KR101954833B1 - 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치 및 그 시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시험대의 상부 일측에 구비되어 제1시험편 및 제2시험편이 위치되는 장소를 제공하며, 상기 제1시험편에 대응되는 벽면에 수직 방향의 길이를 갖는 복수의 가이드슬릿이 형성된 메인프레임과; 상기 메인프레임의 가이드슬릿을 따라 상기 제1시험편의 길이에 맞게 하중 방향에 대하여 높낮이를 조절할 수 있도록 승강 가능하게 구비되며, 그 상부에는 상기 제2시험편의 일측을 볼트 체결하여 수평으로 고정하는 고정프레임을 갖는 승강브라켓과; 상기 메인프레임에 대응하여 상기 시험대의 상부 일측에 설치되며, 상단부에 와이어롤러를 갖는 휠브라켓의 하단부를 착/탈 가능하게 바이스하는 유압척과; 상기 와이어롤러를 통해 상기 제1시험편의 상단부에서 수평 방향과 연직 방향으로 연결 설치된 와이어를 연직 방향의 인장력(tensile force)을 가하여 상기 제1시험편의 상단부를 수평으로 잡아 당겨 제1시험편 및 제2시험편의 면외굽힘을 시험하는 MTS동적시험기를 포함하여 구성되며, 상기 제1시험편과 제2시험편은 서로 수직이 되도록 볼트 체결 되고, 상기 고정프레임은 밑판과 측판이 일체형으로 구성되며, 다수의 체결공을 갖는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치를 제공하고, 이와 같이, 구성된 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치를 이용하여 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험하는 방법에 있어서, 상기 승강브라켓의 상부에 고정 설치된 고정프레임에 일측이 볼트 체결되어 수평으로 구비되는 상기 제2시험편과 상기 제2시험편의 타측에 볼트 체결되어 상기 제1시험편을 수직으로 기립 설치하는 준비단계와; 상기 메인프레임의 가이드슬릿을 따라 상기 승강브라켓을 승강 조절하여 제1시험편의 상단부와 상기 휠브라켓을 와이어롤러와 동일한 수평을 이루는 위치를 결정하는 조절단계와; 상기 제1시험편의 상단부를 시작으로 상기 휠브라켓의 와이어롤러를 따라 상기 휠브라켓의 연직 상부에 위치된 MTS동적시험기에 와이어를 연결하는 연결단계와; 상기 MTS동적시험기의 연직 운동을 통해 상기 와이어에 의해 상기 제1시험편의 상단부를 수평 방향으로 당겨 상기 제1시험편에 대하여 변위제어 모드(Displacement control mode)로 수행하여 상기 MTS동적시험기를 통해 하중 및 변위 신호를 수집하는 시험단계와; 상기 MTS동적시험기를 통해 수집된 데이터를 데이터수집시스템에 전송하여 데이터베이스를 구축하는 저장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험하는 방법을 제공함으로써, 조선소 비계 설치에 따른 족장 기자재에 대하여 원가 절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계 기준 확립의 기반이 되는 치공구 최종강도 해석기술의 확보와 더불어, 족장 치공구 안전하중 표준화에 필요한 기초 자료의 확보할 수 있는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것이다.

Description

복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치 및 그 시험방법{OUT-OF-PLANE BENDING TEST EQUIPMENT OF COMPOSITE TYPE SCAFFOLD SUPPORT AND THAT TEST METHOD}

본 발명은 면외굽힘 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 조선소 비계 설치에 따른 족장 기자재에 대하여 원가 절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계 기준 확립의 기반이 되는 치공구 최종강도 해석기술의 확보와 더불어, 족장 치공구 안전하중 표준화에 필요한 기초 자료를 확보할 수 있는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 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 때에는 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 구성된 다양한 형상의 족장 치공구가 제공된다.

