KR20140060805A

KR20140060805A - H빔의 비파괴 계측장치

Info

Publication number: KR20140060805A
Application number: KR1020120127584A
Authority: KR
Inventors: 유지형; 김대성; 이근호; 김재식
Original assignee: 경일대학교산학협력단; (주)호승이앤씨; 유지형; 주식회사 에스에스이앤지
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-21
Also published as: KR101444716B1

Abstract

본 발명은 H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 응력을 계측하기 위한 장치로서, H빔(10)의 계측 영역에서 소정 간격(g)만큼 이격되어 설치된 본체(110); 본체(110)가 플랜지(30)에 결합하도록 본체(110)의 양단에 형성된 결합부(120); 본체(110)에서 H빔(10) 측으로 연장 설치되는 지지부(130); 지지부(130)의 일단에 설치되어, H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 응력을 계측하는 응력 계측부(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100)를 제시함으로써, 실용적으로 토목구조물용 강재의 주응력 방향을 용이하게 탐지하여 응력을 정확하게 계측할 수 있도록 한다.

Description

H빔의 비파괴 계측장치{APPARATUS OF NON-DESTRUCTIVE STRESS MEASUREMENT OF STEEL PART FOR CONSTRUCTION}

본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 H빔의 비파괴 계측장치에 관한 것이다.

새로운 소재의 개발이 활발하게 진행되고 있는 오늘날에도 토목구조물의 재료 대부분은 철골, H빔(10), 강지보재 등 강재가 차지하고 있다.

강재는 재료의 특성상 제조공정 또는 시공시 응력이 발생하게 되며 발생된 응력은 잔류 응력으로 남아 재료의 파괴강도에 영향을 미치게 된다.

강재의 응력 및 잔류응력을 측정하는 방법은 크게 스트레인게이지(strain gauge)로 응력의 변화를 측정하는 방법과, X-선, 초음파를 이용한 비파괴 응력 측정방법으로 나눌 수 있다.

전자는 정밀도가 높은 측정이 가능하기 때문에 널리 사용되고 있는 방법이지만 외력에 의한 응력이나 잔류응력이 없는 상태에 미리 스트레인게이지를 부착하여 응력을 측정해야 하는 어려움이 있다.

후자는 오래 전에 축조된 구조물이라도 응력측정이 가능할 뿐만 아니라 잔류응력의 측정에도 매우 유용하다.

하지만, X-선을 이용하는 비파괴 장치는 대형으로 손쉽게 운반이 어려우며 구조물의 임의 지점에서의 응력측정에는 부적합하며, 현실에서는 실용화하는데 많은 어려움이 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 실용적으로 토목구조물용 강재의 주응력 방향을 용이하게 탐지하여 응력을 정확하게 계측할 수 있는 H빔의 비파괴 계측장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 응력을 계측하기 위한 장치로서, 상기 H빔(10)의 계측 영역에서 소정 간격(g)만큼 이격되어 설치된 본체(110); 상기 본체(110)가 상기 플랜지(30)에 결합하도록 상기 본체(110)의 양단에 형성된 결합부(120); 상기 본체(110)에서 상기 H빔(10) 측으로 연장 설치되는 지지부(130); 상기 지지부(130)의 일단에 설치되어, 상기 H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 응력을 계측하는 응력 계측부(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100)를 제시한다.

상기 본체(110)는 상기 지지부(130)가 상기 H빔(10)에 대하여 상하 또는 좌우로 구동하기 위하여, 상기 지지부(130)의 타단이 관통 결합하도록 형성된 장공(111);을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 결합부(120)는 결합홈(121);이 형성된 구조를 포함하며, 상기 결합홈(121)에 상기 플랜지(30)가 삽입되는 상태에서, 결합홈 고정부재(150);에 의해 측방 결합하는 것이 바람직하다.

상기 결합홈 고정부재(150)는 상기 결합홈(121)의 상측 및 하측에 모두 설치되는 것이 바람직하다.

상기 결합홈 고정부재(150)는 상기 결합홈(121)의 상측 또는 하측에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 결합부(120)는 상기 장공(111)의 양단에 형성되며, 결합부 고정부재(160);에 의하여 상기 장공(111)에 고정되는 것이 바람직하다.

