KR102654980B1 - 상하수도용 침하 계측장치 - Google Patents

상하수도용 침하 계측장치 Download PDF

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KR102654980B1
KR102654980B1 KR1020230182563A KR20230182563A KR102654980B1 KR 102654980 B1 KR102654980 B1 KR 102654980B1 KR 1020230182563 A KR1020230182563 A KR 1020230182563A KR 20230182563 A KR20230182563 A KR 20230182563A KR 102654980 B1 KR102654980 B1 KR 102654980B1
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Abstract

본 발명은 상하수도용 침하 계측장치에 관한 것으로, 상하수도관(20)의 하부를 가로지르도록 지중에 매설하는 판스프링(30); 판스프링(30)에 설치하는 스트레인 게이지(40); 스트레인 게이지(40)에 접속하여 지상으로 인출하는 방수전선(41); 방수전선(41)을 통하여 스트레인 게이지(40)에 접속하는 A/D 컨버터(42); 지반의 침하로 인해 하강하는 상하수도관(20)에 의해 변형하는 판스프링(30)의 변형량을 A/D 컨버터(42)로부터 검출하여 상하수도관(20)의 침하량을 산출하는 마이크로 컨트롤러(43); 마이크로 컨트롤러(43)에서 산출한 상하수도관(20)의 침하량을 시각정보로써 출력하는 디스플레이(44); 판스프링(30)의 일단에 설치하여 판스프링(30)의 회전을 지지하는 턴서포트(50); 판스프링(30)의 타단에 설치하여 판스프링(30)의 길이 방향 이동을 안내하는 롤러가이드(60); 턴서포트(50)와 롤러가이드(60)에 각각 연결하여 지상으로 인출하는 한 쌍의 인장로드(70); 인장로드(70)의 상단에 각각 설치하는 지상기초부(71)를 포함한다.