이에 대하여, 특허문헌 1은 그림 1과 같이, 선박의 내벽 또는 외벽에 설치되는 지그; 상기 지그의 일측이 수직 결합되도록 하부가 개방된 결합홈을 구비하고 족장브라켓의 일측단에 일체로 연결 설치되는 클램프; 상기 지그가 클램프의 결합홈으로부터 이탈이 방지되도록 하고, 또한, 결합홈내로 끼워진 지그 하부에 위치하도록 결합홈을 관통하여 클램프에 설치되는 이탈방지구를 포함하고, 상기 클램프는 일측에 족장브라켓의 일측단이 수직으로 삽입되는 끼움홈을 구비하고, 상기 족장브라켓과 클램프는 고정구에 의해 일체로 결합하여 그 위에 족장발판을 가설하여 사용하는 조립식 족장 지지장치가 개시되어 있다.

[그림 1]

또한, 선박의 고소작업은 물론 일반 건축에도 특허문헌 2와 같이, 적용되는 비계의 경우 서로 교차되는 파이프를 일체로 고정하여 비계를 설치하는 비계용 클램프가 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 해야 한다.

따라서, 다양한 족장 치공구 중 대표적인 품목에 대하여 현장 사용 조건에 맞춰 최종강도 시험을 수행하여, 족장 치공구 안전하중 표준화에 필요한 기초 자료의 확보가 요구된다.

아울러, 탄소성 유한요소해석을 통해 그 결과를 비교 검증함으로써 족장 기자재의 원가 절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계 기준 확립의 기반이 되는 치공구 최종강도 해석기술의 확보가 요구된다.

KR 20-2014-0002354 U KR 20-0201539 Y1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 다양한 족장 치공구 중 대표적인 품목에 대하여 현장 사용 조건에 맞춰 최종강도 시험을 수행함과 함께 탄소성 유한요소해석을 통해 그 결과를 비교 검증함으로써, 조선소 비계 설치에 따른 족장 기자재에 대하여 원가 절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계 기준 확립의 기반이 되는 치공구 최종강도 해석기술의 확보와 더불어, 족장 치공구 안전하중 표준화에 필요한 기초 자료를 확보할 수 있는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치 및 그 시험방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 시험대의 상부 일측에 구비되어 제1시험편 및 제2시험편이 위치되는 장소를 제공하며, 상기 제1시험편에 대응되는 벽면에 수직 방향의 길이를 갖는 복수의 가이드슬릿이 형성된 메인프레임과; 상기 메인프레임의 가이드슬릿을 따라 상기 제1시험편의 길이에 맞게 하중 방향에 대하여 높낮이를 조절할 수 있도록 승강 가능하게 구비되며, 그 상부에는 상기 제2시험편의 일측을 볼트 체결하여 수평으로 고정하는 고정프레임을 갖는 승강브라켓과; 상기 메인프레임에 대응하여 상기 시험대의 상부 일측에 설치되며, 상단부에 와이어롤러를 갖는 휠브라켓의 하단부를 착/탈 가능하게 바이스하는 유압척과; 상기 와이어롤러를 통해 상기 제1시험편의 상단부에서 수평 방향과 연직 방향으로 연결 설치된 와이어를 연직 방향의 인장력(tensile force)을 가하여 상기 제1시험편의 상단부를 수평으로 잡아 당겨 제1시험편 및 제2시험편의 면외굽힘을 시험하는 MTS동적시험기를 포함하여 구성되며, 상기 제1시험편과 제2시험편은 서로 수직이 되도록 볼트 체결 되고, 상기 고정프레임은 밑판과 측판이 일체형으로 구성되며, 다수의 체결공을 갖는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치를 제공한다.

