KR102504627B1 - 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 h빔을 이용한 조립기둥구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 지붕 또는 슬래브의 하중을 보를 통해 전달받아 기초 구조물 또는 지반으로 전달하는 기둥 구조물에 관한 것으로, 현장에서 배근이 필요없는 공장 가공만으로 구조하중값을 충족시킬 수 있으며, 자재비용과 공사기간을 줄일 수 있고, 특히 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 타설되는 센서장치 및 강도측정장치를 통해 콘크리트 구조체의 사후 균열을 신뢰성 있게 측정하고 지속적으로 모니터링할 수 있는 조립기둥구조물을 개시한다.

Description

콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물{Assembled column structure using H-beam that can monitor post cracking of concrete}

본 발명은 기둥부 및 보연결부를 포함하는 기둥 구조물에 있어서, 지면에 안착되는 바닥부와 상기 바닥부의 네 모서리로부터 수직으로 연장형성되는 소정 높이의 측면부를 포함하는 중공체로서, 상기 기둥 구조물의 시공영역에 배치되는 베이스 플레이트와; 상기 기둥 구조물의 각 모서리에 대응하는 위치에 수직으로 배치되도록 상기 베이스 플레이트의 각 모서리에 수직으로 설치되는 복수의 H빔과; 상기 H빔과 H빔 사이에서 상기 측면부의 내주면에 접하면서 수직으로 배치되는 복수의 철근과; 상기 복수의 H빔 및 복수의 철근의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 기둥부 및 보연결부의 영역에서 수직 방향을 따라 상하 다단으로 상기 H빔 및 철근의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 복수의 후프철근과; 상기 보연결부의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면에 수평방향을 따라 배치되는 합성보와 상기 기둥 구조물을 연결시키기 위하여 대응하는 위치에 결합되는 브라켓과; 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 타설되어 상기 콘크리트의 경화에 의한 콘크리트 구조체에 매립되어 상기 콘크리트 구조체에 교류전기신호를 전달하고 상기 콘크리트 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 센서장치; 및 상기 센서장치와 연결되며 상기 콘크리트 구조체의 강도 측정을 통해 사후 콘크리트 구조체의 균열여부를 판단할 수 있도록 하는 강도측정장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 철근콘크리트 구조물이나 철골철근콘크리트 구조물 등의 라멘 구조에서는 슬래브(slab)에 가해지는 하중을 보(beam)나 거더(girder) 등의 지지부재에 전달하고, 보나 거더에 전달된 하중은 기둥 구조물을 통해 지반으로 전달된다. 이러한 철근콘크리트 구조물을 시공하기 위해서는 기둥을 설치하고, 각각의 기둥은 보로 연결한 후, 보 사이에 슬라브를 설치하게 된다.

최근 건축물의 시공에 있어서, 현장에서의 인력이 부족하고 인력관리가 어려울 뿐만 아니라 시공시의 안전사고의 발생을 줄이기 위해 인력을 절감하기 위한 기술의 필요성이 대두되고 있다.

종래에는 기둥 시공의 경우, 현장에서 기둥 철근을 조립한 후에 별도로 유로폼이나, 합판으로 거푸집을 시공한 후에 콘크리트를 타설하였으며, 근래들어 현장 시공인력을 줄이기 위해 공장에서 선제작하는 PC기둥을 이용하여 시공인력을 절감하고 경제적인 기술이 제안되고 있으나, 중량이 무거운 기둥의 경우 미리 공장에서 제작하여야 할 뿐만 아니라 양중에 소요되는 장비가 대형화되어야 하며, 가격이 비싼 문제점이 있었다.

또한 철근을 미리 배근하여 현장에서 설치하는 선조립기둥은 현장에서 별도의 거푸집을 설치해야하는 문제가 있다.

따라서, 기둥의 철근배근 및 거푸집설치에 있어 시공인력을 적게 필요로 할 뿐만 아니라 제작이 용이하고 현장에서의 설치가 간편한 기둥 거푸집이 필요한 실정이다.