Description

상하수도용 침하 계측장치{Land Subsidence Measuring Device for Water and Sewage Pipes}
본 발명은 상하수도용 침하 계측장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반에 매설되어 있는 상하수도관의 침하량을 정밀하게 측정할 수 있도록 한 상하수도용 침하 계측장치에 관한 것이다.
상수도(上水道)는 음용수, 생활 용수 따위를 보내 주는 배관이다. 하수도(下水道)는 가정이나 산업 시설에서 발생한 폐수를 폐수처리장까지 이동하는 역할을 한다. 상하수도에 사용하는 배관은 지상 공간의 확보, 동파방지 등을 위해 대부분 지중에 매설하고 있다.
지중에 매설되어 있는 상하수도관에서 누수가 발생하면 지반이 슬러지화 하여 침하가 일어나고 상하수도관의 파손을 가중시킨다. 상하수도관이 매설된 땅이 연약지반인 경우 주로 지반 침하에 의해 상하수도관이 파손된다.
이러한 상하수도관은 땅속에 매설하여 보이지 않으므로, 상하수도관의 침하나 파손을 알 수 없다. 이러한 문제를 개선하고자 종래기술(국내 등록특허 제10-0667585호)이 제안되었다.
이러한 종래기술은 지중에 매설한 지주의 상단을 지상으로 노출하여 침하 깊이를 판독할 수 있는 눈금바를 설치하고, 지중에 매설한 상하수도관에 연결한 계측부재의 상단을 지상으로 인출하여 눈금을 지시하기 위한 계측핀을 설치하여 구성한 것으로, 지반 침하에 의해 상하수도관이 하강하면 계측부재와 계측핀이 상하수도관과 함께 하강하는데, 이때 눈금바의 눈금을 읽어 침하량을 계측하는 원리이다.
그러나, 이와 같은 종래기술은 지반 침하가 발생할 때 눈금바를 지지하고 있는 지중의 지주가 상하수도관과 함께 하강하면서 계측오류가 발생하는 문제가 있다.
국내 등록특허 제10-0667585호(공고 2007.01.11.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 지중에 매설한 상하수도관의 침하를 정밀하게 계측할 수 있는 상하수도용 침하 계측장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 상하수도용 침하 계측장치는, 상하수도관의 하부를 가로지르도록 지중에 매설하는 판스프링; 판스프링에 설치하는 스트레인 게이지; 스트레인 게이지에 접속하여 지상으로 인출하는 방수전선; 방수전선을 통하여 스트레인 게이지에 접속하는 A/D 컨버터; 지반의 침하로 인해 하강하는 상하수도관에 의해 변형하는 판스프링의 변형량을 A/D 컨버터로부터 검출하여 상하수도관의 침하량을 산출하는 마이크로 컨트롤러; 마이크로 컨트롤러에서 산출한 상하수도관의 침하량을 시각정보로써 출력하는 디스플레이; 판스프링의 일단에 설치하여 판스프링의 회전을 지지하는 턴서포트; 판스프링의 타단에 설치하여 판스프링의 길이 방향 이동을 안내하는 롤러가이드; 턴서포트와 롤러가이드에 각각 연결하여 지상으로 인출하는 한 쌍의 인장로드; 인장로드의 상단에 각각 설치하는 지상기초부를 포함한다.
본 발명에 따른 턴서포트는, 인장로드의 하단에 설치하는 ㄷ자 모양의 제1클레비스; 판스프링의 일단에 형성하는 원형컬링부; 원형컬링부의 중심을 관통하여 양단을 제1클레비스에 지지하는 피벗을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 롤러가이드는, 인장로드의 하단에 설치하는 ㄷ자 모양의 제2클레비스; 양단을 제2클레비스에 지지하고 판스프링의 타단을 지지하는 아이들 롤러를 포함할 수 있다.
본 발명은 방수전선의 지중 매설 부위 일부에 형성하는 파형굴곡부; 인장로드 간을 연결하도록 지중에서 인장로드의 사이를 가로지르는 버팀바를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 판스프링(30)의 일단은 턴서포트(50)에 의해 회전가능하게 지지되어 있고, 판스프링(30)의 타단은 롤러가이드(60)에 의해 자유롭게 길이 방향으로 이동하도록 지지되어 있으므로, 판스프링(30)이 인장로드(70)의 영향을 거의 받지 않고 자유롭게 변형할 수 있어 지반 침하로 인한 상하수도관(20)의 침하량을 예민한 감도로 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
판스프링(30)의 타단을 지지하는 롤러가이드(60)에 아이들 롤러(62)가 구비되어 있으므로, 판스프링(30)의 이동을 더욱 부드럽게 안내하여 측정 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
판스프링(30)의 일단에 피벗(52)으로 지지하는 원형컬링부(31)가 형성되어 있으므로, 판스프링(30)의 휨 변형을 좀 더 부드럽게 할 수 있다.
인장로드(70)가 지상기초부(71)에 지지되어 있으므로, 상하수도관(20)이 침하할 때 인장로드(70)가 상하수도관(20)을 따라 하강하는 것을 방지할 수 있다.
인장로드(70)의 사이를 연결하는 버팀바(72)에 의해 인장로드(70)의 사이가 벌어지거나 좁아지는 것을 방지할 수 있으므로, 인장로드(70)의 움직임으로 인한 판스프링(30)의 변형을 방지하여 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
