KR200342689Y1 - 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치에 관한 것이다.

특히, 케이스 내측으로 한 쌍의 광원램프가 경사 설치되고, 상기 광원램프에 의한 크랙의 상을 이미지 센서에서 취입된 후 제어기에 의해 이미지 데이타가 연산, 기록되며, 케이스 전면으로 투시창이 설치되는 구성으로 이루어진다.

이에따라, 교량에 형성된 크랙의 상태를 용이하게 측정하고, 기록함으로서 효율적 교량 점검으로 교량의 안전사고를 예방할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치{THE CRACK DIAGNOSIS DEVICE OF A PRESTRESSED CONCRETE BRIDGE}

본 고안은 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치에 관한 것으로서 보다 상세하게로는, 소정공간을 갖는 케이스 내측으로 한 쌍의 광원램프가 경사 설치되고, 상기 광원램프에 의한 크랙의 상이 이미지 센서에 의해 취입되고, 제어기에 의해 취입된 데이타에 근거하여 크랙 폭이 연산, 기록되며, 크랙을 유관으로 관찰토록 케이스 전면으로 설치되는 투시창이 구비되는 구성으로 이루어져, 교량에 형성된 크랙 상태를 정확하게 측정함으로서 교량의 안전사고를 미연에 방지할 수 할 수 있다.

교량에 사용되는 콘크리트 중에서 고강도콘크리트는 PC, PSC, PS 콘크리트라고도 하며, 콘크리트 속의 철근에 피아노선을 써서, 강력하게 잡아당겨서 고정시켜 콘크리트에 압축응력을 작용시키면 굽힘응력이 강한 콘크리트를 얻을 수 있는데, 제작시부터 부재 내부에 PC 강선을 배근하고 콘크리트에 경화 초기에 PC강선에 긴장력을 주입하여 교량부재에 초기솟음을 도입하는 구조로 이루어진다.

최근 교량의 노후화에 따른 고강도 콘크리트의 균열, 백화 및 누스 등으로교량 구조물 자체의 안전성과 인접구조물의 안전성 평가에 대한 문제가 대두되고 있어 객관적이고 합리적인 교량의 균열진단 체계 및 평가기준에 대한 필요성이 증대되고 있다.

이러한 측면에서 볼 때 교량의 균열진단은 육안 관찰 뿐 만 아니라 첨단 탐사장치의 개발로 자동화 영상화 기법으로 객관적인 교량 균열진단을 실시하고 있는 추세이다.

그러나, 국내의 경우 이러한 균열진단 및 평가에 대한 체계적인 연구나 평가기준의 미비로 인하여 교량의 건전도에 대한 정량적 평가가 어려운 실정이며, 진단기관마다 일정한 기준 없이 안전진단 종사자의 주관적인 판단에 따라 안전 진단을 실시하고 있다.

특히，교량의 표면에서 내부에 걸쳐 발생한 크랙은，교량 자체의 강도 저하와 밀접하게 관계되고, 크랙의 발생 상황을 조사한 것은 교량 구조물의 유지 관리에 있어 상당히 중요하다．

교량의 크랙 등을 검출할 경우, 주로 교량에 차량의 통행량이 드문 시간대를 선택하여 검사원들이 라이트를 비춰가면서 일일이 교량의 크랙을 육안으로 확인하여 검출한 후, 검사원이 자신의 육안으로 검출한 결과를 수작업으로 기록한 후 보관하여 왔다.

그러나, 이와 같이 수작업에 의한 기록은 기록상의 오류가 있을 뿐 만 아니라 나중에 크랙 추적시 정확히 어느 부분에서 어떠한 크랙이 발생하였고, 또 어느 정도 크랙이 진척되었는지를 비교 분석하기가 어려운 결점이 있었다.

이를 개선하기 위한 본 고안의 목적은 고강도 콘크리트 교량에 생긴 크랙의 폭을 자동적으로 측정하여 크랙 변형폭의 측정 정밀도를 향상시키고, 크랙 변형폭을 데이타화하여 교량의 안전진단이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치를 제공하는데 있다.

도1은 본 고안에 따른 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치를 도시한 설치 상태도.

