KR102419837B1

KR102419837B1 - 정밀 계측형 균열 게이지

Info

Publication number: KR102419837B1
Application number: KR1020210092271A
Authority: KR
Inventors: 장기정
Original assignee: 경인엔지니어링 주식회사
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2022-07-12

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 계측하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩 구성되는 균열 게이지에 있어서, 내판(10)과 회동축(41)으로 연결되는 판상의 지시자(40)를 설치하고, 지시자(40)의 단부와 외판(20)을 연결봉(50)으로 연결하여, 내판(10)과 외판(20)의 이격 거리를 월등하게 상회하는 지시자(40) 말단부 궤적이 형성될 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 균열 게이지가 부착된 구조물 균열 부위의 변동을 신속하고 간편하며 정밀하게 파악할 수 있으며, 이로써 균열 점검을 비롯한 콘크리트 구조물 안전진단 업무의 정확성, 효율성 및 편의성을 제고할 수 있다.

Description

정밀 계측형 균열 게이지{ACCURATE CRACK GAUGE}

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 계측하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩 구성되는 균열 게이지에 있어서, 내판(10)과 회동축(41)으로 연결되는 판상의 지시자(40)를 설치하고, 지시자(40)의 단부와 외판(20)을 연결봉(50)으로 연결하여, 내판(10)과 외판(20)의 이격 거리를 월등하게 상회하는 지시자(40) 말단부 궤적이 형성될 수 있도록 한 것이다.

균열은 콘크리트 구조물 건전성 판단에 있어서의 핵심 지표로서, 균열의 규모, 위치 및 진행 양태를 계측함으로써, 해당 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능을 파악할 수 있다.

특히, 균열 상태의 경시적(經時的) 변화는 구조물의 장단기 안전성을 진단함에 있어서 필수적으로 요구되는 정보인 바, 대부분의 콘크리트 구조물에 있어서 균열 발생 지점에 대한 주기적인 계측이 수행되고 있다.

콘크리트 구조물 균열에 대한 주기적인 계측은 균열 발생 부위에 균열 게이지를 부착하고 이를 관찰하는 방식으로 수행되며, 이러한 균열 게이지는 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 측정 기구로서 관련 종래기술로는 특허 제2083255호 등을 들 수 있다.

특허 제2083255호를 비롯한 종래의 균열 게이지는 도 1에서와 같이, 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 것으로, 표척(92)이 표시된 내판(10)과 지시선(93)이 표시된 투명 소재의 외판(20)으로 구성되며, 이들 내판(10)과 외판(20) 각각의 후단에는 정착부(91)가 형성되어 이들 정착부(91)가 계측 대상 콘크리트 구조물 표면에 접착제 등을 통하여 부착된다.

즉, 도 1에서와 같이, 콘크리트 구조물의 균열 발생 지점 양측 표면에 균열 게이지를 부착하는 것으로, 선상(線狀) 균열에 직교하는 일측 방향으로 소폭 이격된 지점의 구조물 표면에 내판(10)의 정착부(91)를 부착하고, 선상 균열에 직교하는 타측 방향으로 소폭 이격된 지점의 구조물 표면에는 외판(20)의 정착부(91)를 부착하되, 내판(10) 전단부(前端部)의 표척(92) 표시 부위와 외판(20) 전단부의 지시선(93) 표시 부위가 상호 중첩되도록 하는 것이다.

따라서, 내판(10)의 표척(92) 표시 부위 표면에 충첩된 외판(20)의 지시선(93) 위치를 주기적으로 확인함으로써 균열폭의 경시변화를 파악할 수 있으며, 이로써 균열의 확대 속도 및 허용치 도달 여부 등을 확인할 수 있다.

이렇듯 도 1에서와 같은 종래의 균열 게이지는 한쌍의 판체로 구성되는 비교적 간소한 구성으로도 콘크리트 구조물에 발생된 균열의 진행 상태를 정확하게 파악할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 균열 폭의 확대 상황을 확인하는 작업을 전적으로 점검원의 육안(肉眼)에 의존하는 한계를 가진다.

즉, 종래의 균열 게이지는 내판(10)과 외판(20) 중첩부에서, 내판(10)에 표시된 표척(92) 표면에서의 투명 외판(20)에 표시된 지시선(93)의 위치를 육안으로 판독하는 방식으로 균열의 변동을 계측하게 되는데, 일반적인 콘크리트 구조물의 균열은 그 변동폭이 극히 미미할 수 밖에 없으므로, 점검원이 균열의 미미한 변동을 원거리에서 직접적으로 파악하는 것은 불가능하며, 균열 게이지에 근접하여 세밀하게 관찰하거나 확대경 등의 보조 수단을 활용하여야 실질적인 측정이 가능한 것이다.

