KR20140031652A - 지중구조물의 수평 변위 측정계 - Google Patents

지중구조물의 수평 변위 측정계 Download PDF

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우상균
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Abstract

본 발명은 지중구조물의 수평 변위 측정계에 관한 것으로, 지중구조물의 벽체로부터 이격된 위치에 직립되게 설치되는 수직연장부와, 벽체에 접촉되는 수평연장부와, 수평연장부의 수평방향 변위를 수직방향 변위로 전환하여 수직연장부로 전달하는 변위전환부와, 수직연장부의 수직방향 변위를 측정하는 변위측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지중구조물의 수평 변위 측정계{HORIZONTAL DISPLACEMENT METER OF UNDERGROUND STRUCTURE}
본 발명은 지중구조물의 수평 변위 측정계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중구조물 벽체의 수평 변위를 측정하기 위한 지중구조물의 수평 변위 측정계에 관한 것이다.
일반적으로 재하(載荷) 하중에 대한 구조물의 일시적인 변형을 측정함에 있어서는, 변위계(DT, Displacement Transducer) 등의 계측기와 데이터수집장치(Data Logger)가 이용되고 있다.
이러한 구조물의 변형 측정은, 변위가 발생되는 않는 지면이나 구조물의 바닥을 기준으로 하여, 구조물의 상부에 재하된 하중에 의해 발생되는 구조물의 수직 변위를 측정하는 방법으로 이루어지고 있다.
관련 선행기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0092883호(2011.08.18. 공개, 발명의 명칭 : 구조물의 변위 계측장치)에 개시되어 있다.
특히, 벽체를 가지는 구조물의 경우, 재하 하중에 의해 수직 변위뿐만 아니라 수평 변위 또한 함께 발생되므로 구조물의 건전성을 평가함에 있어서 재하 하중에 대한 구조물의 수평 변위를 함께 고려하는 것이 바람직하다.
특히, 지하에 매설되는 지중구조물의 경우, 암반, 토사 등을 지지하게 되는 벽체에 보다 대용량의 하중이 작용하게 되므로 지중구조물의 수평 변위를 토대로 지중구조물의 건전성을 평가하는 것이 필요하다.
본 발명은 지중구조물의 수평 변위를 정밀하게 측정할 수 있는 지중구조물의 수평 변위 측정계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계는, 지중구조물의 벽체로부터 이격된 위치에 직립되게 설치되는 수직연장부; 상기 벽체에 접촉되는 수평연장부; 상기 수평연장부의 수평방향 변위를 수직방향 변위로 전환하여 상기 수직연장부로 전달하는 변위전환부; 및 상기 수직연장부의 수직방향 변위를 측정하는 변위측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 변위전환부는, 수평방향으로 연장되게 설치되며, 기어치가 길이방향을 따라 형성된 수평랙바; 상기 수평랙바에 치합되는 기어치가 형성되며, 상기 수평랙바의 수평방향 이동에 연동하여 회전되는 회전기어; 수직방향으로 연장되게 설치되며, 상기 회전기어에 치합되는 기어치가 길이방향을 따라 형성되고, 상기 회전기어에 연동하여 수직방향으로 이동되는 수직랙바; 및 상기 회전기어와 상기 수평랙바, 상기 수직랙바를 커버링하는 케이싱;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 케이싱은, 상기 회전기어와, 상기 수평랙바와 상기 수직랙바간 교차부를 수용하는 기어수용부; 상기 기어수용부의 측면부에 연통되게 형성되며, 상기 기어수용부 외부로 돌출된 상기 수평랙바의 단부가 수용되는 수평관부; 및 상기 기어수용부의 상부와 하부에 연통되게 형성되며, 상기 기어수용부 외부로 돌출된 상기 수직랙바의 단부가 수용되는 수직관부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 변위전환부는, 상기 케이싱의 단부에 설치되는 카운트 웨이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수평연장부는, 상기 케이싱의 수평방향 단부에 연통되게 연결되는 수평세그먼트관; 상기 수평세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수평랙바와 접하는 수평연장바; 및 상기 수평세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수평연장바를 상기 벽체측으로 탄성가압하는 수평가압스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수평가압스프링은, 코일이 권취되어 형성되며, 길이방향의 단부측으로 갈수록 너비가 축소되는 스프링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수평가압스프링은, 고깔 형상을 가지고 상기 스프링부의 단부에 끼워지며, 상기 스프링부 단부의 좌굴을 방지하는 캡부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수평연장부는, 상기 수평연장바와 연결되고, 상기 수평세그먼트관 외부로 돌출되게 설치되어 상기 벽체에 접촉되며, 상기 벽체의 수평방향 변위에 대응되는 변위로 상기 수평연장바, 상기 수평랙바와 함께 이동되는 벽체접촉구;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수직연장부는, 상기 케이싱의 하부에 연통되게 연결되는 수직세그먼트관; 상기 수직세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수직랙바와 접하는 수직연장바; 및 상기 수직세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수직연장바를 상측으로 탄성지지하는 상향가압스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 상향가압스프링은, 코일이 권취되어 형성되며, 길이방향의 단부측으로 갈수록 