여기서, 상기 제1시험편의 상단부와 와이어롤러의 사이에는 상기 와이어를 통해 가해지는 상기 제1시험편의 하중 정보를 추가로 검출하는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압척의 하측 일 부분에는 상기 MTS동적시험기를 통해 면외굽힘을 시험할 때, 상기 제1시험편의 하단 일 부분 및 상기 제1시험편이 체결된 상기 제2시험편의 일 부분에 구부러지는 정도의 변위 정보를 추가로 검출하는 변위센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같이 구성된 면외굽힘 시험장치를 이용하여 면외굽힘 시험하는 방법에 있어서, 상기 승강브라켓의 상부에 고정 설치된 고정프레임에 일측이 볼트 체결되어 수평으로 구비되는 상기 제2시험편과 상기 제2시험편의 타측에 볼트 체결되어 상기 제1시험편을 수직으로 기립 설치하는 준비단계와; 상기 메인프레임의 가이드슬릿을 따라 상기 승강브라켓을 승강 조절하여 제1시험편의 상단부와 상기 휠브라켓을 와이어롤러와 동일한 수평을 이루는 위치를 결정하는 조절단계와; 상기 제1시험편의 상단부를 시작으로 상기 휠브라켓의 와이어롤러를 따라 상기 휠브라켓의 연직 상부에 위치된 MTS동적시험기에 와이어를 연결하는 연결단계와; 상기 MTS동적시험기의 연직 운동을 통해 상기 와이어에 의해 상기 제1시험편의 상단부를 수평 방향으로 당겨 상기 제1시험편에 대하여 변위제어 모드(Displacement control mode)로 수행하여 상기 MTS동적시험기를 통해 하중 및 변위 신호를 수집하는 시험단계와; 상기 MTS동적시험기를 통해 수집된 데이터를 데이터수집시스템에 전송하여 데이터베이스를 구축하는 저장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험하는 방법을 제공한다.

또한, 시험대의 상부 일측에 구비되어 제2시험편이 수평으로 구비되는 장소를 제공하는 메인프레임과; 상기 메인프레임의 상단에 설치되며, 밑판과 측판이 일체형으로 구성되고, 상기 제2시험편이 볼트 체결 되도록 다수의 체결공을 갖는 고정프레임과; 상기 제2시험편의 일측에 연결후크를 통해 연결 설치된 와이어를 연직 방향의 인장력(tensile force)을 가하여 상기 제2시험편의 한쪽을 수직으로 잡아 당겨 제2시험편의 면외굽힘을 시험하는 MTS동적시험기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치를 제공한다.

여기서, 상기 제2시험편과 MTS동적시험기의 사이에는, 상기 와이어를 통해 가해지는 상기 제2시험편의 하중 정보를 추가로 검출하는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인프레임의 일 부분에는, 상기 MTS동적시험기를 통해 면외굽힘을 시험할 때, 상기 제2시험편의 일 부분에 구부러지는 정도의 변위 정보를 추가로 검출하는 변위센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같이 구성된 면외굽힘 시험장치를 이용하여 면외굽힘 시험하는 방법에 있어서, 상기 메인프레임의 상부에 고정 설치된 상기 고정프레임에 일측을 볼트 체결하여 수평으로 상기 제2시험편을 설치하는 준비단계와; 상기 제2시험편의 일단부가 상기 MTS동적시험기의 연직 하부에 구비되도록 위치를 결정하는 조절단계와; 상기 제2시험편의 일단부를 시작으로 상기 제2시험편의 상부에 위치한 MTS동적시험기에 와이어를 연직으로 연결하는 연결단계와; 상기 MTS동적시험기의 연직 운동을 통해 상기 와이어에 의해 상기 제2시험편의 일단부를 수직 방향으로 당겨 상기 제2시험편에 대하여 변위제어 모드(Displacement control mode)로 수행하여 상기 MTS동적시험기를 통해 하중 및 변위 신호를 수집하는 시험단계와; 상기 MTS동적시험기를 통해 수집된 데이터를 데이터수집시스템에 전송하여 데이터베이스를 구축하는 저장단계를 포함하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험하는 방법을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 조선소 비계 설치에 따른 족장 기자재에 대하여 원가 절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계 기준 확립의 기반이 되는 치공구 최종강도 해석기술의 확보와 더불어, 족장 치공구 안전하중 표준화에 필요한 기초 자료를 확보하는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치를 나타내는 구성도.
도2는 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치에서 메인프레임, 승강브라켓, 고정프레임을 나타내는 일부 구성도.
도3은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치를 나타내는 구성도.
도4는 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치에서 메인프레임과 제2시험편의 연결 관계를 나타내는 일부 구성도.
도5는 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치를 나타내는 전체 구성의 블럭도.
도6은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험방법을 나타내는 흐름도.
도7은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치의 MTS동적시험기에 대한 도면 대용 사진.
도8은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치의 로드셀에 대한 도면 대용 사진.
도9는 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치의 변위센서에 대한 도면 대용 사진.
도10은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치의 데이터수집시스템에 대한 도면 대용 사진.
도11은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치에 시험편을 결합한 상태를 나타내는 도면 대용 사진.
도12는 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험을 통한 시험편의 변화를 나타내는 도면 대용 사진.
도13은 본 발명에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치에 제2시험편을 결합한 상태를 나타내는 도면 대용 사진.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 면외굽힘 시험장치(100)는 도1 내지 도5에 도시된 바와 같이, 선박 또는 선박의 내/외벽에 형성된 앙카볼트에 체결되어 수직 또는 수평으로 연장 설치되는 족장지지대에 대하여 면외굽힘을 측정하는 것이다.