상기 지지부(130)는 이중 너트(170);에 의하여 상기 장공(111)에 고정되는 것이 바람직하다.

상기 지지부(130)는 상기 응력 계측부(140)가 상기 H빔(10)에 일정한 압력으로 접촉되도록 형성된 압력 조절부(180);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 압력 조절부(180)는 스프링(181)으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 플랜지(30)의 응력을 계측하기 위하여, 상기 본체(110)가 상기 플랜지(30)의 폭 방향을 따라 배치되도록 상기 본체(110)와 상기 결합부(120) 사이에 형성된 받침부(190);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 응력 계측부(140)는 입력코일(142a)이 권선되며 H빔(10)의 일측에 접촉되는 제1철심(142); 상기 입력코일(142a)과 연결된 출력코일(144a)이 권선되며 상기 H빔(10)의 타측에 접촉되는 제2철심(144); 상기 입력코일(142a)에 전류를 흘러 상기 H빔(10)의 주응력 방향에서 상기 출력코일(144a)로부터 발생되는 출력전압을 계측하여 상기 계측된 출력전압으로부터 상기 H빔(10)의 응력을 산출하는 산출부;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 응력 계측부(140)는 상기 제1,제2철심(142,144)이 상호 일체로 결속된 것이 바람직하다.

상기 응력 계측부(140)는 상기 제1철심(142)와 제2철심(144)이 각각 'ㄷ'자모양으로 형성되어 상호 교차되도록 결합된 것이 바람직하다.

상기 산출부는 상기 제1,제2철심(144)을 일체로 회전시키면서 계측된 복수 회의 출력전압 중 최대 출력전압으로부터 상기 H빔(10)의 응력을 산출하는 H빔응력산출부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 산출부는 임의 설정한 위치를 기준으로 상기 제1,제2철심(144)을 회전시키면서 복수 방향에서 각각 상기 출력전압이 계측되면, 기 설정된 상기 출력전압을 계측한 각도 대비 상기 출력전압에 따른 코싸인 곡선으로부터 획득한 최대 출력전압에 의해 상기 H빔(10) 응력을 산출하는 H빔응력산출부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 실용적으로 토목구조물용 강재의 주응력 방향을 용이하게 탐지하여 응력을 정확하게 계측할 수 있는 H빔의 비파괴 계측장치를 제시한다.

도 1 이하는 본 발명에 의한 H빔의 비파괴 계측장치의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 제 1실시예의 사용 사시도.
도 2는 제 2실시예의 사시도.
도 3은 제 2실시예의 사용 사시도.
도 4는 결합부와 플랜지의 결합에 관한 제 1실시예의 단면도.
도 5는 결합부와 플랜지의 결합에 관한 제 2실시예의 단면도.
도 6은 결합부의 설치 사시도.
도 7은 제 3실시예의 사용 사시도.
도 8은 응력 계측부를 이용한 작업 모시도.
도 9는 응력 계측부의 구성도.
도 10은 응력 계측부를 이용한 주응력 방향 탐지 작업 모식도.
도 11은 H빔의 응력 계측에 따른 코싸인 곡선 그래프.
도 12는 응력감도상수 산출을 위한 하중재하실험 모식도.
도 13은 도 12의 평면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 H빔의 비파괴 계측장치(100)는 H빔(10)의 계측 영역에서 소정 간격(g)만큼 이격되어 설치된 본체(110); 본체(110)가 플랜지(30)에 결합하도록 상기 본체(110)의 양단에 형성된 결합부(120); 본체(110)에서 H빔(10) 측으로 연장 설치되는 지지부(130); 지지부(130)의 일단에 설치되어, H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 응력을 계측하는 응력 계측부(140);를 포함하는 구조를 특징으로 한다(도 1).

종래에 사용되는 강재의 비파괴 계측장치는 설치가 번거롭고, 강재의 응력을 정밀하게 계측하기가 힘들며, 측정 방법이 실용적이지 않은 문제점이 있다.

