KR102360705B1

KR102360705B1 - 충격하중 타격장치, 이를 포함하는 구조물 안정성 평가 시스템 및 구조물 안정성 평가 방법

Info

Publication number: KR102360705B1
Application number: KR1020200050217A
Authority: KR
Inventors: 이일화; 유민택; 김기현; 이명재; 정현석
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2022-02-11
Also published as: KR20210132287A

Abstract

본 발명은 충격하중 타격장치, 이를 포함하는 구조물 안정성 평가 시스템 및 구조물 안정성 평가 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르는 충격하중 타격장치는 제1 고정 브라켓, 제1 고정 브라켓과 설정거리를 두고 위치하는 제2 고정 브라켓, 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후로 이동하는 이동 브라켓, 제2 고정 브라켓과 이동 브라켓 사이를 탄성 지지하는 압축스프링부, 압축스프링부의 탄성 압축을 유지 또는 복원시키도록 동작되는 트리거부, 및 이동 브라켓과 일체로 이동하도록 연결되며, 트리거부의 동작에 따른 압축스프링부의 탄성 압축 및 복원에 연동하여 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후 이동하는 이동체를 포함하고, 이동체는, 이동체의 중심을 따라 전후로 길게 연결되고 정, 역 방향으로 회전하는 볼스크류, 이동 브라켓의 중심에 고정되며, 볼스크류의 회전에 연동하여 이동 브라켓을 전후로 직선 이동시키는 너트블록, 및 볼스크류의 전방으로 연결되며 구조물을 타격하는 임팩트 로드를 포함한다.

Description

충격하중 타격장치, 이를 포함하는 구조물 안정성 평가 시스템 및 구조물 안정성 평가 방법{IMPACT LOAD STRIKING DEVICE, STRUCTURE STABILITY EVALUATION SYSTEM HAVING THE SAME AND STRUCTURE STABILITY EVALUATION METHOD}

본 발명은 충격하중 타격장치, 이를 포함하는 구조물 안정성 평가 시스템 및 구조물 안정성 평가 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 충격진동시험법은 중추를 이용해 교각이나 라멘고가교의 두부에 충격을 주고, 이 때의 응답 파형을 기록, 파형의 반복 및 스펙트럼을 해석함으로써 해당 구조물의 고유진동수를 파악해 건전도를 조사하는 현지 시험법이다.

교량 하부 구조물의 건전도 진단법으로써, 철도에서는 이미 정착되었고, 이상의 발견 및 보강 대책공의 효과를 확인함에 있어 다수의 실적이 있다.

충격진동시험법은 제안된 당시 기초의 지지력 상태 파악을 목적으로 하는 시험법으로 활용되었으나, 그 후 연구를 통해 철도 고가교와 같은 라멘구조물에 대한 적용 확대를 도모해 기초뿐만 아니라 기둥 부재의 건전성 평가도 가능해졌다.

한편, 교량 등의 하부 구조물은 지중에 기초를 두고, 상부공 하중을 지지하는 역할을 담당하게 되는데, 기초는 통상 지중에 설치되므로 그 건전도를 직접 눈으로 확인하기는 어려운 실정이다.

이에 따라, 충격진동시험법은 기초의 지지력 상태나 부재의 건전도가 악화될 경우 대상 구조물의 고유진동수가 저하되는 점에 착안해 이 값을 판정 지표로 정량적으로 건전도를 판정한다.

그리고 한편, 기존의 타격 방법에 관하여 간략히 살펴보면, 중추의 중량은 대부분 30kgf 수준이며, 비교적 대규모 구조물이나 노이즈가 큰 구조물의 경우, 더욱 큰 충격력을 주기 때문에 더 중량이 있는 중추를 사용하는 경우가 있다. 또한, 대상 구조물에 따라 대형 해머를 이용한 타격으로도 충분히 계측할 수 있다.

충격진동시험법은 여러 차례 타격에 의한 진동파형을 기록하고, 이들 파형의 반복을 통해 노이즈의 영향을 줄일 수 있는데, 통상적으로 타격 횟수는 5 내지 10회 정도로 실시되고 있다.

그런데, 종래의 충격진동시험법은 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 일정한 무게의 중추를 사용하더라도, 중추가 로프로 연결되어 타격을 가하기 때문에 일정한 하중이 적용되는 것이 어려우며, 정확한 위치를 타격하는 것이 어려운 문제가 있었다.

나아가, 충격하중에 대한 인풋 값을 측정할 수가 없으므로, 충격하중에 의한 신뢰성 있는 데이터 확보에 어려움이 있다.

