KR102180339B1 - 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 교량의 여러 기능을 측정하여 교량의 실용성, 안전성을 평가하는 교량의 내하력 평가 시에 사용하는 가속도계에 관한 것이다.
본 발명은 교량의 동적재하시험 시에 사용되는 가속도계를 콘크리트면에 안정적으로 고정시킬 수 있는 새로운 형태의 가속도계 보호장치를 적용함으로써, 설치 및 해체 시 가속도계에 직접적인 충격이 가해지지 않아 민감하게 반응하는 센서를 보호할 수 있고 정확한 데이터 측정이 가능할 뿐만 아니라, 반복적인 사용 시에도 제기능을 오래 확보할 수 있음은 물론 사용기간을 증가시켜 경제적이며, 강우 및 강설 시에도 설치되어 있는 가속도계를 보호할 수 있는 교량 동적재하시험용 가속도계를 제공한다.

Description

안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계{ACCELEROMETER FOR DYNAMIC LOADING TEST FOR SAFETY CHECK UP AND INSPECTION OF BRIDGE}

본 발명은 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 교량의 여러 기능을 측정하여 교량의 실용성, 안전성을 평가하는 교량의 내하력 평가 시에 사용하는 가속도계에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 사회간접시설물의 핵심이 되는 도로의 주요 시설물이므로 공용기간 동안 안정성과 사용성이 확보될 수 있도록 건설된다.

이러한 교량의 안전성 확보를 위하여 현재 상태에서 건전성을 평가하는 것은 유지관리 업무에서 중요한 과제이며, 교량의 내하력 평가를 위해 차량재하시험을 통하여 횡분배율을 측정함으로써, 교량의 중첩거동 및 대칭거동을 확인할 수 있다.

통상적으로 교량의 거동은 교량의 지간 및 노면조도, 주행차량의 중량, 주행속도 등 여러 요인들에 의해 달라지므로 교량의 동적거동을 정확히 예측하여 반영하기는 매우 어렵다.

우리나라 표준 시방 기준은 이러한 동적효과를 충격계수로 정의하고, 활하중에 충격계수를 곱하여 설계하중을 증가시키는 방법으로 동적효과를 고려하고 있다.

보통 교량의 동적재하시험 시 사용하는 가속도계는 교량의 안전진단 과정에서 바닥판 하면의 처짐 및 변형률, 교량의 정적 및 동적 거동 평가, 충격하중에 대한 교량의 동적 특성 파악 등과 같은 교량의 안전성을 측정할 때 적용한다.

이러한 가속도계는 교량의 콘트리트면에 양면 테이프 등과 같은 접착제를 사용하여 부착하는 방식으로 사용된다.

그러나, 가속도계는 정밀한 데이터 측정을 위해 민감하게 반응하는 센서가 내장되어 있어서 가속도계를 콘크리트면에 직접 고정시킬 경우 가속도계의 표면이 불량해지고, 회수 시 충격이 가해지게 되면 센서의 고장이 쉽게 발생하여 정확한 데이터 취득에 어려움이 있다.

