KR20100094854A

KR20100094854A - 보강토 인발시험장치

Info

Publication number: KR20100094854A
Application number: KR1020090014036A
Authority: KR
Inventors: 주재우; 박종범
Original assignee: (주)신명건설기술공사; 주재우
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-08-27
Also published as: KR101019026B1

Abstract

본 발명은 보강토구조물에서 흙에 묻혀있는 보강재가 인발될 때 흙과 보강재 사이에서 발현되는 인발마찰각과 인발점착력 즉 인발정수를 결정하기 위한 보강토 인발시험장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보강토 인발시험장치의 특징은, 박스 타입으로 이루어진 프레임; 상기 프레임의 하부 양측에 설치되는 레일; 상기 레일을 타고 좌우 이송 가능하게 설치되는 이송대차; 상기 이송대차에 3단으로 적층되며, 상하부가 개구되고, 대응되는 양면에 보강재가 통과하는 구멍이 형성되며, 흙이 담기는 토조함; 상기 이송대차의 일측에 형성된 보조프레임에 설치되고, 권취된 케이블이 구비되며, 이 케이블은 그 끝단이 보강재와 연결되어 후술할 인발수단에 의해 보강재가 늘어날 때 권취가 풀리는 길이로 보강재의 변형량을 측정하는 복수개의 엘브이디티; 상기 프레임의 일측에 고정설치된 브라켓에 설치되며 키가 구비된 실린더와, 상기 실린더에 체결설치되고 키홈이 형성된 피스톤과, 상기 브라켓에 고정설치됨과 동시에 축에 상기 피스톤과 체결되는 기어가 구비되어 구동시 상기 피스톤을 좌우 이송시키는 서브모터로 이루어진 인발수단; 상기 인발수단에 설치되어 보강재의 일단을 파지하는 클램프; 상기 인발수단과 클램프 사이에 설치되어 인발수단의 인발력을 측정하는 로드셀; 상기 프레임의 상부에 설치되는 에어콤프레셔와, 상기 에어콤프레셔에 의해 승하강 가능하게 설치되어 상기 토조함에 담긴 흙을 가압하는 가압판으로 이루어진 가압수단;으로 이루어진다.

보강토, 보강재, 인발, 이송대차, 투명창, 레일, 스토퍼, 고정수단

Description

보강토 인발시험장치{a pullout tester of the reinforced earth}

종래의 보강토 인발시험장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 베이스(1)와, 상기 베이스(1)에 1단으로 설치되며 보강재(G)가 관통하는 구멍이 구비된 토조함(2)과, 상기 토조함(2)에 담긴 흙을 가압할 수 있도록 설치되는 가압수단(3)과, 상기 베이스(1) 일측에 설치되며 상기 보강재(G)의 변형을 측정하는 변위센서(4)와, 상기 베이스(1)의 타측에 설치되는 인발수단(5)과, 이 인발수단(5)에 설치되어 보강재(G)의 일단을 파지하는 클램프(6)와, 인발수단(5)과 클램프(6) 사이에 설치되어 보강재(G)를 당기는 힘을 측정하는 로드셀(7)로 이루어진다.

보강토 인발시험은 보통 수직수직하중을 달리하여 3회 이상의 시험이 필요하다. 그러나 종래의 보강토 인발시험장치는 토조함이 1단으로 구성되어 1회의 시험 이 끝나면 토조함에 담긴 흙을 빼낸 후 다시 흙과 보강재를 세팅하여 모형지반을 형성한 후 보강토 인발시험을 실시함으로써 시험 시간의 장기화를 초래하였으며, 모형지반의 지반공학적 성질이 이전의 모형지반과 달라 시험결과에 대한 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 토조함이 베이스에 고정되어 있고, 상부에 가압수단이 있어 새로운 모형지반을 만들기 위해 기존의 흙과 보강재를 치우고 다시 세팅할 때 활동 공간에 제약이 발생되어 시간이 많이 걸리고 힘든 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다단으로 보강재 포설이 가능하여 한번의 모형지반 제작과 시험 즉, 보강재의 동시 인발 및 순차적 인발을 통해 흙과 보강재 사이의 거동특성을 규명할 수 있고, 각각 다른 수직하중에 따라 토조함 내부에 담긴 흙 상하부의 체적팽창을 파악할 수 있으며, 또한, 시험결과 오차의 가장 큰 원인인 모형지반의 지반공학적 성질 변화를 해소하여 정확한 인발정수를 산정할 수 있는 보강토 인발시험장치에 관한 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보강토 인발시험장치는 토조함이 3단으로 구비되어 종래에 비해 모형지반을 만드는 시간이 절약되는 효과가 있다.

