KR20120005695A - 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치가 개시된다. 본 발명의 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치는, 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치로서, 한 쌍의 센서 설치공이 간격을 유지하여 구비되고, 다수개의 지지물 설치공이 구비되며, 판 형상으로 형성된 하우징;
상기 지지물 설치공에 설치되어 콘크리트 구조물의 표면과 상기 하우징의 저면사이에 간격이 유지되도록 하기 위한 간격유지용 지지물;
일단이 상기 하우징의 저면으로 돌출되어 상기 콘크리트 구조물의 표면에 항상 탄력적으로 접촉되도록 상기 센서 설치공에 각각 설치되는 가속도 센서를 구비한 센싱부;
상기 콘크리트 구조물의 표면에 충격을 가하도록 상기 하우징의 일측에 구비되는 충격발생부; 및
상기 가속도 센서와 전기적으로 연결되어 응답 가속도 데이터를 디스플레이 하기 위한 데이터 디스플레이부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지물 설치공에 설치되어 콘크리트 구조물의 표면과 상기 하우징의 저면사이에 간격이 유지되도록 하기 위한 간격유지용 지지물;
일단이 상기 하우징의 저면으로 돌출되어 상기 콘크리트 구조물의 표면에 항상 탄력적으로 접촉되도록 상기 센서 설치공에 각각 설치되는 가속도 센서를 구비한 센싱부;
상기 콘크리트 구조물의 표면에 충격을 가하도록 상기 하우징의 일측에 구비되는 충격발생부; 및
상기 가속도 센서와 전기적으로 연결되어 응답 가속도 데이터를 디스플레이 하기 위한 데이터 디스플레이부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 콘크리트 시설물에 대한 탄성파 실험을 통하여 표면파와 체적파의 속도를 측정함으로써 이를 통하여 시험대상이 되는 콘크리트 구조물의 탄성계수, 압축강도 등의 주요 재료 물성치를 평가하고, 또한 두께 및 균열과 같은 특징적인 형상을 평가하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치에 관한 것이다.
최근 노후 된 사회기반시설물이 증가하면서, 이러한 사회기반시설물에 대한 안전한 유지관리와 함께 기존 구조물의 안전성의 확보를 위한 구조물에 대한 비파괴검사가 중요한 과제가 되고 있다. 또한 경제성 및 사용성, 효율성 등을 고려하여 구조물을 리모델링하는 사례가 증가하고 있는데, 이러한 경우에도 구조물에 대한 안전성 평가 및 철거 시설물에 대한 재활용성 평가 등과 관련하여 비파괴검사가 매우 중요하게 대두 되고 있다.
특히, 기존 사회기반시설물의 경우 강재와 콘크리트가 주재료로 사용되고 있으며, 이 두 대표적인 건설재료 중 콘크리트가 더 많은 비중을 차지하고 있으므로, 콘크리트에 대한 비파괴검사가 중요하다. 기존 콘크리트 시설물에 대한 비파괴검사방법으로 널리 사용되고 있는 슈미트해머법(Schmidt Hammer Test)과 초음파 속도법(Ultrasonic Pulse Velocity Method) 등의 기법은 이미 충분히 많은 실험자료와 적용 실적을 가지고 있어 현장 비파괴검사 시 널리 사용되고 있다. 그러나 슈미트해머법의 경우 동일한 위치의 25개 타격지점에 대하여 반발도를 측정하더라도 그 반발도의 분산이 커 일관성이 떨어지며, 시험자의 경험에 따라 그 결과가 크게 차이가 발생하는 어려움이 있다. 그리고 초음파 속도법의 경우 일정한 크기의 코어에 대해서는 매우 정확한 시험이 가능하지만 코어가 아닌 현장 시험체의 표면에 적용하는 경우에는 정확한 초음파의 전달속도를 구하기 어렵고, 간격을 조절해 가면서 선형관계를 이용하여 전달속도를 추정하게 되는데, 이와 같은 방법을 간접법이라고 하며, 직접법에 의한 초음파 속도로 보정해 주기 위하여 5% 정도 속도를 증가시키는 것이 일반적이라 할 수 있다. 그러나 이러한 초음파 속도법을 적용하기 위해서는 비교적 넓은 면적의 표면에 대하여 충분한 평평성(evenness)이 유지될 수 있도록 그라인딩(grinding) 작업을 해 주어야 하는 어려움이 있다.