공개특허공보 제10-2006-0102581호 공개특허공보 제10-2008-0016116호 공개특허공보 제10-2012-0009729호 공개특허공보 제10-2012-0050704호 등록특허공보 제10-1201244호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출할 것으로서, 교량 안전점검을 위한 교량의 동적재하시험 시에 사용되는 가속도계를 콘크리트면에 안정적으로 고정시킬 수 있는 새로운 형태의 가속도계 보호장치를 적용함으로써, 설치 및 해체 시 가속도계에 직접적인 충격이 가해지지 않아 민감하게 반응하는 센서를 보호할 수 있고 정확한 데이터 측정이 가능할 뿐만 아니라, 반복적인 사용 시에도 제기능을 오래 확보할 수 있음은 물론 사용기간을 증가시켜 경제적이며, 강우 및 강설 시에도 설치되어 있는 가속도계를 보호할 수 있는 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계는 교량의 콘트리트면에 설치되어 교량 동적재하시험 시에 사용되는 가속도계로서, 상기 가속도계는 플레이트 고정볼트의 체결구조를 통해 콘크리트면에 착탈 가능하게 설치되는 베이스 플레이트와, 센서 장착홈과 절개부를 가지면서 베이스 플레이트 상에 결합되는 센서 보호캡과, 상기 센서 보호캡의 센서 장착홈에 장착되는 센서와, 상기 센서의 상단부에서 절개부를 관통하여 체결되면서 센서 장착홈 내의 센서를 고정시켜주는 센서 고정볼트를 포함하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 센서 보호캡은 센서에서 인출되는 케이블을 센서 보호캡으로부터 빼내기 위해 보호캡 한쪽 측면부에 형성되는 케이블 인출홈을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 센서 보호캡은 베이스 플레이트의 상면에 용접에 의해 고정 결합됨과 더불어 이러한 센서 보호캡에 형성되는 센서 장착홈은 전면이 뚫려 있고 후면과 양측면, 그리고 상하면이 막혀 있는 형태로 홈으로 이루어져 센서를 전면의 뚫려 있는 곳으로 집어 넣거나 빼낼 수 있도록 된 것이 특징이다.

바람직한 실시예로서, 상기 베이스 플레이트는 플레이트 고정볼트의 고정을 위하여 플레이트 고정볼트를 삽입하기 위해 뚫은 구멍에 주입되는 케미컬 앵커를 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 교량 동적재하시험용 가속도계는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 설치 및 해체 시 가속도계에 직접적인 충격이 가해지지 않아 민감하게 반응하는 센서를 보호할 수 있고, 교량 안전점검 시 정확하게 데이터를 취득할 수 있는 등 교량 안전성 평가의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 반복적으로 오래 사용해도 센서가 제기능을 지속적으로 유지할 수 있는 등 제품에 대한 품질을 확보할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 센서의 고장이나 손상없이 오랜 기간 사용할 수 있어 사용기간을 늘릴 수 있고 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 등 경제적인 측면에서 실용적인 효과가 있다.

넷째, 강우 및 강설 시 등과 같은 악천후 속에서도 가속도계를 보호할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 구조가 간단하고 취급이 간편하여 비숙련자도 손쉽게 설치 및 해체할 수 있는 등 작업성 측면에서 우수한 효과가 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 동적재하시험용 가속도계를 나타내는 사시도
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 동적재하시험용 가속도계를 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 동적재하시험용 가속도계의 사용상태를 나타내는 개략도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 동적재하시험용 가속도계를 나타내는 사시도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 동적재하시험용 가속도계를 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계는 교량의 콘트리트면(10)에 설치하여 교량 동적재하시험에 사용하는 가속도계로서, 설치 및 해체 시 가속도계에 직접적인 충격이 가해지지 않도록 하여 민감하게 반응하는 센서를 보호하고 정확한 데이터를 측정할 수 있는 구조로 이루어지게 된다.

이를 위하여, 상기 교량 동적재하시험용 가속도계는 가속도계의 지지체 역할을 하는 수단으로 베이스 플레이트(12)를 포함한다.

상기 베이스 플레이트(12)는 사각형 또는 원형의 판체 형태로서, 이러한 베이스 플레이트(12)는 플레이트 고정볼트(11)를 이용한 체결구조를 통해 콘크리트면(10)에 착탈 가능하게 설치된다.

예를 들면, 상기 베이스 플레이트(12)에는 가장자리 둘레를 따라가면서 다수 개의 고정볼트 관통홀(21), 바람직하게는 90°간격으로 배치되는 4개의 고정볼트 관통홀(21)이 형성되고, 이렇게 형성되는 고정볼트 관통홀(21)을 위에서 아래로 관통하면서 플레이트 고정볼트(11)가 콘크리트면(10)에 체결되므로서, 베이스 플레이트(12)는 플레이트 고정볼트(11)에 의해 고정되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

물론, 상기 플레이트 고정볼트(11)를 콘크리트면(10)에서 풀어서 빼내게 되면, 베이스 플레이트(12)를 콘크리트면(10)에서 분리할 수 있게 된다.

