KR102118547B1 - 가속도계 및 변위계를 포함하는 교량 구조물 안전 진단 장치 - Google Patents

가속도계 및 변위계를 포함하는 교량 구조물 안전 진단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구조물 안전 진단 장치에 관한 것으로, 구조물의 내하력을 측정하는 센서부와, 상기 구조물에 결합되어 상기 센서부를 지지하는 지지프레임이 형성되는 지지부를 포함하되, 상기 센서부는, 상부에 가드 플레이트가 형성되며, 외부의 충격을 완화시켜 상기 지지부 및 상기 센서부를 보호하도록 상기 가드 플레이트의 하부에 구비되는 가드부재를 포함함으로써, 외부에서 작용되는 충격 등을 완화시킴으로써, 센서부의 구조물에 대한 내하력 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

Description

가속도계 및 변위계를 포함하는 교량 구조물 안전 진단 장치{Bridge structure safety diagnostic device including accelerometer and displacement meter}
본 발명은 가드부재가 결합된 센서부를 구비함으로써, 외부의 충격을 완화시키면서 구조물의 내하력을 측정할 수 있는 구조물 안전 진단 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 교량과 같은 구조물에서 차량의 이동 등에 발생되는 진동을 측정하거나, 소정의 하중을 재하하여 교량 구조물이 거동하는 변위를 측정하는 것은, 교량 구조물의 내하력을 측정하는 데 있어 주요한 측정 대상이다.
교량 구조물의 내하력을 측정하는 방법으로, 변위계를 이용하는 방법, 레이저를 이용하는 방법, 사진 영상을 이용하는 방법 등 다양한 방법이 이용되고 있으나, 경제적이면서 정확하게 측정할 수 있는 방법은 변위계를 이용하는 방법이 있다.
일반적으로 교량과 같은 구조물에 비계를 설치하여 내하력을 측정하지만, 비계를 설치하고 해체하는 것은 많은 시간과 이용이 소요되고, 비계를 설치될 수 있는 별도의 공간이 확보되어야 하는바, 공간의 확보가 어려운 장소에서는 측정될 수 없는 어려움이 있다.
또한, 내하력을 측정하는 재하시험 등은 일반적으로 5년마다 수행될 수 있는데, 측정 작업 수행 중에 외력이 측정 장치에 작용하여, 측정값에 오류가 발생되는 경우도 있어, 정확하게 재하 시험이 수행되는 것이 어려운 경우도 발생되고 있다.
1. 한국등록특허 제10-0770793호(2007.10.22.등록) 2. 한국등록실용신안 제20-0374765호(2005.01.24.등록)
본 발명은 구조물의 내하력을 측정하기 위해, 센서부를 구비하고, 체결부재로 센서부를 구조물에 용이하게 결합하고 분리시킬 수 있는 구조물 안전 진단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 외부의 충격으로부터 센서부 등에 장애가 발생되는 것을 방지하기 위해 가드부재가 구비되는 구조물 안전 진단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 외력을 완화시킬 수 있도록 가드부재에 탄성체를 형성시키고, 다양한 구조로 형성되는 탄성유닛이 구비되는 구조물 안전 진단 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 구조물의 내하력을 측정하는 센서부와, 상기 구조물에 결합되어 상기 센서부를 지지하는 지지프레임이 형성되는 지지부를 포함하되, 상기 센서부는, 상부에 가드 플레이트가 형성되며, 외부의 충격을 완화시켜 상기 지지부 및 상기 센서부를 보호하도록 상기 가드 플레이트의 하부에 구비되는 가드부재를 포함하는 구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 센서부는, 상기 구조물의 상측에 결합되며, 상기 구조물에 작용되는 진동을 측정하는 가속도계와, 상기 구조물의 하측에 결합되며, 상기 구조물의 변형 변위를 측정하는 변위계를 포함하는 구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지부는, 상기 지지프레임과 상기 구조물을 체결시키는 복수 개의 제 1 체결 유닛을 구비하고, 상기 지지프레임과 상기 센서부를 체결시키는 복수 개의 제 2 체결 유닛을 구비하는 체결부재를 포함하는 구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 가드부재는, 복수 개의 탄성체가 적층된 형태로 형성되어, 상기 지지부 및 상기 센서부에 작용되는 외력을 완화시키는 구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가드부재는, 복수 개의 탄성체가 적층되어 상기 가드 플레이트에 결합되는 제 1 상부 탄성층과, 복수 개의 상기 탄성체가 