200)에서는 100N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있고, 상기 시험하중 작용단계(S300)에서는 750N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 변형값 측정단계(S400)에서는 시험하중 작용단계(S300)에서 1분이 되는 시점에, 상기 변형값의 최대수치를 측정하는 것이 바람직하고, 상기 안전성 평가단계(S500)에서는 기준값을, 하기의 [수학식 1]로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대(11)의 제1 굽힘물성에 대한 안전성을 평가한다.
Figure 112018075384156-pat00011
(여기서,
Figure 112018075384156-pat00012
는 상기 기준값이고,
Figure 112018075384156-pat00013
은 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이)
예컨대, 상기 변형값이 기준값을 초과하면, 상기 세로대(11)의 제1 굽힘물성에 대한 안전성 측면에서 ‘승인기준 미달’으로 판단한다.
이러한 상기 제2 실시예에 따라 3회에 걸쳐 시험결과를 나타낸 그래프는 도 9 내지 도 11을 참조하기로 한다.
(제3 실시예 - 세로대의 제2 굽힘물성에 대한 안전성 평가)
다음으로, 도 12 및 도 13을 참조하여, 상기 세로대(11)의 제2 굽힘물성(예컨대, 세로대가 연직방향으로 길이를 갖도록 설치되어 작업자가 가로대(12)를 밟고 오르내리는 경우, 세로대에도 간접적인 가압이 이루어질 수 있는데, 이때, 간접가압이 제거되기 전 시점의 세로대의 최대 굽힘정도)에 대한 안전성 평가를 위한 제3 실시예는 다음과 같다.
상기 제3 실시예에 따르면, 상기 사다리프레임 설치단계(S100)에서는 상기 사다리프레임(10)을 한 쌍의 세로대(11)가 연직방향으로 마주하도록 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초기하중 작용단계(S200)에서는 상기 한 쌍의 세로대(11) 중 하부측 세로대(11a)에 100N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행할 수 있고, 상기 시험하중 작용단계(S300)에서는 상기 하부측 세로대(11a)에 250N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 변형값 측정단계(S400)에서는 시험하중 작용단계(S300)에서 1분이 되는 시점에, 상기 변형값의 최대수치를 측정하는 것이 바람직하고, 상기 안전성 평가단계(S500)에서는 기준값을, 하기의 [수학식 2]로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대(11)의 제2 굽힘물성에 대한 안전성을 평가한다.
Figure 112018075384156-pat00014
(여기서,
Figure 112018075384156-pat00015
는 상기 기준값이고,
Figure 112018075384156-pat00016
은 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이)
예컨대, 상기 변형값이 기준값을 초과하면, 상기 세로대(11)의 제2 굽힘물성에 대한 안전성 측면에서 ‘승인기준 미달’으로 판단한다.
이러한 상기 제3 실시예에 따라 3회에 걸쳐 시험결과를 나타낸 그래프는 도 14 내지 도 16을 참조하기로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 사다리프레임의 안전성 시험장치(100) 및 이를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법은, 조선소 비계 설치에 따른 사다리프레임(10)에 대하여 원가절감을 위한 새로운 비계용 사다리프레임(10) 설계기준 확립의 기반이 되는 비계용 사다리프레임(10) 강성 및 굽힘물성 해석기술의 확보와 더불어, 비계용 사다리프레임(10)의 안전성 평가 표준화에 필요한 기초자료의 확보를 달성할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
10 : 사다리프레임
11 : 세로대
11a : 하부측 세로대
12 : 가로대
100 : 안전성 시험장치
110 : 본체
120 : 지지부재
120a : 상단 모서리
121 : 고정수단
130 : 가압부재
140 : 측정부재
Figure 112018075384156-pat00017
: 세로대 양측 단부 제외길이
Figure 112018075384156-pat00018
’ : 세로대 양측 단부 길이
F : 가압방향
f : 변형 폭
S100 : 사다리프레임 설치단계
S200 : 초기하중 작용단계
S300 : 시험하중 작용단계
S400 : 변형값 측정단계
S500 : 안전성 평가단계

Claims (10)