본 발명은 콘크리트 타설시 철근 이탈을 방지하고 공극 발생을 최소화하고 철근의 성능 변화를 억제하여 내구성 및 경제성이 우수하고, 하중에 효과적으로 대응하여 시공 후에도 안전성을 확보할 수 있는 조립기둥구조물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 기둥부 및 보연결부를 포함하는 기둥 구조물에 있어서, 지면에 안착되는 바닥부와 상기 바닥부의 네 모서리로부터 수직으로 연장형성되는 소정 높이의 측면부를 포함하는 중공체로서, 상기 기둥 구조물의 시공영역에 배치되는 베이스 플레이트와; 상기 기둥 구조물의 각 모서리에 대응하는 위치에 수직으로 배치되도록 상기 베이스 플레이트의 각 모서리에 수직으로 설치되는 복수의 H빔과; 상기 H빔과 H빔 사이에서 상기 측면부의 내주면에 접하면서 수직으로 배치되는 복수의 철근과; 상기 복수의 H빔 및 복수의 철근의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 기둥부 및 보연결부의 영역에서 수직 방향을 따라 상하 다단으로 상기 H빔 및 철근의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 복수의 후프철근과; 상기 보연결부의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면에 수평방향을 따라 배치되는 합성보와 상기 기둥 구조물을 연결시키기 위하여 대응하는 위치에 결합되는 브라켓과; 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 타설되어 상기 콘크리트의 경화에 의한 콘크리트 구조체에 매립되어 상기 콘크리트 구조체에 교류전기신호를 전달하고 상기 콘크리트 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 센서장치; 및 상기 센서장치와 연결되며 상기 콘크리트 구조체의 강도 측정을 통해 사후 콘크리트 구조체의 균열여부를 판단할 수 있도록 하는 강도측정장치;를 포함하되, 상기 센서장치는, 상기 콘크리트 구조체에 파손되지 않게 매립되는 센서 하우징과, 상기 센서 하우징 내부에 설치되어 교류전기신호를 전달받아 상기 콘크리트 구조체에 전달하고 상기 콘크리트 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 압전센서와, 상기 압전센서가 부착되어 상기 공진주파수 및 임피던스가 상기 콘크리트 구조체에 전달되도록 하는 전달부재를 포함하며, 상기 강도측정장치는, 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 교류전기신호 발생부와, 상기 교류전기신호 발생부에서 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호가 발생되도록 제어하고, 발생된 교류전기신호를 상기 압전센서에 인가하며 상기 압전센서로 인가된 교류전기신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하여 강도데이터를 산출하는 제어모듈부 및 상기 제어모듈부에 필요 전력을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 복수의 H빔은 단부가 상기 베이스 플레이트의 모서리에 지지되되, 인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 서로 다르도록 배치되어, 상기 기둥부 및 보연결부의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면마다 상기 H빔의 평평한 플랜지부가 배치되어 상기 후프철근의 배근작업시 용접결합되는 면적을 확보함으로써 H빔 및 철근의 결속력을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명은 상기 센서장치 또는 강도측정장치의 외면에 설치되어 주변 온도를 검출하는 온도센서와; 상기 강도데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송하도록 상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되는 유무선 통신 모듈부와; 상기 강도데이터를 표시하는 디스플레이부; 및 상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되며, 상기 압전센서의 위치 정보를 외부의 상위 처리장치로 전송하는 GPS 모듈부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 현장에서 배근이 필요없는 공장 가공만으로 구조하중값을 충족시킬 수 있으며, 철골기둥을 설치한 다음 현장배근이 필수적으로 실시해야 하는 기존의 SRC(Steel Reinforced Concrete) 구조와 비교하였을 때 공사 기간을 현저히 단축시킬 수 있다.

또한, 철판을 절단 및 "ㄱ"자 형태로 절곡한 주앵글을 사용하는 종래의 방식은 특정 두께마다 기준 발주수량을 구매해야 하므로 초기에 높은 자재구매비용을 부담해야 하는 반면, 본 발명은 다양한 규격, 두께로 제공되는 H빔을 주앵글로서 사용하므로 초기 자재의 구매비용을 현저히 절감할 수 있으며, 공간활용에서의 장점을 극대화할 수 있다.

더욱이, 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 센서장치 및 강도측정장치가 타설되어, 콘크리트의 경화에 의한 콘크리트 구조체의 강도를 높은 신뢰성을 바탕으로 지속적으로 모니터링하여 균열이나 휨 등의 결함이 발생한 직후 관리자가 하자를 인지할 수 있도록 하여 하자보수를 문제 발생전 미리 대응하도록 함으로써 유지, 보수의 신뢰성을 확보할 수 있고, 건축물의 내구성, 수명을 연장시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 베이스 플레이트의 각 모서리에 지지되는 복수의 H빔 중에서 인접한 H빔은 상호 웨브의 방향이 서로 다르도록 배치되어, 상기 기둥부 및 보연결부의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면마다 상기 H빔의 평평한 플랜지부가 배치되어 상기 후프철근의 배근작업시 용접결합되는 면적을 확보함으로써 H빔 및 철근의 결속력을 향상시킬 수 있으며, 휨 모멘트에 대한 기둥 구조물의 대처가 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.

도 1 내지 3은 본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물을 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 5a) 및 5b)는 본 발명의 실시예에 따른 H빔과 후프철근의 결합관계를 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 6a) 및 6b)는 휨 모멘트에 대한 본 발명과 종래 기술의 비교예시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 콘크리트 구조체에 매립되는 센서장치및 강도측정장치의 블록도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서장치의 예시도.
도 9는 도 8의 일부 부품을 절개한 모습을 도시한 분리사시도.
도 10은 도 8에서 전선이 포함된 모습을 도시한 투영사시도.
도 11은 도 8의 설치상태를 도시한 개략적인 예시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 강도측정장치의 제어모듈부의 구성을 도시한 블럭도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 기둥 구조물 내부에 형성되는 콘크리트 구조체의 강도 모니터링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 건축물의 지붕 또는 슬래브의 하중을 보를 통해 전달받아 기초 구조물 또는 지반으로 전달하는 기둥 구조물에 관한 것으로, 현장에서 배근이 필요없는 공장 가공만으로 구조하중값을 충족시킬 수 있으며, 자재비용과 공사기간을 줄일 수 있고, 특히 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 타설되는 센서장치 및 강도측정장치를 통해 콘크리트 구조체의 강도를 신뢰성 있게 측정하고 지속적인 모니터링을 제공할 수 있는 조립기둥구조물을 개시한다.

도 1 내지 3은 본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물을 설명하기 위한 개략적인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베이스 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 예시도이며, 도 5a) 및 5b)는 본 발명의 실시예에 따른 H빔과 후프철근의 결합관계를 설명하기 위한 개략적인 예시도이고, 도 6a) 및 6b)는 휨 모멘트에 대한 본 발명과 종래 기술의 비교예시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 콘크리트 구조체에 매립되는 센서장치 및 강도측정장치의 블록도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서장치의 예시도이며, 도 9는 도 8의 일부 부품을 절개한 모습을 도시한 분리사시도이고, 도 10은 도 8에서 전선이 포함된 모습을 도시한 투영사시도이며, 도 11은 도 8의 설치상태를 도시한 개략적인 예시도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 강도측정장치의 제어모듈부의 구성을 도시한 블럭도이며, 도 13은 본 발명의 실시예에 따라 기둥 구조물 내부에 형성되는 콘크리트 구조체의 강도 모니터링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도로서, 본 발명은 도 1 내지 13과 같이 베이스 플레이트(10)와, H빔(20)과, 철근(30)과, 후프철근(40)과, 브라켓(50)과, 센서장치(60) 및 강도측정장치(70)를 포함한다.