더 나아가, 중추의 무게가 대략 30kgf 정도라서 여러 번 반복적으로 실험을 실시하기에 어려움이 있었다. 게다가, 중추를 고정하기 위해서는 작업자가 중추와 연결된 로프를 교각 상단에 연결해야 하는데, 거더의 위치에 따라 설치에 많은 제약이 따르는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록공보 제10-1295171호

본 발명의 목적은 교각 등의 구조물 안정성 평가의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 현장실험용 충격하중 타격장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 충격하중 타격장치를 이용하여 종래 중추를 이용한 충격진동시험법의 실시에 따른 번거로움과 부정확함을 줄이고, 교각의 건전성을 빠르고 간편하게 점검할 수 있는 충격하중 타격장치를 이용한 구조물 안정성 평가 시스템 및 평가 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 충격하중 타격장치는 제1 고정 브라켓; 상기 제1 고정 브라켓과 설정거리를 두고 위치하는 제2 고정 브라켓; 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후로 이동하는 이동 브라켓; 상기 제2 고정 브라켓과 상기 이동 브라켓 사이를 탄성 지지하는 압축스프링부; 상기 압축스프링부의 탄성 압축을 유지 또는 복원시키도록 동작되는 트리거부; 및 상기 이동 브라켓과 일체로 이동하도록 연결되며, 상기 트리거부의 동작에 따른 상기 압축스프링부의 탄성 압축 및 복원에 연동하여 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후 이동하는 이동체;를 포함하고, 상기 이동체는, 상기 이동체의 중심을 따라 전후로 길게 연결되고 정, 역 방향으로 회전하는 볼스크류; 상기 이동 브라켓의 중심에 고정되며, 상기 볼스크류의 회전에 연동하여 상기 이동 브라켓을 전후로 직선 이동시키는 너트블록; 및 상기 볼스크류의 전방으로 연결되며 구조물을 타격하는 임팩트 로드;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르는 충격하중 타격장치는 상기 임팩트 로드의 선단에 구비되며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격 시 발생되는 충격하중의 인풋 값을 측정하는 임팩트 트랜스듀서;를 더 포함한다.

상기 임팩트 트랜스듀서는, 상기 임팩트 로드의 선단에 설치되는 적어도 하나의 로드 셀을 포함한다.

상기 임팩트 로드는, 상기 임팩트 트랜스듀서를 둘러 감싸 밀봉하며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격 시 발생되는 충격하중을 상기 임팩트 트랜스듀서에 전달하는 임팩트 캡;을 더 포함한다.

상기 제1 고정 브라켓과, 상기 제2 고정 브라켓과, 상기 이동 브라켓 각각은, 동일한 크기의 삼각형의 단면 형상을 가지고, 상기 삼각형의 단면 형상의 꼭지점에 대응하는 위치에 3개의 홀을 구비할 수 있다.

상기 제1 고정 브라켓과, 상기 제2 고정 브라켓과, 상기 이동 브라켓 각각은, 상기 3개의 홀을 통해 설치되는 3개의 스트럿에 의해 직렬 연결될 수 있다.

상기 압축스프링부는, 상기 제2 고정 브라켓과 상기 이동 브라켓 사이를 연결하는 3개의 스트럿 각각을 감싸는 3개의 압축스프링 유닛;을 포함한다.

상기 트리거부는, 상기 제2 고정 브라켓의 후방에 위치하며, 상향 돌출되어 회동 동작을 위해 파지하도록 돌출된 돌출탭; 및 상기 돌출탭의 하단에 연결되며 회동 가능하게 힌지 연결된 회동링크;를 포함한다.

상기 트리거부는, 상기 돌출 탭의 회동 동작 방향을 가이드 하는 트리거 가이드;를 더 포함한다.

상기 트리거 가이드는, 상기 제2 고정 브라켓의 후면에 대면하여 접촉 고정되는 고정 플레이트; 상기 고정 플레이트의 상단에서 상기 돌출탭에 근접하도록 교차방향으로 꺾여 연장 형성되는 연장 플레이트; 및 상기 돌출탭의 회동 동작 범위에 대응하여 상기 연장 플레이트의 내부 면을 통해 절개 형성되는 직선장공;을 포함한다.

상기 회동링크의 하단에 위치하며, 상기 트리거부의 회동 방향에 반대하는 방향으로 상기 회동링크를 밀어주도록 설치되어 상기 트리거부의 회동 후 상기 트리거부를 회동 전 위치로 복귀시키는 쇼크 업소버;를 더 포함한다.

상기 쇼크 업소버는, 상기 회동링크의 하단에 접촉되며 수평 방향으로 출몰하는 출몰 바; 및 상기 출몰 바에 의해 상기 회동링크의 하단을 지지하는 하중을 조절하는 하중조절부;를 더 포함한다.