너비가 축소되는 스프링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 상향가압스프링은, 고깔 형상을 가지고 상기 스프링부의 단부에 끼워지며, 상기 스프링부 단부의 좌굴을 방지하는 캡부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 수직랙바와 연결되고, 상기 변위전환부 상측으로 돌출되게 설치되어 상기 지중구조물의 천장에 접촉되며, 상기 천장의 수직방향 변위에 대응되는 변위로 상기 수직랙바, 상기 수직연장바와 함께 이동되는 천장접촉구;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 변위측정부는, 상기 수직연장부 하부에 연결되며, 상기 지중구조물의 바닥이나 지면에 고정설치되는 고정대; 및 상기 고정대에 설치되며, 상기 수직연장부의 수직 변위를 측정하는 변위계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 지중구조물의 벽체에 접촉된 수평연장부의 수평 변위를 변위전환부를 이용해 수직방향 변위로 전환하여 수직연장부측으로 전달함으로써, 수직방향 변위를 측정하는 변위계를 이용해 지중구조물의 수평 변위를 정밀하게 측정할 수 있다.
본 발명은 변위측정부를 지중구조물의 바닥에 설치하고, 수평연장바와 수직연장부를 변위전환부에 결합시킨 후 변위측정부에 결합하는 간단한 조립에 의해 그 설치가 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 수평세그먼트관, 수직세그먼트관의 갯수를 조정하는 것에 의해, 변위 측정 지점 및 설치 지점을 고려하여 수평연장부와 수직연장부의 길이를 다양하게 조절할 수 있다.
따라서, 대규모의 조립형 동바리(Support Structure)나 강관 동바리와 같은 구조물을 별도로 설치할 필요 없이, 간편하고 신속하게 지중구조물의 수평 변위를 계측할 수 있다.
또한, 본 발명은 수직 변위를 측정하는 변위계를 이용함으로써, 구조물의 수직 변위를 측정하는 기존의 장치와 호환하여 적용할 수 있으며, 필요 시 천정접촉구를 추가로 결합함으로써 지중구조물의 수직 변위를 측정할 수도 있다.
또한, 본 발명은 하나의 공간부상에서 복수개의 개소에 걸쳐 설치할 수 있으므로, 대형의 지중구조물의 수평 변위를 복수개의 지점, 예를 들어, 다양한 방향과 높이에서 동시에 계측할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 변위전환부를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A선, B-B선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 탄성스프링을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 탄성스프링을 도시한 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부가 벽체에 접촉된 상태를 도시한 부분단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부가 지중구조물의 벽체의 변위에 연동하여 이동된 상태를 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부와 변위전환부를 도시한 부분단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 변위전환부가 수평연장부의 수평 변위를 수직 변위로 전환하는 작동을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부와 수직연장부를 도시한 부분단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수직연장부의 수직 변위를 변위측정부로 측정하는 작동을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수직연장부가 지중구조물의 천장에 접촉된 상태를 도시한 부분단면도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수직연장부가 지중구조물의 천장의 변위에 연동하여 이동된 상태를 도시한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 일실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 변위전환부를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2의 A-A선, B-B선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 탄성스프링을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 탄성스프링을 도시한 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부가 벽체에 접촉된 상태를 도시한 부분단면도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부가 지중구조물의 벽체의 변위에 연동하여 이동된 상태를 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부와 변위전환부를 도시한 부분단면도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 변위전환부가 수평연장부의 수평 변위를 수직 변위로 전환하는 작동을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수평연장부와 수직연장부를 도시한 부분단면도이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수직연장부의 수직 변위를 변위측정부로 측정하는 작동을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수직연장부가 지중구조물의 천장에 접촉된 상태를 도시한 부분단면도이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계의 수직연장부가 지중구조물의 천장의 변위에 연동하여 이동된 상태를 도시한 개념도이다.
