KR20160150175A - 다기능 전단시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다기능 전단시험장치에 관한 것으로써, 공시체가 충진되는 충진부; 상기 공시체를 가압하는 제1가압부; 상기 제1가압부에 의해 상기 공시체에 가해지는 하중인 연직하중을 측정하는 제1측정부; 상기 제1가압부에 대해 독립적으로 동작하며, 상기 제1가압부가 상기 공시체를 가압하는 방향에 수직하는 방향으로 상기 공시체를 가압하는 제2가압부; 상기 제2가압부에 의해 상기 공시체에 가해지는 하중인 전단하중을 측정하는 제2측정부; 및 상기 충진부에 연결되어 상기 충진부의 변위를 측정하는 변위측정부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전단시험 과정에서 모멘트가 발생되는 것이 억제된다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.

Description

다기능 전단시험장치{MULTI-FUNCTIONAL APPARATUS FOR TESTING SHEAR STRESS}
본 발명은 다기능 전단시험장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 공시체를 가압하는 제1가압부와 제1가압부가 공시체를 가압하는 방향에 수직하는 방향으로 공시체를 가압하되 제1가압부에 대해 독립적으로 동작하는 제2가압부를 이용하여 전단시험 과정에서 모멘트가 발생되는 것을 억제함으로써, 전단시험의 신뢰성을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 다기능 전단시험장치에 관한 것이다.
생활 및 공장 폐기물의 급속한 증가로 인해 폐기물 매립시설 및 매립장의 건립이 증가하고 있다. 이러한 폐기물 매립시설 및 매립장은 지역주민들의 반대에 의해 주거 지역에 위치될 수 없는 바, 일반적으로 산지 및 해안지역에 위치한다.
산지 및 해안지역에 위치한 폐기물 매립시설은 매립장에서 발생하는 침출수를 철저하게 관리하는 것이 중요하다. 침출수에는 유해한 물질이 다수 포함되어 있으며, 이러한 침출수가 산지 및 해안지역으로 유출되는 경우, 환경이 크게 훼손될 수 있기 때문이다. 이러한 침출수의 유출의 방지를 위해, 매립장의 바닥과 사면에는 토목섬유로 마련되는 차수시설이 설치된다.
이러한 차수시설에 이용되는 토목섬유는 차수시설이 건립된 이후, 시간이 지남에 따라 늘어나게 되는데, 토목섬유가 늘어남에 따라 지반과 토목섬유 사이의 접촉면도 확대된다. 이러한 확되된 접촉면은 일반적으로 낮은 전단강도를 가지게 되기 때문에, 토목섬유가 늘어나게 되면, 매립장의 구조적 안정성이 크게 문제된다.
따라서, 매립장의 설계시에는 접촉면을 중요하게 고려해야 하며, 특히, 접촉면의 전단강도를 정확하게 평가하는 것이 중요하다.
근래에 다기능 접촉면 전단시험기(M-PIA)를 이용한 매립장 침출수의 화학성분이 접촉면 전단강도에 미치는 동적 영향에 대한 연구가 수행되었다.(김재근, 2010.8, 한서대학교 대학원 토목공학과 석사학위논문)
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연구에서 사용된 다기능 접촉면 전단시험기는 전단상자(8)와 전단링(7)과 멤브레인(5)과 수직하중 및 전단하중을 측정하는 로드셀(3)과 연직하중 및 전단하중을 발생시키는 액추에어터(1,2)와 수직 변위계와 와이어 게이지(6)와 제어장치와 데이터 수집 프로그램 등으로 구성된다.
이러한 다기능 접촉면 전단시험기는 연직하중을 발생시키는 수직 액추에이터(1)와 전단하중을 발생시키는 수평 액추에이터(2)가 연계되어 동작하도록 마련된다. 이러한 구조에 의해서, 전단링(7)에서는 연직하중과 전단하중이 동시에 가해지게 되며, 이에 의해, 연직하중과 전단하중의 합력이 형성되어 시험자가 의도하지 않은 모멘트가 생성된다. 상술한 과정에서 생성된 모멘트에 의해, 공시체에서 순수한 전단거동이 획득되는 것이 저해되어 시험의 신뢰성이 크게 저하되는 문제가 있다.