이와 같은 전술한 두 비파괴검사방법은 기존의 수많은 실내 및 현장 적용 결과자료를 가지고 있어서 어느 정도의 신뢰성을 확보하고 있는 방법이라 할 수 있으며, 노후 콘크리트 시설물의 건전성 및 재활용성을 평가하는데 있어 일차적인 스크리닝(screening) 방법으로 충분히 적용 가능하다 할 수 있을 것이다.
그러나 보다 상세한 평가를 수행하기 위해서는 최근 많은 관심을 받고 있는 탄성파(elastic wave)를 이용한 방법을 적용할 수 있다. 탄성파 기반 방법은 기존의 슈미트 해머법보다는 일관성이 높으며, 또한 초음파 속도법에 비해서는 적용을 위하여 그라인딩 면적을 최소화시킬 수 있다. 그러나 탄성파 기반 방법을 적용하기 위해서는 가속도 센서를 표면에 부착하여야 하는데 이 경우 영구적인 부착을 위한 접착제 사용은 바람직하지 않으며 어느 정도의 시간 동안 접촉효과를 가질 수 있는 소재의 사용이 일반적이다. 수평 상의 표면의 경우 가속도계의 부착이 어렵지 않으나 항만 시설물인 케이슨 안벽의 수직벽 또는 건물의 수직벽에 가속도 센서를 부착하는 경우 부착하고자 하는 작업자의 누르는 힘에 의하여 표면이 부스러지는 문제가 발생할 수 있다. 또한 부착이 적절하게 이루어 지지 않은 경우 센서가 표면으로부터 떨어지거나 부착 불량으로 인하여 결과의 신뢰성도 확보하기 어렵다.
또한, 종래기술에 의한 탄성파를 이용한 비파괴검사장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 임팩트 볼(impact ball)을 이용하여 콘크리트 구조물 표면에 충격하중을 발생시키는 과정에서 시험자의 숙련도 또는 경험에 의하여 임팩트 볼의 충격 지속 시간, 최대 충격 하중, 충격하중의 주파수 성분 등이 달리 주어질 수 있는 문제점이 있었다.
둘째, 탄성파 기반의 다양한 실험, 즉 SASW(Spectral Analysis of Surface Wave), MASW(Multichannel Analysis of Surface Wave) 등의 표면파를 이용하는 실험을 비롯하여 IE(Impact Echo)와 같은 체적파를 이용하는 실험 등을 동시에 수행할 수 있는 장비가 필요하게 되는 문제점이 있었다.
셋째, 가속도 센서를 콘크리트 구조물 표면에 부착하는 과정에서, 콘크리트 구조물의 면이 수평인 경우에는 부착이 어렵지 않으나, 항만 시설물인 안벽 또는 건물의 수직벽에 센서를 부착하는 경우 센서가 중력에 의하여 탈락되는 것을 방지하기 위하여 매우 세심하게 부착하거나 별도의 장치가 필요하게 되는 문제점이 있었다.
넷째, 가속도 센서를 현장에서 부착하는 경우 센서 간 간격을 일정하게 유지하기 위하여 자 등을 이용하여야 하며, 이 과정에서 약간의 오차가 발생하거나 시험 시간이 지연될 수 있고, 오차에 의하여 시험 결과의 신뢰성이 낮아질 수 있는 문제점이 있었다.
다섯째, 만약 가속도 센서를 연결하여 좀 더 쉽게 실험을 할 수 있는 장치를 만드는 경우에는 임팩트 볼의 타격으로 발생된 파가 연결장치(하우징)를 타고 센서로 전달되는 문제점이 있었다.
여섯째, 기존의 탄성파를 이용한 비파괴검사 시에는 노트북 등의 상용 PC를 이용하여 데이터를 취득하게 되는데, 이러한 경우 가진부, 센싱부, 데이터 취득부, 데이터 처리부가 모두 필요하게 되어 현장에서의 1인 작업이 어렵게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 기술적 과제는, 전술한 종래기술의 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 탄성파 시험시 오류 및 오차를 제거하여 신뢰성을 높일 수 있고, 시험이 간편하고 용이하게 이루어질 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라,
콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치로서,
한 쌍의 센서 설치공이 간격을 유지하여 구비되고, 다수개의 지지물 설치공이 구비되며, 판 형상으로 형성된 하우징;
상기 지지물 설치공에 설치되어 콘크리트 구조물의 표면과 상기 하우징의 저면사이에 간격이 유지되도록 하기 위한 간격유지용 지지물;
일단이 상기 하우징의 저면으로 돌출되어 상기 콘크리트 구조물의 표면에 항상 탄력적으로 접촉되도록 상기 센서 설치공에 각각 설치되는 가속도 센서를 구비한 센싱부;
상기 콘크리트 구조물의 표면에 충격을 가하도록 상기 하우징의 일측에 구비되는 충격발생부; 및
상기 가속도 센서와 전기적으로 연결되어 응답 가속도 데이터를 디스플레이 하기 위한 데이터 디스플레이부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치를 제공할 수 있게 된다.