도2는 본 고안에 따른 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치를 도시한 평면도.

도3은 본 고안에 따른 A-A선을 절개 도시한 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치의 단면도.

도4는 본 고안에 따른 B-B선을 절개 도시한 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치의 단면도.

도5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치의 설치 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100...케이스 110...광원램프

120...이미지 센서 130...제어기

140...표시기 150...탄성완충재

200...그라우트 주입기 300...크랙

400...교량

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 내측으로 소정공간을 갖는 케이스와,

교량에 형성된 크랙에 대응토록 상기 케이스 내측 소정위치에 경사 설치되는 한 쌍의 광원램프와 ，

상기 광원램프에 의해 비추어진 크랙상이 경사 배치된 미러를 통해 반사되어 취입되는 이미지센서와,

일측의 광원램프로 부터 비춰진 크랙의 이미지 데이타와 타측의 광원램프에서 비춰진 크랙의 이미지 데이타를 각각 입력받아 양 이미지 데이타에 근거하여 크랙 폭을 연산, 기록하는 제어기 및,

크랙을 시각적으로 관찰토록 크랙 위치에 대향되는 케이스 전면으로 설치되는 투시창이 구비되는 구성으로 이루어진다.

먼저, 하기에서 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에서 도시된 바와 같이, 본 고안은 내측에 소정공간을 갖는 케이스(100)와, 교량에 형성된 크랙에 대응되는 케이스(100) 내측에 설치되어 크랙를 양측방향에서 비추어 보는 적어도 한 쌍의 광원램프(110)와 ，광원램프(110)로 부터 비추어 크랙의 상을 취입한 이미지 센서(120)와 ，취입한 이미지 데이타에 근거하여 크랙 폭을 연산하는 제어기(130)로서 크게 이루어진다.

상기 케이스(100)의 내측에 설치되는 광원램프(110)는, 발광 다이오드 등을 이용하고 구성된 좌우 한 쌍의 광원램프(110)이고，상기 광원램프(110) 상기 투시창(190)의 좌우 양측방으로 상기 케이스(100)의 바닥면부로부터 이간한 위치에 설치됨과 동시에 조사 방향이 검출 창을 향하도록 소정의 경사각으로서 배치된다.

그리고，상기 광원램프(110)는, 후술할 측정 제어기(130)에 의하고 점등 제어되지만，상기 광원램프(110)를 소등한 소등 상태와，좌측의 광원램프(110)만을 점등시키는 점등 상태와，우측의 광원램프(110)만을 점등시키는 점등 상태와，광원램프(110)를 점등시켜 좌우 점등 상태를 바꿀수 있다.

예컨데, 좌 점등 상태에서는，광원램프(110)의 빛이 크랙의 우측 내벽 면에입사된 것이지만，좌측 내벽 면에는 입사되지 않기 위해 크랙의 좌측 단연을 명암의 경계라고 한 크랙의 그림자를 만들어 낸다.

그리고, 위 점등 상태에서는，광원램프(110)의 빛이 크랙의 좌측 내벽 면에 입사된 것이지만，우측 내벽 면에는 입사되지 않기 위해 크랙의 우측 단연을 명암의 경계라고 한 크랙의 그림자를 만들어 내는 것을 할 수 있다，

또한，좌우 점등 상태에서는，콘크리트 표면에 존재한 홈부 바닥이나 볼록한 부분의 그림자를 좌우의 광원램프(110)가 서로 상계하기 위해，크랙의 그림자가 뚜렷하게 구별될 수 있다.

그리고, 상기 투시창(190) 사이에 경사 자세로 반투명경이 배치되는데，상기 반투명경에는，크랙을 관찰할 수 있는 투시창(190)로부터의 크랙 육안을 허용하면서，상기 투시창(190) 로부터 취입한 콘크리트 표면의 상을 아래쪽에 반사하지만，그 반사상은 렌즈(160)을 이용하고 이미지 센서(120)위에 결상되게 되어 있다．

이때, 상기 이미지 센서(120)는，수광 소자마다 수광량에 딸랐던 광전 변환을 행함과 동시에，각 수광 소자의 변환 신호를 일련상의 신호로서 출력하도록 구성된다.