따라서, 종래의 균열 게이지는 점검원의 근접 관찰이 전제된 상황에서만 정상적인 운용이 가능한 것이라 할 수 있으며, 이는 다음과 같은 다양한 문제점을 야기한다.

우선, 종래의 균열 게이지에서는 표척(92)상의 지시선(93) 위치를 점검원이 육안으로 확인하여야 하는 바, 균열 변동폭 측청 수치를 독취(讀取)함에 있어서 그 정확성에 한계가 있을 수 밖에 없으며, 변동량이 미미할 경우 측정 자체가 불가능한 문제점이 있었다.

즉, 종래의 균열 게이지는 점검원이 균열 게이지에 근접한 상태에서 확대경 등을 통하여 표척(92)상 지시선(93)의 위치를 육안으로 판독하는 것인 바, 극히 미세하게 진행되는 균열의 변동을 신속하고 정확하게 확인하기 어려울 뿐 아니라, 측정 과정 전반에 확대경 등 보조 기구를 동원한 세밀한 관찰이 요구되는 바, 작업에 상당한 시간이 소요되고 고도의 숙련도가 요구될 수 밖에 없는 것이다.

특히, 대규모 구조물의 경우 다수의 균열 발생 지점 각각에 별도의 균열 게이지가 설치될 필요가 있을 뿐 아니라, 단일 균열이라 하여도 균열 진행 양태의 정확한 파악을 위하여 균열 선상의 다수의 지점에 별도의 균열 게이지가 설치되는 바, 각각의 균열 게이지를 일일이 확인하는 과정에서 장시간이 소요될 수 밖에 없고, 이는 작업 효율의 저하 및 점검 비용의 증대로 직결된다.

또한, 종래의 균열 게이지는 전술한 바와 같이 점검원의 근접 관찰이 필수적으로 요구되는 바, 점검원의 자유로운 접근이 제한될 수 있는 고소(高所) 구조물, 구조물의 협소 공간내 심부(深部) 또는 수상 구조물 등에서는 점검 작업에 상당한 애로점과 사고 위험이 상존하는 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 균열 폭이 변동됨에 따라 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 근접된 상태에서 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지에 있어서, 내판(10)에는 균열 게이지를 횡단하는 방향의 판체인 지시자(40)가 설치되되, 내판(10)에 고정된 회동축(41)에 지시자(40)의 내부가 자유롭게 회전 가능하도록 결합되고, 지시자(40)의 일측 단부는 연결봉(50)을 통하여 외판(20)과 연결되되, 연결봉(50)의 양단은 지시자(40) 및 외판(20)과 각각 자유롭게 회전 가능하도록 연결되어, 내판(10)과 외판(20)이 상호 이격됨에 따라 지시자(40)의 타측 말단이 호형 궤적을 따라 이동하며, 지시자(40)의 말단과 회동축(41)간 거리는 지시자(40)와 연결봉(50)간 연결점과 회동축(41)간 거리의 2배 이상임을 특징으로 하는 정밀 계측형 균열 게이지이다.

또한, 본 발명은 상기 내판(10)의 선단에는 외측으로 돌출되는 확장판(15)이 형성되고, 확장판(15)과 외판(20)간 중첩부위의 외판(20)에는 균열 게이지 종방향의 장공 형태로 절개된 기록창(25)이 형성되며, 기록창(25)에는 내측으로 예리하게 돌출된 돌출부(27)가 형성됨을 특징으로 하는 정밀 계측형 균열 게이지이다.

본 발명을 통하여, 균열 게이지가 부착된 구조물 균열 부위의 변동을 신속하고 간편하며 정밀하게 파악할 수 있으며, 이로써 균열 점검을 비롯한 콘크리트 구조물 안전진단 업무의 정확성, 효율성 및 편의성을 제고할 수 있다.

특히, 종래 균열 게이지에서는 육안으로 판독이 어려운 미세한 균열 변동도 별도의 장비 없이 판독이 가능한 바, 콘크리트 구조물 균열의 진행 및 그에 따른 위험도를 조기에 계측할 수 있으며, 이로써 구조물의 구조적 안정성 및 성능 저하를 신속하게 파악하여 구조물의 심각한 파손 또는 붕괴에 대한 효과적인 대처가 가능하다.