방수전선(41)에 형성한 파형굴곡부(46)에 의해 방수전선(41)에 가해지는 인장력을 중간에서 와해할 수 있도록 구성되어 있으므로, 스트레인 게이지(40)와 A/D 컨버터(42)에 접속한 방수전선(41)의 접속부위 이탈을 방지할 수 있다.
스트레인 게이지(40), A/D 컨버터(42), 마이크로 컨트롤러(43) 및 디스플레이(44)에 의해 상하수도관(20)의 침하량을 시각적인 정보로 확인할 수 있는 편리함이 있다.
도 1은 본 발명을 개략적으로 보인 블록도
도 2는 본 발명에 따른 판스프링이 지반 침하에 의해 하강한 상하수도관에 의해 변형된 것을 보인 도면
도 3은 도 1의 사시도
도 4는 도 2의 사시도
도 5는 본 발명에 따른 턴서포트를 확대하여 보인 측단면도
도 6은 본 발명에 따른 롤러가이드를 확대하여 보인 측단면도
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 상하수도관(20)의 하부를 가로지르도록 지중에 매설하는 판스프링(30); 판스프링(30)에 설치하는 스트레인 게이지(40); 스트레인 게이지(40)에 접속하여 지상으로 인출하는 방수전선(41)을 포함한다.
판스프링(30)는 일정한 폭을 갖는 얇은 두께의 스프링 강판을 소재로 하여 성형할 수 있다. 판스프링(30)은 외력이 가해지지 않은 자유로운 상태에서 탄성복원력에 의해 일직선으로 복원하도록 성형한다.
스트레인 게이지(40)는 변형에 의해 전기저항값이 변화하는 소자로 구성할 수 있다. 스트레인 게이지(40)는 에폭시 접착제를 이용하여 판스프링(30)의 표면에 접착할 수 있다. 특히 스트레인 게이지(40)는 판스프링(30)의 수축방향이 아닌 인장방향으로 힘이 작용하도록 판스프링(30)의 저면에 설치할 수 있다.
방수전선(41)은 지중에 설치되어 있는 스트레인 게이지(40)와 지상에 위치한 A/D 컨버터(42) 간을 전기적으로 연결하기 위한 것이다. 방수전선(41)은 수분 침투에 의한 누전을 방지하기 위해 적절한 방수 등급의 전선을 이용하여 구성한다.
본 발명은 방수전선(41)을 통하여 스트레인 게이지(40)에 접속하는 A/D 컨버터(42); 지반의 침하로 인해 하강하는 상하수도관(20)에 의해 변형하는 판스프링(30)의 변형량을 A/D 컨버터(42)로부터 검출하여 상하수도관(20)의 침하량을 산출하는 마이크로 컨트롤러(43); 마이크로 컨트롤러(43)에서 산출한 상하수도관(20)의 침하량을 시각정보로써 출력하는 디스플레이(44)를 포함한다.
A/D 컨버터(42)는 스트레인 게이지(40)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 컨버터이다. A/D 컨버터(42)에는 스트레인 게이지(40)에 전원을 인가하기 위한 전원회로가 부가될 수 있다.
마이크로 컨트롤러(43)는 휘발성 메모리(RAM), 비휘발성 메모리(EPROM), 연산처리회로, 입출력 인터페이스 회로, 시리얼 통신회로, 타이머/카운터 회로 등을 하나의 반도체 칩에 집적한 원칩 형태로 구성할 수 있다.
디스플레이(44)는 예를 들어 액정디스플레이로 구성할 수 있다. A/D 컨버터(42), 마이크로 컨트롤러(43) 및 디스플레이(44)는 하나의 케이스(도시생략)에 계측기(45) 형태로 설치하여 지상에 위치할 수 있다.
본 발명은 판스프링(30)의 일단에 설치하여 판스프링(30)의 회전을 지지하는 턴서포트(50); 판스프링(30)의 타단에 설치하여 판스프링(30)의 길이 방향 이동을 안내하는 롤러가이드(60)를 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이 지반 침하시 하강하는 상하수도관(20)에 의해 판스프링(30)이 활모양으로 변형한다. 이때 판스프링(30)의 일단에 설치한 턴서포트(50)를 중심으로 판스프링(30)이 회전하면서 변형하고, 판스프링(30)의 타단은 롤러가이드(60)의 안내를 받으면서 길이 방향으로 이동한다.
본 발명은 턴서포트(50)와 롤러가이드(60)에 각각 연결하여 지상으로 인출하는 한 쌍의 인장로드(70); 인장로드(70)의 상단에 각각 설치하는 지상기초부(71)를 포함한다.
인장로드(70)는 일정한 직경의 강선을 소재로 하여 성형할 수 있다. 지상기초부(71)에 매설하는 인장로드(70)의 상단은 인발력 향상을 위해 ㄱ자로 절곡할 수 있다.
지상기초부(71)는 콘크리트를 이용하여 육면체 형태로 성형할 수 있다. 지상기초부(71)는 자중에 의해 지표면에 밀착한다. 다른 예로 지상기초부(71)는 일체로 형성하여 한 쌍의 인장로드(70)를 하나의 지상기초부(71)에 설치할 수도 있다.
지반 침하에 의해 상하수도관(20)에서 판스프링(30)으로 하중이 전달될 때 인장로드(70)에 인장력이 가해진다. 이때 지상에 위치한 지상기초부(71)에 의해 인장로드(70)는 원래의 위치를 유지한다.
본 발명의 턴서포트(50)는, 인장로드(70)의 하단에 설치하는 ㄷ자 모양의 제1클레비스(51); 판스프링(30)의 일단에 형성하는 원형컬링부(31); 원형컬링부(31)의 중심을 관통하여 양단을 제1클레비스(51)에 지지하는 피벗(52)을 포함할 수 있다.