반면, 본 발명은 경량이고, 소형이며, 간편하게 필요한 영역의 응력을 비파괴적으로 계측할 수 있는 응력 계측부(140)와, 상기 응력 계측부(140)를 지지하는 구조를 통하여, 강재의 응력을 실용적이고, 정밀하게 계측할 수 있는 H빔의 비파괴 계측장치(100)를 제시한다.

특히 본 발명의 비파괴 계측장치(100)는, 강재 중 H빔(10)에 설치되어 H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 임의 지점의 응력을 계측하기에 최적화된 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 비파괴 계측장치(100)는 H빔(10)의 웨브(20)와 플랜지(30)의 응력을 계측하기에 적합한 구조로 각각 구현될 수 있다.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명의 H빔의 비파괴 계측장치(100)는 H빔(10)의 웨브(20)의 응력을 계측하기에 이상적인 구조로 형성될 수 있다(도 1,3).

이를 위해, 본체(110)는 H빔(10)의 상,하 플랜지(30) 사이에 배치된다.

이 때, 본체(110)는 결합부(120)를 이용하여 본체(110)의 설치 위치를 플랜지(30)의 길이방향으로 용이하게 변경할 수 있다.

따라서, 응력 계측부(140)는 웨브(20)의 길이 방향으로 구동하면서 효과적으로 웨브(20)의 응력을 계측할 수 있다는 효과를 얻는다.

둘째, 본 발명의 H빔의 비파괴 계측장치(100)는 H빔(10)의 플랜지(30)의 응력을 계측하기에 이상적인 구조로 형성될 수 있다(도 7).

플랜지(30)의 응력을 계측하기 위해서는, 본체(110)가 플랜지(30)의 폭 방향을 따라 배치되어야 한다.

즉, 본체(110)가 플랜지(30)의 계측 영역에서 소정 간격(g)만큼 이격되어 설치되고, 그 간격(g) 내에 응력 계측부(140)가 설치되어야 한다.

그러므로, H빔의 비파괴 계측장치(100)는 플랜지(30)의 응력을 계측하기 위해 보다 적합한 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본체(110)와 결합부(120) 사이에 받침부(190)를 형성하는 구조가 바람직하다.

마찬가지로, 본체(110)는 결합부(120)를 이용하여, 플랜지(30)의 길이방향으로 본체(110)의 설치 위치를 용이하게 변경할 수 있음에 따라, 응력 계측부(140)는 플랜지(30)의 길이 방향으로 구동하면서 효과적으로 플랜지(30)의 응력을 계측할 수 있다.

위와 같이, H빔의 비파괴 계측장치(100)는 H빔(10)의 웹(20)과 플랜지(30)의 응력을 계측하기에 각각 적합한 구조로 구현되어, 효과적으로 H빔(10)의 응력을 계측할 수 잇다.

다음으로, H빔의 비파괴 계측장치(100)의 구체적인 특징과 그에 따른 효과를 설명한다.

먼저, H빔의 비파괴 계측장치(100)의 구성요소 즉, 본체(110), 결합부(120), 지지부(130) 및 계측부(140)는 모두 조립식으로 형성될 수 있기 때문에 비파괴 계측장치(100)의 운반 및 설치가 용이하다는 장점이 있다.

본체(110)는 H빔(10)의 상,하 플랜지(30) 사이 또는 플랜지(30)의 폭 방향을 따라 배치된다.

따라서, 본체(110)는 장방형의 판 구조로 형성되는 것이 구조적으로 안정적이다.

앞서 설명한 바와 같이, 본체(100)는 본체(110)의 양단에 형성된 결합부(120)에 의해 플랜지(30)와 결합한다.

여기서, 결합부(120)는 플랜지(30)에 대하여 결합 및 해체가 용이하도록 형성되는 것이 바람직하다.

그 이유는, 결합부(120)의 결합 및 해체가 용이하면, 본체(110) 및, 지지부(120), 그리고 응력 계측부(140)가 모두 H빔(10)의 계측 영역에 대하여 설치 위치를 변경하며 응력을 계측하는 것이 매우 용이하기 때문이다.