도 1, 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지중구조물의 수평 변위 측정계(200)는 수직연장부(230), 수평연장부(210), 변위전환부(220), 변위측정부(240)를 포함한다.
수직연장부(230)는 지중구조물(10)의 벽체(11)로부터 이격된 위치에 직립되게 설치된다.
도 2, 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수직연장부(230)는 수직세그먼트관(231), 수직연장바(232), 상향가압스프링(233)를 포함한다.
수직세그먼트관(231)은 내부가 중공된 파이프 형상을 가진다.
수직세그먼트관(231)의 길이방향 일단부에는 수결합부가 돌출되게 형성되고, 타단부에는 암결합부가 수결합부에 대응되는 형상으로 함몰되게 형성된다.
수직세그먼트관(231)의 암결합부에 다른 수직세그먼트관(231)의 수결합부를 결합하는 것에 의해 도 1, 2에 도시된 바와 같이 복수개의 수직세그먼트관(231)을 길이방향, 즉 수직방향으로 연결할 수 있다.
수직세그먼트관(231)의 갯수를 조정하는 것에 의해, 수직연장부(230)의 상부에 연결되는 변위전환부(220)와 수평연장부(210)의 수직 위치(높이)를 조정할 수 있다.
예를 들어, 수직세그먼트관(231)의 길이가 50cm인 경우, 도 1, 2에 도시된 바와 같이 수직세그먼트관(231) 4개를 상호 연결하면, 2m 높이 상에 변위전환부(220)를 위치시킬 수 있다.
또한, 수직세그먼트관(231) 3개를 상호 연결하면, 1.5m 높이 상에 변위전환부(220)를 위치시킬 수 있고, 수직세그먼트관(231) 5개를 상호 연결하면, 2.5m 높이 상에 변위전환부(220)를 위치시킬 수 있다.
복수개의 수직세그먼트관(231)을 연결시킨 경우, 최상측에 위치되는 수직세그먼트관(231)의 상부는 도 2, 11에 도시된 바와 같이 변위전환부(220)의 케이싱(225) 하부에 연통되게 연결된다.
수직연장바(232)는 수직세그먼트관(231)의 길이에 대응되는 길이를 가지고 수직세그먼트관(231) 각각의 내부에 수직방향으로 연장되게 설치된다.
수직세그먼트관(231) 각각의 내부에 위치되는 복수개의 수직연장바(232)는 단부끼리 상호 접하게 되며, 최상측에 위치되는 수직연장바(232)의 상부는 수직랙바(223)와 접한다.
도 11을 참조하면, 수직연장바(232)는 일측으로 연장되게 형성된 바디부(232a)와, 바디부(232a)의 일단부에 확장된 너비로 형성되는 헤드부(232b)와, 헤드부(232b)에 형성된 홈부(232c)에 대응되는 형상으로 바디부(232a)의 타단부에 돌출되게 형성되는 돌출부(232d)를 포함한다.
수직연장바(232)의 홈부(232c)에 다른 수직연장바(232)의 돌출부(232d)를 결합하는 것에 의해 복수개의 수직연장바(232)를 길이방향, 즉 수직방향으로 연결할 수 있다.
수직세그먼트관(231)은 수직연장바(232)의 헤드부(232b)보다 확장된 내경을 가지며, 수직연장바(232)의 돌출부(232d)가 위치되는 수직연장바(232)의 타단부는 헤드부(232b)보다 작은 내경을 가진다.
보다 구체적으로, 수직연장바(232)의 바디부(232a)의 단부가 위치되는 수직세그먼트관(231)의 타단부는, 수직연장바(232)의 바디부(232a)만 통과가능하고 수직연장바(232)의 헤드부(232b)는 통과할 수 없는 내경을 가진다.