상기 이미지 센서(120)로 부터 데이타를 인가받는 측정 제어기(130)에는，마이크로 컴퓨터（CPU,ROM,RAM)가 구비되고, 그 입력측에는 전술한 이미지 센서(120)와 소정의 입력 인터페이스 회로를 이용하여 접속되는 한편，출력측에는 광원램프(110) 및 표시기(140)가 소정의 출력 인터페이스 회로를 통해 이용 접속된다.

상기 측정 제어기(130)의 롬（ROM）에는，스타트 스위치의 조작에 따르고 크랙의 폭을 자동적으로 측정한「측정 제어」의 프로그램이 미리 기록되는데, 상기 이미지 센서(120)의 출력 신호는，소정의 반응을 일으키는 최소의 물리량을 이용한 것에 의하고，밝은 부분이 소정 레벨의 신호，어두운 부분이 소정 레벨의 신호에 변환되도록 한다.

즉, 상기「측정 제어」에 있어서는，우선 라이트 스위치의 조작 상태를 판단하고，그 판단 결과가 ON인　 경우에는，좌우의 광원램프(110)를 점등시키는 한편，판단 결과가 OFF인　 경우에는 스타트 스위치의 조작 상태를 대기한다.

그리고，이 판단 결과가 ON인　경우에는，우측의 광원램프(110)을 점등시켰던 상태에서 이미지 센서(120)으로부터 입력한 점등 이미지 데이타를 기억함과 동시에，좌측의 광원램프(110)를 점등시켰던 상태에서 이미지 센서(120)으로부터 입력한 점등 이미지 데이타를 기억한 후，양 이미지 데이타를 OR 조건으로 합성하여 얻은 합성 이미지 데이타를 기억한다．

즉，한편의 이미지 데이타에 근거하여 크랙의 한편의 위치를 특정화 하고, 다른 편의 이미지 데이타에 근거하여 크랙의 다른 방향의 단연 위치를 특정함으로서, 특정화된 양단 테두리 위치에 근거하고 크랙폭을 정확하게 연산한 것을 할 수 있고，그 결과，광원램프(110)의 빛이 크랙안에 입사하여 정확한 크랙폭 측정을 할 수 있다.

여기에，양 이미지 데이타를 소정의 조건으로 합성하면，크랙을 양측방으로부터 동시에 비추어 보었던 경우와 동등의 이미지 데이타를 얻을 수 있기 때문에，요철에 의한 그림자를 배제한 상태에서 크랙 위치를 용이하게 측정할 수 있다.

한편，상기 이미지 센서(120)를 크랙의 대향 위치에 미러(170)를 경사 배치함과 동시에그 미러(170)의 반사 위치에 이미지 센서(120)를 배치하고，크랙의 반사상이 이미지 센서(120) 위에 생기도록 미러(170)와 이미지 센서(120)와의 사이에 렌즈(160)를 배치한다.

또한, 상기 케이스(100)의 상면에는 크랙을 육안으로 관찰이 용이토록 투시창(190)이 설치되고, 상기 투시창(190)에는 장치 본체를 크랙에 대하고 위치 맞춤하기 위한 십자상의 조준이 마련되어 있어 투시창(190)를 통해 보았던 크랙에 조준의 종선을 맞추는 것에 의해 본 고안이 크랙에 대하여 정확하게 위치토록 할 수 있다.

그리고, 상기 케이스(100)에는 연산한 크랙 폭 데이타를 표시하는 표시기(140)가 설치되는데, 상기 표시기(140)를 통해 크랙 폭 데이타를 그 장소에서 확인 가능하고，데이타 표시에 근거하여 측정의 종료를 인식할 수 있다.

또한, 크랙폭 측정 장치의 외각을 형성한 케이스(100)는，콘크리트 벽의 표면에 접합된 평탄한 바닥면을 갖지만，그 바닥면의 주위에는 크랙폭 측정 장치의 덜커덕거림을 방지한 탄성 완충재가 접착되는 것이 바람직하다.