적층되어 상기 가속도계의 상부에 결합되는 제 1 하부 탄성층이 구비되되, 상기 제 1 상부 탄성층의 하단면에 변위돌기가 형성되고, 상기 제 1 하부 탄성층의 상단면에 변위가이드가 형성되어, 상기 지지부 및 상기 센서부에 작용되는 외력을 완화시키는구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가드부재는, 복수 개의 탄성체가 적층되어 상기 가드 플레이트에 결합되는 제 2 상부 탄성층과, 복수 개의 상기 탄성체가 적층되어 상기 가속도계의 상부에 결합되는 제 2 하부 탄성층이 구비되되, 상기 제 2 상부 탄성층의 하단면 또는 상기 제 2 하부 탄성층의 상단면에 사다리꼴 형상의 내부가 중공된 입체 탄성유닛이 형성되어, 상기 지지부 및 상기 센서부에 작용되는 외력을 완화시키는구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가드부재는, 복수 개의 탄성체가 적층되어 상기 가드 플레이트에 결합되는 제 3 상부 탄성층과, 복수 개의 상기 탄성체가 적층되어 상기 가속도계의 상부에 결합되는 제 3 하부 탄성층이 구비되되, 상기 제 3 상부 탄성층 하단면의 전면에서 상기 제 3 하부 탄성층 상단면의 후면으로 이어져서 형성되는 제 1 탄성유닛과, 상기 제 3 상부 탄성층 하단면의 후면에서 상기 제 3 하부 탄성층 하단면의 전면으로 이어져서 형성되는 제 2 탄성유닛이 상호 교차되도록 구비되어, 상기 지지부 및 상기 센서부에 작용되는 외력을 완화시키는 구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 센서부는, 상기 가드 플레이트 및 상기 가속도계에 결합되며, 상기 가드부재의 복원력을 증가시키는 가드 가이드를 더 포함하는 구조물 안전 진단 장치가 제공될 수 있다.
본 발명은, 볼트 등이 구비된 체결부재로써 구조물과 지지프레임을 결합시키거나, 센서부를 지지프레임에 고정시킴으로써, 구조물의 내하력을 용이하고 간편하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은, 센서부의 상부에 탄성체, 탄성유닛 등이 구비되는 가드부재를 형성시킴으로써, 외부의 충격으로부너 센서부를 보호함에 따라, 구조물의 내하력 측정에 있어, 그 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 안전 진단 장치를 예시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 안전 진단 장치를 예시하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 가드부재를 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 안전 진단 장치를 예시하는 도면이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 가드부재를 예시하는 도면이다.
도 1 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구조물 안전 진단 장치는 지지부(110), 센서부(120) 등을 포함할 수 있다.
지지부(110)는 구조물 안전 진단 장치의 본체로서, 지지프레임(111), 체결부재(112) 등을 포함할 수 있다.
지지프레임(111)는 지지부(110)의 몸체로서, 구조물에 결합되어 센서부(120)를 지지하는 역할을 수행하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르는 구조물 안전 진단 장치는, 구조물 중 특히 교량의 하부 플랜지 또는 하부 거더 등에 결합되는 바, 지지프레임(111)이 교량의 플랜지 등에 결합될 수 있도록 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 지지프레임(111)의 하부는 교량의 하부 플랜지의 하부면에 안정적으로 밀착될 수 있도록, 플레이트 등의 형상으로 구비되어 교량의 중심에서 폭 방향(또는 세로 방향)으로 연장되어 형성될 수 있고, 교량과 안정적으로 결합될 수 있도록, 교량의 길이 방향(또는 가로 방향)으로 소정 길이로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 지지프레임(111)의 상부는 체결부재(112)가 관통하여 지지프레임(111)과 구조물이 결합되거나, 지지프레임(111)과 센서부(120)가 결합되도록, 복수 개의 홀(도면부호 생략)이 형성될 수 있다.
체결부재(112)는 지지프레임(111)와 구조물을 체결시키는 제 1 체결 유닛(112a)을 구비하고, 지지프레임(111)와 센서부(120)를 체결시키는 제 2 체결 유닛(112b) 등을 구비할 수 있다.
제 1 체결 유닛(112a)은 지지프레임(111)과 구조물을 체결을 체결시키는 것으로 복수 개로 형성될 수 있다.