여기서, 상기 베이스 플레이트(12)에 형성되는 고정볼트 관통홀(21)은 장공(Slit) 형태로 이루어져 있으며, 이에 따라 베이스 플레이트(12)의 설치 시에 플레이트 고정볼트(11)의 체결 위치를 잡는데 유리한 점이 있다.

또한, 상기 교량 동적재하시험용 가속도계는 센서(16)의 설치 및 보호를 위한 수단으로 센서 보호캡(15)을 포함한다.

상기 센서 보호캡(15)은 사각 블록 형태로서, 베이스 플레이트(12)의 상면 중앙 영역에 용접 등의 방법으로 결합된다.

이때, 상기 센서 보호캡(15)은 베이스 플레이트(12)와 별개의 부품으로 제작된 후 베이스 플레이트(12) 상에 일체식으로 결합될 수 있거나, 또는 기계가공, 프레스 성형 등을 통해 베이스 플레이트(12)에 일체형으로 형성될 수 있다.

이러한 센서 보호캡(15)에는 센서(16)의 장착을 위해 센서(16)를 수용하는 센서 장착홈(13)이 형성되며, 이때의 센서 장착홈(13)은 전면이 뚫려 있고 후면과 양측면, 그리고 상하면이 막혀 있는 형태(실질적으로 상면은 절개부와 연통되어 있다)의 사각의 홈, 예를 들면 사각의 센서 크기 대비 상대적으로 약간 큰 크기를 갖는 사각의 홈으로 이루어지게 된다.

이에 따라, 상기 센서(16)를 센서 장착홈(13) 내에 장착할 때, 센서(16)를 센서 장착홈(13)의 전면의 뚫려 있는 곳으로 집어 넣거나 빼내는 방식으로 센서(16)를 장착하거나 탈거할 수 있게 된다.

그리고, 상기 센서 보호캡(15)에는 센서 장착홈(13)의 내부에 장착되어 있는 센터(16)를 안정적으로 고정시키기 위한 절개부(14)가 형성된다.

상기 절개부(14)는 센서 보호캡(15)의 좌우 폭 중간의 상단부에서부터 센서 장착홈(13)과 연통되는 지점까지(또는 센서 장착홈을 지나 하단부까지) 블록을 수직으로 절개한 형태로 이루어지게 된다.

이러한 절개부(14)에는 블록을 수평으로 관통함과 더불어 절개부(14)에 대해 직각을 이루는 고정볼트 체결홀(22)이 형성되고, 이렇게 형성되는 고정볼트 체결홀(22) 중에서 절개부(14)에 의해 구분되는 한쪽 블록 상의 고정볼트 체결홀(22)은 관통 구멍의 형태로, 다른 한쪽 블록의 고정볼트 체결홀(22)은 나사 구멍의 형태로 각각 이루어질 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 센서 보호캡(22)에 형성되어 있는 센서 장착홈(13)의 내부에 센서(16)가 장착된 상태에서, 고정블록 체결홀(22)에 센서 고정볼트(17)를 체결하게 되면, 이때의 볼트 체결력에 의해 절개부(14)에 의해 구분되어 있는 양편의 블록이 조여지게 되고, 결국 이러한 조임력에 의해 센서 장착홈(13) 내의 센서(16)는 견고하고 안정적인 장착상태를 유지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 센서 고정볼트(17)는 센서(16)의 상단부에서 절개부(14)를 관통하여 체결되면서 센서 장착홈(13) 내의 센서(16)를 고정시켜주는 역할을 하는 볼트이다.