또한, 균열의 일정 수준 이상 진행 여부를 균열 게이지에 대한 근접 관찰 없이도 원거리에서 즉각적으로 확인할 수 있는 바, 점검 작업의 신속성 및 편의성을 획기적으로 개선할 수 있으며, 고소 구조물 또는 수상 구조물 등 점검원의 근접이 곤란한 지점에 대한 일상 점검을 원거리에서 수행할 수 있으므로, 점검 작업의 부담을 대폭 경감할 수 있을 뿐 아니라, 점검 수행중 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지하여 작업 안전성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 균열 게이지 사시도
도 2는 본 발명의 사시도
도 3은 본 발명의 작동 상태 사시도
도 4는 본 발명의 작동 방식 설명도
도 5은 본 발명의 기록형 실시예 사시도
도 6은 도 6 실시예의 사용 방식 설명도
도 7은 본 발명의 교체판 적용 실시예 사시도

본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 2는 본 발명의 외관을 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 균열 게이지며, 선단부에는 표척(92)이 표시되고 후단부에는 정착부(91)가 형성된 내판(10)과, 선단부에는 지시선(93)이 표시되고 역시 후단부에는 정착부(91)가 형성된 외판(20)으로 구성되어, 이들 내판(10)의 표척(92)과 외판(20)의 지시선(93)이 상호 중첩된 상태로 균열 게이지가 균열을 횡단하도록 균열 발생 콘크리트 구조물 표면에 부착되어 설치된다.

본 발명을 비롯한 균열 게이지의 설치는 균열 게이지와 균열이 가급적 상호 직교 횡단하도록 설치되는 것이 균열 변동의 기민하고 정확한 계측에 있어서 유리한데, 여기서 상호 횡단이란 길이 방향이자 가동 방향인 균열 게이지의 종방향과 선상(線狀) 균열의 방향이 상호 직교하여, 결국 균열선이 균열 게이지를 횡단하도록 설치되는 상태를 의미한다.

본 발명에 있어서도, 내판(10)과 외판(20)의 균열 발생 콘크리트 구조물 부착은 내판(10) 후단부에 형성된 정착부(91)와 외판(20) 후단부에 형성된 정착부(91)를 각각 균열선을 기준으로 균열선과 직교하는 방향의 일측 지점 및 타측 지점에 콘크리트용 접착제 또는 나사 등의 결합 금구를 활용하여 결속함으로써 수행되며, 따라서 피검체인 콘크리트 구조물의 균열 부위에 대한 본 발명 균열 게이지의 설치시 내판(10) 및 외판(20)은 각각의 선단부 일부가 중첩된 상태로 선상의 균열을 직교 또는 직교에 근사한 방향으로 횡단하는 형태로 부착되게 된다.

즉, 본 발명은 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 균열 폭이 변동됨에 따라 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 근접된 상태에서 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지로서, 도 2 내지 도 7에서와 같이, 내판(10)에는 균열 게이지를 횡단하는 방향의 판체인 지시자(40)가 설치되되, 내판(10)에 고정된 회동축(41)에 지시자(40)의 내부가 자유롭게 회전 가능하도록 결합되고, 지시자(40)의 일측 단부는 연결봉(50)을 통하여 외판(20)과 연결되되, 연결봉(50)의 양단은 지시자(40) 및 외판(20)과 각각 자유롭게 회전 가능하도록 연결되어, 내판(10)과 외판(20)이 상호 이격됨에 따라 지시자(40)의 타측 말단이 호형 궤적을 따라 이동하게 된다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 본 발명에 있어서의 특징적 작동 구성인 지시자(40)는 내판(10)의 정착부(91)측 노출 표면에 설치되는 것으로, 이러한 지시자(40) 설치 부위는 내판(10)과 외판(20)이 중첩되지 않는 내판(10)의 여유 공간에 형성되며, 따라서 본 발명을 실시함에 있어서 균열 게이지의 기본적 규격 및 부품 등에 대한 대대적인 변경이 수반되지는 않는다.

이러한 본 발명의 균열 게이지에 있어서 지시자(40)는 내판(10)과 외판(20)간 이격 운동을 시각적으로 표출함에 있어서, 실제 내판(10) 및 외판(20)간 이격 거리를 비약적으로 증폭하는 구성으로서, 회동축(41)을 축으로 자유롭게 회전하는 판체인 지시자(40)가 균열 게이지를 횡단하는 방향 즉, 도 2 내지 도 4의 도면상 기립 상태로 설치되되, 도면상 하단인 지시자(40)의 말단부에는 예리한 첨부(尖部)가 형성되어 지시자(40)의 회전 거리를 정확하게 파악할 수 있도록 하였으며, 동 도면에 도시된 바와 같이, 내판(10)의 표면상 지시자(40)의 궤적을 표시하는 호(弧)가 표시됨과 동시에, 내판(10)과 외판(20)간 실제 이격 거리를 나타내는 표척(92)상 눈금과 대응되는 눈금이 상기 호에 표시된다.