제 1 체결 유닛(112a)은 고정볼트 등으로 구비될 수 있으며, 지지프레임(111)의 상부에 형성된 홀을 관통하여 구조물을 압박하는 방식으로, 지지프레임(111)과 구조물을 결합시킬 수 있다. 이와 같이 구조물을 압박하는 방식으로 지지프레임(111)과 구조물이 결합되어 고정될 수 있는바, 구조물에 제 1 체결 유닛(112a)이 삽입되는 홈 등이 별도로 형성될 필요 없으므로, 지지프레임(111)을 구조물에 용이하게 결합시키거나 분리시킬 수 있다.
또한, 제 1 체결 유닛(112a)은 지지프레임(111)이 구조물에 안정적으로 결합될 수 있도록 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들면, 지지프레임(111)의 상부면이 직사각형 형태의 플레이트 등으로 형성될 경우, 지지프레임(111) 상부면의 네 모서리를 제 1 체결 유닛(112a)이 관통하여 구조물에 결합됨으로써 지지프레임(111)과 구조물이 견고하게 결합될 수 있다.
제 2 체결 유닛(112b)은 지지프레임(111)과 센서부(120)를 체결시키는 것으로 복수 개로 형성될 수 있다.
제 2 체결 유닛(112b)은, 고정볼트 등으로 구비될 수 있고 지지프레임(111)의 상부에 형성된 홀을 관통하는 센서부(120)를 압박하는 방식으로 지지프레임(111)과 센서부(120)를 결합시킬 수 있다. 제 1 체결 유닛(112a)에서 상술된 바와 같이, 제 2 체결 유닛(112b)이 형성됨으로써, 지지프레임(111)과 센서부(120)를 용이하게 고정시키거나 분리시킬 수 있다.
또한, 제 2 체결 유닛(112b)은, 센서부(120)에 포함된 측정 센서 등의 개수에 따라 복수 개로 형성될 수 있고, 개개의 측정 센서를 보다 견고하게 지지하기 위해 각각의 측정 센서에 복수 개로 제 2 체결 유닛(112b)이 결합되어 더욱 안정적으로 고정될 수 있도록 형성될 수 있다.
센서부(120)는 구조물의 내하력을 측정하는 역할을 수행하는 것으로, 가속도계(121), 변위계(122), 가드 플레이트(123), 가드부재(124), 가드 가이드(125) 등을 포함할 수 있다.
가속도계(121)는 지지프레임(111)의 상측에 결합되며, 구조물에 작용되는 진동을 측정하는 것으로, 구조물에서 발생되는 불필요한 진동을 측정하는 역할을 수행할 수 있다.
구조물 특히 교량에는 차량의 이동 등으로 인해 다양한 진동수의 진동이 발생될 수 있고, 일반적으로 교량은 이러한 진동으로 인해 교량에 하자가 발생되지 않도록 설계되어 있다. 하지만, 외력 등에 의해 교량에 크랙 등이 생성되고 이로 인해 지속적인 진동이 발생될 경우, 교량의 하자 보수가 필요하므로, 교량에서 발생되는 진동을 측정하여 비정상적인 진동이 발생되는지에 대해 지속적인 검사가 수행된다.
변위계(122)는 구조물의 하측에 결합되며, 구조물의 변형 변위를 측정하는 것으로, 구조물이 하중 등으로 인해 비정상적인 변형이 발생되는지를 측정하는 역할을 수행한다.
교량은 주로 차량 등에 의해 지속적으로 하중이 작용되는 구조물로, 이러한 하중에 의한 변형은 허용되는 그 범위 내에서 수용될 수 있지만, 허용될 수 있는 임계 범위를 초과할 경우, 변형으로 인해 교량의 파손 등이 발생될 수 있으므로, 교량의 변형 변위에 대한 지속적인 검사가 요구된다.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 안전 진단 장치의 변위계(122)는 링 타입의 변위계(122)가 구비될 수 있다. 링 타입 변위계(122)는 지지프레임(111)에 결합되며, 구조물의 하방으로 연장되는 강선(122a)에 초기변위 조절기(122b), 링타입 변위측정기(122c), 고정추(122d) 등이 구비될 수 있다.
