KR20020005291A

KR20020005291A - 구조물의 상대변위 경보계

Info

Publication number: KR20020005291A
Application number: KR1020000039029A
Authority: KR
Inventors: 이창남
Original assignee: 이창남
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-17

Abstract

지하실 흙파기 공사 중 서로 마주 보는 흙막이용 엄지말뚝(1, 1') 사이의 거리를 상시 계측하여 변하는 값을 디지털로 표시하며, 그 값이 미리 지정한 한계 치를 넘을 경우, 경보하는 장치가 구조물의 상대변위 경보계이다.

구조물의 상대변위 경보계는 엄지말뚝(1, 1') 사이에 변위측정장치(10), 턴버클(4) 및 강선(3)을 설치하여 변위측정장치에서 읽은 값을 경보장치(20)로 전송하도록 하는 시스템이다.

변위측정장치(10)와 턴버클(4) 및 강선(3)을 마주보는 엄지말뚝(1, 1') 사이에 0점 조정하며 직렬로 팽팽하게 연결하면 엄지말뚝(1, 1') 사이의 거리가 달라질 경우 스프링(15)의 장력이 피스톤(13)을 틈을 낸 실린더(14) 안에서 이동시키며, 위 피스톤(13)에 부착된 전기접점(12)이 전기저항선(11)의 특정 위치에 접하면서 전류를 보내면 차별화된 전압을 표시 및 경보장치(20)의 입력 시키는 것이다.

구조물의 상대변위 경보계는 흙 파기 공사 현장에서뿐만 아니라 건물과 옹벽과의 상대 변위, 공사 중 트러스와 바닥과의 상대 변위, 가설 방음벽의 변형 여부 등 두 시설물간의 간격 변화나 길이 변화 여부를 측정하는 데 사용한다.

Description

구조물의 상대변위 경보계{Displacement Alarm Instrument between two Structural Members}

엄지말뚝(1, 1') 사이의 거리를 유지시키기 위한 버팀대는 흔히 H형강을 사용한다. 그런 데 위 버팀대는 여러 차례 사용하는 가설 재이므로 다 소 구부러지거나 손상된 것도 허용되고, 엄지말뚝(1, 1') 사이의 거리가 멀거나, 준비된 H형강의 길이가 짧으면 여러 토막을 이어서 사용하기도 한다.

서로 대응하는 엄지말뚝(1, 1') 사이의 버팀대들이 정확한 직선 상에 있도록 시공하기도 어렵고, 각 이음, 접합부가 완벽하게 제 구실을 하도록 보장하기도 쉽지 않다. 그러므로 엄지말뚝(1, 1') 사이의 상대 거리가 어디에서, 무슨 이유로 얼마만큼 변하는지를 알아내는 것은 어려운 일이다. 한편 어스앵커로 엄지말뚝(1, 1')을 붙들어매는 방법에서도 엄지말뚝의 움직임을 감지하는 것은 쉬운 일이 아니다.

하지만 비록 그 원인은 모른다 해도 엄지말뚝 사이의 누적된 상대 변위가 허용 값 이상으로 변화하는지의 여부를 조기에 알아낼 수 있다면 흙막이 공사 현장에서의 안전성은 크게 향상될 것이므로 이를 위하여 제안하는 것이 구조물의 상대변위 경보계이다.

종래 현장에서 사용하던 계측기는 고작 버팀대의 적당한 위치에 스트레인게이지(Strain gauge)를 부착하여 토압에 의한 버팀대의 축 방향 길이 변화를 알아내는 것에 만족하고 있다.

위 스트레인레인게이지를 부착한 버팀대의 부위가 구부러지면 길이 변화와는전혀 관계없는 값을 나타내기도 하는데 설사 그 값이 버팀대의 축 방향 길이 변화를 정확히 나타낸다고 해도, 엄지말뚝(1, 1')의 전체 상대 변위 중 버팀대 자체의 길이 변화는 극히 일부분을 차지할 뿐이므로 그것으로 흙 막이 버팀대의 안전성 여부를 판단하는 것은 위험한 일이다.