또한, 각각의 토조함에 흙과 보강재가 포설되어 시험 시간이 단축되는 효과 가 있다.

또한, 한번 만든 모형지반을 통해 시험이 종료됨으로써 모형지반의 지반공학적 성질 변화를 예방하는 효과가 있다.

또한, 토조함 일측면에 투명창이 더 구비되어 보강재 인발 시 흙의 거동을 작업자 육안으로 확인할 수 있으며, 각각 달리한 수직하중에 따른 체적 팽창도 확인 가능한 효과가 있다.

또한, 토조함이 이송대차에 설치되어, 작업자가 프레임과 가압수단의 간섭없이 쉽게 모형지반을 만들고 치울 수 있는 효과가 있다.

또한, 스토퍼가 더 구비되어 가압판이 토조함에 담긴 흙을 눌럴줄 수 있는 위치를 쉽고 간편하게 세팅할 수 있다.

또한, 고정수단이 더 구비되어 외압에 의해 이송대차가 움직이는 것을 예방한 효과가 있다.

또한, 클램프는 요철이 더 구비되어 보강재를 견고하게 파지하는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 보강토 인발시험장치의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 보강토 인발시험장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 정단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 5는 도 3의 B-B선 단면도이고, 도 6은 토조함을 나타낸 도면이고, 도 7은 토조함의 일 실시 예를 나타낸 도면이고, 도 8은 토조함에 투명창이 더 구비된 것을 나타낸 도면이고, 도 9는 인발수단을 나타낸 도면이고, 도 10은 클램프를 나타낸 도면이고, 도 11은 스토퍼가 더 구비된 거을 나타낸 도면이고, 도 12는 고정수단이 더 구비된 것을 나타낸 도면이고, 도 13은 고정수단의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 보강토 인발시험장치는 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 크게 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 설치되는 레일(15)과, 상기 레일(15)에 설치되는 이송대차(20)와, 상기 이송대차(20)에 적층되고, 양면에 보강재(G)가 통과하는 구멍(31)이 형성된 토조함(30)과, 상기 이송대차(20)의 일측에 형성된 보조프레임(41)에 설치되어 보강재(G)의 변형량을 측정하는 복수개의 엘브이디티(40)와, 상기 프레임(10)의 일측에 고정설치된 인발수단(50)과, 상기 인발수단(50)에 설치되어 보강재(G)의 일단을 파지하는 클램프(60)와, 상기 인발수단(50)과 클램프(60) 사이에 설치되어 인발수단(50)의 인발력을 측정하는 로드셀(70)과, 상기 프레임(10)의 상부에 설치되어 토조함(30)에 담긴 흙을 가압하는 가압수단(80)으로 이루어진다.

상기 프레임(10)은 다수개의 빔을 용접으로 결합하여 박스 타입으로 이루어진다.

상기 레일(15)은 도 5에 도시한 바와 같이, 장방 "I"자형으로 이루어지며, 상기 프레임(10)의 하부 양측에 고정설치된다.

상기 이송대차(20)는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 레일(15)을 타고 좌우 이송가능하게 설치되며, 후술할 토조함(30)이 안착되는 베이스판(21)과, 이 베이스판(21)의 하부 양측에 형성되며, 상기 레일(15)이 끼워지는 가이드 돌기(22)로 이루어진다.