초기변위 조절기(122b)에 의해 초기값이 설정되고, 교량 플랜지의 처짐 등에 의해 플랜지의 변형이 발생됨에 따라, 링타입 변위측정기(122c)에 의해 변형된 변위가 측정될 수 있다. 위와 같은 변위계는 일반적인 변위계에 해당될 수 있는 바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
가드 플레이트(123)는 센서부(120)의 상부에 형성되어, 그 하부에 가드부재(1124)가 결합되는 것으로, 가드부재(124)와 형상적으로 대응되는 플레이트 등으로 구비될 수 있다.
가드부재(124)는 가드 플레이트(123)의 하부에 결합되는 것으로, 외부의 충격을 완화시켜 지지부(110), 센서부(120) 등을 보호하도록 구비된다.
센서부(120)의 구성 중 특히 가속도계(121) 등에 외부의 충격이 전달될 경우, 가속도계(121) 자체가 파손되거나, 외부의 충격으로 인해 가속도계(121)에 의해 정확한 진동 측정이 어려울 수 있다.
가드부재(124)는, 이러한 외부의 충격 등을 완화시켜, 센서부(120)에 작용되는 외력을 감소시킬 수 있는바, 이러한 가드부재(124)는 후술하는 실시예와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.
일 예로, 도 3a를 참조하면, 가드부재(124)는 복수 개의 탄성체가 적층된 형태로 형성되어, 지지부(110), 센서부(120) 등에 작용되는 외력을 완충시킬 수 있다.
탄성체(211)는 고무 등과 같이 압축성, 탄성 등이 있는 소재로 형성되어, 외력에 의해 변형될 수 있지만, 탄성력에 의해 복원될 수 있고, 복수 개의 탄성체(221)가 적층되는 형태으로, 가드 플레이트(123)와 가속도계(121)의 사이에 형성될 수 있다.
즉, 가드부재(124)에 탄성체(221)가 적층되어 형성되고, 이러한 가드부재(124)가 구비된 구조물 안전 진단 장치에 외부의 충격이 가해지더라도, 가드부재(124)가 외부의 충격을 흡수하여 압축됨으로써, 외부의 충격에 의해 가속도계(121)가 비정상적으로 작동하여, 구조물 진동 측정에 있어 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다른 예로, 도 3b를 참조하면, 가드부재(124)는 가드 플레이트(123)의 하단부에 구비되며 복수 개의 탄성체(221)가 적층되어 형성되는 제 1 상부 탄성층(222)과, 가속도계(121)의 상부에 구비되며 복수 개의 탄성체(221)가 적층되어 형성되는 제 1 하부 탄성층(223)을 구비하되, 제 1 상부 탄성층(222)의 하단면에 변위돌기(224)가 형성되고, 제 1 하부 탄성층(223)의 상단면에 변위가이드(225)가 형성되어, 외부의 충격이 가해질 경우, 제 1 상부 탄성층(222)이 일정 변위로 이동되도록 형성되어, 지지부(110), 센서부(120) 등에 작용되는 외력을 완충시킬 수 있다.
외부로부터 충격 등이 전달될 경우, 적층된 형태의 탄성체(221)가 외부의 충격을 흡수할 수 있지만, 탄성체(221)에 탄성력의 한계 이상의 힘이 가해질 경우, 탄성체(221) 자체가 파손되거나, 적층된 탄성체(221)가 분리될 수 있다.