다른 실시예로, 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 케이스(100)의 전면으로 그라우트 주입기(200)가 투입되는 삽입구(180)를 소정각도 경사지도록 형성함으로서, 상기 삽입구(180)를 통해 그라우트 주입기(200)를 삽입후 투시창(190)을 통해 크랙으로 점도가 높은 그라우트를 정확하게 주입함으로서 교량의 크랙이 접착 보강토록 구성하여도 좋다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은，고강도 콘크리트 구조물에 생긴 크랙의 폭을 자동적으로 측정토록 크랙를 비추는 적어도 한 쌍의 광원램프(110)와 ，광원램프(110)로 비추어 크랙의 상을 취입한 이미지 센서(120)와，취입한 이미지 데이타에 근거하여 크랙 폭을 연산한 측정 제어기(130)를 설치함으로서，그 측정 제어기(130)에 한편의 광원램프(110)로 비추어 보진 크랙의 이미지 데이타와 ，다른 편의 광원램프(110)로 비추어 보진 크랙의 이미지 데이타를 각각 입력으로 양 이미지 데이타에 근거하고 크랙 폭을 정확하게 연산 할 수 있고，그 결과，광원램프(110)의 빛이 크랙 안에 입사해도 정확한폭 측정을 할 수가 있고，입사각을 크게 하여 표면의 요철에 의하고 생기는 그림자의 영향을 배제할 수도 있다.

또한，크랙의 대향 위치에는 크랙의 상을 이미지 센서(120)로 향하고 반사한 반투명경를 경사 배치함과 동시에，그 반투명 반사경를 투과하고 크랙부를 육안 관찰이 가능한 투시창(190)이 설치되고，상기 투시창(190)에는 상기 케이스(100)를 크랙에 대응되어 맞춤하기 위한 조준을 설치함으로서 본 고안을 크랙에 대하고 정확하게 위치 맞춤 할 수 있다.

다른 실시예로, 연산한 크랙 폭 데이타를 송신할 수 있도록 송신기를 설치하고, 측정한 크랙 폭 데이타를 크랙 조사 지원 소프트를 구비한 휴대 퍼스널 컴퓨터에 연결시에는，데이타 입력 작업을 자동화하고 크랙 조사의 효율을 높일 수 있음은 물론，수동 입력과 같이 입력 미스가 생기는 불편함을 회피할 수 있다．

본 고안은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 실용신안등록청구범위에 의해 제공되는 본 고안의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 고안이 다양하게 개량 및 변화 될 수 있다는 것을 밝혀 두고자 한다.

이와같이 본 고안에 의하면, 고강도 콘크리트 교량에 형성된 크랙 상태를 간편하고 정확하게 측정할 수 있어 교량의 점검이 효율적으로 이루어지고, 필요한 경우에 수시로 전체의 교량의 크랙 상태를 파악할 수 있으므로 안전사고를 예방할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 본 고안은 종래의 수작업 기록으로 인한 오류를 해소하기 위하여 이미지 센서에 의해 기록 및, 분석함으로서 기록 데이타를 객관적으로 판단할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 내측으로 소정공간을 갖는 케이스(100)와,

   교량에 형성된 크랙에 대응토록 상기 케이스(100) 내측 소정위치에 경사 설치되는 한 쌍의 광원램프(110)와，

   상기 광원램프(110)에 의해 비추어진 크랙의 상이 경사 배치된 미러(170)를 통해 반사토록 취입되는 이미지 센서(120)와,

   일측의 광원램프(110)로 부터 비추어진 크랙의 이미지 데이타와 타측의 광원램프(110)에서 비추어진 크랙의 이미지 데이타를 각각 입력받아 양 이미지 데이타에 근거하여 크랙 폭을 연산, 기록하는 제어기(130) 및,

   크랙을 시각적으로 관찰토록 크랙 위치에 대향되는 케이스(100) 전면으로 설치되는 투시창(190)이 구비되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 케이스(100)에는, 교량의 크랙 부위에 점도가 높은 그라우트를 주입함으로서 접착 보강토록 그라우트 주입기(200)가 삽입되는 삽입구(180)가 전면에 형성되는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트 교량의 균열진단장치.