KR200437268Y1 - 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 관한 것으로, 본 고안의 일 측면에 따르면 암석 코어 시험편의 강도를 테스트하는 시험기에 있어서, 일측에 베이스홀이 형성된 베이스 플레이트; 이 베이스 플레이트의 상측에 설치되는 유압잭; 일측에 가압홀이 형성되며, 길이 방향으로 분리 가능하도록 결합된 가압플레이트; 이 베이스홀과 가압홀에 놓여 진 시험편을 다 수개로 분할되어 잡아주는 시험편 홀더; 이 유압잭에 의해 가압플레이트에 가해지는 압력을 측정하는 압력계를 구비한 측정기를 포함하며, 시험편에 가해진 인장력의 변화를 이 압력계에 의해 측정하여 암석 코어 시험편의 인장 강도를 시험하는 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기가 제공된다.

암석 코어 시험편, 인장 강도, 베이스 플레이트, 유압잭, 가압플레이트, 시험편 홀더, 측정기

Description

암석 코어 시험편의 인장강도 시험기{Tensile strength testing machine of a rolled core}

도 1 은 본 고안의 일 실시예에 따른 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기를 도시한 사시도,

도 2 는 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 베이스 플레이트를 도시한 사시도,

도 3 은 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 유압잭을 도시한 사시도,

도 4 는 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 가압플레이트를 도시한 사시도,

도 5 는 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 시험편 홀더를 도시한 사시도,

도 6 은 본 고안의 일 실시예에 따른 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기의 사용 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기

10 : 베이스 플레이트 11 : 베이스홀

12 : 잭 수용홈 12a : 볼트공

20 : 유압잭 21 : 피스톤 로드

22 : 유압 펌프 23 : 볼트홈

30 : 가압플레이트 31 : 가압홀

32 : 잭상부 수용홈 32a : 피스톤 로드 수용홈

40 : 시험편 홀더 41 : 요철부

50 : 측정기 51 : 변위계

51a : 지침봉 52 : 변위계 지지대

53 : 제어부 100 : 시험편

본 고안은 인장강도 시험기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 이루어져 암석의 인장 강도를 직접 측정하여 신뢰성을 더할 수 있는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 관한 것이다.

일반적으로 각종 암반 구조물의 건설을 위한 설계와 안정성 평가 및 해석에 의한 암석의 역학적 성질이 기초 자료로써 필요하다. 이 중에서 암석의 인장강도는 매우 중요한 요소로서, 이를 구하기 위한 실내 시험법에는 직접인장시험을 비롯하여 압열인장시험(Brazilian Test), 굴곡시험(Bending Test), 링시험(Ring Test) 등 이 있다.

직접인장시험은 일축 인장 응력조건을 구현하는 이상적인 인장시험으로서, 이에 의해 구해지는 인장 강도는 원주형 암석 시편의 양 단면에 수직으로 균등하게 인장 하중을 가하여 일정한 하중에서 파괴되었을 때 이것을 시험편 단면적으로 나눈 값으로 정의된다.

이에 비해 간접인장시험은 일축 인장 응력 조건을 만족시키지는 않으나, 암석의 취성적인 성질에 기인한 분리 파괴(Splitting failure) 현상을 이용하여 암석의 인장 강도를 구하는 것이다.

압열인장시험은 시험편의 가공이 용이하다는 점과 실험의 간편으로 인해 가장 널리 쓰이고 있다. 이는 원판형 암석 시험편을 상ㆍ하에서 압축시키면 시험편 내부에서 그 중심선을 따라 발생하는 인장 응력에 의한 인장 파괴가 일어나는 성질을 이용한 것이다.

굴곡 시험은 보 형태의 시험편을 이용한 것으로, 보 형태의 시험편을 양단에 지지시켜 두 지점 중앙부에 하중을 가하면 시험편의 중립축을 기준으로 상부에는 압축 응력이, 하부에는 인장 응력이 작용하게 된다. 이때, 굴곡 된 시험편은 암석의 취성적 특성상 인장 응력에 의해 파괴되는 성질을 이용한 것이다.

링 시험은 원판형 시험편의 중앙에 작은 구멍을 뚫어 상ㆍ하면을 압축하여 인장 강도를 구하는 간접 인장 시험법의 일종이다.

전술한 직접인장 시험법은 시험편의 제작이나 시험편에 인장 하중을 축 방향으로 균등하게 가하기가 어려운 문제점이 있다. 즉, 금속 시험편에 비해 암석의 특성상 시험편 가공이 무척 어려우며, 시험편에 인장력을 가해주는 보조 도구인 시험편을 잡아주는 그립(grip) 부근에서 응력 집중이 발생하여 이 부근에서 파괴가 발생 되기 쉽다.