먼저, 상기 베이스 플레이트(10)는 상기 기둥 구조물의 시공영역의 지면 상에 배치되는 부재로서, 바닥면(11)과 측면부(12)를 포함하며 내부는 비어있고 상면은 개방되는 형태를 이룬다.

상기 바닥부(11)는 소정 면적을 갖는 사각의 판상체로서, 상기 베이스 플레이트가 상기 기둥 구조물이 시공되는 영역의 지면 상에 앙카볼트를 매개로 체결되도록 테두리로부터 소정거리만큼 이격된 위치에 일정 간격을 두고 복수개의 앙카볼트 홀(111)이 배열형성되며, 기둥 구조물과 기초콘크리트를 연결하는 다웰바가 근입되도록 중앙부에 소정 면적만큼 개방되는 다웰바 근입홈(112)이 형성된다.

상기 측면부(12)는 상기 바닥부의 테두리로부터 내측으로 소정간격만큼 이격되어 수직으로 형성되는 부재로서, 상기 베이스 플레이트의 각 모서리에 수직으로 배치되는 복수의 H빔(20), 그리고 H빔과 H빔 사이로 설치되는 철근(30)과 접촉되는 면적을 증대시켜 지지력을 향상시킬 수 있도록 소정 높이로 형성될 수 있다.

상기 H빔(20)은 상기 기둥 구조물의 각 모서리에 대응하는 위치에 수직으로 배치되어 기둥 구조물의 주근의 역할을 수행하는 것으로, 4개가 구비되어 상기 베이스 플레이트(10)의 각 모서리에 수직으로 설치된다.

종래 기술에 따른 앵글형 선조립 기둥 구조물의 경우 기둥 구조물의 각 모서리에 "ㄱ"자 형상의 앵글을 사용하였다. 이러한 "ㄱ"자 앵글은 사각의 철판을 단위 규격으로 절단한 다음 중앙부를 기준으로 절곡하여 제조되었는데, 앵글의 원료가 되는 철판은 두께가 다양하게 제공되므로 기둥 구조물의 구조에 대응하는 두께의 철판을 선택하여 앵글로 형성할 수 있다는 장점은 있지만, 특정 두께에 한정하여 기본 발주수량을 구매해야 하므로 초기에 높은 자재구매비용을 지불해야 한다는 부담이 있었다. 예를 들어, 6t 두께의 철판의 필요수량이 5ton이나 기본 발주수량은 50~100ton일 수 있으며, 잉여로 남는 자재는 추후 사용이 가능하지만 초기에 자재구매에 막대한 비용이 발생하게 된다. 또한, 구매한 철판을 필요한 형태로 절단, 절곡 등의 가공공정을 거쳐야 하므로 가공비가 추가로 발생되어 제품 자체의 단가가 상승되는 요인으로 작용하게 된다. 또한, 기둥 구조물의 스펙에 따라 길고 큰 앵글이 필요한 경우 두께만 큰 것을 사용 할 수 가 없고 넓이와 두께가 같이 커지기 때문에 앵글과 앵글 사이로 철근을 배근할 때 공간이 협소하여 작업의 어려움이 있을 수 있다.

상기 H빔(20)은 다양한 규격과 두께로 제공되는 바, 이러한 H빔을 주근으로 활용할 경우 자재(철판)를 필요 이상으로 선구매하지 않아도 되므로 초기 자재의 구매에 따른 부담감을 해소할 수 있으며, 별도 절단이나 절곡 등의 가공공정을 생략할 수 있으므로 종래의 "ㄱ"자 앵글을 사용하는 방식에 비해 경제성이 현저히 우수하다. 뿐만 아니라, 필요한 양만큼만 자재를 구매하기 때문에 공사 현장에서 공간활용의 장점을 극대화할 수 있다.

또한, 상기 H빔(20)은 "ㄱ"자 앵글 대비 취급이 용이하여 조립이 간편하고, 직진도가 우수하여 시공정밀도가 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 H빔이 기둥 구조물의 각 모서리에 배치됨에 따라 상기 기둥 구조물(1)을 보다 용이하게 조립하고, 시공의 정밀도를 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.

상기 철근(30)은 상기 H빔(20)과 H빔(20) 사이에서 상기 측면부(12)의 내주면에 접하는 형태로 H빔(20)과 나란하게 배치되는 것으로, 상기 철근의 수는 기둥 구조물의 단면 크기에 따라 적절히 조절될 수 있다.

상기 후프철근(40)은 상기 복수의 H빔 및 복수의 철근의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 기둥부(2) 및 보연결부(3)의 영역에서 상기 베이스 플레이트의 각 모서리에 배치되는 H빔(20) 및 H빔과 H빔 사이에 배치되는 철근(30)의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 부재로서, 상기 H빔(20)의 외측을 코너가 원호 형상이 되도록 감싸는 형태로 결합된다.

상기 후프철근(40)은 상기 기둥 구조물 내부로 타설되는 콘크리트의 경화에 의한 콘크리트 구조체의 균열을 방지하고, 전단연결재의 역할을 수행한다. 이와 같은 목적을 위하여 상기 후프철근(40)은 상기 기둥 구조물의 높이 방향을 따라 상하 다단으로 복수개로 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 철근(30)과 후프철근(40)은 용접용 철근인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 철근(30)과 후프철근(40)은 대구경 용접용 철근(SD500W, SD400W 등)을 사용할 수 있다. 용접용 철근이라 함은 탄소함유량을 높여 가공공장에서 용접이 쉽도록 특수제작되는 철근으로서, 일반 철근의 탄소함유량이 0.2~0.3％, H 형강의 경우 0.2％인데 반하여 용접용 철근은 0.4％ 이상으로, 일반 철근의 경우 용접시 강도가 약해지는 언더컷(Undercut) 현상이 발생하는데 반하여, 용접용 철근의 경우 이상이 없는 장점이 있다. 따라서, 상기 철근 및 후프철근은 용접용 철근을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 후프철근(40)이 H빔(20)과 철근(30)을 감싸는 형태로 용접결합되면 기둥 구조물(1)의 내부로 콘크리트가 타설되더라도 상기 H빔(20) 및 후프철근(40)이 이탈되지 않을 수 있으며, H빔(20)과 후프철근(40)의 접합구조가 개선되어 기둥 구조물(1) 내부의 공극 발생을 최소화하여 밀실도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 복수의 H빔(20)은 단부가 상기 베이스 플레이트(10)의 모서리에 지지되되, 인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 서로 다르도록 배치될 수 있다.