또한, 지시자(40)의 말단과 회동축(41)간 거리는 지시자(40)와 연결봉(50)간 연결점과 회동축(41)간 거리의 2배 이상이 되도록 설정함으로써, 내판(10)과 외판(20)간 실제 이격 거리를 월등하게 상회하는 회전 궤적이 지시자(40) 말단부에 형성될 수 있도록 하였으며, 이로써 피검체의 균열 확대에 따라 내판(10)과 외판(20)간 이격 발생시, 그 이격 거리를 정밀하게 확인할 수 있다.

본 발명 지시자(40)의 거리 증폭 효과는 도 4를 통하여도 확인할 수 있는데, 도시된 바와 같이, 내판(10)과 외판(20)간 실제 이격 거리(d)를 월등하게 상회하는 지시자(40) 말단부의 궤적이 형성되었음을 확인할 수 있다.

본 발명의 지시자(40) 작동은 지시자(40)와 연결봉(50)이 원활한 링크 작동을 수행함으로써 달성되며, 이를 위하여 내판(10)에 고정된 회동축(41)을 축으로 하는 지시자(40)의 자유로운 회전 운동이 보장됨은 물론, 연결봉(50) 양단의 연결부 즉, 연결봉(50)과 지시자(40)간 연결점 및 연결봉(50)과 외판(20)간 연결점 역시 자유로운 회전이 보장되는 힌지 연결로 구성된다.

또한, 균열 게이지의 최초 설치시 내판(10)과 외판(20)의 정착부(91)를 피검체에 접착하는 작업 과정에서 외판(20)이 이탈되거나 초기 위치가 왜곡될 수 있으므로, 도 2에서와 같이, 내판(10)과 외판(20)의 중첩 상태에서 내판(10)과 외판(20)의 상대 이동을 억제할 수 있는 구성으로서, 내판(10)과 외판(20) 각각에 핀공(37)을 천공하고, 핀공(37)의 내경과 일치하는 직경을 가지는 결속핀(38)이 외판(20)의 핀공(37)을 관통하여 내판(10)의 핀공(37)에 결합되도록 함으로써, 내판(10)과 외판(20)을 일시 고정할 수 있다.

즉, 일단 결속핀(38)을 외판(20) 핀공(37) 및 내판(10) 핀공(37)에 결합하여 내판(10) 및 외판(20)의 이동을 억제한 상태에서, 내판(10) 및 외판(20)의 정착부(91)를 계측 지점에 부착하고, 내판(10) 및 외판(20) 정착부(91)의 정착이 완료된 연후에 결속핀(38)을 제거하여 균열 변동에 따른 내판(10) 및 외판(20)의 상대 이동을 허용하는 방식으로 본 발명 균열 게이지가 운용될 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 지시자(40) 작동은 이동 거리의 증폭 효과 뿐 아니라, 실제 물리적으로 이동하는 실물 부품을 도입함으로써, 단순 중첩 구조인 표척(92) 및 지시선(93)의 판독에 비하여 월등하게 정밀한 측정 결과를 제공할 수 있으며, 특히 균열의 변동에 따른 내판(10) 및 외판(20)의 상대 이동 여부를 시각적으로 용이하게 파악할 수 있게 된다.

즉, 실제 안전진단 등의 업무에서 균열 게이지를 활용하는 점검원의 입장에서, 종래의 균열 게이지는 내판(10)의 표척(92) 상부에서 이동하는 외판(20)의 지시선(93)을 세밀하게 관찰하여 판독한 연후에야 내판(10)과 외판(20)의 상대 이동 및 균열의 변동을 확인할 수 있으나, 본 발명에서는 지시자(40)의 회동 여부만을 확인함으로써 균열의 변동 여부를 즉각적으로 확인할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명을 적용함으로써 균열 계측의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 균열의 일정 수준 이상 진행 여부를 균열 게이지에 대한 근접 관찰 없이도 원거리에서 즉각적으로 확인할 수 있는 바, 점검 작업의 신속성 및 편의성을 획기적으로 개선할 수 있다.