상기 토조함(30)은 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 이송대차(20)에 3단으로 적층되며, 상하부가 개구되고, 대응되는 양면에 보강재(G)가 통과하는 구멍(31)이 형성되며, 흙이 담긴다.

그리고, 결합편(32)이 구비되어 고정부재(볼트,너트)에 의해 고정된다.

또한, 토조함(30)에 흙을 타설하고 보강재(G)를 포설한 후 다시 흙을 타설함으로써 작업의 편리함을 위해 도 7에 도시한 바와 같이, 상하 한 쌍으로 이루어지는 것이 좋다.

그리고, 도 8에 도시한 바와 같이, 일측면에 투명창(33)이 더 구비될 수 있다.

이러한 투명창(33)은 보강재(G)가 인발될 때 흙과 보강재(G) 사이의 거동을 작업자가 육안으로 확인할 수 있으며, 또한, 후술할 가압수단(80)에 의해 토조함(30)에 담긴 흙이 가압될 때 흙의 체적 팽창을 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 한다.

상기 엘브이디티(LVDT, linear variable differential transformer)(40)는 상기 이송대차(30)의 일측에 형성된 보조프레임(41)에 복수개 설치되고, 권취된 케이블(42)이 구비되며, 이 케이블(42)은 그 끝단이 보강재(G)와 연결되어 후술할 인발수단(50)에 의해 보강재(G)가 늘어날 때 권취가 풀리는 길이로 보강재(G)의 변형량을 측정한다.

여기서, 보강재(G)가 3단으로 적층된 토조함(30) 각각에 설치됨으로써, 엘브이디티(40) 또한 상기 보조프레임(41)에 3단으로 설치되며, 또한, 보강재(G)의 변형량을 측정할 수 있도록 각 보강재(G)의 일측, 중앙, 타측에 케이블(42)의 끝단이 연결된다.

한편, 각 보강재(G)마다 적어도 3개 이상의 엘브이디티(40)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 인발수단(50)은 도 9에 도시한 바와 같이, 보강재(G)와 수평동축상에 위치하도록 상기 프레임(10)의 일측에 고정설치된 브라켓(51)에 설치되며 키(52)가 구비된 복수개의 실린더(53)와, 상기 실린더(53)에 설치되고 키홈(54)이 형성된 피스톤(55)과, 상기 브라켓(51)에 고정설치됨과 동시에 축에 상기 피스톤(55)과 체결되는 기어(56)가 구비되어 구동시 상기 피스톤(55)을 좌우 이송시키는 서브모터(57)로 이루어진다.

상기 클램프(60)는 상기 인발수단(50)의 피스톤(55) 끝단에 설치되어 보강재(G)의 일단을 파지한다.

이러한 클램프(60)는 상하 한 쌍으로 이루어져 볼트에 의해 결합되며, 보강재(G)를 견고히 파지할 수 있도록 도 10에 도시한 바와 같이, 그 대향면에 요철(61)이 더 형성될 수 있다.

그리고, 요철(61) 대신 파형돌기(미도시함)가 형성될 수도 있다.

상기 로드셀(70)은 상기 인발수단(50)과 클램프(60) 사이에 설치되어 인발수단(50)의 인발력 즉, 보강재(G)를 당기는 힘을 측정하며, 통상적인 물품으로 상세한 설명은 생략합니다.

상기 가압수단(80)은 상기 프레임(10)의 상부에 설치되는 에어콤프레셔(81)와, 상기 에어콤프레셔(81)에 의해 승하강 가능하게 설치되어 상기 토조함(30)에 담긴 흙을 가압하는 가압판(8)으로 이루어진다.

한편, 상기 엘브이디티(40), 로드셀(70)이 측정한 값을 저장하고 사용자에게 보여주는 데이타 로저(data logger)와, 상기 가압수단(80)의 에어콤프레셔(81), 인발수단(50)의 서브모터(57)를 구동시키는 콘트롤박스는 미도시하였음.