상기 복수의 H빔(20)은 인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 서로 다르도록 배치될 수 있으며, 바람직하게는 인접한 H빔 간에 웨브의 방향은 상호 직교방향인 것이 좋다. 예를 들어, 도 5a)와 같이 대략 11시 방향에 위치한 H빔을 기준으로 1시 방향에 위치한 H빔은 웨브가 직교방향으로 배치되며, 1시 방향의 H빔을 기준으로 5시 방향의 H빔 또한 웨브가 직교방향으로 배치된다. 이와 같이, 인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 서로 다르게 배치되면, 상기 기둥부(2) 및 보연결부(3)의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면마다 상기 H빔의 평평한 플랜지부가 후프철근과 면접촉되는 면접촉부(41)가 형성되어, 상기 후프철근(40)의 배근작업시 면접촉부(41)에 의해 연속성이 확보될 수 있어 H빔(20) 및 철근(30)과의 결속력이 향상되고 기둥 구조물 내부의 콘크리트 구조체를 구속시킬 수 있다.

만약, 도 5b)와 같이, 상기 복수의 H빔(20′)이 인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 동일하게 배치되면, 상기 기둥부(2) 및 보연결부(3)의 영역에서 상기 기둥 구조물의 마주보는 두 면에는 면접촉부(41)가 형성되어 후프철근의 배근작업시 용접결합되는 면적을 확보할 수 있으나, 다른 두 면에서는 후프철근이 양측 플랜지부의 단부와 점접촉되기 때문에 용접결합되는 면적이 상대적으로 좁아지게 되고, 이에 따라 결속력이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.

또한, 상기 복수의 H빔(20)이 인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 서로 다르게 배치됨에 따라 휨 모멘트에 대한 기둥 구조물의 대처가 보다 안정적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상하좌우로 모멘트가 발생한다고 가정하였을 때 도 5b)와 같은 형태로 복수의 H빔이 배치되면 좌우로 4면 그리고 상하로는 2면으로 모멘트를 받게 되지만, 도 5a) 및 도 6a)와 같이 복수의 H빔(20)이 인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 서로 다르게 배치되면 좌우로 3면 그리고 상하로 3면으로 모멘트를 고르게 분배하여 받을 수 있다. 따라서, 기둥 구조물의 네 모서리에서 휨 모멘트를 고르게 받아주고 기둥 구조체를 형성하게 된다.

한편, "ㄱ"자 앵글은 상하좌우 각 2면씩 모멘트를 분배받기는 하지만, 도 6b)에서 우측 상단의 "ㄱ"자 앵글에서 하단에는 휨 모멘트를 받는 부재가 없기 때문에 우측 하단에 "┛"자로 배치되는 앵글에서 휨 모멘트를 받아주어야 한다. 따라서, 기둥 구조물 하나에서 각 부재가 1면이나 2면의 휨 모멘트를 받쳐주므로 기둥 1개소에 대해서 휨 모멘트의 구조계산이 가능하다.

다음으로, 상기 브라켓(50)은 상기 보연결부(3)의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면에 수평방향을 따라 배치되는 합성보(4)와 상기 기둥 구조물(1)을 연결시키기 위하여 대응하는 위치에 결합되는 부재로서, 일면은 상기 보연결부(3)의 영역에 배근되는 후프철근(40)과 용접결합되고, 타면은 합성보(4)와 용접결합된다. 바람직하게는 상기 브라켓(50)은 후프철근(40) 및 합성보(4)와의 접촉면적을 확보하여 용접에 의한 결합력을 향상시킬 수 있도록 소정 면적을 갖는 판상체로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 브라켓(50)이 배치되는 상기 기둥 구조물(1)의 면의 수는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 상기 브라켓(50)은 상기 기둥 구조물(1)의 3면에 대응하는 위치에만 배치될 수도 있고, 상기 기둥 구조물(1)의 2 면에 대응하는 위치에만 배치될 수도 있고, 상기 기둥 구조물(1)의 1 면에 대응하는 위치에만 배치될 수도 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았으나 본 발명의 실시예에 따른 상기 조립기둥구조물은 거푸집이 시공 현장에서 설치될 수 있다.

상기 거푸집은 상기 기둥 구조물을 외측에서 둘러싸도록 설치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 거푸집은 상기 기둥 구조물에 기설정된 거리로 이격되어 설치되는 것이 좋으며, 기설정된 거리보다 짧거나 긴 거리로 이격되어 설치되는 경우에는 상기 기둥 구조물의 내구성 및 안전성에 큰 영향을 줄 수 있다.

다음으로, 본 발명은 상기 기둥 구조물(1) 내부의 콘크리트 구조체(M)의 강도를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 이를 통해 사후 콘크리트 구조체의 균열여부를 판단하여 신속한 조치가 이루어지도록 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명은 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 타설되는 센서장치(60) 및 상기 센서장치와 연결되며 상기 기둥 구조물 내부의 콘크리트 구조체의 강도를 측정하는 강도측정장치(70)를 포함할 수 있다.