상기한 시험을 위해 시험대(110)의 상부 일측에 구비되어 제1시험편(300)이 위치되는 장소를 제공하며, 상기 제1시험편(300)에 대응되는 벽면에 수직 방향의 길이를 갖는 복수의 가이드슬릿(124)이 형성된 메인프레임(120)이 제공된다.

상기 메인프레임(120)은 상기 시험대(110)에 착/탈 가능하게 설치 고정되는 바닥몸체(121)와, 이 바닥몸체(121)의 일측에 수직 설치되는 벽면몸체(123)로 구성되고, 상기 바닥몸체(121) 및 벽면몸체(123)가 한 몸을 이루도록 일측에 설치됨과 아울러, 격벽을 이루는 이음판(125)으로 이루어진다.

이때, 상부에 고정프레임(140)을 갖는 승강브라켓(130)이 상기 메인프레임(120)의 가이드슬릿(124)을 따라 하중 방향에 대하여 높낮이를 조절할 수 있도록 승강 가능하게 설치되고, 상기 고정프레임(140)은 밑판과 측판이 일체형으로 구성되며, 다수의 체결공이 형성됨으로써, 제2시험편(400)의 일측이 볼트 체결되어 수평으로 구비되며, 상기 제2시험편(400)의 타측에는 볼트 체결되어 상기 제2시험편(400)에 수직으로 구비되는 제1시험편(300)이 설치된다.

즉, 상기 벽면몸체(123)에 형성된 가이드슬릿(124)에 대응하여 상기 승강브라켓(130)의 후면에는 가이드돌기(미도시)가 돌출 형성되고, 이 가이드돌기에 체결되는 체결수단(미도시)이 상기 벽면몸체(123)와 승강브라켓(130)을 일체로 체결하여 선택적으로 한 몸을 이루게 한다.

다음으로, 상기 메인프레임(120)에 대응하여 상기 시험대(110)의 상부 일측에 설치되며, 상단부에 와이어롤러(151)를 갖는 휠브라켓(150)의 하단부를 착/탈 가능하게 바이스하는 유압척(160)이 구비된다.

그리고, 상기 와이어롤러(151)를 통해 상기 제1시험편(300)의 상단부에서 수평 방향과 연직 방향으로 연결 설치된 와이어(171)를 연직 방향의 인장력(tensile force)을 가하여 상기 제1시험편(300)의 상단부를 수평으로 잡아 당겨 제1시험편(300)의 면외굽힘을 시험하기 위한 시험하중(test load, 試驗荷重 - 재료의 기계적 성질을 조사하는 각종 재료 시험 또는 기계부품 및 구조 물의 강도 시험에 있어서, 피계측물(被計測物)에 가해지는 지정된 크기의 하중을 말한다.)을 제공할 수 있는 MTS동적시험기(170)를 포함하며, 상기 MTS동적시험기(170)는 도7에 도시된 바와 같다.

따라서, 족장지지대에 설치되는 족장의 중량 및 이 족장에 올려지는 물품의 중량에 대하여 족장지지대의 형상 및 재질에 따른 피로도(면외굽힘)를 측정/검출하고자 한다.