이에 따라, 수직세그먼트관(231)의 타단부는 수직연장바(232)가 수직세그먼트관(231) 외측으로 하향 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 상향가압스프링(233)을 받칠 수 있는 하단 지지면을 제공할 수 있다.
상향가압스프링(233)은 도 2, 4, 11에 도시된 바와 같이 수직세그먼트관(231) 내부에 수직방향으로 설치되고, 수직방향의 탄성 변위를 가진다.
상향가압스프링(233)의 하부는, 수직세그먼트관(231) 내부로 내향 돌출되게 형성된 수직세그먼트관(231)의 타단부에 안착된다.
상향가압스프링(233)의 상부는, 수직연장바(232)의 헤드부에 접하여 수직연장바(232)를 상측으로 탄성지지한다.
상향가압스프링(233)에 의해 복수개의 수직연장바(232)가 단부끼리 상호 긴밀하게 밀착된 상태를 유지할 수 있다.
도 5, 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상향가압스프링(233)은 스프링부(233a)와 캡부(233b)를 포함한다.
스프링부(233a)는 코일이 권취되어 형성되며, 길이방향의 단부측으로 갈수록 너비가 축소되는 고깔 형상을 가진다.
캡부(233b)는 스프링부(233a)의 단부 형상에 대응되는 고깔 형상을 가지고 스프링부(233a)의 단부에 끼워진다.
수평연장바(212)의 이동 시, 도 8, 10에 도시된 바와 같이 스프링부(233a)는 길이가 축소되고 너비가 확장되는 탄성변형을 하게 된다.
스프링부(233a)가 상기와 같이 길이방향 중간부측으로 갈수록 너비가 확장된 형상을 가짐에 따라, 일정한 직경을 가지는 코일스프링과 비교해, 수직세그먼트관(231) 내면과의 마찰을 줄여 탄성 변형이 보다 신뢰성있게 이루질 수 있다.
또한, 스프링부(233a)가 상기와 같이 길이방향 중간부측으로 갈수록 너비가 확장된 형상을 가짐에 따라, 스프링부(233a) 내부로 미세한 분진, 토사 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 이물질이 스프링부(233a) 내부로 유입됨으로 인해 스프링부(233a)의 탄성 작용의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 캡부(233b)는, 길이방향 중간부에 비해 얇은 직경을 가지는 스프링부(233a) 단부의 둘레를 커버링함으로써, 스프링부(233a)에 길이방향으로 가해지는 가압력에 의해 스프링부(233a) 단부가 좌굴되는 것을 방지한다.
수평연장부(210)는 수평방향으로 연장되게 설치되며, 벽체(11)에 접촉된다.
도 2, 7, 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수평연장부(210)는 수평세그먼트관(211), 수평연장바(212), 수평가압스프링(213), 벽체접촉구(214)를 포함한다.
수평세그먼트관(211)은 내부가 중공된 파이프 형상을 가진다.
수직세그먼트관(231)과 마찬가지로, 수평세그먼트관(211)의 길이방향 일단부에는 수결합부가 돌출되게 형성되고, 타단부에는 암결합부가 수결합부에 대응되는 형상으로 함몰되게 형성된다.
수평세그먼트관(211)의 암결합부에 다른 수평세그먼트관(211)의 수결합부를 결합하는 것에 의해 도 1, 2에 도시된 바와 같이 복수개의 수평세그먼트관(211)을 길이방향, 즉 수평방향으로 연결할 수 있다.
수평연장부(210)가 연결되는 변위전환부(220)와 벽체(11)간 거리, 즉 수직연장부(230)와 벽체(11)간 이격 거리에 따라, 수평세그먼트관(211)의 갯수를 조정하여 적용할 수 있다.
예를 들어, 수평세그먼트관(211)의 길이가 50cm인 경우, 도 1, 2에 도시된 바와 같이 수평세그먼트관(211) 3개를 상호 연결하면, 수평연장부(210)를 1.5m 길이로 연장시켜 그 단부를 벽체(11)에 접촉되게 또는 근접하게 위치시킬 수 있다.
또한, 수직세그먼트관(231) 2개를 상호 연결하면, 수평연장부(210)를 1m 길이로 조정할 수 있고, 수직세그먼트관(231) 4개를 상호 연결하면, 수평연장부(210)를 2m 길이로 조정할 수 있다.