제1클레비스(51)는 일정한 두께의 강판을 ㄷ자 모양으로 절곡하여 성형할 수 있다. 제1클레비스(51)의 상부에는 한쪽 인장로드(70)의 하단을 용접할 수 있다.
원형컬링부(31)는 판스프링(30)의 일단을 원통형으로 말아서 성형할 수 있다. 원형컬링부(31)와 피벗(52)은 서로 헐겁게 끼워맞춤할 수 있다.
피벗(52)은 일정한 직경의 금속 환봉을 소재로 하여 성형할 수 있다. 피벗(52)의 일단에는 납작한 원반형의 핀헤드(53)를 형성할 수 있고, 피벗(52)의 타단에는 축의 직각 방향으로 코터핀(54)을 삽입하여 피벗(52)의 이탈을 방지할 수 있다.
본 발명의 롤러가이드(60)는, 인장로드(70)의 하단에 설치하는 ㄷ자 모양의 제2클레비스(61); 양단을 제2클레비스(61)에 지지하고 판스프링(30)의 타단을 지지하는 아이들 롤러(62)를 포함할 수 있다.
제2클레비스(61)는 일정한 두께의 강판을 ㄷ자 모양으로 절곡하여 성형할 수 있다. 제2클레비스(61)의 상부에는 다른 쪽 인장로드(70)의 하단을 용접할 수 있다.
아이들 롤러(62)의 양단에는 아이들 롤러(62) 보다 직경이 작은 롤러축(63)을 형성할 수 있다. 아이들 롤러(62)는 판스프링(30)이 변형하는 동안 판스프링(30)의 타단을 지지하고 안내하는 역할을 한다. 판스프링(30)이 길이 방향으로 이동하는 동안 아이들 롤러(62)가 회전하여 판스프링(30)의 원활한 이동을 돕는다.
본 발명은 방수전선(41)의 지중 매설 부위 일부에 형성하는 파형굴곡부(46); 인장로드(70) 간을 연결하도록 지중에서 인장로드(70)의 사이를 가로지르는 버팀바(72)를 포함할 수 있다.
파형굴곡부(46)는 지중에 위치한 방수전선(41)의 일부를 파형으로 굴곡하여 형성할 수 있다. 지반 침하시 방수전선(41)에 인장력이 가해질 때 파형굴곡부(46)가 펴지면서 방수전선(41)에 가해지는 인장력을 중간에서 와해시킨다. 파형굴곡부(46)는 스트레인 게이지(40)와 A/D 컨버터(42)에 접속한 방수전선(41)의 접속부 이탈을 방지하는 역할을 한다.
버팀바(72)는 지반 침하에 의해 인장로드(70)의 사이가 변화하는 것을 방지하기 위한 것으로, 버팀바(72)의 양단을 인장로드(70)의 외주면에 T자 형태로 용접하여 설치할 수 있다. 버팀바(72)는 서로 평행한 한 쌍으로 구성할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 작용을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이 지반 침하에 의해 상하수도관(20)이 하강하면 판스프링(30)이 활모양으로 휜다. 이때 판스프링(30)의 일단은 턴서포트(50)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 판스프링(30)의 타단은 롤러가이드(60)에 의해 길이 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있으므로, 인장로드(70)와 버팀바(72)의 변형을 방지할 수 있고, 판스프링(30)이 상하수도관(20)의 미세한 움직임에도 예민하게 반응하여 측정 감도가 상승한다.
판스프링(30)이 휠 때 인장로드(70)에는 인장력이 가해지는데, 이때 인장로드(70)의 상단이 지상기초부(71)에 매달린 형태로 지지되어 있으므로, 인장로드(70)는 정지된 상태를 유지한다. 마찬가지로 인장로드(70)의 하단에 설치되어 있는 턴서포트(50)와 롤러가이드(60)도 인장로드(70)에 의해 정지된 상태를 유지한다.
판스프링(30)이 휠 때 턴서포트(50)를 구성하는 원형컬링부(31)가 피벗(52)을 중심으로 회전하고, 판스프링(30)의 타단은 롤러가이드(60)의 아이들 롤러(62)를 타고 길이 방향으로 이동한다. 이때 아이들 롤러(62)는 롤러축(63)을 중심으로 회전하여 판스프링(30)의 이동을 돕는다.
이와 같이 판스프링(30)이 활모양으로 휘면, 판스프링(30)에 설치한 스트레인 게이지(40)도 변형하는데, 이때 계측기(45)에 설치한 A/D 컨버터(42)로 스트레인 게이지(40)의 변형량이 검출되고 디지털 신호로 변환된다.
마이크로 컨트롤러(43)는 A/D 컨버터(42)로부터 검출되는 스트레인 게이지(40)의 변형량에 기초하여 상하수도관(20)의 침하량을 산출한 후 디스플레이(44)를 통해 시각적인 정보(문자, 숫자, 기호, 그래프 등)로 출력한다.
판스프링(30)의 변형량에 따른 침하량은 비선형일 수 있는데, 상하수도관(20)을 설치하기 전에 실험에 의해 데이터를 휙득하고 실제의 침하거리를 정밀한 다른 측정도구로 측정하여 대입하는 보정하는 작업을 미세한 간격으로 반복하면 측정 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.
20 : 상하수도관 30 : 판스프링
31 : 원형컬링부 40 : 스트레인 게이지
41 : 방수전선 42 : A/D 컨버터
43 : 마이크로 컨트롤러 44 : 디스플레이
46 : 파형굴곡부 50 : 턴서포트
51 : 제1클레비스 52 : 피벗
60 : 롤러가이드 61 : 제2클레비스
62 : 아이들 롤러 70 : 인장로드
71 : 지상기초부 72 : 버팀바