상기 간격유지용 지지물은 3개로 이루어진다.
상기 하우징에는 상기 가속도 센서를 추가로 설치하기 위한 추가 센서 설치공이 적어도 1개 이상 구비된다.
상기 하우징에는 손잡이가 구비된다.
상기 센싱부는,
상기 가속도 센서의 일부가 수용되도록 중공형으로 형성되어 상기 하우징의 상면에 구비되는 수용부재; 및
상기 수용부재의 내부에 설치되어 상기 가속도 센서를 탄력지지 하기 위한 탄성부재를 더 포함한다.
상기 가속도 센서가 수용된 수용부재의 저면과 상기 하우징의 상면 사이에는 상기 하우징에 전달된 파가 상기 하우징을 통하여 수용부재 및 가속도 센서에 전달되지 않도록 파를 제거하기 위한 격리소재가 적어도 1개 이상 구비된다.
상기 가속도 센서가 수용된 수용부재의 저면에는 지지플레이트가 결합되고, 상기 지지플레이트에는 상기 하우징에 전달된 파가 상기 수용부재를 통하여 가속도 센서에 전달되지 않도록 파를 제거하기 위한 격리부재가 적어도 1개 이상 구비된다.
상기 가속도 센서가 수용된 수용부재의 저면에는 지지플레이트가 결합되고, 상기 지지플레이트에는 상기 하우징에 전달된 파가 상기 수용부재를 통하여 가속도 센서에 전달되지 않도록 파를 제거하기 위한 격리소재가 적어도 3개 이상 구비되며, 체결부재가 상기 각 격리소재를 통하여 상기 하우징에 체결된다
상기 격리소재는 실리콘, 합성수지재, 고무재로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어진다.
상기 콘크리트 구조물의 표면에 접촉되는 상기 가속도 센서의 일단에는 반구형의 접촉부가 형성된다.
상기 충격발생부는,
일측의 상기 가속도 센서와 근접한 위치의 상기 하우징 단부에 일단이 고정 설치되고, 자체 복원 탄성을 갖는 지지체; 및
상기 지지체의 타단에 결합되어 상기 지지체의 탄성으로 상기 콘크리트 구조물을 충격하여 파를 발생시키기 위한 임팩트 볼로 이루어진다.
상기 지지체는,
상기 임팩트 볼이 상기 콘크리트 구조물의 표면을 충격할 때 충격시점에서 상기 콘크리트 구조물의 표면에 수직방향으로 하중이 가해지도록 상기 콘크리트 구조물의 표면과 근접하게 설치된다.
상기 충격발생부는,
중공형으로 형성되어 상기 하우징의 일측에 결합되고, 일측에는 길이방향으로 절개공이 형성된 케이스;
일측이 상기 케이스를 관통하여 상기 케이스의 길이방향으로 진퇴 작동되도록 결합되고, 타측에는 충격부가 형성된 작동부재;
상기 케이스의 내부에서 상기 작동부재에 설치되어 상기 작동부재를 항상 상기 케이스의 길이방향으로 이동시키기 위한 탄성을 발생시키는 복원스프링; 및
상기 절개공을 통하여 상기 작동부재에 결합되어 상기 작동부재의 상승시 상기 절개공의 일측에 간섭되어 상기 작동부재의 위치를 결정하기 위한 위치결정핀으로 이루어진다.
상기 케이스의 하부에는 상기 작동부재가 일직선으로 진퇴운동 하도록 안내하기 위한 안내부재가 설치된다.