이와 더불어, 상기 센서 보호캡(22)의 한쪽 측면부에는 전면에서부터 뒷쪽으로 일정부분 따낸 형태의 케이블 인출홈(19)이 형성되며, 이에 따라 센서(16)에서 인출되는 케이블(18)을 케이블 인출홈(19)을 통해 센서 보호캡(15)의 바깥으로 빼낼 수 있게 된다.

또한, 상기 교량 동적재하시험용 가속도계는 교량 등과 같은 구조물의 진동이나 충격을 실질적으로 계측하는 수단으로 센서(16)를 포함한다.

상기 센서(16)는 구조물, 예를 들면 교량으로부터 발생하는 진동을 측정하여 전자 계측장비(미도시)로 신호를 보내주는 역할을 하는 가속도계 센서로서, 센서 보호캡(15)의 센서 장착홈(13)에 장착되는 형태로 사용될 수 있게 된다.

이러한 가속도계 센서는 공지의 가속도계 센서를 적용할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

특히, 상기 교량 동적재하시험용 가속도계는 콘크리트면(10)에 설치되는 베이스 플레이트(12)의 설치상태를 좀더 견고하게 유지시켜주는 수단으로 케미컬 앵커(20)를 포함한다.

상기 케미컬 앵커(20)는 콘크리트면(10) 상에 플레이트 고정볼트(11)를 삽입 및 고정하기 위해 콘크리트면(10)에 뚫어놓은 구멍에 설치되는 공지의 케미컬 앵커로서, 튜브식이나 주입식 등이 적용될 수 있게 된다.

이에 따라, 콘크리트면(10)에 드릴 등으로 구멍을 뚫고 구멍 내에 먼지을 제거한 후에 튜브식의 케미컬 앵커(예컨대, 에폭시 아크릴레이트제진, 경화제, 규사 및 유리 등)를 구멍 내에 설치하고, 계속해서 케미컬 앵커(20)가 설치되어 있는 콘크리트면(10)의 구멍 속에 플레이트 고정볼트(11)를 체결하게 되면, 케미컬 앵커(20)에 의해 구멍 속에서 플레이트 고정볼트(11)가 안정적으로 지지될 수 있게 된다.

물론, 케미컬 앵커(20)로부터 플레이트 고정볼트(11)를 풀면 베이스 플레이트(12)를 콘크리트면(10)에서 분리할 수 있으며, 이때의 케미컬 앵커(20)는 콘크리트 구멍 속에 남아 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성되는 교량 동적재하시험용 가속도계의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 동적재하시험용 가속도계의 사용상태를 나타내는 개략도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 교량에 대한 동정재하시험 시 교량(100)의 콘크리트면(10)에 가속도계(120)를 설치하기 위하여, 먼저 교량(100)의 콘크리트면(10)에 구멍을 뚫고 플레이트 고정볼트(11) 및 케미컬 앵커(20)를 이용하여 일체식의 센서 보호캡(15) 및 베이스 플레이트(12)를 설치한다.

다음, 상기 가속도계(120)의 센서 보호캡(15)에 있는 센서 장착홈(13)의 내부에 센서(16)를 삽입하고 센서 고정볼트(17)를 조여서 센서(16)를 안정적으로 장착한 다음, 센서(16)에서 인출되는 케이블(18)을 전자 계측장비(미도시)에 연결하면 교량 동적재하시험 준비가 완료된다.

이 상태에서, 차량(110)이 교량(100)을 통과하여 진동이 유발됨과 더불어 차량(110)의 중량으로 인하여 차량(110)이 교량(100)을 지나가는 동안 교량(100)의 처짐도 유발된다.

이때의 진동 등을 가속도계(120)가 측정하고 이를 전자 계측장비로 입력되게 하면, 전자 계측장비에서는 입력된 가속도를 이중적분하는 등의 방식으로 교량의 변위를 구하게 되고, 결국 차량 통행에 따른 교량(100)의 동적 변위를 구할 수 있게 된다.