한편, 상기 제1시험편(300)의 상단부와 와이어롤러(151)의 사이에는 도8에 도시된 바와 같이, 로드셀(180)이 상기 와이어(171)를 통해 가해지는 상기 제1시험편(300)의 하중 정보를 추가로 검출할 수 있게 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제1시험편(300)의 상단부와 와이어롤러(151)의 사이에 수평 방향으로 위치되는 와이어(171)가 상기 로드셀(180)을 통과하면서 MTS동적시험기(170)에 의해 주어진 시험하중에 대해 제1시험편(300)에 가장 가까운 곳에서 하중의 정확도를 확인할 수 있는 것이다.

또한, 상기 유압척(160)의 하측 일 부분에는 도9에 도시된 바와 같이, 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 면외굽힘을 시험할 때, 상기 제1시험편(300)의 하단 일 부분에 구부러지는 정도의 변위 정보를 추가로 검출하는 변위센서(190)가 더 구비된다.

더불어, 상기 변위센서(190)는 접촉식 변위센서(190)의 사용은 물론, 레이저를 활용한 비접촉식 변위센서(190)를 동일하게 사용할 수 있다.

상기와 같이, 구성된 본 발명의 면외굽힘 시험장치(100)를 이용하는 면외굽힘 시험방법에 대해 도5 및 도6을 참조하여 설명한다.

우선, 상기 승강브라켓(130)의 상부에 고정 설치된 고정프레임(140)에 일측이 볼트 체결되어 수평으로 구비되는 상기 제2시험편(400)과 상기 제2시험편(400)의 타측에 볼트 체결되어 상기 제1시험편(300)을 수직으로 기립 설치하는 준비단계(S100)를 수행한다.

이때, 상기 제1시험편(300)의 길이는 현장 상황에 따라 다양하게 적용될 수 있는 점을 고려하여 다양한 길이로 준비할 수 있으며, 상기 메인프레임(120)의 가이드슬릿(124)을 따라 상기 승강브라켓(130)을 승강 조절하여 제1시험편(300)의 상단부와 상기 휠브라켓(150)을 와이어롤러(151)와 동일하게 수평을 이루는 위치를 결정하는 조절단계(S200)를 수행한다.

즉, 상기 제1시험편(300)의 상단부와 상기 와이어롤러(151)를 통해 연결되는 와이어(171)가 수평으로 위치되도록 상기 제1시험편(300)이 설치된 승강브라켓(130)의 높이를 조절해야 한다.

다음으로, 상기 제1시험편(300)의 상단부를 시작으로 상기 휠브라켓(150)의 와이어롤러(151)를 따라 상기 휠브라켓(150)의 연직 상부에 위치된 MTS동적시험기(170)에 와이어(171)를 연결하는 연결단계(S300)를 수행한다.

그리고, 상기 MTS동적시험기(170)의 연직 운동을 통해 상기 와이어(171)에 의해 상기 제1시험편(300)의 상단부를 수평 방향으로 당겨 상기 제1시험편(300)에 대하여 변위제어 모드(Displacement control mode)로 수행하여 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 하중 및 변위 신호를 수집하는 시험단계(S400)를 수행한다.

즉, 상기 와이어(171)는 상기 제1시험편(300)의 상단부, 휠브라켓(150)의 와이어롤러(151), MTS동적시험기(170)를 따라 'ㄴ'자의 형상으로 연결되어 상기 MTS동적시험기(170)의 시험하중이 적용될 때, 상기 와이어(171)에 의해 상기 제1시험편(300)의 상단부가 수평 방향으로 위치가 변경되면서 상기 제1시험편(300)의 하단부가 굽혀지는 정도를 측정할 수 있다.

마지막으로, 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 수집된 데이터를 데이터수집시스템(200)에 전송하여 데이터베이스를 구축하는 저장단계(S500)를 통해 면외굽힘 시험에 따른 데이터를 모두 수집/저장 하며, 상기 데이터수집시스템(200)은 도10에 도시된 바와 같다.

상기한 구성의 면외굽힘 시험장치(100)에 제1시험편(300)을 적용하여 시험을 수행하는 과정을 실시 예를 설명한다.