그러므로 엄지말뚝(1, 1') 사이의 변하는 전체 거리를 상시 계측하여 표시하고 그 값이 미리 지정한 한계 치를 넘을 경우 경보하는 계측기가 필요하며, 이를 흙파기 공사 현장에서뿐만 아니라 건물과 옹벽과의 상대 변위, 공사 중 트러스와 바닥과의 상대 변위, 가설 방음벽의 변형 여부 등 두 시설물간의 간격 변화나 길이 변화 여부를 측정하는 데 사용하여 각종 공사 현장에서의 구조 안전에 도움이 되도록 한다.

땅을 파면 그 구덩이를 향하여 주변 흙과 지하수가 밀려들어오는 현상이 있다. 그러므로 위 현상을 제대로 방지하지 못한 채로 땅파기를 계속하면 구덩이 주변에 있는 기존 건물 등 시설물에 피해를 주게 된다. 그러므로 도심지에서 규모가 큰 흙파기 공사를 하기 위하여는 흙막이 시설이 필요하다. 흙막이 공사중 흔한 것으로는 버팀대 방식과, 어스앵커 방식이 있다.

버팀대 방식의 흙막이 공사에서 서로 대응하는 엄지말뚝 사이의 버팀대들이정확한 직선 상에 있도록 시공하기도 어렵고, 각 접합부가 완벽하게 제 구실을 하도록 보장하기가 쉽지 않다. 그러므로 엄지말뚝(1, 1') 사이의 상대 거리가 어디에서, 무슨 이유로 얼마만큼 변하는지를 알아내는 것은 어려운 일이다.

한편 어스앵커 방법에서도 엄지말뚝(1, 1')의 움직임을 감지하는 것은 쉬운 일이 아니다.

하지만 비록 그 원인은 모른다 해도 엄지말뚝(1, 1') 사이의 상대 변위 누계가 허용 값 이상으로 변하는 지의 여부를 조기에 알아낼 수 있다면 흙막이 공사 현장에서의 안전성은 크게 향상될 것이므로 이를 위하여 적합한 구조물의 상대변위 경보계의 고안이 필요하다.

지금까지 흙막이 공사 현장에서의 계측 관리는 계측기를 소유하고 있는 전문업체가 용역비를 받고 설치, 관리하는 방법을 쓰고 있으므로 번거롭기도 하고 비용이 많이 드는 것이 단점으로 지적되고 있다. 또한 그나마 고작 버팀대에 스트레인게이지를 부착하거나 엄지말뚝(1, 1')에 경사계를 설치하여 수시로 점검하는 것이 현장 계측관리의 현주소이다. 그러므로 현장에서 누구나 쉽게 관리할 수 있으며, 값 싸고 정확한 계측기가 필요하다.

도1은 구조물의 상대변위 경보계의 설치 도면이다.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

1,1' : 엄지말뚝

2, 2' : 고정단

3 : 강선

4 : 턴버클

5 : 도선

10 : 변위측정장치

11 : 전기 저항선

12 : 전기 접점

13 : 피스톤

14 : 틈을 낸 실린더

14' : 거리조정 실린더

15 : 스프링

16 : 조정나사

17 : 정착단

18 : 연결단

20 : 표시 및 경보장치

21 : 디지털 화면

22 : 한계치 지정 버턴

23 : 경보중지 버턴

24 : 전선

도 1은 엄지말뚝(1)의 고정단(2)에 변위 측정장치(10)의 정착단(17)을 부착하고 연결단(18)에 턴버클(4)를 부착한 후 턴버클(4)의 타단에 강선(3)을 이어서 그 강선(3)의 타단을 엄지말뚝(1')의 고정단(2')에 부착한 구조물의 상대변위 경보계의 도면이다.