복수개의 수평세그먼트관(211)을 연결시킨 경우, 벽체(11)로부터 이격되게 위치되는 수평세그먼트관(211)의 단부(도 2, 9 상에서는 우측단부)는 변위전환부(220)의 케이싱(225)의 수평방향 단부에 연통되게 연결된다.
수평연장바(212)는 수평세그먼트관(211)의 길이에 대응되는 길이를 가지고 수평세그먼트관(211) 각각의 내부에 수평방향으로 연장되게 설치된다.
수평세그먼트관(211) 각각의 내부에 위치되는 복수개의 수평연장바(212)는 단부끼리 상호 접하게 되며, 변위전환부(220)와 연결되는 수평연장바(212)의 단부는 수평랙바(221)와 접한다.
도 9를 참조하면, 수평연장바(212)는, 수직연장바(232)와 마찬가지로, 일측으로 연장되게 형성된 바디부(212a)와, 바디부(212a)의 일단부에 확장된 너비로 형성되는 헤드부(212b)와, 헤드부(212b)에 형성된 홈부(212c)에 대응되는 형상으로 바디부(212a)의 타단부에 돌출되게 형성되는 돌출부(212d)를 포함한다.
수평연장바(212)의 홈부(212c)에 다른 수평연장바(212)의 돌출부(212d)를 결합하는 것에 의해 복수개의 수평연장바(212)를 길이방향, 즉 수평방향으로 연결할 수 있다.
수평세그먼트관(211)은 수평연장바(212)의 헤드부(212b)보다 확장된 내경을 가지며, 수평연장바(212)의 돌출부(212d)가 위치되는 수평연장바(212)의 타단부는 헤드부(212b)보다 작은 내경을 가진다.
보다 구체적으로, 수평연장바(212)의 바디부(212a)의 단부가 위치되는 수평세그먼트관(211)의 타단부는, 수평연장바(212)의 바디부(212a)만 통과가능하고 수평연장바(212)의 헤드부(212b)는 통과할 수 없는 내경을 가진다.
이에 따라, 수평세그먼트관(211)의 타단부는 수평연장바(212)가 수평세그먼트관(211) 외측(도 2, 9 상에서는 우측)으로 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 수평가압스프링(213)의 일단부를 수평방향으로 받칠 수 있는 지지면을 제공할 수 있다.
수평가압스프링(213)은 도 2, 9에 도시된 바와 같이 수평세그먼트관(211) 내부에 수평방향으로 설치되고, 수평방향의 탄성 변위를 가진다.
수평가압스프링(213)의 일단부는, 수평세그먼트관(211) 내부로 내향 돌출되게 형성된 수평세그먼트관(211)의 타단부에 접한다.
수평가압스프링(213)의 타단부는, 수평연장바(212)의 헤드부(212b)에 접하여 수평연장바(212)를 벽체(11)측으로 탄성가압한다.
수평가압스프링(213)은, 상향가압스프링(233)과 마찬가지로, 스프링부(233a)와 캡부(233b)를 포함한다.
스프링부(233a)와 캡부(233b)에 대해서는 상향가압스프링(233)에 대한 설명에서 상세하게 기재한 바 한 있으므로, 그 설명을 생략한다.
벽체접촉구(214)는 도 2, 7에 도시된 바와 같이 수평연장바(212)의 단부에 연결되고, 수평세그먼트관(211) 외부로 돌출되게 설치되어 벽체(11)에 접촉된다.
벽체접촉구(214)가 벽체(11)에 접촉된 상태에서 재하 하중 등에 의해 벽체(11)가 수평방향 변위를 가지게 되면, 벽체(11)에 밀려 도 8에 도시된 바와 같이 벽체(11)의 수평방향 변위에 대응되는 변위로 이동하게 된다.
이때, 벽체접촉구(214)는 수평세그먼트관(211) 내측으로 이동하게 되고, 벽체접촉구(214)와 수평방향으로 연결된 수평연장바(212)도 벽체접촉구(214)와 동일한 수평 변위로 함께 이동하게 된다.