상기 센서장치(60)는 콘크리트 구조체(M)에 매립되어 콘크리트 구조체(M)에 교류전기신호를 전달하고 콘크리트 구조체(M)에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받을 수 있다.

도 7 내지 9를 참조하면, 상기 센서장치(60)는 센서 하우징(61), 압전센서(62) 및 전달부재(63)를 포함할 수 있다.

상기 센서 하우징(61)은 센서장치 및/또는 강도측정장치가 콘크리트 구조체(M)에 파손되지 않게 매립되도록 하는 구성일 수 있다. 이를 위해, 상기 센서 하우징(61)은 콘크리트와 함께 타설시 충격과 상측에서 쌓이는 콘크리트의 무게를 견딜수 있도록 소정의 강도를 가지며, 매립 후에는 하측으로 가라앉지 않도록 적절한 무게를 갖는 것이 좋다. 또한, 상기 센서 하우징(61)은 콘크리트가 양생하는 동안 발생하는 열에 변형되지 않고 콘크리트와 반응하지 않는 재질로 구성될 수 있다.

상기 압전센서(62)는 센서 하우징(61) 내부에 설치되어 교류전기신호를 전달받아 콘크리트 구조체(M)에 전달하고, 콘크리트 구조체(M)에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받을 수 있다. 압전센서(62)는 전달부재(63)에 다수개로 부착될 수 있으며, 2개로 형성될 경우 양 끝단에 형성될 수 있다. 또한, 압전센서(62)는 교류전기신호을 인가받는 압전센서와 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 압전센서로 나뉘어 설치될 수 있다. 그러나 이에 한정하지 않고 한 압전센서(62)에서 교류전기신호를 인가받거나 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받을 수 있다.

여기서, 교류전기신호는 주기파로 구성되며, 주기파는 사인파(Sine wave), 사각파(Square wave), 삼각파(Triangle wave) 및 톱니파(Sawtooh wave) 중 하나이상을 포함할 수 있다.

전달부재(63)는 압전센서(62)가 부착되어 공진주파수 및 임피던스가 콘크리트 구조체(M)에 전달되도록 할 수 있다. 전달부재(63)는 압전센서(62)로부터 교류전기신호를 전달받아 센서 하우징(61)에 전달하고 되돌아온 변화된 공진주파수 및 임피던스를 센서 하우징(61)으로부터 전달받아 압전센서(62)에 전달할 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 강도측정장치(70)는 센서장치(60)에 내장 또는 유,무선으로 연결되어 콘크리트 구조체(M)의 강도를 측정할 수 있다. 이를 위해 도 9와 같이, 강도측정장치(70)는 교류전기신호 발생부(71), 제어모듈부(72) 및 전원부(73)를 포함할 수 있다.

먼저, 교류전기신호 발생부(71)는 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 교류전기신호 발생부(71)는 사인파, 사각파, 삼각파 및 톱니파 중 하나이상을 포함하는 주기파로 구성된 교류전기신호를 발생시킬 수 있다.

제어모듈부(72)는 교류전기신호 발생부(71)에서 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호가 발생되도록 제어하고, 발생된 교류전기신호를 압전센서(62)에 인가하며, 압전센서(62)로 인가된 교류전기신호에 기반하여 압전센서(62)에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하여 강도데이터를 산출할 수 있다.

전원부(73)는 제어모듈부(72)에 필요 전력을 공급할 수 있다. 전원부(73)는 교체형 배터리 또는 충전형 배터리로 구성될 수 있다. 전원부(73)는 일반적으로 표준양생한 재령 28일 강도를 기준으로 수행되는 콘크리트의 품질관리를 고려하여, 28일을 상회하는 기간 동안 제어모듈부(72)에 전력을 공급하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다.

또한, 강도측정장치(70)는 센서장치(60)의 압전센서(62)에 전기적으로 접속되는 접속 포트 또는 접속 케이블로 구성되는 접속부를 구비할 수 있다.

강도측정장치(70)는 센서장치(60)의 센서 하우징(61)의 내부에 수용되어 압전센서(62)와 근접하게 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다. 구체적으로 강도측정장치(70)는 상기와 같은 구성을 수용하여 이들을 보호하는 별도의 장치 하우징이 구비될 수 있다.

여기서, 장치 하우징은 내부에 상기한 구성부들이 장착되도록 이루어지고, 이동성과 휴대성을 위하여 손잡이부를 갖고 소형으로 제작될 수 있으며, 내부의 구성부들의 유지보수를 위하여 일부가 개폐되거나, 분할되어 구성될 수 있다.

다음으로, 본 발명에서 상기 센서 하우징(61)은 상부 센서 하우징(611) 및 하부 센서 하우징(612)을 포함할 수 있다.

상부 센서 하우징(611)은 원판 형태의 머리부(6111) 및 기둥 형태의 몸통부(6112)로 구성되되, 몸통부(6112)의 외면에 전달부재(63)가 나선형으로 감싸도록 연결될 수 있다.

하부 센서 하우징(612)은 상부 센서 하우징(611)이 삽입되도록 상측이 개방된 원통 형태로 형성될 수 있다. 하부 센서 하우징(612)은 내주면에 결합홈(6121)이 형성될 수 있다. 결합홈(6121)은 상부 센서 하우징(611)의 회전에 의해 전달부재(63)가 삽입되어 결합되도록 하는 나선형으로 형성될 수 있다.

여기서, 전달부재(63)는 바형태로 형성되되, 상부 센서 하우징(611)의 몸통부(6112)의 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다. 전달부재(63)는 상하면에는 압전센서(62)가 부착될 수 있는 너비를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 전달부재(63)는 하부 센서 하우징(612)의 결합홈(6121)에 끼워질 수 있는 강도로 형성될 수 있다.