본 발명에 의하면, 콘크리트 시설물 표면에 임팩트 볼과 같은 가진원을 통해 발생한 표면파 및 체적파와 같은 탄성파의 응답 가속도를 측정하기 위하여 적어도 2개 이상의 가속도 센서의 일단을 반구형으로 형성함으로써 응답 가속도 측정 시 상기 콘크리트 구조물의 표면과 접촉하는 계측 포인트가 정확하게 이루어져 정확한 표면파 응답 가속도를 계측할 수 있고, 가속도 센서가 탄성부재에 의해 탄력적으로 콘크리트 구조물의 표면에 접촉되므로 접촉 시 미끄러짐 및 기울어짐을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한, 가속도 센서가 탄성부재에 의해 탄력적으로 콘크리트 표면에 접촉되므로 계측 인력을 줄일 수 있는 효과가 제공되며, 정확한 계측 데이터를 얻을 수 있는 효과가 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1실시 예에 따른 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치를 도시한 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 결합사시도.
도 3은 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 결합상태 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 작동상태를 도시한 개략적 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 하우징의 저면도.
도 6은 도 1에 도시된 센싱부의 다른 실시 예를 도시한 일부확대 단면도.
도 7은 도 1에 도시된 충격발생부의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 결합사시도.
도 3은 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 결합상태 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 작동상태를 도시한 개략적 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 하우징의 저면도.
도 6은 도 1에 도시된 센싱부의 다른 실시 예를 도시한 일부확대 단면도.
도 7은 도 1에 도시된 충격발생부의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1실시 예에 따른 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 결합상태 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 결합상태 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 1에 도시된 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치의 작동상태를 도시한 개략적 단면도이다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치는 판 형상의 하우징(10)과 하우징(10)의 저면에 적어도 3개 이상이 설치되어 하우징(10)의 저면과 콘크리트 구조물의 표면 사이에 간격을 유지하고, 하우징(10)이 수평상태로 설치되도록 하기 위한 간격유지용 지지물(20)과, 하우징(10)에 간격을 유지하여 설치되는 적어도 2개 이상의 가속도 센서(32)를 구비한 센싱부(30)와, 하우징(10)의 일측에 설치되어 표면파, 체적파와 같은 다양한 성분의 파를 발생시키기 위한 충격발생부(40)와, 가속도 센서(32)들과 전기적으로 연결되어 가속도 센서(32)들이 감지한 신호를 데이터화하여 디스플레이하기 위한 응답 가속도 데이터 디스플레이부(60)로 이루어진다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
하우징(10)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 장방형의 판 형상을 갖는다. 이러한 하우징(10)에는 적어도 한 쌍 이상의 센서 설치공(12)이 형성되고, 적어도 3개 이상의 지지물 설치공(14)이 형성된다. 센서 설치공(12)은 일직선 상에 배치되는데, 각각 하우징(10)의 양측에 배치되고, 그 사이에는 가속도 센서(32)를 추가로 설치할 수 있도록 다수개의 추가 센서 설치공(18)이 형성된다. 한편, 하우징(10)의 상면 중앙에는 하우징(10)의 취부가 용이하도록 손잡이(16)가 설치된다.
간격유지용 지지물(20)은 하우징(10)의 저면과 콘크리트 구조물의 표면 사이에 일정한 간격이 유지되록 하기 위한 것으로, 표면이 거친 구조물의 표면에 접촉시 간섭 및 수평이 용이하게 유지되록 그 단부가 원뿔형으로 형성된다. 이러한 간격유지용 지지물(20)은 지지물 설치공(14)에 나사 결합되어 조이고 푸는 동작으로 그 돌출정도가 조절될 수 있다.
한편, 이러한 간격유지용 지지물(20)은 3개로 이루어지고, 도 5에 도시된 바와 같이 안정된 안착을 위해서 정 삼각형으로 배치된다. 이때, 간격유지용 지지물(20)은 3개 이상으로 구성될 수도 있으나, 3개로 구성함으로써 균형적인 안착이 가능하게 된다. 또한, 이러한 각각의 간격유지용 지지물(20)들은 충격발생부(40)에 의해 발생된 다양한 성분의 파가 변형되거나 간섭되지 않도록, 각 가속도 센서(32) 및 임팩트 볼(44)을 연결하는 가상의 선(L)으로부터 가장 먼 거리에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 각 간격유지용 지지물(20)들이 가상의 선(L)에서 가장 먼 거리에 위치하도록 함으로써 충격발생부(40)에서 발생 된 파의 변형이나 간섭이 방지될 수 있는 것이다.