또한, 수평연장바(212)와 연결되는 변위전환부(220)의 수평랙바(221)도 도 10에 도시된 바와 같이 벽체접촉구(214)와 동일한 수평 변위로 함께 이동하게 된다.
도 7을 참조하면, 벽체접촉구(214)는 내부가 중공된 파이프 형상을 가지고 수평연장바(212)의 단부에 연결되는 가이드부(214a)와, 가이드부(214a) 내외측으로 이동가능하게 설치되는 이동탐침부(214b)를 포함한다.
이동탐침부(214b)를 가이드부(214a) 외측으로 슬라이딩 이동시켜 벽체(11)에 접촉시킨 후 가이드가이드부(214a)부를 관통하여 설치되는 볼트부재(214c) 등으로 이동탐침부(214b)를 가압하여 이동불가능하게 고정시킴으로써, 수평연장부(210)를 벽체(11)에 접촉되게 설치할 수 있다.
변위전환부(220)는 수평연장부(210)의 수평방향 변위를 수직방향 변위로 전환하여 수직연장부(230)로 전달한다.
도 3, 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 변위전환부(220)는 수평랙바(221), 회전기어(222), 수직랙바(223), 케이싱(225), 카운트 웨이트(Count Weight)(229)를 포함한다.
수평랙바(221)는 수평방향으로 연장되게 설치되며, 기어치가 길이방향을 따라 형성된다.
회전기어(222)는 수평랙바(221)에 치합되는 기어치가 외주부에 형성되며, 수평랙바(221)의 수평방향 이동에 연동하여 회전된다.
수직랙바(223)는 수직방향으로 연장되게 설치되며, 회전기어(222)에 치합되는 기어치가 길이방향을 따라 형성되고, 회전기어(222)에 연동하여 수직방향으로 이동된다.
케이싱(225)은 회전기어(222)와 수평랙바(221), 수직랙바(223)를 커버링하며, 수직연장부(230)에 의해 하단 지지된다.
도 3, 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 케이싱(225)은 기어수용부(226), 수평관부(227), 수직관부(228)를 포함한다.
기어수용부(226)는 회전기어(222)와, 수평랙바(221)와 수직랙바(223)간 교차부를 내부에 수용할 수 있는 박스 형상을 가진다.
회전기어(222)는 기어수용부(226) 내부에 회전가능하게 설치되며, 수평랙바(221)의 수평방향 이동에 연동하여 정위치(正位置)에서 회전된다.
수평관부(227)는 기어수용부(226)의 양측면부(도 3, 9 상에서 좌측부와 우측부)에 연통되게 형성되며, 기어수용부(226) 외부로 돌출된 수평랙바(221)의 단부가 수용된다.
즉, 수평랙바(221)는 수평관부(227)과 기어수용부(226) 내부를 수평방향으로 관통하여 설치된다.
수직관부(228)는 기어수용부(226)의 상부와 하부에 연통되게 형성되며, 기어수용부(226) 외부로 돌출된 수직랙바(223)의 단부가 수용된다.
즉, 수직랙바(223)는 수직관부(228)와 기어수용부(226) 내부를 수직방향으로 관통하여 설치된다.
벽체(11)를 향하는 수평관부(227)의 일측부에는 수평연장부(210)가 연결됨에 따라, 수평연장부(210)의 자중에 의해 본 발명의 무게 중심이 수직연장부(230)상에 위치되지 않고 수평연장부(210)측으로 치우칠 수 있다.
카운트 웨이트(229)는 수평연장부(210)가 연결되지 않는 수평관부(227)의 타단부에 설치되어, 본 발명의 무게 중심이 수직연장부(230)상에 위치되도록 함으로써 수직연장부(230)의 기울어짐을 방지한다.
변위측정부(240)는 수직연장부(230)의 수직방향 변위, 보다 구체적으로는 수직연장부(230)의 수직연장바(232)의 수직 변위를 측정한다.
도 1, 2, 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 변위측정부(240)는 고정대(241)와 변위계(245)를 포함한다.
고정대(241)는 수직연장부(230) 하부에 연결되며, 지중구조물(10)의 바닥(15)이나 지면에 고정설치된다.