우선, 아래 표 1에 표현된 바와 같이, 동일한 시험편(300)에 대해 설정된 힘과 이동거리를 제공하여 시험군을 준비한다.

[표 1] 시험하고자 하는 제1시험편의 시험군 대조표

다음에 각각의 제1시험편(300)을 도11에 도시된 바와 같이, 승강브라켓(130)의 상부에 고정 설치된 고정프레임(140)에 일측이 볼트 체결되어 수평으로 구비되는 제2시험편(400)의 타측에 볼트 체결하여 상기 제1시험편(300)을 수직으로 기립 설치한다.

다음으로, 상기 MTS동적시험기(170)의 연직 운동을 통해 상기 와이어(171)에 의해 상기 제1시험편(300)의 상단부를 수평 방향으로 당겨 상기 제1시험편(300)에 대하여 변위제어 모드(Displacement control mode)로 수행하여 상기 MTS동적시험기(170)를 작동시켜 제1시험편(300)에 대하여 면외굽힘을 시험한다.

이때, 상기 제1시험편(300)의 시험 후 변형된 모습은 도12에 도시된 바와 같으며, 아래 표 2의 결과를 통해 상기한 시험방법에 의한 각 제1시험편(300)의 성질을 분석하고, 표 3 내지 표 6을 통해 면외굽힘 정도 및 취약지점을 파악하여 데이터수집시스템(200)을 통해 데이터를 수집/저장한다.

[표 2] Analysis Method (interpretive method)

[표 3] 면외굽힘 분석 결과 다이어그램

[표 4] 면외굽힘 분석 결과 다이어그램

[표 5] 면외굽힘 분석 결과 다이어그램

[표 6] 각 제1시험편에 대해 면외굽힘의 변위곡선을 나타내는 그래프

또한, 도3, 도4 및 도13에 도시된 바와 같이, 면외굽힘 시험을 함에 있어서 상기 제2시험편(400)만 따로 시험을 진행할 수 있다.

이때, 상기한 시험을 위해 시험대(110)의 상부 일측에 구비되어 제2시험편(400)이 수평으로 구비되는 장소를 제공하는 메인프레임(120)과 상기 메인프레임(120)의 상단에 설치되며, 밑판과 측판이 일체형으로 구성되고, 상기 제2시험편(400)이 볼트 체결 되도록 다수의 체결공을 갖는 고정프레임(140)이 제공된다.

또한, 상기 제2시험편(400)의 일측에 연결후크(172)를 통해 연결 설치된 와이어(171)를 연직 방향의 인장력(tensile force)을 가하여 상기 제2시험편(400)의 한쪽을 수직으로 잡아 당겨 상기 제2시험편(400)의 면외굽힘을 시험하는 MTS동적시험기(170)를 포함한다.

이때, 상기 제2시험편(400)과 MTS동적시험기(170)의 사이에는 상기 와이어(171)를 통해 가해지는 상기 제2시험편(400)의 하중 정보를 추가로 검출하는 로드셀(180)이 더 구비된다.

또한, 상기 메인프레임(120)의 일 부분에는 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 면외굽힘을 시험할 때, 상기 제2시험편(400)의 일 부분이 구부러지는 정도의 변위 정보를 추가로 검출하는 변위센서(190)가 더 구비된다.

즉, 상기 제2시험편(400)의 일측을 상기 고정프레임(140)에 볼트 체결하여 수평 방향으로 고정하고, MTS동적시험기(170)의 상측에 연결 설치된 와이어(171)가 상기 고정프레임(140)의 타측에 상기 연결후크(172)를 통해 연직으로 결합되어 상기 MTS동적시험기(170)의 연직 운동을 통해 인장력(tensile force)을 가하여 상기 제2시험편(400)의 일단부를 수직으로 잡아 당겨 상기 제2시험편(400)의 면외굽힘 시험을 진행 하는 것이다.

상기와 같이, 구성된 본 발명의 면외굽힘 시험장치(100)를 이용하는 면외굽힘 시험방법은 다음과 같다.