센싱부(30)는 콘크리트 구조물의 표면에 접촉되어 그 표면으로 전달되는 파를 감지하기 위한 것으로, 가속도 센서(32)의 일부가 수용되도록 중공형으로 형성되어 하우징(10)의 상면에 구비되는 수용부재(34)와, 수용부재(34)의 내부에 설치되어 가속도 센서(32)를 탄력지지 하기 위한 탄성부재(36)로 구성된다. 이때, 가속도 센서(32)의 일단은 콘크리트 구조물의 표면에 접촉 시 간섭이 최소화되도록 반구형의 접촉부(32A)가 형성된다. 즉, 반구형의 접촉부(32A)가 가속도 센서(32)의 일단에 형성되므로 구조물의 그라인딩 면적을 최소화할 수 있게 된다. 한편, 가속도 센서(32)가 탄성부재(36)에 의해 항상 탄력적으로 지지되므로 반구형의 접촉부(32A)가 안정적으로 콘크리트 구조물의 표면에 접촉될 수 있다.
한편, 가속도 센서(32)가 내설된 수용부재(34)와 하우징(10) 사이에는 가속도 센서(32) 및 수용부재(34)로 전달된 파가 하우징(10)를 통하여 타측 수용부재(34) 및 가속도 센서(32)로 전달되는 것을 방지하기 위한 격리소재(50)가 설치된다. 격리소재(50)는 원판형의 지지플레이트(52)에 적어도 3개 이상 관통 설치되고, 이 지지플레이트(52)는 수용부재(34)의 저면에 결합된다. 그리고, 격리소재(50)와 지지플레이트(52)를 관통하는 체결부재(54)에 의해 지지플레이트(52)는 하우징(10)에 결합되는 것이다. 따라서, 수용부재(34)에 결합된 지지플레이트(52)와 하우징(10) 사이에는 격리소재(50)가 배치되는 것이며, 체결부재(54)와 지지플레이트(52)의 관통공 사이에도 격리소재(50)가 배치되는 것이다. 이는 원통형의 격리소재(50)가 지지플레이트(52)의 관통공에 끼워진 상태에서 체결부재(54)가 이를 통하여 하우징(10)에 체결되기 때문이다.
이와 같은 격리소재(50)는 실리콘, 고감쇄 합성 고무재, 합성수지재, 고무재 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어진다. 즉, 파의 전달을 차단하거나 제거할 수 있는 다양한 재질이 적용될 수 있는 것이다.
충격발생부(40)는 콘크리트 구조물의 표면을 충격하여 파를 발생시키기 위한 것으로, 복원탄성을 발생시키기 위한 지지체(42)와, 이 지지체(42) 단부에 결합된 임팩트 볼(44)로 이루어진다. 이때, 지지체(42)는 하우징(10)의 일측 단부에 결합되는 결합부(42A)와, 이 결합부(42)에서 직각방향으로 절곡되고 단부에 임팩트 볼(44)이 결합된 수평부(42B)로 이루어진다. 그리고, 이 지지체(42)는 일측의 센싱부(30)와 가장 근접한 영역의 하우징(10)에 설치된다. 또한, 지지체(42)는 강판, 스프링, 강현 등으로 구성될 수 있다. 또한, 지지체(42)의 수평부(42B)는 하우징(10)의 저면보다 더 돌출되어 콘크리트 구조물의 표면에 최대한 근접하도록 설치된다. 즉, 결합부(42A)가 간격유지용 지지물(20)의 끝단의 수평 연장선에 근접하도록 연장되고, 이 단부에서 수평부(42B)가 수평으로 연장 형성되는 것이다. 이는 임팩트 볼(44)이 그 표면에 충격을 가할 때, 충격 시점에서 수직방향으로 하중이 가해지도록 하여 항상 일정한 하중이 적용되도록 하기 위한 것이다.
데이터 디스플레이부(60)는 데이터 취득부, 데이터 처리부 등을 구비하여 각 센싱부(30)에서 감지한 신호를 처리하고 연산하여 그래프, 수치, 영상, 파형 등으로 디스플레이하기 위한 것이다. 이러한 데이터 디스플레이부(60)는 전기적으로 각 가속도 센서(32)와 연결된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 데이터 디스플레이부(60)와 각 센싱부(30)를 연결한다.