상기 제2 고정 브라켓의 후면에 설치되며, 상기 쇼크 업소버의 위치를 고정시키는 쇼크 업소버 브라켓;을 더 포함한다.

상기 볼스크류의 후미에 구비되며, 상기 트리거부의 회동 전에 상기 회동링크와 밀착되어 상기 이동체의 이동을 차단하는 트리거 베어링; 및 상기 볼스크류의 후미에 고정되되 상기 트리거 베어링보다 더 후방에 위치 고정되며, 상기 트리거 베어링을 구속하여 위치 고정하는 베어링 스토퍼;를 더 포함한다.

상기 제1 고정 브라켓의 전방에는 지지대가 구비되며, 상기 지지대는, 상기 3개의 스트럿이 직렬 연결되는 각각의 위치에 대응하여 상기 제1 고정 브라켓의 전방으로 소정 길이만큼 연장하여 돌출되는 돌출부; 및 상기 돌출부 각각의 선단에 결합되며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격하기 전에 구조물의 표면에 접촉시켜 지지하도록 전면이 평탄한 형상을 갖는 접촉지지부재;를 더 포함한다.

상기 제1 고정 브라켓과 상기 제2 고정 브라켓 각각에는 외측으로 L 형상으로 돌출된 손잡이부가 각각 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면 구조물 안정성 평가 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르는 구조물 안정성 평가 시스템은 제1 고정 브라켓; 상기 제1 고정 브라켓과 설정거리를 두고 위치하는 제2 고정 브라켓; 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후로 이동하는 이동 브라켓; 상기 제2 고정 브라켓과 상기 이동 브라켓 사이를 탄성 지지하는 압축스프링부; 상기 압축스프링부의 탄성 압축을 유지 또는 복원시키도록 동작되는 트리거부; 및 상기 이동 브라켓과 일체로 이동하도록 연결되며, 상기 트리거부의 동작에 따른 상기 압축스프링부의 탄성 압축 및 복원에 연동하여 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후 이동하는 이동체;를 포함하고, 상기 이동체는, 상기 이동체의 중심을 따라 전후로 길게 연결되고 정, 역 방향으로 회전하는 볼스크류; 상기 이동 브라켓의 중심에 고정되며, 상기 볼스크류의 회전에 연동하여 상기 이동 브라켓을 전후로 직선 이동시키는 너트블록; 상기 볼스크류의 전방으로 연결되며 구조물을 타격하는 임팩트 로드; 및 상기 임팩트 로드의 선단에 구비되며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격 시 발생되는 충격하중의 인풋 값을 측정하는 임팩트 트랜스듀서;를 포함하는 충격하중 타격장치; 및 구조물에 설치되어, 타격 시 발생되는 구조물의 아웃풋 값을 측정하는 가속도계;를 포함하며, 상기 임팩트 트랜스듀서 및 상기 가속도계 각각에서 출력된 인풋 값과 아웃풋 값을 근거로 구조물의 안정성을 평가할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면 구조물 안정성 평가 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르는 구조물 안정성 평가 방법은 상기 임팩트 로드에 의한 구조물의 타격 시 상기 임팩트 트랜스듀서를 이용하여 충격하중의 인풋 값을 측정하고, 미리 구조물에 설치된 상기 가속도계를 이용하여 타격 시 발생되는 구조물의 아웃풋 값을 측정하며, 상기 측정된 인풋 값과 아웃풋 값을 근거로 구조물의 안정성을 평가할 수 있다.

본 발명인 충격하중 타격장치에 의하면 구조물 안정성 평가의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명인 충격하중 타격장치에 의하면 종래 중추를 이용한 충격진동시험법의 실시에 따른 번거로움과 부정확함을 줄이고, 교각의 건전성을 빠르고 간편하게 점검할 수 있는 구조물 안정성 평가 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들어, 구조물 안정성 판정 변수 추출을 위한 전용의 장비로서 충격하중 타격장치를 이용할 수 있어 합리적이고 경제적인 현장자료를 기반으로 신뢰도를 향상시키는 모델 개발이 가능한 장점이 있다. 그리고 충격하중 타격장치는 일정한 하중 조절이 가능하여 실험 기법의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명인 충격하중 타격장치는 충격하중을 발생시키는 강력스프링의 사용과, 압축된 강력스프링을 걸쇠로 고정시키는 구조로 이용하여, 사용자가 원하는 시점에 충격하중을 발생시킬 수 있다. 그리고 지지대를 이용하여 충격하중이 가해지는 대상체인 교각과 충격하중 타격장치를 수평으로 고정시킬 수 있어 정확한 충격하중을 가할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 기존 충격진동실험법과 다르게 중추를 사용하지 않고 경량화 제작된 충격하중 타격장치를 이용하여 실험이 가능하기 때문에 인력 감소효과가 있으며, 휴대가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 해머의 선단 부위에 설치된 로드 셀을 이용하여 인풋 값 측정이 가능하고, 충격하중을 스프링의 압축 길이로 조정할 수 있으므로 일정한 타격조건으로 실험할 수 있는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치를 간략히 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치의 일부 구성을 확대 도시한 부분도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치의 동작 전, 후 상태를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치의 사용 형태를 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치를 간략히 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치의 일부 구성을 확대 도시한 것이다. 그리고 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치의 동작 전, 후 상태를 설명하기 위해 도시한 도면들이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격하중 타격장치의 사용 형태를 보여주는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 충격하중 타격장치(100)는 제1 고정 브라켓(110), 제2 고정 브라켓(120), 이동 브라켓(130), 압축스프링부(160), 트리거부(150), 이동체(140)를 포함한다.