이를 통해, 응력 계측부(140)가 H빔에 대하여 웨브(20)의 길이 방향 또는 플랜지(30)의 길이 방향으로 구동할 수 있다.

따라서, 보다 편리하고 정밀하게 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 길이 방향으로 형성되는 응력을 계측할 수 있다는 효과가 있다.

다음으로, 본 발명은 응력 계측부(140)가 보다 효과적으로 H빔(10)의 응력을 계측할 수 있는 구조를 제시한다.

이를 위해서는, 본체(110)에서 H빔(10) 측으로 연장 설치되는 지지부(130)가 H빔(10)에 대하여 상하 또는 좌우로 구동할 수 있도록, 본체(110)에 지지부(130)의 타단이 관통 결합하는 장공(111)이 형성되는 것이 바람직하다(도 2,3).

즉, 지지부(130)의 타단이 장공(111)을 통해 구동하며, 이를 통해 지지부(130)의 일단에 결합된 응력 계측부(140)가 웨브(20)의 상,하 방향 또는 플랜지(30)의 폭 방향으로 구동하게 된다.

따라서, 계측장치(100)를 간단하고 편리하게 구동하며, H빔(10)의 응력을 쉽고 정밀하게 계측할 수 있다.

한편, 결합부(120)는 결합홈(121)이 형성되어 결합홈(121)에 플랜지(30)가 삽입되는 구조가 안정적이다.

여기서, 결합홈(121)은 플랜지(30)와 결합홈 고정부재(150)에 의해 측방 결합하도록 한다.

결합홈 고정부재(150)는 결합홈(121)의 상측 및 하측에 모두 설치될 수 있다(도 4).

이와 같은 구조는, 결합부(120)와 플랜지(30)가 상,하 방향에서 결합이 이루어지므로, 보다 견고한 결합을 얻을 수 있는 구조이다.

또한, 결합홈 고정부재(150)는 결합홈(121)의 상측 또는 하측에 설치될 수 있다.

즉, 본체(110)가 결합한 결합부(120)의 반대쪽 측방에 하나의 결합홈 고정부재(150)가 설치되는 구조이다(도 5).

이는, 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

또한, 결합홈 고정부재(150)는 볼트를 사용하는 것이 결합이 견고하며, 사용성이 좋기 때문에 바람직하다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 H빔의 비파괴 계측장치(100)는, H빔(10)에 설치되기에 적합한 구조로 형성되어, H빔(10)의 응력을 측정하는 작업이 매우 용이한 것을 특징으로 한다.

상기 효과를 극대화하기 위하여, 결합부(120)는 다음과 같은 구조로 형성될 수도 있다.

본체(110)에 형성된 장공(111)의 양단에 결합부(120)가 설치되는 구조이다(도 6).

이와 같은 구조는, 실제 현장에서 플랜지(30)의 길이에 상응하도록 결합부(120)의 설치 위치를 조절할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, H빔(10)의 응력 계측 영역에 대하여 본체(110)의 설치 영역 및, 응력 계측부(140)의 구동 영역을 조절할 수 있으므로, 실제 H빔(10)에 적합한 구조로 응력을 계측할 수 있는 효과를 얻는다.

도 3에 도시된 바와 같이, 지지부(130)의 타단은 본체(110)에 형성된 장공(111)에 관통 결합하여 구동하게 되는데, H빔(10)의 응력을 계측하는 동안에는 지지부(130)가 장공(111)에 고정된 채로 있어야 한다.

따라서, 이중 너트(170)를 사용하여, 지지부(130)의 타단을 장공(111)에 고정하도록 한다(도 3).

이중 너트(170)는 장공(111)에 설치되기에 바람직한 결합 부재로써, 설치 및 해체가 간편하고 결합력이 견고하다는 장점이 있다.

한편, 응력 계측부(140)에는 본체(110) 및 지지부(130)에 의하여 상당한 압력이 가해질 수 있다.

이는, H빔(10)의 응력을 계측하는 작업에 방해가 될 수 있을 뿐만 아니라, 비파괴 계측 장치(100) 및 H빔(10)의 구조적 안정성을 저해하는 원인이 될 수 있다.