도 11을 참조하면, 고정대(241)는, 내부가 중공되고 상부가 개방된 파이프 형상을 가지는 직립관부(241a)와, 삼각대 형상으로 지면에 설치되어 직립관부(241a)를 수직방향으로 받쳐지지하는 삼각대부(241b)를 포함한다.
변위계(245)는 고정대(241)의 직립관부(241a) 내부에 설치되며, 직립관부(241a) 내외측으로 출몰되게 이동되는 수직연장부(230)의 수직 변위를 측정한다.
변위계(245)의 구조와 작용에 대해서는 공지기술을 따르는 바 그 상세한 설명을 생략한다.
벽체(11)의 수평 변위 생성 시, 수평랙바(221)는 도 8, 10에 도시된 바와 같이 수평연장부(210)의 벽체접촉구(214), 수평연장바(212)와 함께 수평방향으로 이동되면서 회전기어(222)를 회전시키게 된다.
이때, 수직랙바(223)는 회전기어(222)의 회전에 연동하여, 벽체(11)의 수평 변위와 동일한 변위만큼 수직방향으로 이동하게 되며, 수직랙바(223)의 하부에 연결된 수직연장바(232) 또한 수직랙바(223)와 동일한 변위로 이동하게 된다.
변위측정부(240)의 변위계(245)는 도 11에 도시된 바와 같은 상태에서 도 12에 도시된 바와 같이 이동된 수직연장바(232)의 수직 변위를 측정한다.
상기와 같이 수평랙바(221)의 수평 변위가 수직랙바(223)의 수직 변위와 동일한 경우, 변위계(245)에서 측정된 수직 변위는 벽체(11)의 수평 변위를 의미한다.
수평연장부(210)를 벽체(11)로부터 이격시킨 후, 도 13에 도시된 바와 같이 변위전환부(220)의 수직랙바(223) 상부에 천장접촉구(234)를 연결하면, 본 발명을 이용해 지중구조물(10)의 천장(13)의 수직 변위를 측정할 수도 있다.
천장접촉구(234)는 변위전환부(220)의 수직랙바(223)의 상부에 연결되고, 변위전환부(220)의 케이싱(225) 상측으로 돌출되게 설치되어 지중구조물(10)의 천장(13)에 접촉된다.
천장접촉구(234)가 천장(13)에 접촉된 상태에서 재하 하중 등에 의해 천장(13)이 수직방향 변위를 가지게 되면, 천장(13)에 밀려 도 14에 도시된 바와 같이 천장(13)의 수직방향 변위에 대응되는 변위로 이동하게 된다.
이때, 천장접촉구(234)는 케이싱(225)의 수직관부(228) 내측으로 이동하게 되고, 천장접촉구(234)와 수직방향으로 연결된 수직랙바(223)도 천장접촉구(234)와 동일한 수평 변위로 함께 이동하게 된다.
또한, 수직랙바(223)와 연결되는 수직연장바(232)도 천장접촉구(234)와 동일한 수평 변위로 함께 이동하게 된다.
변위측정부(240)의 변위계(245)로 상기와 같은 수직연장바(232)의 수직 변위를 측정함으로써, 천장(13)의 수직 변위를 검출할 수 있다.