또한, 축 방향으로 균등한 하중이 가해지지 않는 경우 휨 현상으로 인한 불규칙한 응력 집중이 발생하여 신뢰성 있는 암석의 인장 강도를 구하기가 어려운 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 본 고안의 일 실시예는 시험편에 인장 하중을 축 방향으로 균등하게 가함과 더불어 그립(grip) 부근에서 응력 집중이 발생 되는 것을 방지할 수 있는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기와 관련된다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 바람직한 일 실시예는 암석 코어 시험편의 강도를 테스트하는 시험기에 있어서, 일측에 베이스홀이 형성된 베이스 플레이트; 이 베이스 플레이트의 상측에 설치되는 유압잭; 일측에 가압홀이 형성되며, 길이 방향으로 분리 가능하도록 결합 된 가압플레이트; 이 베이스홀과 가압홀에 놓여 진 시험편을 다 수개로 분할되어 잡아주는 시험편 홀더; 이 유압잭에 의해 가압플레이트에 가해지는 압력을 측정하는 압력계를 구비한 측정기를 포함하며, 시험편에 가해진 인장력의 변화를 이 압력계에 의해 측정하여 암석 코어 시험편의 인장 강도를 시험하는 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기를 제공한다.

도 1 은 본 고안의 일 실시예에 따른 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기를 도시한 사시도이고, 도 2 는 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 베이스 플레이트를 도시한 사시도이고, 도 3 은 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 유압잭을 도시한 사시도이고, 도 4 는 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 가압플레이트를 도시한 사시도이고, 도 5 는 도 1에 도시된 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기에 채용된 시험편 홀더를 도시한 사시도이다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기(1)는 베이스 플레이트(10), 유압잭(20), 가압플레이트(30), 시험편 홀더(40), 측정기(50)를 포함한다.

베이스 플레이트(10)는 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 직육면체 형상으로 일측 즉 중간 부분에는 시험편(100)이 관통되는 베이스홀(11)이 형성되어 있고, 이 베이스홀(11)의 이격 된 양측에는 볼트공(12a)을 갖는 잭 수용홈(12)이 형성된다.

상기 잭 수용홈(12)은 후술할 유압잭(20)이 안정적으로 위치되게 하고, 유압잭(20)의 작동시 안정적으로 지지하는 역할을 한다. 상기 볼트공(12a)은 유압잭(20)에 형성된 볼트홈(23)에 대응되는 위치에 형성되며, 이 볼트홈(23)에 볼트를 체결(도 6 참고)할 수 있도록 하여 유압잭(20)이 베이스 플레이트(10)에 견고히 고정되도록 한다.

상기 베이스 플레이트(10)는 후술할 가압플레이트(30, 도 4 참조)와 같이 시험편(100)이 용이하게 체결되게끔, 길이 방향으로 상하 분리 가능하도록 2부분으로 구획되어 볼트 결합 될 수 있다.

유압잭(20)은 일반적으로 사용되는 것으로 도 1에 도시된 바와 같이 유압 펌프(22)에 의해 피스톤 로드(21)가 상승하여 후술할 가압플레이트(30)에 인장력을 가한다. 상기 유압잭(20)의 하면에는 도 3에 도시된 바와 같이 볼트홈(23)이 형성되며, 이 볼트홈(23)에 의해 전술한 바와 같이 유압잭(20)을 베이스 플레이트(10) 에 견고히 고정할 수 있다.

가압플레이트(30)는 상기 베이스 플레이트(10)와 대응되는 것으로서 도 4에 도시된 바와 같이 직육면체 형상으로 중간 부분 즉 상기 베이스홀(11)과 상응하는 위치에 가압홀(31)이 형성되고, 상기 가압홀(31)의 이격 된 양측 즉 상기 잭 수용홈(12)과 상응하는 위치에 피스톤 로드 수용홈(32a)을 갖는 잭상부 수용홈(32)이 형성된다.

상기 가압플레이트(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 시험편(100)의 결합과 유압잭(20) 설치의 용이성을 위해 길이 방향으로 분리 가능하도록 볼트 결합 되는 것이 바람직하다.

상기 가압홀(31)은 바람직하게는 하부가 좁고 상부가 넓도록 테이퍼 지게 형성한다. 이는 후술할 시험편 홀더(40)와 유사한 형상으로 이렇게 하면 시험편(100)에 효율적으로 인장력을 가할 수 있는 이점이 있다.

상기 잭상부 수용홈(32)은 상기 유압잭(20)의 피스톤 로드(21)를 제외한 유압잭(20)의 상측을 지지하는 부분이고, 상기 피스톤 로드 수용홈(32a)은 유압잭(20)의 피스톤 로드(21)를 지지하는 부분이다. 상기 두 수용홈은 유압 펌프(22)를 작동하여 가압플레이트(30)에 압력을 가할 때 유압잭(20)이 가압플레이트(30) 내에서 흔들리거나 빠지지 않도록 하여 시험편(100)에 불규칙한 인장력이 가해지는 것을 방지한다.