제1 고정 브라켓(110)은 충격하중 타격장치(100)의 전방에 위치하며 부품을 고정하는 역할을 한다.

제2 고정 브라켓(120)은 제1 고정 브라켓(110)과 설정거리를 두고 충격하중 타격장치(100)의 후방에 위치하며 부품을 고정하는 역할을 한다.

이동 브라켓(130)은 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후로 이동하도록 구성될 수 있다.

압축스프링부(160)는 제2 고정 브라켓(120)과 이동 브라켓(130) 사이를 탄성 지지한다.

트리거부(150)는 압축스프링부(160)의 탄성 압축을 유지 또는 복원시키도록 동작된다.

이동체(140)는 이동 브라켓(130)과 일체로 이동하도록 연결된다.

이동체(140)는 트리거부(150)의 동작에 따른 압축스프링부(160)의 탄성 압축 및 복원에 연동하여, 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후 이동하도록 구성될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 이동체(140)는 볼스크류(141), 너트블록(또는 TM너트)(142), 임팩트 로드(143)을 포함한다.

볼스크류(141)는 이동체(140)의 중심을 따라 전후로 길게 연결된다. 볼스크류(141)는 정, 역 방향(즉, 도 4의 R1 및 도 5의 R2 방향) 회전할 수 있다.

너트블록(142)은 이동 브라켓(130)의 중심에 고정될 수 있다. 너트블록(142)은 볼스크류(141)의 회전에 연동하여 이동 브라켓(130)을 전후로 직선 이동시킨다.

임팩트 로드(143)는 볼스크류(141)의 전방으로 연결되며 구조물에 타격을 가하는 해머 역할을 하는 부재이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르는 충격하중 타격장치(100)는 임팩트 트랜스듀서(144)를 더 포함한다.

임팩트 트랜스듀서(144)는 임팩트 로드(143)의 선단에 구비될 수 있다. 임팩트 트랜스듀서(144)는 임팩트 로드(143)의 선단에 위치하며, 임팩트 로드(143)가 구조물을 타격할 때 발생되는 충격하중의 인풋 값을 측정할 수 있다.

예를 들어, 임팩트 트랜스듀서(144)는 임팩트 로드(143)의 선단에 설치되는 적어도 하나의 로드 셀을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르는 충격하중 타격장치(100)에서 임팩트 로드(143)는 임팩트 캡(145)을 더 포함한다.

임팩트 캡(145)은 임팩트 트랜스듀서(144)를 둘러 감싸 밀봉시키는 구조로 이루어져 임팩트 트랜스듀서(144)를 보호하며, 임팩트 로드(143)가 구조물을 타격 시 발생되는 충격하중을 임팩트 트랜스듀서(144)에 그대로 전달하는 역할을 한다.

한편 본 발명의 실시예에 따르는 충격하중 타격장치(100)에서, 제1 고정 브라켓(110), 제2 고정 브라켓(120), 이동 브라켓(130) 각각은 도시된 바와 같이 동일한 크기 및 형상, 예를 들어 삼각형 또는 이와 유사한 단면 형상을 가진다.

또한, 제1 고정 브라켓(110), 제2 고정 브라켓(120), 이동 브라켓(130) 각각은 도시된 바와 같이 삼각형의 단면 형상의 꼭지점에 대응하는 위치에 3개의 홀을 구비할 수 있다. 그리고 제1 고정 브라켓(110), 제2 고정 브라켓(120), 이동 브라켓(130) 각각은 3개의 홀을 통해 설치되는 3개의 스트럿에 의해 서로 직렬 구조, 다시 말해 텐덤 구조로 연결될 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따르는 충격하중 타격장치(100)에서, 압축스프링부(160)는 3개의 압축스프링 유닛(161, 163, 165)을 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 3개의 압축스프링 유닛(161, 163, 165) 각각은 코일 스프링 형태로 제공될 수 있다.