또한, 상기 센서장치(60)는 교류전기신호를 무선으로 받는 것이 바람직하나, 도 10과 같이 전선(E)이 상부 센서 하우징(611)을 상하방향으로 관통하여 설치되어 유선으로 교류전기신호를 인가 받을 수 있다. 이때, 전선(E)은 상부 센서 하우징(611)의 몸통부(6112)에 수용되어 압전센서(62)로 연결될 수 있다.

또한, 상기 센서장치(60)는 도 11과 같이 완전히 매립된 상태로 콘크리트 구조체(M)에 설치될 수 있고, 경우에 따라 상부 센서 하우징(611)이 노출된 상태로 콘크리트 구조체(M)에 설치될 수도 있다. 여기서, 센서장치(60)의 상부가 노출되어 설치된 경우 신호가 불안정하거나 이상이 발견된 센서장치의 상부 센서 하우징을 하부 센서 하우징으로부터 분리하여 상태를 확인하거나, 수리 후 재설치될 수 있다. 또한, 상기 센서장치(60)는 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트를 타설할 때 하나 또는 복수개로 투입될 수 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았으나 본 발명은 온도센서, 유무선 통신 모듈부, 디스플레이부 및 GPS 모듈부를 더 포함할 수 있다.

상기 온도센서는 센서장치(60) 또는 강도측정장치(70)의 외면에 설치되어 주변 온도를 검출할 수 있다. 일반적으로, 상기 압전센서(62)는 온도에 따라 공진주파수와 임피던스가 미세하게 변화는 성질이 있는데, 콘크리트의 양생과정에서 발생하는 열이나, 양생이 완료된 이후에 외부기온 변화에 따른 콘크리트의 온도의 변화는 콘크리트의 압력과 무관하게 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스가 변화를 발생시키게 된다. 이와 같은 콘크리트의 온도의 변화에 의해 발생되는 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스의 변화는 콘크리트의 압력의 변화로 잘못 인식되거나, 콘크리트의 압력측정에 있어서 측정 오차를 발생시킬 수 있는 문제가 있다.

이에, 상기 온도센서는 상기 압전센서(62)가 최대한 근접한 거리에 위치하여, 상기 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스를 측정할 때 압전센서(62) 주변의 온도를 측정하도록 하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다.

상기 유무선 통신 모듈부는 강도데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송하도록 상기 센서장치(60) 또는 강도측정장치(70)에 구비될 수 있다. 상기 유무선 통신 모듈부는 상기 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정한 압력변화 데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송할 수 있다. 이에, 외부의 상위 처리장치는 전송받은 압력변화 데이터를 기초로 강도를 도출할 수 있다.

여기서, 외부의 상위 처리장치는 컴퓨터, 서버, 클라우드 등 다양한 형태로 구비될 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 사용하는 처리장치는 모두 사용 가능하다.

상기 디스플레이부는 강도데이터를 표시하여 사용자가 강도를 육안으로 바로 확인할 수 있도록 할 수 있다. 상기 디스플레이부는 시인성 높은 강도데이터를 전달할 수 있는 장치는 모두 사용 가능하다.

상기 GPS 모듈부는 상기 센서장치(60) 또는 강도측정장치(70)에 구비되며, 상기 압전센서(62)의 위치 정보를 외부의 상위 처리장치로 전송할 수 있다.

도 12를 참조하면, 제어모듈부(72)는 교류전기신호 제어부(721), 주파수-임피던스 검출부(722), 압력변화 측정부(723), 주파수-임피던스 보정부(724), 신호 증폭부(725), 저역 필터부(726), 아날로그-디지털 컨버터부(727) 및 강도 산출부(728)를 포함할 수 있다.

상기 교류전기신호 제어부(721)는 교류전기신호 발생부(71)에서 발생되는 교류전기신호를 제어하여 압전센서(62)로 인가되도록 할 수 있다. 여기서, 교류전기신호는 주기파로 구성되며, 주기파는 사인파(Sine wave), 사각파(Square wave), 삼각파(Triangle wave) 및 톱니파(Sawtooh wave) 중 하나이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는 낮은 주파수에서 높은 주파수의 주파수 대역을 갖는 사인파를 사용하는 것이 좋다. 또한, 상기 교류전기신호 제어부(721)는 압전센서의 주파수 특성에 따라 교류전기신호의 주파수와 발생시간을 제어할 수 있다. 예를 들면, 교류전기신호 제어부(721)는 교류전기신호 발생부(71)에서 5KHz에서 100KHz의 사인파가 1초 동안 발생되도록 제어할 수 있다.

상기 주파수-임피던스 검출부(722)는 상기 압전센서(62)로 가해지는 교류전기신호의 주파수에 따른 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스의 변화를 검출할 수 있다.

상기 압력변화 측정부(723)는 상기 주파수-임피던스 검출부(722)에서 검출된 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정할 수 있다.

상기 주파수-임피던스 보정부(724)는 주파수-임피던스 검출부(722)에서 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스를 검출할 때, 온도센서에 의해 검출된 온도에 기반하여 검출된 공진주파수 및 임피던스 값 중에서 적어도 하나를 보정하여 측정 오차를 최소화할 수 있다.

일반적으로 온도에 따른 저항은 증가하는 것으로써, 이것은 일반적인 사항이기에 온도와 저항간의 관계식과 그 설명은 생략하며, 본 발명에 의한 관계식은 다음과 같다.