그리고, 도 11에 도시한 바와 같이, 레일(15)의 일측에 스토퍼(90)가 더 구비되는 것이 좋다.

이러한 스토퍼(90)는 상기 가압판(82)이 토조함(30)에 담긴 흙을 가압할 수 있는 곳에 상기 이송대차(20)가 레일(15)을 타고 위치할 때 상기 이송대차(20)의 이송을 정지시킨다.

또한, 이송대차(20)가 외압에 의해 움직이는 것을 방지하도록 이송대차(20)를 고정하는 고정수단(100)이 더 구비되는 것이 좋다.

이러한 고정수단(100)은 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 레일(15)에 일정 간격을 두고 형성되는 홈(101)과, 상기 이송대차(20)를 관통하여 일단이 상기 홈(101)에 삽입되는 핀(102)으로 구성된다.

그리고, 고정수단(100)은 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 레일(15)에 일정 간격을 두고 형성되는 나사홈(103)과, 상기 이송대차(20)를 관통하여 상기 나사홈(103)에 체결되는 고정볼트(104)로 이루어질 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 보강토 인발시험장치의 사용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상,하부측로 이루어진 토조함(30)의 하부측을 이송대차(20)의 베이스판(21)에 고정시킨다.

그리고, 하부측 토조함(30)에 흙을 채우고, 그 위에 보강재(G)를 위치시킨다.

그런다음, 복수개 엘브이디티(40)의 케이블(42) 끝단을 각각 보강재(G)의 일측, 중앙 타측에 고정연결한다.

그런 후, 상부측 토조함(30)을 하부측 토조함(30) 상부에 위치시킨 후, 고정부재(볼트,너트)를 이용하여 고정시킨 후, 흙을 채운다.

이와 같은 방법으로 토조함(30)을 3단으로 적층한 후, 이송대차(20)를 일측으로 이송시킨다.

그러고, 가압수단(80)의 가압판(82)이 토조함(30)에 담긴 흙을 가압할 수 있는 곳에 상기 이송대차(20)가 이송되면, 레일(15)에 설치된 스토퍼(90)에 의해 이송이 정지된다.

그런 다음, 고정수단(100)의 고정볼트(104)를 상기 이송대차(100)의 베이스판(21)을 수직으로 삽입 관통되게 한 후 레일(15)의 상면에 형성된 나사홈(103)에 체결되게하여 상기 이송대차(20)를 고정시킨다.

계속해서, 보강재(G)의 일단을 클램프(60)에 파지시킨다.

이와 같은 상태에서, 작업자는 콘트롤러(미도시함)를 조작하여 가압수단(80)의 에어콤프레셔(81)를 구동시킨다.

그러면, 에어콤프레셔(81)의 구동에 의해 가압판(82)이 하강하여 토조함(30)에 담긴 흙을 가압한다.

그런 다음, 작업자는 콘트롤러(미도시함)를 조작하여 인발수단(50)의 서브모 터(57)를 구동시킨다.

그러면, 서브모터(57)의 축에 형성된 기어(56)와 이 기어(56)에 맞물린 피스톤(55)이 키(52)와 키홈(54)에 의해 회전하지 아니하고 일측으로 이송된다.

즉, 보강재(G)를 당기게 된다.

이때, 클램프(60)와 피스톤(55) 사이에 설치된 로드셀(70)이 보강재(G)를 당기는 힘을 측정하게 되며, 보강재(G)의 변형시 엘브이디티(40)가 변형량을 측정하게 된다.

상기 로드셀(70)과 엘브이디티(40)가 측정한 측정 값은 데이타 로저(미도시함)에 저장되어 작업자에게 표시된다.

한편, 상기 보강재(G)는 동시에 인발될 수 있으며, 또는 개발 인발될 수 있다.

그리고, 개별 인발 시 가압수단(80)이 토조함(30)에 담긴 흙을 가압하는 가압력은 작업자의 선택 즉 콘트롤러 조작에 의해 변경될 수 있다.