이어서, 시험할 콘크리트 구조물의 표면의 그라인딩 하여 표면을 고르게 한다. 이는 가속도 센서(32)의 밀착성을 높이기 위한 것이다.
이어서, 그라인딩이 설치된 콘크리트 구조물의 표면에 본 실시 예에 따른 탄성파 측정장치를 손잡이(16)를 취부하여 배치한다.
이때, 각 가속도 센서(32)의 접촉부(32A)는 간격유지용 지지물(20)의 단부보다 더 돌출된 상태이다. 즉, 각 가속도 센서(32)가 탄성부재(36)에 의해 하우징(10)의 하부로 더 돌출된 상태인 것이고, 이러한 상탱에서 탄성파 측정장치를 콘크리트 구조물의 표면에 밀착시키면, 각 가속도 센서(32)는 탄성부재(36)의 탄성을 극복하면서 수용부재(34) 측으로 후진하면서 탄력적으로 콘크리트 구조물의 표면에 접촉되고, 각 간격유지용 지지물(20)의 단부가 콘크리트 구조물의 표면에 접촉되어 하우징(10)의 저면과 콘크리트 구조물의 표면 사이에 소정의 간격이 유지되도록 한다.
그리고, 간격유지용 지지물(20)이 3개로 이루어지면, 3점에서 하우징(10)을 지지하게 되므로 수평 및 균형을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 각 간격유지용 지지물(20)이 콘크리트 구조물의 표면에 지지된 상태는 충격발생부(40)의 수평부(42B)가 콘크리트 구조물의 표면에 근접한 상태가 된다.
이러한 상태에서 임팩트 볼(44)을 상부로 들어올린 후 놓게 되면 임팩트 볼(44)은 콘크리트 구조물의 표면을 충격하게 되어 다양한 성분의 파를 발생시키게 된다.
이때, 수평부(42B)가 콘크리트 구조물의 표면에 근접한 상태가 되므로 임팩트 볼(44)이 콘크리트 구조물의 표면을 충격하는 시점에서 콘크리트 구조물의 표면의 수직방향으로 하중이 가해지게 되므로 정확하고도 일정한 충격하중이 적용된다.
이러한 과정으로 발생된 파는 임팩트 볼(44)과 가장 근접한 가속도 센서(32)가 먼저 감지하여 데이터 디스플레이부(60)로 전달하고, 이어서 임팩트 볼(44)과 거리를 유지한 다른 가속도 센서(32)가 감지하여 데이터 디스플레이부(60)로 전달한다.
이때, 각각의 간격유지용 지지물(20)들이 임펙트 볼(44)과 각 가속도 센서(32)를 잇는 가성선(L)에서 가장 먼 거리에 배치되어 있으므로 각 간격유지용 지지물(20)에 의한 파의 변형이 방지될 수 있는 것이다.
따라서, 데이터 디스플레이부(60)는 파의 응답 가속도 데이터를 다양한 형태로 디스플레이하게 된다.
한편, 첨부된 도면 중에서 도 6은 센싱부의 다른 실시 예를 도시하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 다른 실시 예에 따른 센싱부는 수용부재(34)의 저면과 하우징(10)의 상면 사이에 도넛 형태의 격리소재(50)가 설치된 것을 제외하고는 전술한 실시 예와 같다.
이 도넛 형태의 격리소재(50)는 고감쇠 합성고무재, 실리콘, 합성수지재, 고무재 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있으며, 다수개가 적층되어 배치될 수도 있고, 단독으로 사용될 수 있으며, 파를 효과적으로 감쇄 또는 제거하기 위하여 충격흡수공이나 홈들이 형성될 수도 있다.
그리고, 고정용 볼트가 하우징(10)의 저면으로부터 격리소재(50)를 관통하여 수용부재(34)에 체결됨으로써 격리소재(50)가 수용부재(34)와 하우징(10) 사이에 배치된 상태로 수용부재(34)가 하우징(10)에 결합 된다.
한편, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 충격발생부(40)의 다른 실시 예를 도시하고 있다.