또한, 고소 구조물 또는 수상 구조물 등 점검원의 근접이 곤란한 지점에 대한 일상 점검을 원거리에서 수행할 수 있으므로, 점검 작업의 부담을 대폭 경감할 수 있을 뿐 아니라, 점검 수행중 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지하여 작업 안전성을 확보할 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 7은 균열 게이지를 단순히 측정 수단으로만 활용하는 것이 아니라, 균열 게이지 자체에 기록이 가능하도록 함으로써, 균열의 진행 상황 및 경시적 변화를 일층 정확하게 파악할 수 있도록 한 것으로, 내판(10)의 선단에는 외측으로 돌출되는 확장판(15)이 형성되고, 확장판(15)과 외판(20)간 중첩부위의 외판(20)에는 균열 게이지 종방향의 장공 형태로 절개된 기록창(25)이 형성되며, 기록창(25)에는 내측으로 예리하게 돌출된 돌출부(27)가 형성되는 구성을 가진다.

도 5에서와 같이, 확장판(15)은 내판(10)의 정착부(91) 타측 선단이 외측으로 연장되어 구성되는 판체로서, 확장판(15)의 표면에는 기록척(95)이 표시되며, 기록창(25)은 외판(20)의 확장판(15) 중첩부가 절개되어 확장판(15) 표면의 기록척(95) 표시 부위가 외부로 노출될 수 있도록 구성된 것이다.

따라서, 점검원이 기록창(25)을 통하여 노출된 부위의 확장판(15) 표면에 필기구로 측정 지점 및 일자 등을 표기할 수 있는데, 특히 기록창(25) 내측으로 돌출된 돌출부(27)를 활용하여 당 시점(時點)에서의 내판(10)과 외판(20)간 상대 위치를 정확하게 표시할 수 있다.

즉, 도 6에서와 같이, 기록창(25) 내측으로 돌출된 돌출부(27)에 필기구를 밀착하여 선분을 표시하는 등의 방식으로 당 시점에서의 내판(10)과 외판(20)간 상대 위치를 표시할 수 있는 것인데, 이로써 단순히 점검원의 감각에 의존한 표시에 비하여 일층 정확한 표시가 가능하다.

또한, 기록창(25)의 여유 공간에는 점검 일자 등을 표시할 수도 있으며, 도시된 실시예에서와 같이, 다수의 기록창(25)을 배치함으로써, 주기적인 반복 점검 상황에서도 매 점검시의 결과를 각기 다른 기록창(25)을 활용하여 표기할 수 있다.

특히, 도 7에서와 같이, 확장판(15)과 착탈 가능한 교체판(18)을 적용함으로써, 점검 회수에 관계 없이 다수의 점검 기록을 확보할 수 있는데, 이러한 교체판(18)은 동 도면에서와 같이, 확장판(15)에 결합요부(17)를 요입 형성하고, 이 결합요부(17)와 동일한 형상의 교체판(18)을 결합 또는 분리하는 방식으로 구성될 수 있다.

10 : 내판
15 : 확장판
17 : 결합요부
18 : 교체판
20 : 외판
25 : 기록창
27 : 돌출부
37 : 핀공
38 : 결속핀
40 : 지시자
41 : 회동축
50 : 연결봉
91 : 정착부
92 : 표척
93 : 지시선
95 : 기록척

Claims

구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 균열 폭이 변동됨에 따라 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 근접된 상태에서 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지로서, 내판(10)에는 균열 게이지를 횡단하는 방향의 판체인 지시자(40)가 설치되되, 내판(10)에 고정된 회동축(41)에 지시자(40)의 내부가 자유롭게 회전 가능하도록 결합되고, 지시자(40)의 일측 단부는 연결봉(50)을 통하여 외판(20)과 연결되되, 연결봉(50)의 양단은 지시자(40) 및 외판(20)과 각각 자유롭게 회전 가능하도록 연결되어, 내판(10)과 외판(20)이 상호 이격됨에 따라 지시자(40)의 타측 말단이 호형 궤적을 따라 이동하며, 지시자(40)의 말단과 회동축(41)간 거리는 지시자(40)와 연결봉(50)간 연결점과 회동축(41)간 거리의 2배 이상인 정밀 계측형 균열 게이지에 있어서,
내판(10)의 선단에는 외측으로 돌출되는 확장판(15)이 형성되고;
확장판(15)과 외판(20)간 중첩부위의 외판(20)에는 균열 게이지 종방향의 장공 형태로 절개된 기록창(25)이 형성되어, 기록창(25)을 통하여 노출된 부위의 확장판(15) 표면에 필기구로 표기가 가능하며;
기록창(25)에는 내측으로 예리하게 돌출된 돌출부(27)가 형성됨을 특징으로 하는 정밀 계측형 균열 게이지.
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