우선, 상기 메인프레임(120)의 상부에 고정 설치된 고정프레임(140)에 일측이 볼트 체결되어 수평으로 구비되는 상기 제2시험편(400)을 설치하는 준비단계(S100)를 수행한다.

이때, 상기 제2시험편(400)의 길이는 현장 상황에 따라 다양하게 적용될 수 있는 점을 고려하여 다양한 길이로 준비할 수 있으며, 상기 제2시험편(400)의 일단부가 상기 MTS동적시험기(170)의 연직 하부에 구비되도록 위치를 결정하는 조절단계(S200)를 수행한다.

즉, 상기 제2시험편(400)의 일단부와 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 연결되는 와이어(171)가 연직으로 위치되도록 상기 제2시험편(400)이 설치된 메인프레임(120)의 위치를 조절해야 한다.

다음으로, 상기 제2시험편(400)의 일단부를 시작으로 상기 제2시험편(200)의 상부에 위치한 MTS동적시험기(170)에 와이어(171)를 연직으로 연결하는 연결단계(S300)를 수행한다.

그리고, 상기 MTS동적시험기(170)의 연직 운동을 통해 상기 와이어(171)에 의해 상기 제2시험편(400)의 일단부를 수직 방향으로 당겨 상기 제2시험편(400)에 대하여 변위제어 모드(Displacement control mode)로 수행하여 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 하중 및 변위 신호를 수집하는 시험단계(S400)를 수행한다.

즉, 상기 와이어(171)는 상기 제2시험편(400)의 일단부와 상기 MTS동적시험기(170)에 연직으로 연결되어 상기 MTS동적시험기(170)의 시험하중이 적용될 때, 상기 와이어(171)에 의해 상기 제2시험편(400)의 일단부가 수직 방향으로 위치가 변경되면서 상기 제2시험편(400)의 고정부가 굽혀지는 정도를 측정할 수 있다.

마지막으로, 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 수집된 데이터를 데이터수집시스템(200)에 전송하여 데이터베이스를 구축하는 저장단계(S500)를 통해 면외굽힘 시험에 따른 데이터를 모두 수집/저장 한다.

이때, 아래 표 7에 표현된 바와 같이, 서로 다른 성질 및 재질의 3가지 제2시험편(400)를 준비하며, 표 8의 결과를 통해 상기한 시험방법에 의한 각 제2시험편(400)의 성질을 분석하고, 표 9 및 표10을 통해 면외굽힘 정도 및 취약지점을 파악하여 데이터수집시스템(200)을 통해 데이터를 수집/저장한다.

[표 7] 시험하고자 하는 제2시험편의 시험군 대조표

[표 8] Analysis Method (interpretive method)

[표 9] 면외굽힘 분석 결과 다이어그램

[표 10] 각 제2시험편에 대해 면외굽힘의 변위곡선을 나타내는 그래프

상기와 같은 구성 및 방법으로 이루어진 본 발명을 제공함으로써, 조선소 비계 설치에 따른 족장 기자재에 대하여 원가 절감을 위한 새로운 족장 치공구 설계 기준 확립의 기반이 되는 치공구 최종강도 해석기술의 확보와 더불어, 족장 치공구 안전하중 표준화에 필요한 기초 자료를 확보하는 효과가 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 면외굽힘 시험장치 110: 시험대
120: 메인프레임 121: 바닥몸체
123: 벽면몸체 124: 가이드슬릿
130: 승강브라켓 140: 고정프레임
150: 휠브라켓 151: 와이어롤러
160: 유압척 170: MTS동적시험기
171: 와이어 172: 연결후크
180: 로드셀 190: 변위센서
200: 데이터수집시스템 300: 제1시험편
400: 제2시험편 S100: 준비단계
S200: 조절단계 S300: 연결단계
S400: 시험단계 S500; 저장단계

Claims (8)