턴버클(4)과 조정 나사(16) 및 강선(3)의 길이를 조정하여 표시 및 경보장치(20)의 디지털 화면(21) 값이 "0"이 되도록 하는 것으로 변위측정장치(10)의 설치가 완료된다.

변위측정장치(10)에는 변압기, 저항, 및 콘덴서가 내장되며 전기 저항선(11)이 틈을 낸 실린더(14)의 틈과 평행하게 연결된다. 피스톤(13)이 틈을 낸 실린더 안에서 움직이면 피스톤에 부착된 전기접점이 위 "틈"을 따라 움직이면서 전기 저항선에 접촉하여 전류를 흘러 보내므로 전기 접점(12)의 위치에 따라 전기 저항선의 통전 길이가 달라지며 따라서 전압 차이가 나게 되는 것이다. 그 달라진 전압이 도선(5)으로 표시 및 경보장치(20)에 연결되면 디지털 화면(21)에 수치가 나타나며 만약 한계치 지정 버턴(22)으로 미리 지정한 값을 넘으면 경보 음을 발하는데, 필요하면 경보중지버턴(23)을 눌러 중지시킬 수 있다. 전선(24)은 220V 전원에 연결하는 수단이고 전기가 없는 곳이면 건전지를 내장할 수도 있다.

위 전기 저항선(11) 접점 방식은 값이 싼 반면 안정성이 떨어지므로 필요하면 코일식 무접점 전압 방식도 가능하다.

종래 사용하던 경사계 또는 스트레인게이지 방식의 계측 관리로는 찾아내기어려웠던 흙막이 구조의 변형 상태를 손쉽게 알아낼 수 있으며, 값이 쌀뿐만 아니라 전문가가 아니라도 취급하기 쉽도록 고안한 것이다. 또한 흙막이 구조물은 언제 어느 부위에서 얼마만큼 변형을 일으킬지를 아무도 알 수 없으므로 계측기에 경보기를 부착하여 미리 정한 안전 범위를 초과할 경우 조기에 이를 발견하여 대비책을마련하게 한다.

Claims

서로 마주보는 엄지말뚝(1, 1') 사이에 변위 측정장치(10)와 턴버클(4) 및 강선(4)을 직렬로 부착하되, 턴버클(4), 피스톤(13)과 거리조정 실린더(14')의 상대 위치를 조정하는 조정 나사(16) 및 강선(3)의 길이를 조정하여 변위측정장치의 0점 조정을 하는 방법과 절차
피스톤(13)의 한 쪽 단에는 틈을 낸 실린더(14), 타 단에는 거리조정 실린더(14')를 연결하고,

거리조정 실린더에는 조정나사(16)가 부착되어 있어서 피스톤(13)의 길이를 조정함으로 인하여 궁극적으로는 변위측정장치(10)의 전체 길이를 조정할 수 있고,

틈을 낸 실린더(14)와 거리조정 실린더(14') 사이에는 스프링(15)을 부착하여 긴장상태에서 상호간의 거리를 유지시키게 하는 변위측정장치(10).
제 2항에 있어서 피스톤에 전기접점(12)이 부착되고 위 전기접점(12)이 틈을낸 실린더(14)의 틈을 따라 이동하면서 틈과 평행하게 부착한 전기저항선(11)과 접촉하여 전류를 흘려보냄으로 인하여 전압 차이를 발생시키고, 이를 도선(5)을 통하여 표시 및 경보장치(20)에 전송하는 변위측정장치(10).
변위측정장치(10)로부터 도선(5)으로 전송된 전압으로 디지널 화면(21)에 수치로 표시하고 그 값이 한계치 지정 버턴(22)으로 미리 지정한 값을 넘으면 경보음을 발하는 경보기를 내장하고, 필요할 경우 경보 음을 차단하는 경보 중지 버턴(23)이 부착되고, 전기가 없는 곳에서는 건전지로도 작동하는 표시 및 경보장치.