상기 주파수-임피던스 보정부(724)는 하기의 식 1 및 식 2를 통해 보정된 공진주파수와 보정된 임피던스를 얻을 수 있다.

f = f1 + A * (Tc-Tref) + B (식 1)

z = z1 + C * (Tc-Tref) + D (식 2)

(여기에서, f : 보정된 공진주파수, z : 보정된 임피던스, f1 : 측정된 공진주파수, z1: 측정된 임피던스, A : 압전센서의 온도특성계수 1, C : 압전센서의 온도특성계수 3, B : 압전센서의 온도특성계수 2, D : 압전센서의 온도특성계수 4, Tc: 측정된 현재 온도, Tref: 기준온도, A, B, C, D 및 Tref는 압전센서에 대한 온도특성실험을 통해 얻은 상수값)

여기서, A, B, C, D 및 Tref는 사용하는 압전센서에 따라 상이하며, 해당 압전센서에 대한 온도특성실험을 통해 얻어지는 데이터일 수 있다. 이러한 공진주파수와 임피던스의 보정은 외부기온 변화에 따른 콘크리트의 온도의 변화가 콘크리트의 압력과 무관하게 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화를 발생시키는 것에 기반하는 것이다.

상기 신호 증폭부(725)는 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호의 크기를 증폭시킬 수 있다.

상기 저역 필터부(726)는 저역 필터(Low pass filter)를 통해 신호 증폭부(725)로부터 출력되는 전기신호 중 교류전기신호 발생부(71)에서 발생한 교류전기신호는 제거하고, 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 전기신호만을 통과시킬 수 있다.

상기 아날로그-디지털 컨버터부(727)는 저역 필터부(726)를 통해 필터링되어 출력되는 상기 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력할 수 있다.

상기 강도 산출부(728)는 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 압전센서(62)에 가해진 물리적인 압력의 변화인 압력변화 데이터를 측정하고, 압력변화 데이터를 기초로 강도데이터를 계산하고 산출할 수 있다.

여기서, 강도 산출은 하기와 같이 설명할 수 있다.

강도 변화가 없는 상태에서 공진 주파수는 일정한 값을 갖는다. 물질의 강도가 변하게 되면 공진 주파수값의 이동이 생기는데, 이 변동값은 재료(물질)마다 다르게 나타난다. 즉, 절대값을 이용하여 강도를 추출할 수는 없고, 초기에 구조물에서 추출한 샘플을 이용하여 강도시험을 수행하고, 같은 재령(age)에서의 공진 주파수를 해당 강도값과 1:1 대응하여 강도값과 주파수값의 관계식을 근거로, 추후 측정되는 피크 주파수(공진 주파수)의 변화에 따른 강도를 산출하게 된다. 다시 말해서, 기준(reference) 값을 근거로 같은 재료에 대한 강도를 측정할 수 있다. 여기에서, 샘플에 대한 강도시험 방법으로는 만능재료시험기(UTM: Universal Testing Machine)를 이용한 압축강도시험, 마샬시험법, 초음파에 의한 비파괴시험법 등을 활용할 수 있다.

상기와 같은 센서장치(60)와 강도측정장치(70)를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 기둥 구조물 내부에 형성되는 콘크리트 구조체의 강도 모니터링 방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 콘크리트 구조체(M)의 강도 모니터링은 교류전기신호 발생 단계(S10), 교류전기신호 인가 단계(S20), 주파수-임피던스 수신 단계(S30), 주파수-임피던스 검출 단계(S40) 및 압력변화 측정 단계(S50)를 통해 이루어질 수 있다.

상기 교류전기신호 발생 단계(S10)는 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 단계이다. 여기서, 교류전기신호는 주기파로 구성되며, 주기파는 사인파(Sine wave), 사각파(Square wave), 삼각파(Triangle wave) 및 톱니파(Sawtooh wave) 중 하나이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는 낮은 주파수에서 높은 주파수의 주파수 대역을 갖는 사인파를 사용하는 것이 좋다.

상기 교류전기신호 발생 단계(S10)는 교류전기신호를 일정시간 이내에 순차적으로 발생시키는 것으로 이루어진다. 구체적으로, 교류전기신호 발생 단계(S10)에서 발생되는 교류전기신호의 주파수와 발생 시간은 연계되는 압전센서(62)의 주파수 특성에 따라 결정되게 된다. 예를 들면, 교류전기신호 발생 단계(S10)는 5KHz에서 100KHz의 사인파를 1초 동안 발생시키는 것으로 이루어진다.

또한, 상기 교류전기신호 발생 단계(S10)는 강도측정장치(70)에 구비되는 교류전기신호 발생부(71)에 의해 교류전기신호를 발생하는 단계이다.

상기 교류전기신호 인가 단계(S20)는 발생된 교류전기신호를 제어하여 일정 시간 동안 압전센서(62)로 인가하는 단계로서, 강도측정장치(70)에 구비되는 제어모듈부(72)를 통해 교류전기신호 발생부(71)에서 압전센서(62)의 주파수 특성에 따라 설정된 교류전기신호를 발생시키고 인가하는 단계이다.

상기 주파수-임피던스 수신 단계(S30)는 압전센서(62)에 인가된 교류전기신호를 전달부재(63) 및 센서 하우징(61)을 통해 콘크리트 구조체(M)에 전달하고 콘크리트 구조체(M)에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 단계이다.

상기 주파수-임피던스 검출 단계(S40)는 압전센서(62)로 가해지는 교류전기신호의 주파수에 따른 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스의 변화로 발생하는 전기신호를 검출하는 단계이다. 상기 주파수-임피던스 검출 단계(S40)는 교류전기신호 인가 단계(S20)에서 가해지는 교류전기신호의 주파수에 의해 압전센서에서 발생하는 공진주파수와 임피던스를 검출하는 단계이다. 여기서, 공진주파수는 고유 공진주파수이고, 임피던스는 공진주파수와 임피던스 값일 수 있다.

상기 압력변화 측정 단계(S50)는 검출된 압전센서(62)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 압전센서(62)에 가해진 물리적인 압력의 변화에 따른 강도전기신호로 측정하는 단계이다.