따라서, 지지부(130)에는 압력 조절부(180)를 형성하여, 응력 계측부(140)가 H빔(10)에 일정한 압력으로 접촉되도록 하여, H빔(10)에 과대한 압력이 가해지는 것을 방지 한다(도 2,3).

이 때, 응력 계측부(140)는 스프링(181)을 사용할 수 있다.

스프링(181)은 일정 크기 이상의 압력이 가해지는 것을 방지하는 기능을 충족시키기에 적합한 부재이며, 경량이고, 설치가 간편하다는 장점이 있다.

다음으로, 본 발명의 H빔의 비파괴 계측장치(100)의 응력 계측부(140)를 이용하여, H빔(10)의 응력을 계측하는 방법을 구체적으로 설명한다.

도 8 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른, H빔의 비파괴 계측장치(100)는 자기변형효과(magnetostriction effect)를 이용하여 H빔(10)의 응력을 비파괴적으로 계측하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 강자성체(ferromagnetic substance)를 자화(magnetization)시킬 때 강자성체에 가해준 자계(magnetic field)의 세기에 따라 자로(magnetic circuit)의 방향으로 길이가 변하는데, 이러한 길이의 변화를 자기변형이라 한다.

길이에 대한 자기변형은 자화를 시키는 방향에 평행하게 변형하며, 재료에 따라 자기변형의 특성이 달라지는데, 자기변형이 자화한 방향으로 늘어나면 정의 자기변형이라 하며, 자기변형이 자화한 방향으로 줄어들면 부의 자기변형이라 한다.

H빔(10)은 자화가 되면 정의 자기변형이 발생한다.

즉, H빔(10)에 인장응력이 발생하면 자기변형이 자화한 방향으로 늘어난 투자율(magnetic permeability)이 좋아지며, 따라서 계측부의 강재응력산출부에 의해 이러한 투자율의 변화로부터 H빔(10)의 응력 상태를 계측할 수 있다.

특히, 도 8을 참조하면, 'ㄷ'자 모양의 제1철심(142)과 제2철심(144)을 상호 교차되도록 결합한 후, 제1철심(142)에 전기가 입력되는 입력코일(142a)을 권선하고, 제2철심(144)에 입력코일(142a)과 연결되는 출력코일(144a)을 권선하여 H빔(10)의 응력 계측을 위한 응력 계측부(140)를 제작하여, 이 응력 계측부(140)를 H빔(10)에 접촉시킨 상태에서 입력코일(142a)에 전류를 흘리면, H빔(10)의 투자율은 H빔(10)의 응력 방향(μx,μy), 즉 이방성에 따라 다르므로, 투자율의 차이로 인하여 제1철심(142) 및 제2철심(144)에 도시된 화살표 방향과 같이 출력코일(144a)에 유도전류가 흘러 출력전압이 발생하게 된다.

출력코일(144a)에서 발생되는 출력전압은 일반적인 자기변형효과에서 정의되고 있는 다음 [수학식1]과 같이 계산될 수 있다.

[수학식1]

V=N(μx -μy)

여기서, N은 H빔(10)의 자기적 특성, 응력 계측부(140)와 H빔(10)의 거리(g) 등에 의해 정해지는 상수이다.

H빔(10) 투자율의 이방성(μx -μy)은 상호 직교하는 2축의 응력차(σx-σy)에 비례하므로 다음과 같은 [수학식 2]가 도출될 수 있다.

[수학식 2]

V=K(σx-σy)

여기서, K는 응력감도상수로 입력코일(142a), 출력코일(144a) 및 H빔(10)의 자기적 특성 등에 따라 정해지는 상수이며, 응력차(σx-σy)가 최종적으로 계측하고자 하는 H빔(10)의 응력이다.

나아가, 상술한 바와 같이 H빔(10)의 투자율은 응력 방향에 따라 다르며, 주응력 방향에서 응력이 제일 크므로, H빔(10)의 응력 계측 신뢰도를 높이기 위해서는 주응력 방향에서 H빔(10)의 응력을 산출하는 것이 바람직할 수 있다.