도 7에 도시된 다른 실시 예에 따른 충격발생부(40)는 중공형으로 형성되어 하우징(10)의 일측에 나사 또는 볼트 등에 의해 콘크리트 구조물의 표면에 직각을 유지하도록 결합되고, 일측에는 길이방향으로 절개공(46A)이 형성된 케이스(46)와, 이 케이스(46)를 관통하여 케이스(46)의 길이방향으로 진퇴 작동되도록 결합되고, 타측에는 충격부(48A)가 형성된 작동부재(48)와, 케이스(46)의 내부에서 작동부재(48)에 설치되어 작동부재(48)를 항상 케이스(46)의 길이방향으로 이동시키기 위한 탄성을 발생시키는 복원스프링(45)과, 절개공(46A)을 통하여 작동부재(48)에 결합되어 작동부재(48)의 상승시 절개공(46A)의 일측에 간섭되어 작동부재(48)의 위치를 결정하기 위한 위치결정핀(49)로 구성된다.
그리고, 케이스(46)의 하부에는 작동부재(48)가 일직선(또는 수직방향)으로 진퇴운동 하도록 안내하기 위한 안내부재(46B)가 설치된다.
이러한 구조의 충격발생부(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 위치결정핀(49)를 상부로 이동시켜 충격부(48A)를 콘크리트 구조물의 표면으로부터 이격시킨다. 이때, 위치결정핀(49)이 절개공(46A)의 상부에 간섭되어 더 이상 상승하지 못하고, 이에 따라 충격부(48A)는 항상 같은 힘, 즉 일정한 하중으로 콘크리트 구조물의 표면을 충격할 수 있게 된다.
이어서, 위치결정핀(49)를 놓게 되면 작동부재(48)는 복원스프링(45)의 탄성에 의해 하강하여 콘크리트 구조물의 표면을 충격하게 되는 것이다. 이와 같이 케이스(46)가 콘크리트 구조물의 표면에 대하여 직각을 유지하게 되므로 충격부(48A)가 콘크리트 구조물의 표면에 대하여 직각방향으로 충격하게 되고, 따라서 충격하중이 상항 일정하며, 정확한 데이터의 획득이 가능하게 되는 것이다.
이상에서와 같이 임팩트 볼(44)이나 충격부(48A)가 시험대상의 표면에 대하여 직각으로 충격을 가하고, 일정한 힘으로 충격하게 되므로 시험자의 숙련도 또는 경험에 의하여 임팩트 볼(44) 및 충격부(49A)의 충격 지속 시간, 최대 충격 하중, 충격하중의 주파수 성분 등이 항상 일정하게 적용될 수 있게 되고, 탄성파 기반의 다양한 실험, 즉 다양한 체적파를 이용하는 실험 등을 동시에 수행할 수 있으며, 가속도 센서가 탄성부재(36)에 의해 탄력지지 되므로 항만 시설물인 안벽 또는 건물의 수직벽에 설치하는 경우에 가속도 센서(32)가 중력에 의하여 탈락되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가속도 센서(32)들이 설정된 위치의 하우징(10)에 배치되어 있으므로 가속도 센서(32)들의 설치 또는 거리 오차 등이 발생하지 않게 되어 시험결과의 신뢰성을 높일 수 있으며, 가속도 센서(32)가 내설된 수용부재(34)와 하우징(10)이 격리소재(50)에 의해 구분되어 있으므로 파가 하우징(10)을 통하여 가속도 센서(32)에 전달되는 현상이 방지될 수 있다.