하지만, 상술한 바와 같이, 제 1 상부 탄성층(222)에 변위돌기(224)가 형성되고, 제 1 하부 탄성층(223)에 변위가이드(225)가 형성되고, 가드부재(124)에 탄성체(221)의 한계 탄성력 이하의 외력이 가해질 경우, 탄성체(221)의 탄성력에 의해 외력이 흡수될 수 있고, 한계 탄성력 이상의 외력이 가해질 경우, 제 1 상부 탄성층(222)의 변위돌기(224)가 제 1 하부 탄성층(223)의 변위가이드(225)를 따라 일정 범위로 이동될 수 있어, 한계 탄성력 이상의 외력에 적층된 탄성체(221)가 저항하지 않고, 일정 범위의 변위로 제 1 상부 탄성층(222)이 이동되는 것이 허용될 수 있으므로, 한계 탄성력 이상의 외력이 작용하더라도 탄성층(221)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 변위돌기(224) 및 변위가이드(225)도 고무 등과 같은 탄성체(221)로 형성되므로, 변위돌기(224)와 변위가이드(225)의 접촉면에 마찰력이 작용하므로, 한계 탄성력 이상의 외력이 작용하여 제 1 상부 탄성층(222)이 일정 변위로 이동되더라도, 마찰력에 의해 그 변위의 크기는 미세하게 되어, 제 1 상부 탄성층(222)이 제 1 하부 탄성층(223)으로부터 쉽게 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
이에 따라, 가드부재(124)가 외부의 충격을 흡수함으로써, 외부의 충격에 의해 가속도계(121)가 비정상적으로 작동하여, 구조물 진동 측정에 있어 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다른 예로, 도 3c를 참조하면, 가드부재(124)는 가드 플레이트(123)의 하단부에 구비되며 복수 개의 탄성체(231)가 적층되어 형성되는 제 2 상부 탄성층(132)과, 가속도계(121)의 상단부에 구비되며 복수 개의 탄성체(231)가 적층되어 형성되는 제 2 하부 탄성층(233)이 결합되되, 제 2 상부 탄성층(233)의 하단면 또는 상기 제 2 하부 탄성층(233)의 상단면에 사다리꼴 형태의 내부가 중공된 입체 탄성유닛(234)이 형성되어, 외부의 충격이 가해질 경우, 일정 변위로 이동이 허용되고, 외부의 충격이 소멸될 경우, 탄성력에 의해 원래 위치로 복원되도록 형성되어, 지지부(110), 센서부(120) 등에 작용되는 외력을 완충시키도록 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 외부의 충격이 가해질 경우, 적층된 탄성체(231)가 외부의 충격을 흡수할 수 있지만, 탄성체(231)에 한계 탄성력의 이상의 힘이 가해질 경우, 탄성체(231) 자체가 파손되거나, 적층된 탄성체(231)가 분리될 수 있다.
하지만, 제 2 상부 탄성층(232) 또는 제 2 하부 탄성층(233)에 중공된 사다리꼴 형상으로 형성된 입체 탄성유닛(234)이 구비될 경우, 탄성체(231)에 한계 탄성력 이상의 힘이 작용되더라도, 외력에 의해 가속도계(121)로 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
상술하면, 외부로부터 전달된 충격이 지속적으로 증가되어 탄성체(231)의 한계 탄성력 이상의 힘이 작용할 경우, 입체 탄성유닛(234)은 소정 범위의 변위로 신장되고, 외부의 힘을 입체 탄성유닛(234)의 신장에 소모시킴으로써 가속도계(121)로 전달되는 외부의 힘을 상쇄시킬 수 있다.
즉, 이와 같이 외부로부터 힘이 작용될 경우, 작용되는 힘의 방향에 따라 입체 탄성유닛(234)이 전, 후방으로 신장되면서 외부의 힘을 흡수하거나, 중공된 사다리꼴 형상의 입체 탄성유닛(234)이 상, 하방으로 신장되거나 압착됨으로써 외부의 충격을 흡수할 수 있다.
이와 같이, 가드부재(124)가 외부의 충격을 흡수함으로써, 외부의 충격에 의해 가속도계(121)가 비정상적으로 작동하여, 구조물 진동 측정에 있어 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다른 예로, 도 3d를 참조하면, 가드부재(124)는 가드 플레이트(123)의 하단부에 구비되며 복수 개의 탄성체(241)가 적층되어 형성되는 제 3 상부 탄성층(242)과, 가속도계(121)의 상단부에 구비되며 복수 개의 탄성체(241)가 적층되어 형성되는 제 3 하부 탄성층(243)이 결합되되, 제 3 상부 탄성층(242) 하단면의 전면에서 제 3 하부 탄성층(243) 상단면의 후면으로 이어져서 형성되는 제 1 탄성유닛(244), 제 3 상부 탄성층(242) 하단면의 후면에서 제 3 하부 탄성층(243) 하단면의 전면으로 이어져서 형성되는 제 2 탄성유닛(245)과, 상호 교차되도록 구비되어, 지지부(110), 센서부(120) 등에 작용되는 외력을 완충시키도록 형성될 수 있다.
탄성체(241)에 한계 탄성력의 이상의 힘이 외부로부터 가해지는 경우, 탄성체(241) 자체가 파손되어, 외력이 가속도계(121)로 그대로 전달되는 것을 방지하기 위해 상술한 바와 같이 제 1 탄성유닛(244), 제 2 탄성유닛(245) 등이 구비될 수 있다.