구체적으로는 3개의 압축스프링 유닛(161, 163, 165) 각각은 도시된 바와 같이 제2 고정 브라켓(120)과 이동 브라켓(130) 사이를 연결하는 3개의 스트럿 각각을 감싸도록 설치된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르는 압축스프링부(160)는 3개의 압축스프링 유닛(161, 163, 165)이 삼각형의 각 꼭지점 위치마다 하나씩 배치되는 안정적인 구조로 이루어져, 구조물의 안정성 평가에 유리한 측면이 있으며, 단일의 스프링 배치 구조와 비교하여 큰 에너지를 저장하기에 유리하다. 나아가, 각각의 압축스프링 유닛(161, 163, 165)의 압축길이를 손쉽게 조절하여 구조물에 타격할 충격하중의 크기를 쉽게 조절할 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따르는 충격하중 타격장치(100)에서, 트리거부(150)는 압축스프링부(160)를 고정하며 필요 시점에 충격하중을 가하도록 동작되는 구성이다.

구체적인 예로서, 트리거부(150)는 돌출탭(1501)과 회동링크(1502)를 포함한다.

돌출탭(1501)은 제2 고정 브라켓(120)의 후방에 위치하며, 사용자가 손쉽게 파지 할 수 있도록 일정 길이만큼 상향 돌출되어 회동 조작이 가능하게 이루어진다.

회동링크(1502)는 돌출탭(1501)의 하단에 연결되며 돌출탭(1501)의 조작에 의해 손쉽게 회동 가능하게 힌지 연결된다.

또한, 트리거부(150)는 트리거 가이드(151)를 더 포함한다. 트리거 가이드(151)는 돌출탭(150)의 회동 동작 방향을 가이드 하는 부재이다.

예를 들어, 트리거 가이드(151)는 고정 플레이트(1511), 연장 플레이트(1512), 및 직선장공(1513)을 포함한다.

고정 플레이트(1511)는 제2 고정 브라켓(120)의 후면에 대면하여 접촉 고정되는 플레이트 형상의 부재를 말한다.

연장 플레이트(1512)는 고정 플레이트(1511)의 상단에서 돌출탭(1501)에 근접하도록 교차방향으로 꺾여 연장 형성되는 플레이트 형상의 부재를 말한다.

직선장공(1513)은 돌출탭(1501)의 회동 동작 범위에 대응하여 연장 플레이트(1512)의 내부 면을 통해 소정 길이로 절개 형성될 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따르는 충격하중 타격장치(100)의 트리거부(150)에는 쇼크 업소버(152)가 더 구비될 수 있다.

구체적인 예로서, 쇼크 업소버(152)는 회동링크(1502)의 하단에 위치하며, 트리거부(150)의 회동 방향에 반대하는 방향으로 회동링크(1502)를 밀어주도록 설치된다.

쇼크 업소버(152)는 트리거부(150)의 회동 후 트리거부(150)를 회동 전 위치로 복귀시키는 동작을 수행하는데, 출몰 바(1521)와 하중조절부(1523)을 포함하여 구성될 수 있다.

출몰 바(1521)는 회동링크(1502)의 하단에 접촉되며 수평 방향으로 출몰하는 피스톤 형상의 부재이다. 하중조절부(1523)는 출몰 바(1521)에 의해 회동링크(1502)의 하단을 지지하는 하중을 조절한다.

쇼크 업소버(152)에는 쇼크 업소버 브라켓(153)이 더 포함된다.

쇼크 업소버 브라켓(153)은 제2 고정 브라켓(120)의 후면에 설치될 수 있다. 쇼크 업소버 브라켓(153)은 쇼크 업소버(152)의 위치를 고정시키는 역할을 한다.

한편, 볼스크류(141)의 후미에는 트리거 베어링(146)과 베어링 스토퍼(147)가 더 구비된다.

트리거 베어링(146)은 볼스크류(141)의 후미에서 트리거부(150)의 회동 전에 회동링크(1502)와 밀착하여 결합되고, 이동체(140)의 이동을 차단한다.

베어링 스토퍼(147)는 볼스크류(141)의 후미에 고정되는데, 전술한 트리거 베어링(146)보다 더 후방에 위치하도록 고정된다. 베어링 스토퍼(147)는 트리거 베어링(146)을 구속하여 위치 고정하는 역할을 한다.

한편, 제1 고정 브라켓(110)의 전방에는 지지대(180)가 구비된다.

지지대(180)는 구조물에 충격이 가해질 부분에 지지되어, 충격하중 타격장치(100)를 구조물의 표면에 수평으로 고정시킬 수 있도록 한다(도 5 참조). 그 결과, 구조물의 표면에 수직으로 충격하중이 가해져 보다 정확하게 구조물에 타격을 줄 수 있다.