한편, 상술한 종래의 다기능 접촉면 전단시험기를 이용한 전단시험은 상온에서 실시되는데, 매립장의 현장, 즉, 지반과 토목섬유 사이의 접촉면의 온도는 시험이 실시되는 상온과는 상이하다. 따라서, 상술한 종래의 다기능 접촉면 전단시험기에 의해서는 실제 현장과 동일한 조건에서 시험을 실시할 수 없고, 이에 의해서, 시험결과의 오차가 발생하는 등, 시험의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 다기능 전단시험장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 공시체를 가압하는 제1가압부와 제1가압부가 공시체를 가압하는 방향에 수직하는 방향으로 공시체를 가압하되 제1가압부에 대해 독립적으로 동작하는 제2가압부를 이용하여 전단시험 과정에서 모멘트가 발생되는 것을 억제함으로써, 전단시험의 신뢰성을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 다기능 전단시험장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 공시체가 충진되는 충진부; 상기 공시체를 가압하는 제1가압부; 상기 제1가압부에 의해 상기 공시체에 가해지는 하중인 연직하중을 측정하는 제1측정부; 상기 제1가압부에 대해 독립적으로 동작하며, 상기 제1가압부가 상기 공시체를 가압하는 방향에 수직하는 방향으로 상기 공시체를 가압하는 제2가압부; 상기 제2가압부에 의해 상기 공시체에 가해지는 하중인 전단하중을 측정하는 제2측정부; 및 상기 충진부에 연결되어 상기 충진부의 변위를 측정하는 변위측정부를 포함하는 다기능 전단시험장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 제1가압부는, 회전력을 제공하는 제1모터부; 및 상기 제1모터부로부터 회전력을 전달받아 직선운동함으로써, 상기 공시체에 상기 연직하중을 가하는 제1로드부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2가압부는, 회전력을 제공하는 제2모터부; 상기 제2모터부로부터 회전력을 전달받아 직선운동하는 제2로드부; 및 상기 충진부가 설치되며, 상기 제2로드부에 의해 직선운동함으로써 상기 충진부에 상기 전단하중을 가하는 슬라이딩부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬라이딩부는, 상기 제2로드부가 직선운동하는 방향을 따라 형성되는 레일부; 상기 충진부가 설치되며, 상기 레일부의 길이방향을 따라 이동가능하게 상기 레일부에 설치되는 이동부; 상기 이동부에 설치되는 평판부; 및 상기 제2로드부와 상기 평판부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 공시체로 열에너지를 공급하는 히터부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 히터부는, 상기 충진부의 일단부에 설치되어 상기 공시체로 열에너지를 공급하는 제1히터; 및 상기 충진부를 사이에 두고 상기 제1히터에 마주하도록 상기 충진부의 타단부에 설치되며, 상기 공시체로 열에너지를 공급하는 제2히터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1히터는, 유체가 유동되는 유로를 형성하는 제1배관; 상기 제1배관으로 유체를 공급하는 제1온수공급부; 제1돌출부가 형성되며, 제1돌출부로 열에너지가 집중될 수 있도록, 상기 제1배관이 상기 제1돌출부에 권취되는 제1케이스; 및 열에너지가 외부로 방출되는 것이 방지되도록 상기 제1케이스에 설치되는 제1플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2히터는, 유체가 유동되는 유로를 형성하는 제2배관; 상기 제2배관으로 유체를 공급하는 제2온수공급부; 제2돌출부가 형성되며, 제2돌출부로 열에너지가 집중될 수 있도록, 상기 제2배관이 상기 제2돌출부에 권취되는 제2케이스; 및 열에너지가 외부로 방출되는 것이 방지되도록 상기 제2케이스에 설치되는 제2플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 충진부는, 상기 공시체가 수용되는 수용공간이 형성되도록 복수개의 링으로 마련되어 적층되는 전단링; 상기 전단링과 상기 제1케이스 사이에 배치되며, 상기 제1케이스에 접촉되어 열에너지를 전달받는 제1캡; 및 상기 전단링과 상기 제2케이스 사이에 배치되며, 상기 제2케이스에 접촉되어 열에너지를 전달받는 제2캡을 포함할 수 있다.
또한, 상기 변위측정부는, 상기 복수개의 전단링에 각각 연결되는 와이어부; 및 상기 와이어부의 장력을 측정함으로써, 상기 공시체의 변위를 측정하는 변위계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전단시험 과정에서 모멘트가 발생되는 것이 억제된다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
또한, 공시체로 열에너지가 공급됨으로써, 매립장의 현장과 동일한 온도조건으로 전단시험이 실시될 수 있다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
도 1은 다기능 접촉면 전단시험기를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 사시도 이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 측면도 이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 정면도 이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 충진부와 히터부의 분해 사시도 이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 충진부와 히터부와 변위측정부의 외관을 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치가 함체부에 설치된 것을 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치를 이용한 전단시험방법을 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 사시도 이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 측면도 이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 정면도 이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 충진부와 히터부의 분해 사시도 이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치의 충진부와 히터부와 변위측정부의 외관을 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치가 함체부에 설치된 것을 도시한 것이다.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치(100)는 충진부(110)와 제1가압부(120)와 제1측정부(130)와 제2가압부(140)와 제2측정부(150)와 변위측정부(160)와 히터부(170)와 함체부(180)를 포함한다.