상술하면, 외부로부터 전달된 충격이 지속적으로 증가되어 탄성체(241)의 한계 탄성력 이상의 힘이 작용될 경우, 제 1 탄성유닛(244) 또는 제 2 탄성유닛(245)은 소정 범위의 변위로 신장되고, 외부의 힘을 제 1 탄성유닛(244) 또는 제 2 탄성유닛(245)의 신장에 소모시킴으로써 가속도계(121)에 가해지는 외부의 힘을 상쇄시킬 수 있다.
즉, 이와 같이 외부로부터 힘이 작용될 경우, 작용되는 힘의 방향에 따라 입체 제 1 탄성유닛(244) 또는 제 2 탄성유닛(245)이 전, 후방으로 신장되면서 외부의 힘을 흡수하거나, 제 1 탄성유닛(244) 또는 제 2 탄성유닛(245)이 신장되거나 압착됨으로써 외부의 충격을 흡수할 수 있다.
상술한 바와 같이, 다양한 형태로 가드부재(124)가 구비됨으로써, 외부로부터 작용되는 힘의 일부를 가드부재(124)가 흡수하여, 외력이 가속도계(121) 등으로 전달됨에 따라 가속도계(121)의 진동 측정에 장애가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
가드 가이드(125)는 가드 플레이트(123) 및 가속도계(121)에 결합되어, 가드부재(124)의 복원력을 증가시키는 것이다.
구조물 안전 진단 장치에 외력이 작용하더라도, 가드부재(124)의 탄성력과 복원력 등에 의해 센서부(120) 등이 보호될 수 있지만, 가드부재(124)의 외측, 즉, 가드 플레이트(123) 및 가속도계(121)에 가드 가이드(125)가 형성될 경우, 가드부재(124)의 복원력 등이 더욱 증가될 수 있다.
가드 가이드(125)는 탄성있는 소재로 형성될 수 있고, 양단부가 가드 플레이트(123) 및 가속도계(121)에 각각 결합되며, 가드부재(124)의 외측에 일정 간격으로 형성되거나, 실린더 등의 형태로 형성될 수 있다.
한편, 구조물 안전 진단 장치의 구성품(예를 들면, 제 1 체결유닛, 제 2 체결유닛 등)에 내부식성 등을 강화시키기 위해 내부식성 강화 코팅 조성물이 도포될 수 있다.
상기 내부식성 강화 코팅 조성물의 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 표면개질된 알루미늄 페이스트 5 내지 15 중량부, 방청안료 5 내지 10 중량부, 경화제 25 내지 35 중량부 및 유기용매 70 내지 100 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위에서 목적하는 내식, 방청 및 코팅 등의 우수한 효과를 달성할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 바람직하게는 다관능 에폭시 수지와 아크릴산계 화합물을 반응시킨 부분 에스테르화 에폭시 수지일 수 있다. 구체적으로, 다관능 에폭시 수지와 아크릴산계 화합물을 반응시키는 공정에 있어서, 다관능 에폭시 수지의 에폭시기 1 당량에 대하여 반응시키는 아크릴산계 화합물은 30 내지 70 당량%일 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 60 당량%일 수 있다. 상기 범위에서 철재에 대해 우수한 접착력을 가질 수 있다.