예를 들어, 지지대(180)는 돌출부(181)와 접촉지지부재(182)를 포함한다.

돌출부(181)는 3개의 스트럿이 직렬 연결되는 각각의 위치에 대응하여 제1 고정 브라켓(110)의 전방으로 소정 길이만큼 연장하여 돌출되는 로드 형상의 부재이다.

접촉지지부재(182)는 돌출부(181) 각각의 선단에 결합되며, 임팩트 로드(143)가 구조물을 타격하기 전에 구조물의 표면에 안정적으로 접촉되어 지지될 수 있다.

구체적인 예로서, 접촉지지부재(182)는 전면이 평탄한 형상을 갖는 볼트 형태의 부재를 이용하여 돌출부(181)의 선단에 체결 고정할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 자명한 다양한 형태로 변경 가능하다.

그리고 한편, 제1 고정 브라켓(110)과 상기 제2 고정 브라켓(120) 각각에는 외측으로 L 형상으로 돌출된 손잡이부(171, 173)가 각각 구비될 수 있다. 이들 손잡이부(171, 173) 중 적어도 하나 이상을 파지한 상태로 충격하중 타격장치(100)를 구조물의 표면에 수직 하게 접촉시켜 구조물에 타격을 가해줄 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면 구조물 안정성 평가 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르는 구조물 안정성 평가 시스템은 제1 고정 브라켓(110), 제2 고정 브라켓(120), 이동 브라켓(130), 압축스프링부(160), 트리거부(150), 및 이동체(140)를 포함하는 전술한 충격하중 타격장치(100)와 함께 가속도계(미도시)를 포함한다. 가속도계(미도시)는 구조물에 설치되어, 타격 시 발생되는 구조물의 아웃풋 값을 측정할 수 있다. 이에 따라, 임팩트 트랜스듀서(144) 및 가속도계 각각에서 출력된 인풋 값과 아웃풋 값을 근거로 구조물의 안정성을 평가할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면 구조물 안정성 평가 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르는 구조물 안정성 평가 방법은 임팩트 로드(143)에 의한 구조물의 타격 시 상기 임팩트 트랜스듀서(144)를 이용하여 충격하중의 인풋 값을 측정하고, 미리 구조물에 설치된 상기 가속도계를 이용하여 타격 시 발생되는 구조물의 아웃풋 값을 측정하며, 상기 측정된 인풋 값과 아웃풋 값을 근거로 구조물의 안정성을 평가하는 방법이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 충격하중 타격장치를 이용하여 구조물 안정성 평가의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

또한, 종래 중추를 이용한 충격진동시험법의 실시에 따른 번거로움과 부정확함을 줄이고, 교각의 건전성을 빠르고 간편하게 점검할 수 있는 구조물 안정성 평가 시스템을 제공할 수 있다.

예를 들어, 구조물 안정성 판정 변수 추출을 위한 전용의 장비로서 충격하중 타격장치를 이용할 수 있어 합리적이고 경제적인 현장자료를 기반으로 신뢰도를 향상시키는 모델 개발이 가능한 장점이 있다. 그리고 충격하중 타격장치는 일정한 하중 조절이 가능하여 실험 기법의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

또한, 충격하중 타격장치는 충격하중을 발생시키는 강력스프링의 사용과, 압축된 강력스프링을 걸쇠로 고정시키는 구조로 이용하여, 사용자가 원하는 시점에 충격하중을 발생시킬 수 있다. 그리고 지지대를 이용하여 충격하중이 가해지는 대상체인 교각과 충격하중 타격장치를 수평으로 고정시킬 수 있어 정확한 충격하중을 가할 수 있다.

또한, 기존 충격진동실험법과 다르게 중추를 사용하지 않고 경량화 제작된 충격하중 타격장치를 이용하여 실험이 가능하기 때문에 인력 감소효과가 있으며, 휴대가 용이하다.

또한, 해머의 선단 부위에 설치된 로드 셀을 이용하여 인풋 값 측정이 가능하고, 충격하중을 스프링의 압축 길이로 조정할 수 있으므로 일정한 타격조건으로 실험할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.