1. 시험대(110)의 상부 일측에 구비되어 제1시험편(300) 및 제2시험편(400)이 위치되는 장소를 제공하며, 상기 제1시험편(300)에 대응되는 벽면에 수직 방향의 길이를 갖는 복수의 가이드슬릿(124)이 형성된 메인프레임(120)과;
   상기 메인프레임(120)의 가이드슬릿(124)을 따라 상기 제1시험편(300)의 길이에 맞게 하중 방향에 대하여 높낮이를 조절할 수 있도록 승강 가능하게 구비되며, 그 상부에는 상기 제2시험편(400)의 일측을 볼트 체결하여 수평으로 고정하는 고정프레임(140)을 갖는 승강브라켓(130)과;
   상기 메인프레임(120)에 대응하여 상기 시험대(110)의 상부 일측에 설치되며, 상단부에 와이어롤러(151)를 갖는 휠브라켓(150)의 하단부를 착/탈 가능하게 바이스하는 유압척(160)과;
   상기 와이어롤러(151)를 통해 상기 제1시험편(300)의 상단부에서 수평 방향과 연직 방향으로 연결 설치된 와이어(171)를 연직 방향의 인장력(tensile force)을 가하여 상기 제1시험편(300)의 상단부를 수평으로 잡아 당겨 제1시험편(300) 및 제2시험편(400)의 면외굽힘을 시험하는 MTS동적시험기(170)를 포함하여 구성되며,
   상기 제1시험편(300)과 제2시험편(400)은 서로 수직이 되도록 볼트 체결 되고, 상기 고정프레임(140)은 밑판과 측판이 일체형으로 구성되며, 다수의 체결공을 갖고,
   상기 메인프레임(120)은 상기 시험대(110)에 착탈 가능하게 설치되는 바닥몸체(121)와, 바닥몸체(121)의 일측에 수직 설치되고 상기 가이드슬릿(124)이 형성된 벽면몸체(123)로 구성되고,
   상기 승강브라켓(130)은 후면에 상기 가이드슬릿(124)에 대응하는 가이드돌기(미도시)가 돌출 형성되고, 상기 가이드돌기에 체결되는 체결수단(미도시)이 상기 벽면몸체(123)와 승강브라켓(130)을 일체로 체결하는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1시험편(300)의 상단부와 와이어롤러(151)의 사이에는,
   상기 와이어(171)를 통해 가해지는 상기 제1시험편(300)의 하중 정보를 추가로 검출하는 로드셀(180)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 유압척(160)의 하측 일 부분에는,
   상기 MTS동적시험기(170)를 통해 면외굽힘을 시험할 때, 상기 제1시험편(300)의 하단 일 부분 및 상기 제1시험편(300)이 체결된 상기 제2시험편(400)의 일 부분에 구부러지는 정도의 변위 정보를 추가로 검출하는 변위센서(190)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험장치(100)를 이용한 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험방법에 있어서,
   승강브라켓(130)의 상부에 고정 설치된 고정프레임(140)에 일측이 볼트 체결되어 수평으로 구비되는 제2시험편(400)과 상기 제2시험편(400)의 타측에 볼트 체결되어 제1시험편(300)을 수직으로 기립 설치하는 준비단계(S100)와;
   메인프레임(120)의 가이드슬릿(124)을 따라 상기 승강브라켓(130)을 승강 조절하여 제1시험편(300)의 상단부와 휠브라켓(150)을 와이어롤러(151)와 동일한 수평을 이루는 위치를 결정하는 조절단계(S200)와;
   상기 제1시험편(300)의 상단부를 시작으로 상기 휠브라켓(150)의 와이어롤러(151)를 따라 상기 휠브라켓(150)의 연직 상부에 위치된 MTS동적시험기(170)에 와이어(171)를 연결하는 연결단계(S300)와;
   상기 MTS동적시험기(170)의 연직 운동을 통해 상기 와이어(171)에 의해 상기 제1시험편(300)의 상단부를 수평 방향으로 당겨 상기 제1시험편(300)에 대하여 변위제어 모드(Displacement control mode)로 수행하여 상기 MTS동적시험기(170)를 통해 하중 및 변위 신호를 수집하는 시험단계(S400)와;
   상기 MTS동적시험기(170)를 통해 수집된 데이터를 데이터수집시스템(200)에 전송하여 데이터베이스를 구축하는 저장단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 족장지지대의 면외굽힘 시험방법.
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