Claims (4)

  1. 상하수도관(20)의 하부를 가로지르도록 지중에 매설하는 판스프링(30);
    상기 판스프링(30)에 설치하는 스트레인 게이지(40);
    상기 스트레인 게이지(40)에 접속하여 지상으로 인출하는 방수전선(41);
    상기 방수전선(41)을 통하여 상기 스트레인 게이지(40)에 접속하는 A/D 컨버터(42);
    지반의 침하로 인해 하강하는 상기 상하수도관(20)에 의해 변형하는 상기 판스프링(30)의 변형량을 상기 A/D 컨버터(42)로부터 검출하여 상기 상하수도관(20)의 침하량을 산출하는 마이크로 컨트롤러(43);
    상기 마이크로 컨트롤러(43)에서 산출한 상하수도관(20)의 침하량을 시각정보로써 출력하는 디스플레이(44);
    상기 판스프링(30)의 일단에 설치하여 상기 판스프링(30)의 회전을 지지하는 턴서포트(50);
    상기 판스프링(30)의 타단에 설치하여 상기 판스프링(30)의 길이 방향 이동을 안내하는 롤러가이드(60);
    상기 턴서포트(50)와 상기 롤러가이드(60)에 각각 연결하여 지상으로 인출하는 한 쌍의 인장로드(70);
    상기 인장로드(70)의 상단에 각각 설치하는 지상기초부(71);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도용 침하 계측장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 턴서포트(50)는,
    상기 인장로드(70)의 하단에 설치하는 ㄷ자 모양의 제1클레비스(51);
    상기 판스프링(30)의 일단에 형성하는 원형컬링부(31);
    상기 원형컬링부(31)의 중심을 관통하여 양단을 상기 제1클레비스(51)에 지지하는 피벗(52);을 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도용 침하 계측장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롤러가이드(60)는,
    상기 인장로드(70)의 하단에 설치하는 ㄷ자 모양의 제2클레비스(61);
    양단을 상기 제2클레비스(61)에 지지하고 상기 판스프링(30)의 타단을 지지하는 아이들 롤러(62);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도용 침하 계측장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방수전선(41)의 지중 매설 부위 일부에 형성하는 파형굴곡부(46);
    상기 인장로드(70) 간을 연결하도록 지중에서 상기 인장로드(70)의 사이를 가로지르는 버팀바(72);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도용 침하 계측장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100654327B1 (ko) * 2006-06-08 2006-12-08 주식회사 한국종합기술 지중매설 상하수도관로 보호용 행거구조
KR100667585B1 (ko) 2006-09-15 2007-01-11 주식회사 한국종합기술 상하수도관용 침하 계측장치
KR100667581B1 (ko) * 2006-09-16 2007-01-11 주식회사 한국종합기술 연약지반에 매설되는 상하수도관 침하 계측장치
KR101771450B1 (ko) * 2017-05-04 2017-08-25 (주)아현건설 지중관 변형 완화기능을 갖는 송배전용 지중관 간격유지장치

Patent Citations (4)

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