100: 충격하중 타격장치
110: 제1 고정 브라켓
120: 제2 고정 브라켓
130: 이동 브라켓
140: 이동체
141: 볼스크류
142: TM너트(너트블록)
143: 임팩트 로드
144: 임팩트 트랜스듀서
145: 임팩트 캡
146: 트리거 베어링
147: 베어링 스토퍼
150: 트리거부
1501: 돌출탭
1502: 회동링크
151: 트리거 가이드
1511: 고정 플레이트
1512: 연장 플레이트
1513: 직선장공
152: 쇼크 업소버
1521: 출몰 바
1523: 하중조절부
153: 쇼크 업소버 브라켓
160: 압축스프링부
161, 163, 165: 압축스프링 유닛
171, 173: 손잡이부
180: 지지대
181: 돌출부
182: 접촉지지부재

Claims

제1 고정 브라켓; 상기 제1 고정 브라켓과 설정거리를 두고 위치하는 제2 고정 브라켓; 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후로 이동하는 이동 브라켓; 상기 제2 고정 브라켓과 상기 이동 브라켓 사이를 탄성 지지하는 압축스프링부; 상기 압축스프링부의 탄성 압축을 유지 또는 복원시키도록 동작되는 트리거부; 및 상기 이동 브라켓과 일체로 이동하도록 연결되며, 상기 트리거부의 동작에 따른 상기 압축스프링부의 탄성 압축 및 복원에 연동하여 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후 이동하는 이동체;를 포함하고,
상기 이동체는, 상기 이동체의 중심을 따라 전후로 길게 연결되고 정, 역 방향으로 회전하는 볼스크류; 상기 이동 브라켓의 중심에 고정되며, 상기 볼스크류의 회전에 연동하여 상기 이동 브라켓을 전후로 직선 이동시키는 너트블록; 및 상기 볼스크류의 전방으로 연결되며 구조물을 타격하는 임팩트 로드;를 포함하며,
상기 제1 고정 브라켓과, 상기 제2 고정 브라켓과, 상기 이동 브라켓 각각은, 동일한 크기의 삼각형의 단면 형상을 가지고, 상기 삼각형의 단면 형상의 꼭지점에 대응하는 위치에 3개의 홀을 구비하며,
상기 제1 고정 브라켓과, 상기 제2 고정 브라켓과, 상기 이동 브라켓 각각은, 상기 3개의 홀을 통해 설치되는 3개의 스트럿에 의해 직렬 연결되고,
상기 압축스프링부는, 상기 제2 고정 브라켓과 상기 이동 브라켓 사이를 연결하는 3개의 스트럿 각각을 감싸는 3개의 압축스프링 유닛;을 포함하며, 상기 3개의 압축스프링 유닛 각각은 압축길이가 조절되는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 충격하중 타격장치.
제1항에 있어서,
상기 임팩트 로드의 선단에 구비되며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격 시 발생되는 충격하중의 인풋 값을 측정하는 임팩트 트랜스듀서;
를 더 포함하는 충격하중 타격장치.
제2항에 있어서,
상기 임팩트 트랜스듀서는,
상기 임팩트 로드의 선단에 설치되는 적어도 하나의 로드 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는
충격하중 타격장치.
제2항에 있어서,
상기 임팩트 로드는,
상기 임팩트 트랜스듀서를 둘러 감싸 밀봉하며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격 시 발생되는 충격하중을 상기 임팩트 트랜스듀서에 전달하는 임팩트 캡;
을 더 포함하는 충격하중 타격장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 트리거부는,
상기 제2 고정 브라켓의 후방에 위치하며, 상향 돌출되어 회동 동작을 위해 파지하도록 돌출된 돌출탭; 및
상기 돌출탭의 하단에 연결되며 회동 가능하게 힌지 연결된 회동링크;
를 포함하는 충격하중 타격장치.
제8항에 있어서,
상기 트리거부는,
상기 돌출 탭의 회동 동작 방향을 가이드 하는 트리거 가이드;
를 더 포함하는 충격하중 타격장치.
제9항에 있어서,
상기 트리거 가이드는,
상기 제2 고정 브라켓의 후면에 대면하여 접촉 고정되는 고정 플레이트;
상기 고정 플레이트의 상단에서 상기 돌출탭에 근접하도록 교차방향으로 꺾여 연장 형성되는 연장 플레이트; 및
상기 돌출탭의 회동 동작 범위에 대응하여 상기 연장 플레이트의 내부 면을 통해 절개 형성되는 직선장공;
을 포함하는 충격하중 타격장치.
제8항에 있어서,
상기 회동링크의 하단에 위치하며, 상기 트리거부의 회동 방향에 반대하는 방향으로 상기 회동링크를 밀어주도록 설치되어 상기 트리거부의 회동 후 상기 트리거부를 회동 전 위치로 복귀시키는 쇼크 업소버;