그리고, 각 가속도 센서(32)들과 데이터 디스플레이부(60)가 직접 연결되어 가속도 센서(32)의 감지 데이터가 데이터 디스플레이부(60)에 직접 디스플레이 되므로 현장에서 1인이 시험 작업을 수행할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 하우징 12 : 센서 설치공
14 : 지지물 설치공 16 : 손잡이
18 : 추가 센서 설치공 20 : 간격유지용 지지물
30 : 센싱부 32 : 가속도 센서
34 : 수용부재 36 : 탄성부재
40 : 충격발생부 42 : 지지체
44 : 임팩트 볼 50 : 격리소재
52 : 지지플레이트 54 : 체결부재
60 : 데이터 디스플레이부
14 : 지지물 설치공 16 : 손잡이
18 : 추가 센서 설치공 20 : 간격유지용 지지물
30 : 센싱부 32 : 가속도 센서
34 : 수용부재 36 : 탄성부재
40 : 충격발생부 42 : 지지체
44 : 임팩트 볼 50 : 격리소재
52 : 지지플레이트 54 : 체결부재
60 : 데이터 디스플레이부
Claims (15)
- 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치로서,
한 쌍의 센서 설치공이 간격을 유지하여 구비되고, 다수개의 지지물 설치공이 구비되며, 판 형상으로 형성된 하우징;
상기 지지물 설치공에 설치되어 콘크리트 구조물의 표면과 상기 하우징의 저면사이에 간격이 유지되도록 하기 위한 간격유지용 지지물;
일단이 상기 하우징의 저면으로 돌출되어 상기 콘크리트 구조물의 표면에 항상 탄력적으로 접촉되도록 상기 센서 설치공에 각각 설치되는 가속도 센서를 구비한 센싱부;
임팩트 볼을 구비하여 상기 콘크리트 구조물의 표면에 충격을 가하도록 상기 하우징의 일측에 결합되는 충격발생부; 및
상기 가속도 센서와 전기적으로 연결되어 응답 가속도 데이터를 디스플레이 하기 위한 데이터 디스플레이부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 간격유지용 지지물은 3개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제2항에 있어서,
상기 각 간격유지용 지지물들은,
상기 충격발생부에 의해 발생된 파의 변형을 방지하도록, 상기 각 가속도 센서 및 상기 임팩트 볼을 연결하는 가상의 선(L)으로부터 가장 먼 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하우징에는 상기 가속도 센서를 추가로 설치하기 위한 추가 센서 설치공이 적어도 1개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하우징에는 손잡이가 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센싱부는,
상기 가속도 센서의 일부가 수용되도록 중공형으로 형성되어 상기 하우징의 상면에 구비되는 수용부재; 및
상기 수용부재의 내부에 설치되어 상기 가속도 센서를 탄력지지 하기 위한 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 가속도 센서가 수용된 수용부재의 저면과 상기 하우징의 상면 사이에는 상기 하우징에 전달된 파가 상기 하우징을 통하여 수용부재 및 가속도 센서에 전달되지 않도록 파를 제거하기 위한 격리소재가 적어도 1개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 가속도 센서가 수용된 수용부재의 저면에는 지지플레이트가 결합되고, 상기 지지플레이트에는 상기 하우징에 전달된 파가 상기 수용부재를 통하여 가속도 센서에 전달되지 않도록 파를 제거하기 위한 격리소재가 적어도 1개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 가속도 센서가 수용된 수용부재의 저면에는 지지플레이트가 결합되고, 상기 지지플레이트에는 상기 하우징에 전달된 파가 상기 수용부재를 통하여 가속도 센서에 전달되지 않도록 파를 제거하기 위한 격리소재가 적어도 3개 이상 구비되며, 체결부재가 상기 각 격리소재를 통하여 상기 하우징에 체결되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 격리소재는 실리콘, 합성수지재, 고무재로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물의 표면에 접촉되는 상기 가속도 센서의 일단에는 반구형의 접촉부가 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제1항 내지 제9항, 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충격발생부는,
일측의 상기 가속도 센서와 근접한 위치의 상기 하우징 단부에 일단이 고정 설치되고, 자체 복원 탄성을 갖는 지지체; 및
상기 지지체의 타단에 결합되어 상기 지지체의 탄성으로 상기 콘크리트 구조물을 충격하여 파를 발생시키기 위한 임팩트 볼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제12항에 있어서,
상기 지지체는,
상기 임팩트 볼이 상기 콘크리트 구조물의 표면을 충격할 때 충격시점에서 상기 콘크리트 구조물의 표면에 수직방향으로 하중이 가해지도록 상기 콘크리트 구조물의 표면과 근접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제1항 내지 제9항, 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충격발생부는,
중공형으로 형성되어 상기 하우징의 일측에 결합되고, 일측에는 길이방향으로 절개공이 형성된 케이스;
일측이 상기 케이스를 관통하여 상기 케이스의 길이방향으로 진퇴 작동되도록 결합되고, 타측에는 충격부가 형성된 작동부재;
상기 케이스의 내부에서 상기 작동부재에 설치되어 상기 작동부재를 항상 상기 케이스의 길이방향으로 이동시키기 위한 탄성을 발생시키는 복원스프링; 및
상기 절개공을 통하여 상기 작동부재에 결합되어 상기 작동부재의 상승시 상기 절개공의 일측에 간섭되어 상기 작동부재의 위치를 결정하기 위한 위치결정핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치. - 제14항에 있어서,
상기 케이스의 하부에는 상기 작동부재가 일직선으로 진퇴운동 하도록 안내하기 위한 안내부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 비파괴 검사를 위한 탄성파 측정 장치.
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