상기 다관능 에폭시 수지는 에폭시기를 2개 이상 함유한 것으로, 구체적인 일 예로 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜류, 디메틸올프로판, 트리메틸올프로판, 스피로글리콜 또는 글리세린 등의 다가 알코올류와 에피클로로히드린을 반응시켜 얻어지는 지방족 다가 글리시딜에테르 화합물; 비스페놀 A, 비스페놀 S, 비스페놀 F 또는 비스페놀 AD 등의 방향족 디올류와 에피클로로히드린을 반응시켜 얻어지는 방향족 다가 글리시딜에테르 화합물; 아디프산, 이타콘산 등의 방향족 디카르복실산과 에피클로로히드린을 반응시켜 얻어진 지방족 다가 글리시딜에스테르 화합물; 이소프탈산, 테레프탈산, 피로멜리트산 등의 방향족 디카르복실산과 에피클로로히드린을 반응시켜 얻어진 방향족 다가 글리시딜에스테르 화합물; 디아미노디페닐메탄, 아닐린, 메타크실릴렌디아민 등의 방향족 아민과 에피클로로히드린을 반응시켜 얻어지는 방향족 다가 글리시딜아민 화합물; 및 노볼락형 다가 글리시딜에테르 화합물 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.상기 아크릴산계 화합물은 아크릴산 또는 메타크릴산일 수 있다
상기 표면개질된 알루미늄 페이스트는 아크릴이 코팅된 알루미늄을 사용하여 제조된 페이스트이다. 상기 아크릴로 표면개질된 알루미늄 페이스트는 제조하여 사용할 수도 있고, 본 기술 분야에서 시판되는 것을 사용할 수도 있다. 본 발명에 따른 금속용 내부식성 도료 조성물에 아크릴로 표면개질된 알루미늄 페이스트가 5 중량부 미만으로 포함되는 경우 내약품성(산, 알칼리)에 대한 변색, 부풀음, 박리 등의 문제점이 발생될 수 있으며, 15 중량부를 초과하여 포함되는 경우 도료의 점도 상승, 색상의 어두워짐(휘도 저하)의 문제점이 발생될 수 있다
상기 방청안료는 징크 메탈 파우다, 징크 포스페이트와 징크 알루미늄 오르소포스페이트 하이드레이트 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 방청안료의 평균 입자경이 3∼5마이크론 크기를 사용하는 것이 적합하다. 본 발명에 따른 내식성 부식 강화 코팅 조성물에 방청안료가 5 중량부 미만으로 포함되는 경우 내염수분무성이 떨어지고, 15 중량부를 초과하여 포함되는 경우 도료의 자체의 첩착력 및 방청안료의 부착성이 떨어지는 문제를 가질 수 있다.
상기 경화제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적인 일 예시로 디시안디아마이드계, 히드라지드계, 방향족 아민계, 산무수물계 및 이미다졸계 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 디시안디아마이드계를 포함하는 것이 좋다. 본 발명에 따른 금속용 내부식성 도료 조성물에 경화제가 25 중량부 미만으로 포함되는 경우 에폭시 조성물의 경화속도가 저하되어 작업성이 떨어지고, 상기 경화제의 함량이 35 중량부 초과인 경우 응집이 발생하여 균일한 접착성능을 발현하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
발명의 일 예에 있어, 상기 유기용매는 특별히 한정되지 않지만, 금속성 내부식성 강화 코팅 조성물이 균질하게 혼합되고, 코팅막 형성 시에 용이하게 휘발되며, 경화 저해 등을 일으키지 않는 것을 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 용기 용매의 함량은 에폭시 조성물의 점도 및 작업성 등을 고려하여 바람직하게는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 경화제 25 내지 35 중량부 일수 있다.
구체적인 유기용매는 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소류; 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올 등의 알코올류; 셀루솔부, 부틸 셀루솔부 등의 에테르류; 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 등의 에스터류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 및 N-디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 방향족 탄화수소류, 알코올류 또는 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있으나, 이는 일 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
110 : 지지부 111 : 지지프레임
112 : 체결부재 120 : 센서부
121 : 가속도계 122 : 변위계
123 : 가드 플레이트 124 : 가드부재
125 : 가드 가이드
211, 221, 231, 241 : 탄성체 222 : 제 1 상부 탄성층
223 : 제 1 하부 탄성층 224 : 변위돌기
225 : 변위가이드 232 : 제 2 상부 탄성층
233 : 제 2 하부 탄성층 234 : 입체 탄성유닛
242 : 제 3 상부 탄성층 243 : 제 3 하부 탄성층
244 : 제 1 탄성유닛 245 : 제 2 탄성유닛

Claims (8)

  1. 구조물의 내하력을 측정하는 센서부와,
    상기 구조물에 결합되어 상기 센서부를 지지하는 지지프레임이 형성되는 지지부를 포함하되,
    상기 센서부는, 상부에 가드 플레이트가 형성되며, 외부의 충격을 완화시켜 상기 지지부 및 상기 센서부를 보호하도록 상기 가드 플레이트의 하부에 구비되는 가드부재; 상기 구조물의 상측에 결합되며, 상기 구조물에 작용되는 진동을 측정하는 가속도계; 및 상기 구조물의 하측에 결합되며, 상기 구조물의 변형 변위를 측정하는 변위계를 포함하고,
    상기 지지부는, 상기 지지프레임과 상기 구조물을 체결시키는 복수 개의 제 1 체결 유닛을 구비하고; 상기 지지프레임과 상기 센서부를 체결시키는 복수 개의 제 2 체결 유닛을 구비하는 체결부재를 포함하고,
    상기 가드부재는, 복수 개의 탄성체가 적층되어 상기 가드 플레이트에 결합되는 제 1 상부 탄성층과; 복수 개의 상기 탄성체가 적층되어 상기 가속도계의 상부에 결합되는 제 1 하부 탄성층이 구비되되, 상기 제 1 상부 탄성층의 하단면에 변위돌기가 형성되고, 상기 제 1 하부 탄성층의 상단면에 변위가이드가 형성되어, 상기 지지부 및 상기 센서부에 작용되는 외력을 완화시키는 교량 구조물 안전 진단 장치.