여기서, 상기 가속도계로부터 제공되는 신호를 이용하여 교량 동적재하시험 데이터 등을 획득하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

한편, 교량에 대한 동적재하시험 후, 가속도계(120)의 센서 보호캡(15)에 체결되어 있던 센서 고정볼트(17)를 풀기만 하면 센서 보호캡(15)의 센서 장착홈(13)에 들어 있던 센서(16)를 쉽게 탈거할 수 있게 된다.

이렇게 교량에 설치되어 있는 가속도계를 이용하여 반응에 민감한 센서를 손쉽게 장착하고 탈거할 수 있으므로, 종전과 같이 센서를 직접 붙혔다 떼었다 하는 방법에 비해 센서에 가해지는 충격, 표면 불량 등을 완전히 배제할 수 있으며, 결국 센서 보호는 물론 정확한 데이터 측정이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 교량의 여러 기능을 측정하여 교량의 실용성, 안전성을 평가하는 교량의 내하력 평가 시, 교량 콘크리트면에 설치되는 가속도계를 안정적으로 보호할 수 있는 새로운 타입의 가속도계 보호장치를 제공함으로써, 설치 및 해체 시 가속도계에 충격이 가해지는 것을 원천적으로 차단하여 민감하게 반응하는 센서를 보호할 수 있음은 물론 정확한 측정 데이터를 획득할 수 있고, 장기간 반복적인 사용 시에도 제기능을 유지할 수 있는 동시에 사용기간을 연장시킬 수 있는 등 매우 경제적이며, 강우 및 강설 시와 같은 악조건에서도 가속도계를 안전하게 보호할 수 있다.

10 : 콘크리트면
11 : 플레이트 고정볼트
12 : 베이스 플레이트
13 : 센서 장착홈
14 : 절개부
15 : 센서 보호캡
16 : 센서
17 : 센서 고정볼트
18 : 케이블
19 : 케이블 인출홈
20 : 케미컬 앵커
21 : 고정볼트 관통홀
22 : 고정볼트 체결홀

Claims (4)

1. 교량의 콘트리트면(10)에 설치되어 교량 동적재하시험 시에 사용되는 가속도계로서,
   상기 가속도계는 플레이트 고정볼트(11)의 체결구조를 통해 콘크리트면(10)에 착탈 가능하게 설치되는 베이스 플레이트(12);
   센서 장착홈(13)과 절개부(14)를 가지면서 베이스 플레이트(12) 상에 결합되는 사각 블록 형태의 센서 보호캡(15);
   상기 센서 보호캡(15)의 센서 장착홈(13)에 장착되는 센서(16);
   상기 센서(16)의 상단부에서 절개부(14)를 관통하여 체결되면서 센서 장착홈(13) 내의 센서(16)를 고정시켜주는 센서 고정볼트(17);
   를 포함하고,
   상기 센서(16)의 장착을 위해 센서(16)를 수용하는 센서 장착홈(13)은 전면이 뚫려 있고 후면과 양측면, 하면이 막혀 있으며 상면은 막혀 있는 동시에 절개부(14)와 연통되어 있는 사각의 홈으로 이루어지되, 사각의 센서 크기 대비 상대적으로 약간 큰 크기를 갖는 사각의 홈으로 이루어져 상기 센서(16)를 센서 장착홈(13)의 전면의 뚤려 있는 곳으로 집어 넣거나 빼내는 방식으로 센서(16)를 장착하거나 탈거할 수 있고,
   상기 센서 보호캡(15)의 한쪽 측면부에는 전면에서부터 뒷쪽으로 일정부분 따낸 형태의 케이블 인출홈(19)이 형성되며, 이에 따라 센서(16)에서 인출되는 케이블(18)을 케이블 인출홈(19)을 통해 센서 보호캡(15)의 바깥으로 빼낼 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스 플레이트(12)는 플레이트 고정볼트(11)의 고정을 위하여 플레이트 고정볼트(11)를 삽입하기 위해 뚫은 구멍에 주입되는 케미컬 앵커(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 진단 및 점검 시 교량 동적재하시험용 가속도계.

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