를 더 포함하는 충격하중 타격장치.
제11항에 있어서,
상기 쇼크 업소버는,
상기 회동링크의 하단에 접촉되며 수평 방향으로 출몰하는 출몰 바; 및
상기 출몰 바에 의해 상기 회동링크의 하단을 지지하는 하중을 조절하는 하중조절부;
를 더 포함하는 충격하중 타격장치.
제11항에 있어서,
상기 제2 고정 브라켓의 후면에 설치되며, 상기 쇼크 업소버의 위치를 고정시키는 쇼크 업소버 브라켓;
을 더 포함하는 충격하중 타격장치.
제8항에 있어서,
상기 볼스크류의 후미에 구비되며, 상기 트리거부의 회동 전에 상기 회동링크와 밀착되어 상기 이동체의 이동을 차단하는 트리거 베어링; 및
상기 볼스크류의 후미에 고정되되 상기 트리거 베어링보다 더 후방에 위치 고정되며, 상기 트리거 베어링을 구속하여 위치 고정하는 베어링 스토퍼;
를 더 포함하는 충격하중 타격장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 고정 브라켓의 전방에는 지지대가 구비되며,
상기 지지대는,
상기 3개의 스트럿이 직렬 연결되는 각각의 위치에 대응하여 상기 제1 고정 브라켓의 전방으로 소정 길이만큼 연장하여 돌출되는 돌출부; 및
상기 돌출부 각각의 선단에 결합되며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격하기 전에 구조물의 표면에 접촉시켜 지지하도록 전면이 평탄한 형상을 갖는 접촉지지부재;
를 더 포함하는 충격하중 타격장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 고정 브라켓과 상기 제2 고정 브라켓 각각에는 외측으로 L 형상으로 돌출된 손잡이부가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는
충격하중 타격장치.
제1 고정 브라켓; 상기 제1 고정 브라켓과 설정거리를 두고 위치하는 제2 고정 브라켓; 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후로 이동하는 이동 브라켓; 상기 제2 고정 브라켓과 상기 이동 브라켓 사이를 탄성 지지하는 압축스프링부; 상기 압축스프링부의 탄성 압축을 유지 또는 복원시키도록 동작되는 트리거부; 및 상기 이동 브라켓과 일체로 이동하도록 연결되며, 상기 트리거부의 동작에 따른 상기 압축스프링부의 탄성 압축 및 복원에 연동하여 상기 제1, 2 고정 브라켓 사이의 공간을 통해 전후 이동하는 이동체;를 포함하고, 상기 이동체는, 상기 이동체의 중심을 따라 전후로 길게 연결되고 정, 역 방향으로 회전하는 볼스크류; 상기 이동 브라켓의 중심에 고정되며, 상기 볼스크류의 회전에 연동하여 상기 이동 브라켓을 전후로 직선 이동시키는 너트블록; 상기 볼스크류의 전방으로 연결되며 구조물을 타격하는 임팩트 로드; 및 상기 임팩트 로드의 선단에 구비되며, 상기 임팩트 로드가 구조물을 타격 시 발생되는 충격하중의 인풋 값을 측정하는 임팩트 트랜스듀서;를 포함하는 충격하중 타격장치; 및 구조물에 설치되어, 타격 시 발생되는 구조물의 아웃풋 값을 측정하는 가속도계;를 포함하며,
상기 제1 고정 브라켓과, 상기 제2 고정 브라켓과, 상기 이동 브라켓 각각은, 동일한 크기의 삼각형의 단면 형상을 가지고, 상기 삼각형의 단면 형상의 꼭지점에 대응하는 위치에 3개의 홀을 구비하며,
상기 제1 고정 브라켓과, 상기 제2 고정 브라켓과, 상기 이동 브라켓 각각은, 상기 3개의 홀을 통해 설치되는 3개의 스트럿에 의해 직렬 연결되고,
상기 압축스프링부는, 상기 제2 고정 브라켓과 상기 이동 브라켓 사이를 연결하는 3개의 스트럿 각각을 감싸는 3개의 압축스프링 유닛;을 포함하며, 상기 3개의 압축스프링 유닛 각각은 압축길이가 조절되는 코일 스프링이고,
상기 임팩트 트랜스듀서 및 상기 가속도계 각각에서 출력된 인풋 값과 아웃풋 값을 근거로 구조물의 안정성을 평가하는 것을 특징으로 하는 구조물 안정성 평가 시스템.
제17항의 구조물 안정성 평가 시스템을 이용한 구조물 안정성 평가 방법으로서,
상기 임팩트 로드에 의한 구조물의 타격 시 상기 임팩트 트랜스듀서를 이용하여 충격하중의 인풋 값을 측정하고,
미리 구조물에 설치된 상기 가속도계를 이용하여 타격 시 발생되는 구조물의 아웃풋 값을 측정하며,
상기 측정된 인풋 값과 아웃풋 값을 근거로 구조물의 안정성을 평가하는 것을 특징으로 하는 구조물 안정성 평가 방법.