시험편 홀더(40)는 원통형 형상으로 바람직하게는 도 5에 도시된 바와 같이 하부가 좁고 상부가 넓도록 상부에서 하부로 테이퍼 져 있고, 시험편(100)과의 탈착 편리성을 위해 길이 방향으로 다 수개 분리 형성되는데, 도면상에는 2개로 분리 형성되어 있으며, 바람직하게는 3개로 분리 형성된다.

상기 시험편 홀더(40)의 내면에는 도 5에 도시된 바와 같이 시험편(100)의 홀딩 효율과 미끄럼 방지를 위해 요철부(41)를 길이 방향으로 연속적으로 형성하는 것이 바람직하다.

측정기(50)는 시험편(100)에 인가된 인장력을 수치화하여 시험편(100)의 인장 강도를 측정하는 것으로 일반적으로 사용되는 것이다. 구체적으로, 가압플레이트(30)의 상면에 접하는 지침봉(51a)을 갖는 변위계(51)와, 상기 변위계(51)를 고정하는 변위계 지지대(52)와, 상기 변위계(51)와 전선 연결되어 상기 변위계(51)를 통하여 입력된 정보를 데이터화 하는 제어부(53), 유압잭(22)에 의해 상기 가압플레이트(30)에 가해지는 압력을 측정하는 압력계(54)로 구성되며, 압력계(54)의 압력은 상기 제어부(53)로 입력되어 데이터화 되도록 구성됨이 바람직하다.

도 6 은 본 고안의 일 실시예에 따른 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기의 사용 상태도이다.

먼저 시험편(100)을 시험편 홀더(40)를 이용하여 베이스 플레이트(10)와 가압플레이트(30)에 설치한다. 다음으로 유압 펌프(22)를 이용하여 유압잭(20)을 작동시키면, 유압잭(20)의 피스톤 로드(21)가 가압플레이트(30)에 수직 방향으로 힘을 가한다. 이때, 시험편(100)의 하부는 베이스 플레이트(10)에 고정되어 있고, 그 상부는 가압플레이트(30)에 고정되어 있으므로 유압잭(20)에 의해 계속적으로 가해지는 인장력에 의해 시험편(100)의 항복점이 지나면 시험편(100)이 파괴되고 파괴시의 인장력은 압력계(54)로 측정되어 제어부로 전달된다. 선택적으로, 이때까지의 시험편(100)의 변화량도 지침봉을 갖는 변위계(51)를 통해 제어부(53)에 전달되어 데이터화 될 수 있다. 이 제어부로 전달된 파괴시의 인장력을 이용하여 시험편(100)의 인장 강도를 측정할 수 있다.

본 고안은 실용신안등록청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 고안의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.

상술한 바와 같은 본 고안의 일 실시예에 따르면 첫째, 수용홈을 형성하여 시험편에 인장 하중을 축 방향으로 균등하게 가함과 더불어 시험편 홀더 부근에서 응력 집중이 발생 되는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 유압잭의 하면에 볼트홈을 형성하여 유압잭을 베이스 플레이트에 견고히 고정할 수 있다.

셋째, 시험편 홀더를 테이퍼 지게 형상하고, 그 내면에 요철부를 형성하여 시험편의 홀딩 효율 향상과 더불어 미끄럼 방지를 할 수 있다.

넷째, 가압홀을 테이퍼 지게 형성하여 시험편에 효율적으로 인장력을 가할 수 있다.

Claims (8)

1. 암석 코어 시험편의 인장 강도를 테스트하는 시험기에 있어서,

   일측에 베이스홀이 형성된 베이스 플레이트;

   상기 베이스 플레이트의 상측에 설치되는 유압잭;

   일측에 가압홀이 형성되며, 길이 방향으로 분리 가능하도록 결합 된 가압플레이트;

   상기 베이스홀과 가압홀에 놓여 진 상기 시험편을 다 수개로 분할되어 잡아주는 시험편 홀더; 및

   상기 유압잭에 의해 상기 가압플레이트에 가해지는 압력을 측정하는 압력계를 구비한 측정기를 포함하며,

   상기 시험편에 가해진 인장력의 변화를 상기 압력계에 의해 측정하여 상기 암석 코어 시험편의 인장 강도를 시험하는 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트의 베이스홀 양측에는 상기 유압잭의 하측이 수용되는 잭 수용홈이 형성되고, 상기 가압플레이트의 가압홀 양측에는 상기 유압잭의 상측을 수용하는 잭상부 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장 강도 시험기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 잭상부 수용홈에는 상기 유압잭의 피스톤 로드를 수용하는 피스톤 로드 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 유압잭의 하면에는 볼트홈이 형성되고, 상기 잭 수용홈에는 상기 볼트홈에 대응되는 볼트공이 형성된 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 시험편 홀더는 전체적으로 테이퍼져 있고, 그 내면에는 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트는 길이 방향으로 분리 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 가압홀은 테이퍼 진 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정기는 상기 가압플레이트의 일측에 접하는 지침봉을 갖는 변위계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 암석 코어 시험편의 인장강도 시험기.

Images