그런데, H빔(10)의 주응력 방향을 알고 있는 경우에는 H빔(10)의 주응력에 맞춰 응력 계측부(140)를 H빔(10)에 접촉시키면 된다.

하지만, 대부분의 H빔(10)의 경우, H빔(10)에 여러 응력이 작용하고 있으며 수많은 H빔(10)의 주응력 방향을 일일이 숙지하고 있기 어렵다.

하여, H빔(10)의 응력이 클수록 출력전압이 커지는 것을 이용하여 다음과 같이 H빔(10)의 주응력을 탐지하는 방법을 제시할 수 있다.

즉, 제1,제2철심(144)이 H빔(10)에 접촉된 상태에서 제1,제2철심(144)을 일체로 회전시키면서 출력전압을 계측하여 출력전압이 최대가 되는 방향을 탐지함으로써 주응력 방향으로 정할 수 있다.

그런데, 360도 전 방향에서 출력전압을 계측하여 주응력 방향을 정하는 것은 너무 시간이 많이 소요되어 실용적이지 못할 수 있다.

그리고, 응력 계측부(140)를 회전시켰을 때 출력전압은 180도 주기를 가지는 코싸인(cosine) 곡선으로 나타날 수 있다.

하여, 임의 설정한 위치를 기준으로 응력 계측부(140)를 회전시키면서 복수 방향에서 각각 출력전압을 계측한 후, 출력전압을 계측한 각도 대비 출력전압에 따른 코싸인 곡선으로부터 출력전압이 최대가 되는 방향을 도출하여 주응력 방향으로 정하는 것이 실용적이라 할 수 있다.

예컨대, 임의 기준(a)을 0도로 정하고, 시계방향으로 0도, 45도, 90도, 135도 방향(a, b,c,d)에서 각각 출력전압(a1,b1,c1,d1)을 계측한 후, 이 4개의 방향 및 출력전압 데이터를 코사인 곡선으로 연결하면, 코사인 곡선으로부터 최대 출력전압에 따른 방향이 유추될 수 있다(도 10,11).

즉, 도 11에 도시된 바와 같은 코사인 곡선에서는 0도와 45도 방향 사이의 대략 30도 방향에서 최대 출력전압이 발생될 수 있음을 유추할 수 있다.

따라서, 이와 같이 코싸인 곡선으로부터 도출된 출력전압을 상기한 [수학식 2]로부터 다음 [수학식 3]에 의해 H빔(10)의 응력을 산출할 수 있다.

[수학식 3]

V=Kσcosθ

여기서, θ는 주응력 방향에 따른 각도이다.

따라서, H빔(10)에 작용하는 주응력 방향을 알지 못하더라도 용이하게 주응력 방향에 따른 H빔(10)의 응력을 도출해낼 수 있다.

한편, 응력감도상수 K는 다음과 같이 사전에 산출할 수 있다(도 12,13).

비파괴검사대상인 H빔(10)와 동일한 종류로서 외부 응력이 전혀 작용하지 않은 샘플(10')을 준비하여, 샘플에 응력 계측부(140)의 제1,제2철심(142,144)을 접촉시킴과 아울러 스트레인게이지(40)를 설치한 후, 하중재하시험을 실시한다.

예컨대, 샘플(10')의 양단을 지보재(50)로 결속한 상태에서 샘플(10')의 중앙에 소정의 하중(2)을 부하할 수 있다.

그러면, 응력 계측부(140)로부터 출력전압이 계측될 수 있고, 아울러 스트레인게이지(40)로부터 응력이 계측될 수 있기 때문에, 이와 같이 계측된 출력전압과 응력을 상기한 [수학식 2] 또는 [수학식 3]에 대입함으로써, H빔(10)에 따른 응력감도상수 K를 산출하여 설정할 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

10 : H빔 20 : 웨브
30 : 플랜지 40 : 스트레인게이지
50 : 지보재 100 : H빔의 비파괴 계측장치
110: 본체 111 : 장공
120 : 결합부 121 : 결합홈
130 : 지지부 140 : 응력 계측부
121a : 입력코일 142 : 제1철심
144a : 출력코일 144 : 제2철심
150 : 결합홈 고정부재 160 : 결합부 고정부재
170 : 이중 너트 180 : 압력 조절부
181 : 스프링 190 : 받침부