또한, 작업자는 보강재(G) 인발 시 토조함(30)에 설치된 투명창(33)을 통해 흙과 보강재(G) 사이의 인발 거동을 육안으로 확인할 수 있으며, 선택적으로 가압수단(80)의 가압력 즉 수직하중이 변경될 때 흙의 체적팽창을 육안으로 확인할 수 있다.

도 1은 종래의 보강토 인발시험장치를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 보강토 인발시험장치의 사시도이고,

도 3은 도 2의 정단면도이고,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고,

도 5는 도 3의 B-B선 단면도이고,

도 6은 토조함을 나타낸 도면이고,

도 7은 토조함의 일 실시 예를 나타낸 도면이고,

도 8은 토조함에 투명창이 더 구비된 것을 나타낸 도면이고,

도 9는 인발수단을 나타낸 도면이고,

도 10은 클램프를 나타낸 도면이고,

도 11은 스토퍼가 더 구비된 거을 나타낸 도면이고,

도 12는 고정수단이 더 구비된 것을 나타낸 도면이고,

도 13은 고정수단의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 프레임, 15 : 레일, 20 : 이송대차, 30 : 토조함, 33 : 투명창, 40 : 에브이디티, 50 : 인발수단, 60 : 클램프, 70 : 로드셀, 80 : 가압수단, 90 : 스토퍼, 100 : 고정수단

Claims

박스 타입으로 이루어진 프레임;

상기 프레임의 하부 양측에 설치되는 레일;

상기 레일을 타고 좌우 이송 가능하게 설치되는 이송대차;

상기 이송대차에 3단으로 적층되며, 상하부가 개구되고, 대응되는 양면에 보강재가 통과하는 구멍이 형성되며, 흙이 담기는 토조함;

상기 이송대차의 일측에 형성된 보조프레임에 설치되고, 권취된 케이블이 구비되며, 이 케이블은 그 끝단이 보강재와 연결되어 후술할 인발수단에 의해 보강재가 늘어날 때 권취가 풀리는 길이로 보강재의 변형량을 측정하는 복수개의 엘브이디티;

상기 프레임의 일측에 고정설치된 브라켓에 설치되며 키가 구비된 실린더와, 상기 실린더에 설치되고 키홈이 형성된 피스톤과, 상기 브라켓에 고정설치됨과 동시에 축에 상기 피스톤과 체결되는 기어가 구비되어 구동시 상기 피스톤을 좌우 이송시키는 서브모터로 이루어진 인발수단과;

상기 인발수단에 설치되어 보강재의 일단을 파지하는 클램프;

상기 인발수단과 클램프 사이에 설치되어 인발수단의 인발력을 측정하는 로드셀; 및

상기 프레임의 상부에 설치되는 에어콤프레셔와, 상기 에어콤프레셔에 의해 승하강 가능하게 설치되어 상기 토조함에 담긴 흙을 가압하는 가압판으로 이루어진 가압수단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토 인발시험장치.
제 1항에 있어서,

상기 토조의 일측면에 투명창이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 보강토 인발시험장치.
제 1항에 있어서,

상기 클램프는 상하 한쌍으로 이루어지며, 그 대향면에 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 보강토 인발시험장치.
제 1항에 있어서,

상기 가압판이 토조함에 담긴 흙을 가압할 수 있는 곳에 상기 이송대차가 레일을 타고 위치할 때 상기 이송대차의 이송을 정지시키는 스토퍼가 상기 레일에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 보강토 인발시험장치.
제 1항에 있어서,

상기 이송대차를 고정하는 고정수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 보강토 인발시험장치.
제 5항에 있어서,

상기 고정수단은

상기 레일에 일정 간격을 두고 형성되는 홈과,

상기 이송대차를 관통하여 일단이 상기 홈에 삽입되는 핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토 인발시험장치.
제 5항에 있어서,

상기 고정수단은

상기 레일에 일정 간격을 두고 형성되는 나사홈과,

상기 이송대차를 관통하여 상기 나사홈에 체결되는 고정볼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토 인발시험장치.