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  6. 구조물의 내하력을 측정하는 센서부와,
    상기 구조물에 결합되어 상기 센서부를 지지하는 지지프레임이 형성되는 지지부를 포함하되,
    상기 센서부는, 상부에 가드 플레이트가 형성되며, 외부의 충격을 완화시켜 상기 지지부 및 상기 센서부를 보호하도록 상기 가드 플레이트의 하부에 구비되는 가드부재; 상기 구조물의 상측에 결합되며, 상기 구조물에 작용되는 진동을 측정하는 가속도계; 및 상기 구조물의 하측에 결합되며, 상기 구조물의 변형 변위를 측정하는 변위계를 포함하고,
    상기 지지부는, 상기 지지프레임과 상기 구조물을 체결시키는 복수 개의 제 1 체결 유닛을 구비하고; 상기 지지프레임과 상기 센서부를 체결시키는 복수 개의 제 2 체결 유닛을 구비하는 체결부재를 포함하고,
    상기 가드부재는, 복수 개의 탄성체가 적층되어 상기 가드 플레이트에 결합되는 제 2 상부 탄성층과, 복수 개의 상기 탄성체가 적층되어 상기 가속도계의 상부에 결합되는 제 2 하부 탄성층이 구비되되,
    상기 제 2 상부 탄성층의 하단면 또는 상기 제 2 하부 탄성층의 상단면에 사다리꼴 형상의 내부가 중공된 입체 탄성유닛이 형성되어, 상기 지지부 및 상기 센서부에 작용되는 외력을 완화시키는 교량 구조물 안전 진단 장치.
  7. 구조물의 내하력을 측정하는 센서부와,
    상기 구조물에 결합되어 상기 센서부를 지지하는 지지프레임이 형성되는 지지부를 포함하되,
    상기 센서부는, 상부에 가드 플레이트가 형성되며, 외부의 충격을 완화시켜 상기 지지부 및 상기 센서부를 보호하도록 상기 가드 플레이트의 하부에 구비되는 가드부재; 상기 구조물의 상측에 결합되며, 상기 구조물에 작용되는 진동을 측정하는 가속도계; 및 상기 구조물의 하측에 결합되며, 상기 구조물의 변형 변위를 측정하는 변위계를 포함하고,
    상기 지지부는, 상기 지지프레임과 상기 구조물을 체결시키는 복수 개의 제 1 체결 유닛을 구비하고; 상기 지지프레임과 상기 센서부를 체결시키는 복수 개의 제 2 체결 유닛을 구비하는 체결부재를 포함하고,
    상기 가드부재는, 복수 개의 탄성체가 적층되어 상기 가드 플레이트에 결합되는 제 3 상부 탄성층과, 복수 개의 상기 탄성체가 적층되어 상기 가속도계의 상부에 결합되는 제 3 하부 탄성층이 구비되되,
    상기 제 3 상부 탄성층 하단면의 전면에서 상기 제 3 하부 탄성층 상단면의 후면으로 이어져서 형성되는 제 1 탄성유닛과, 상기 제 3 상부 탄성층 하단면의 후면에서 상기 제 3 하부 탄성층 하단면의 전면으로 이어져서 형성되는 제 2 탄성유닛이 상호 교차되도록 구비되어, 상기 지지부 및 상기 센서부에 작용되는 외력을 완화시키는 교량 구조물 안전 진단 장치.
  8. 제1항 및 제 6 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 가드 플레이트 및 상기 가속도계에 결합되며, 상기 가드부재의 복원력을 증가시키는 가드 가이드
    를 더 포함하는 교량 구조물 안전 진단 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200374765Y1 (ko) 2004-11-22 2005-02-04 김길평 구조물 안전진단장치
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