Claims

H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 응력을 계측하기 위한 장치로서,
상기 H빔(10)의 계측 영역에서 소정 간격(g)만큼 이격되어 설치된 본체(110);
상기 본체(110)가 상기 플랜지(30)에 결합하도록 상기 본체(110)의 양단에 형성된 결합부(120);
상기 본체(110)에서 상기 H빔(10) 측으로 연장 설치되는 지지부(130);
상기 지지부(130)의 일단에 설치되어, 상기 H빔(10)의 웨브(20) 또는 플랜지(30)의 응력을 계측하는 응력 계측부(140);를
포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 1항에 있어서,
상기 본체(110)는
상기 지지부(130)가 상기 H빔(10)에 대하여 상하 또는 좌우로 구동하기 위하여, 상기 지지부(130)의 타단이 관통 결합하도록 형성된 장공(111);을
더 포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 1항에 있어서,
상기 결합부(120)는
결합홈(121);이 형성된 구조를 포함하며, 상기 결합홈(121)에 상기 플랜지(30)가 삽입되는 상태에서, 결합홈 고정부재(150);에 의해 측방 결합하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 3항에 있어서,
상기 결합홈 고정부재(150)는
상기 결합홈(121)의 상측 및 하측에 모두 설치되는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 3항에 있어서,
상기 결합홈 고정부재(150)는
상기 결합홈(121)의 상측 또는 하측에 설치되는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 1항에 있어서,
상기 결합부(120)는
상기 장공(111)의 양단에 형성되며, 결합부 고정부재(160);에 의하여 상기 장공(111)에 고정되는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 1항에 있어서,
상기 지지부(130)는
이중 너트(170);에 의하여 상기 장공(111)에 고정되는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 1항에 있어서,
상기 지지부(130)는
상기 응력 계측부(140)가 상기 H빔(10)에 일정한 압력으로 접촉되도록 형성된 압력 조절부(180);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 8항에 있어서,
상기 압력 조절부(180)는
스프링(181)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 1항에 있어서,
상기 플랜지(30)의 응력을 계측하기 위하여, 상기 본체(110)가 상기 플랜지(30)의 폭 방향을 따라 배치되도록 상기 본체(110)와 상기 결합부(120) 사이에 형성된 받침부(190);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응력 계측부(140)는
입력코일(142a)이 권선되며 H빔(10)의 일측에 접촉되는 제1철심(142);
상기 입력코일(142a)과 연결된 출력코일(144a)이 권선되며 상기 H빔(10)의 타측에 접촉되는 제2철심(144);
상기 입력코일(142a)에 전류를 흘러 상기 H빔(10)의 주응력 방향에서 상기 출력코일(144a)로부터 발생되는 출력전압을 계측하여 상기 계측된 출력전압으로부터 상기 H빔(10)의 응력을 산출하는 산출부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 11항에 있어서,
상기 응력 계측부(140)는
상기 제1,제2철심(142,144)이 상호 일체로 결속된 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 12항에 있어서,
상기 응력 계측부(140)는
상기 제1철심(142)와 제2철심(144)이 각각 'ㄷ'자모양으로 형성되어 상호 교차되도록 결합된 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 13항에 있어서,
상기 산출부는
상기 제1,제2철심(144)을 일체로 회전시키면서 계측된 복수 회의 출력전압 중 최대 출력전압으로부터 상기 H빔(10)의 응력을 산출하는 H빔응력산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).
제 13항에 있어서,
상기 산출부는
임의 설정한 위치를 기준으로 상기 제1,제2철심(144)을 회전시키면서 복수 방향에서 각각 상기 출력전압이 계측되면, 기 설정된 상기 출력전압을 계측한 각도 대비 상기 출력전압에 따른 코싸인 곡선으로부터 획득한 최대 출력전압에 의해 상기 H빔(10) 응력을 산출하는 H빔응력산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 H빔의 비파괴 계측장치(100).