또한, 상기 압력변화 측정 단계(S50)은 상기 유무선 통신 모듈부를 통해 외부의 상위 처리장치로 전송하여 상위 처리장치에서 압력변화 데이터에 기초하여 강도데이터를 계산하도록 하거나, 강도 산출부(728)를 통해 압력변화 데이터를 계산한 강도데이터를 유무선 통신 모듈부를 통해 외부의 상위 처리장치로 전송하는 단계일 수 있다. 여기서, 외부의 상위 처리장치는 컴퓨터, 서버, 클라우드 등 다양한 형태로 구비될 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 사용하는 처리장치는 모두 사용 가능하다.

통상적으로 건축물의 준공이 완료되면 강도 모니터링을 통하여 27일 양행 후 콘크리트의 변형을 알 수 있다. 콘크리트의 변형으로 균열 등의 하자를 인지하여 하자에 따른 보수가 이루어지가 이루어진다.

한편, 현재의 건축물에 대한 유지,보수는 관리자가 건축물에 직접 방문하여 육안으로 균열이나 휨 등의 하자가 발생하였는지를 확인하고, 하자가 확인되면 해당 부분에 대한 대처가 이루어졌다. 그런데, 이러한 종래의 건축물 유지, 보수 방법은 전적으로 관리자의 주관적인 견해에 따라 하자 여부 및 조치가 이루어지기 때문에 신뢰성이 떨어질 수 밖에 없으며, 하자가 발생한 경우라도 관리자에 의해 발견되기 전까지는 어떠한 조치도 이루어지지 않는다는 치명적인 문제점이 있었다.

본 발명에서 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 타설되는 센서장치(60) 및 강도측정장치(70)는 구조체의 사후 콘크리트 균열여부를 판단하기 위한 강도 모니터링 수단으로서, 콘크리트 구조체(M)의 주기적인 강도 모니터링을 통해 균열이나 휨 등의 결함이 발생한 직후 관리자가 하자를 인지할 수 있도록 하여 하자보수를 문제 발생전 미리 대응하도록 함으로써 유지, 보수의 신뢰성을 확보할 수 있고, 건축물의 내구성, 수명을 연장시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 기둥 구조물
2 : 기둥부
3 : 보연결부
4 : 합성보
5 : 철골보
10 : 베이스 플레이트
11 : 바닥부
12 : 측면부
20 : H빔
30 : 철근
40 : 후프철근
41 : 면접촉부
50 : 브라켓
60 : 센서장치
70 : 강도측정장치
M : 콘크리트 구조체

Claims (4)

1. 기둥부 및 보연결부를 포함하는 기둥 구조물에 있어서,
   지면에 안착되는 바닥부와 상기 바닥부의 네 모서리로부터 수직으로 연장형성되는 소정 높이의 측면부를 포함하는 중공체로서, 상기 기둥 구조물의 시공영역에 배치되는 베이스 플레이트(10)와; 상기 기둥 구조물의 각 모서리에 대응하는 위치에 수직으로 배치되도록 상기 베이스 플레이트의 각 모서리에 수직으로 설치되는 복수의 H빔(20)과; 상기 H빔과 H빔 사이에서 상기 측면부의 내주면에 접하면서 수직으로 배치되는 복수의 철근(30)과; 상기 복수의 H빔 및 복수의 철근의 이탈을 방지할 수 있도록 상기 기둥부 및 보연결부의 영역에서 수직 방향을 따라 상하 다단으로 상기 H빔 및 철근의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 복수의 후프철근(40)과; 상기 보연결부의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면에 수평방향을 따라 배치되는 합성보와 상기 기둥 구조물을 연결시키기 위하여 대응하는 위치에 결합되는 브라켓(50)과; 상기 기둥 구조물 내부에 콘크리트와 함께 타설되어 상기 콘크리트의 경화에 의한 콘크리트 구조체에 매립되어 상기 콘크리트 구조체에 교류전기신호를 전달하고 상기 콘크리트 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 센서장치(60); 및 상기 센서장치와 연결되며 상기 콘크리트 구조체의 강도 측정을 통해 사후 콘크리트 구조체의 균열여부를 판단할 수 있도록 하는 강도측정장치(70);를 포함하되,
   상기 센서장치는,
   상기 콘크리트 구조체에 파손되지 않게 매립되는 센서 하우징과, 상기 센서 하우징 내부에 설치되어 교류전기신호를 전달받아 상기 콘크리트 구조체에 전달하고 상기 콘크리트 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 압전센서와, 상기 압전센서가 부착되어 상기 공진주파수 및 임피던스가 상기 콘크리트 구조체에 전달되도록 하는 전달부재를 포함하며,
   상기 강도측정장치는,
   소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 교류전기신호 발생부와, 상기 교류전기신호 발생부에서 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호가 발생되도록 제어하고, 발생된 교류전기신호를 상기 압전센서에 인가하며 상기 압전센서로 인가된 교류전기신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하여 강도데이터를 산출하는 제어모듈부 및 상기 제어모듈부에 필요 전력을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 H빔은 단부가 상기 베이스 플레이트의 모서리에 지지되되,
   인접한 H빔 간에 웨브의 방향이 서로 다르도록 배치되어,
   상기 기둥부 및 보연결부의 영역에서 상기 기둥 구조물의 각 면마다 상기 H빔의 평평한 플랜지부가 배치되어 상기 후프철근의 배근작업시 용접결합되는 면적을 확보함으로써 H빔 및 철근의 결속력을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 센서장치 또는 강도측정장치의 외면에 설치되어 주변 온도를 검출하는 온도센서와;
   상기 강도데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송하도록 상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되는 유무선 통신 모듈부와;
   상기 강도데이터를 표시하는 디스플레이부; 및
   상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되며, 상기 압전센서의 위치 정보를 외부의 상위 처리장치로 전송하는 GPS 모듈부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조체의 사후 균열을 모니터링할 수 있는 H빔을 이용한 조립기둥구조물.
   

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