도 14를 참조하면, 천장접촉구(234)는, 벽체접촉구(214)와 마찬가지로, 내부가 중공된 파이프 형상을 가지고 수직랙바(223)의 단부에 연결되는 가이드부(234a)와, 가이드부(234a) 내외측으로 이동가능하게 설치되는 이동탐침부(234b)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이동탐침부(234b)를 가이드부(234a) 외측으로 슬라이딩 이동시켜 천장(13)에 접촉시킨 후 가이드부(234a)를 관통하여 설치되는 볼트부재(234c) 등으로 이동탐침부(234b)를 가압하여 이동불가능하게 고정시킴으로써, 천장접촉구(234)를 천장(13)에 접촉되게 설치할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 지중구조물 11 : 벽체
13 : 천장 15 : 바닥
200 : 지중구조물의 수평 변위 측정계 210 : 수평연장부
211 : 수평세그먼트관 212 : 수평연장바
213 : 수평가압스프링 214 : 벽체접촉구
220 : 변위전환부 221 : 수평랙바
222 : 회전기어 223 : 수직랙바
225 : 케이싱 226 : 기어수용부
227 : 수평관부 228 : 수직관부
229 : 카운트 웨이트 230 : 수직연장부
231 : 수직세그먼트관 232 : 수직연장바
233 : 상향가압스프링 233a : 스프링부
233b : 캡부 234 : 천장접촉구
240 : 변위측정부 241 : 고정대
245 : 변위계

Claims (13)

  1. 지중구조물의 벽체로부터 이격된 위치에 직립되게 설치되는 수직연장부;
    상기 벽체에 접촉되는 수평연장부;
    상기 수평연장부의 수평방향 변위를 수직방향 변위로 전환하여 상기 수직연장부로 전달하는 변위전환부; 및
    상기 수직연장부의 수직방향 변위를 측정하는 변위측정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변위전환부는,
    수평방향으로 연장되게 설치되며, 기어치가 길이방향을 따라 형성된 수평랙바;
    상기 수평랙바에 치합되는 기어치가 형성되며, 상기 수평랙바의 수평방향 이동에 연동하여 회전되는 회전기어;
    수직방향으로 연장되게 설치되며, 상기 회전기어에 치합되는 기어치가 길이방향을 따라 형성되고, 상기 회전기어에 연동하여 수직방향으로 이동되는 수직랙바; 및
    상기 회전기어와 상기 수평랙바, 상기 수직랙바를 커버링하는 케이싱;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 케이싱은,
    상기 회전기어와, 상기 수평랙바와 상기 수직랙바간 교차부를 수용하는 기어수용부;
    상기 기어수용부의 측면부에 연통되게 형성되며, 상기 기어수용부 외부로 돌출된 상기 수평랙바의 단부가 수용되는 수평관부; 및
    상기 기어수용부의 상부와 하부에 연통되게 형성되며, 상기 기어수용부 외부로 돌출된 상기 수직랙바의 단부가 수용되는 수직관부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 변위전환부는,
    상기 케이싱의 단부에 설치되는 카운트 웨이트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 수평연장부는,
    상기 케이싱의 수평방향 단부에 연통되게 연결되는 수평세그먼트관;
    상기 수평세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수평랙바와 접하는 수평연장바; 및
    상기 수평세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수평연장바를 상기 벽체측으로 탄성가압하는 수평가압스프링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수평가압스프링은,
    코일이 권취되어 형성되며, 길이방향의 단부측으로 갈수록 너비가 축소되는 스프링부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수평가압스프링은,
    고깔 형상을 가지고 상기 스프링부의 단부에 끼워지며, 상기 스프링부 단부의 좌굴을 방지하는 캡부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 수평연장부는,
    상기 수평연장바와 연결되고, 상기 수평세그먼트관 외부로 돌출되게 설치되어 상기 벽체에 접촉되며, 상기 벽체의 수평방향 변위에 대응되는 변위로 상기 수평연장바, 상기 수평랙바와 함께 이동되는 벽체접촉구;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 수직연장부는,
    상기 케이싱의 하부에 연통되게 연결되는 수직세그먼트관;
    상기 수직세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수직랙바와 접하는 수직연장바; 및
    상기 수직세그먼트관 내부에 설치되며, 상기 수직연장바를 상측으로 탄성지지하는 상향가압스프링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상향가압스프링은,
    코일이 권취되어 형성되며, 길이방향의 단부측으로 갈수록 너비가 축소되는 스프링부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상향가압스프링은,
    고깔 형상을 가지고 상기 스프링부의 단부에 끼워지며, 상기 스프링부 단부의 좌굴을 방지하는 캡부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 수직랙바와 연결되고, 상기 변위전환부 상측으로 돌출되게 설치되어 상기 지중구조물의 천장에 접촉되며, 상기 천장의 수직방향 변위에 대응되는 변위로 상기 수직랙바, 상기 수직연장바와 함께 이동되는 천장접촉구;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 변위측정부는,
    상기 수직연장부 하부에 연결되며, 상기 지중구조물의 바닥이나 지면에 고정설치되는 고정대; 및
    상기 고정대에 설치되며, 상기 수직연장부의 수직 변위를 측정하는 변위계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중구조물의 수평 변위 측정계.
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KR20200088583A (ko) * 2019-01-15 2020-07-23 이정훈 재고인식 선반 시스템

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