  1. 본체;
    상기 본체의 양측에 이격 설치되어 각각의 상단 모서리에 사다리프레임의 세로대 양측 단부가 각각 동일한 길이만큼 수평하게 걸쳐지도록 지지하는 한 쌍의 지지부재;
    상기 세로대의 중앙부에 중력방향으로 설정된 하중이 작용하도록 가압하는 가압부재; 및
    상기 가압부재의 가압에 따른 상기 세로대 중앙부의 연직방향 폭 변형값을 측정하는 측정부재를 포함하고,
    상기 지지부재 중 어느 하나는,
    상단 모서리에 상기 세로대를 연직방향으로 틸팅가능하게 고정시키는 고정수단이 구비되며,
    상기 세로대는,
    양측 단부가 상기 한 쌍의 지지부재 상단 모서리에 각각 걸쳐지면서 수평을 이루고, 중앙부가 상기 지지부재의 높이만큼 공중에 뜨게 되는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치.
  2. 제 1 항에 의한 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용하여 사다리프레임의 안전성을 시험하는 방법에 있어서,
    사다리프레임의 세로대 양측 단부를 지지부재 한 쌍이 각각 갖는 상단 모서리에 각각 동일한 길이만큼 수평하게 걸쳐지도록 설치하는 사다리프레임 설치단계;
    가압부재를 이용하여 상기 세로대의 중앙부를 설정된 시험하중으로 설정시간동안 가압하는 시험하중 작용단계;
    측정부재를 이용하여 상기 가압부재의 가압에 따른 상기 세로대 중앙부의 연직방향 폭 변형값을 측정하는 변형값 측정단계; 및
    상기 측정부재를 통해 측정된 변형값을 설정된 기준값과 비교하여 상기 세로대의 안전성을 평가하는 안전성 평가단계를 포함하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 사다리프레임 설치단계에서는,
    상기 세로대 양측 단부의 길이가 각각 200mm로 설정되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사다리프레임 설치단계 후, 상기 시험하중 작용단계 전에,
    상기 가압부재를 이용하여 상기 세로대의 중앙부를 설정된 초기하중으로 설정시간동안 가압하는 초기하중 작용단계를 더 포함하고,
    상기 사다리프레임 설치단계에서는,
    한 쌍의 세로대가 수평방향으로 마주하도록 사다리프레임을 설치하고,
    상기 시험하중 작용단계에서는,
    1100N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행하며,
    상기 변형값 측정단계에서는,
    상기 시험하중 작용단계가 끝난 1분 뒤에, 상기 변형값의 영구수치를 측정하고,
    상기 안전성 평가단계에서는,
    상기 기준값을, 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이의 0.1%로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대의 강성에 대한 안전성을 평가하는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 사다리프레임 설치단계 후, 상기 시험하중 작용단계 전에,
    상기 가압부재를 이용하여 상기 세로대의 중앙부를 설정된 초기하중으로 설정시간동안 가압하는 초기하중 작용단계를 더 포함하고,
    상기 사다리프레임 설치단계에서는,
    한 쌍의 세로대가 수평방향으로 마주하도록 사다리프레임을 설치하고,
    상기 시험하중 작용단계에서는,
    750N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행하며,
    상기 변형값 측정단계에서는,
    상기 시험하중 작용단계에서 1분이 되는 시점에, 상기 변형값의 최대수치를 측정하고,
    상기 안전성 평가단계에서는,
    상기 기준값을, 하기의 수학식으로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대의 제1 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
    Figure 112018111947950-pat00019

    (여기서,
    Figure 112018111947950-pat00020
    는 상기 기준값이고,
    Figure 112018111947950-pat00021
    은 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이)
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 사다리프레임 설치단계 후, 상기 시험하중 작용단계 전에,
    상기 가압부재를 이용하여 상기 세로대의 중앙부를 설정된 초기하중으로 설정시간동안 가압하는 초기하중 작용단계를 더 포함하고,
    상기 사다리프레임 설치단계에서는,
    한 쌍의 세로대가 연직방향으로 마주하도록 사다리프레임을 설치하고,
    상기 시험하중 작용단계에서는,
    상기 한 쌍의 세로대 중 하부측 세로대에 250N의 시험하중으로 1분 동안 가압을 수행하며,
    상기 변형값 측정단계에서는,
    상기 시험하중 작용단계에서 1분이 되는 시점에, 상기 변형값의 최대수치를 측정하고,
    상기 안전성 평가단계에서는,
    상기 기준값을, 하기의 수학식으로 설정하여, 상기 기준값에 대한 상기 변형값의 초과여부에 따라 상기 세로대의 제2 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
    Figure 112018111947950-pat00022

    (여기서,
    Figure 112018111947950-pat00023
    는 상기 기준값이고,
    Figure 112018111947950-pat00024
    은 상기 세로대 양측 단부의 길이를 제외한 길이)
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 안전성 평가단계에서 상기 세로대의 강성에 대한 안전성을 평가하는 경우,
    상기 초기하중 작용단계에서는,
    500N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행하는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 안전성 평가단계에서 상기 세로대의 제1 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 경우,
    상기 초기하중 작용단계에서는,
    100N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행하는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 안전성 평가단계에서 상기 세로대의 제2 굽힘물성에 대한 안전성을 평가하는 경우,
    상기 초기하중 작용단계에서는,
    상기 한 쌍의 세로대 중 하부측 세로대에 100N의 초기하중으로 1분 동안 가압을 수행하는 것을 특징으로 하는 사다리프레임의 안전성 시험장치를 이용한 사다리프레임의 안전성 시험방법.
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