충진부(110)는 공시체(供試體)가 충진되는 것으로서, 전단링(111)과 제1캡(112)과 제2캡(113)을 포함한다.
전단링(111)은 공시체가 수용되는 수용공간이 형성되도록 복수개의 링으로 마련되어 적층되는 것으로써, 후술하는 제1캡(112)과 제2캡(113)에 사이에 배치되며, 후술하는 와이어부(161)에 연결된다.
상술한 전단링(111)은 후술하는 제1가압부(120)에 의해 연직하중을 인가받고, 후술하는 제2가압부(140)에 의해 전단하중을 인가받는다. 이에 의해서, 복수개의 링 간에 변위가 발생되며, 발생된 변위는 와이어부(161)를 통해 변위계(162)에서 측정된다.
제1캡(112)은 전단링(111)과 제1케이스(171a) 사이에 배치되는 것으로서, 후술하는 제1케이스(171a)에 접촉되어 열에너지를 전달받는다. 이러한 제1캡(112)의 일단면은 상술한 제1케이스(171a)에 접촉되며, 타단면은 전단링(111)에 충진되는 공시체에 접촉된다. 열에너지는 제1케이스(171a)에서 제1캡(112)의 일단면을 통해 공급되며, 공급된 열에너지는 제1캡(112)의 타단면을 통해 공시체로 전달된다.
또한, 제1캡(112)은 제1케이스(171a)에 형성된 제1돌출부(p1)가 삽입되도록 홈을 형성할 수 있다. 열에너지는 제1돌출부(p1)에 집중되기 때문에, 제1캡(112)은 제1캡(112)에 형성된 홈을 통해 제1돌출부(p1)로부터 효과적으로 열에너지를 공급받을 수 있다.
또한, 제1캡(112)은 공시체에 물을 공급하거나, 공시체에 공급된 물이 배출되는 드레인배관(dp)를 구비한다.
제2캡(113)은 전단링(111)과 제2케이스(172a) 사이에 배치되는 것으로써, 후술하는 제2케이스(172a)에 접촉되어 열에너지를 전달받는다. 이러한 제2캡(113)의 일단면은 상술한 제2케이스(172a)에 접촉되며, 타단면은 전단링(111)에 충진되는 공시체에 접촉된다. 열에너지는 제2케이스(172a)에서 제2캡(113)의 일단면을 통해 공급되며, 공급된 열에너지는 제2캡(113)의 타단면을 통해 공시체로 전달된다.
또한, 제2캡(113)은 제2케이스(172a)에 형성된 제2돌출부(p2)가 삽입되도록 홈을 형성할 수 있다. 열에너지는 제2돌출부(p2)에 집중되기 때문에, 제2캡(113)은 제2캡(113)에 형성된 홈을 통해 제2돌출부(p2)로부터 효과적으로 열에너지를 공급받을 수 있다.
또한, 제2캡(113)은 공시체에 물을 공급하거나, 공시체에 공급된 물이 배출되는 드레인배관(dp)를 구비한다.
제1가압부(120)는 공시체를 가압하는 것으로써, 제1모터부(121)와 제1로드부(122)를 포함한다.
제1모터부(121)는 회전력을 제공하는 것으로써, 후술하는 제1로드부(122)에 회전력을 전달한다. 이러한 제1모터부(121)는 서보모터(Servo Motor)로 마련될 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 회전력을 제1로드부(122)로 전달할 수 있는 것이라면 어떠한 것으로 마련되더라도 무방하다.
제1로드부(122)는 상술한 제1모터부(121)로부터 회전력을 전달받아 직선운동하는 것으로써, 공시체에 연직하중을 가한다. 이러한 제1로드부(122)의 단부에는 후술하는 제1측정부(130)가 설치되며, 제1로드부(122)가 직선운동함으로써, 공시체에 가해지는 연직하중이 제1측정부(130)에서 측정된다. 이러한 제1로드부(122)는 스크류형태로 마련될 수 있다.
제1측정부(130)는 상술한 제1가압부(120)에 의해 공시체에 가해지는 하중인 연직하중을 측정하는 것으로써, 상술한 제1로드부(122)의 단부에 설치된다. 상술한 제1측정부(130)에서 측정된 연직하중에 대한 정보는 증폭기로 전달되어 증폭된 후 단말기(t)로 전달되어 공시체의 거동특성 분석 및 파괴형상 분석 등에 이용된다.
제2가압부(140)는 상술한 제1가압부(120)가 공시체를 가압하는 방향에 수직하는 방향으로 공시체를 가압하는 것으로써, 제1가압부(120)에 대해 독립적으로 동작한다. 이러한 제2가압부(140)는 제2모터부(141)와 제2로드부(142)와 슬라이딩부(143)를 포함한다.
제2모터부(141)는 회전력을 제공하는 것으로써, 후술하는 제2로드부(142)에 회전력을 전달한다. 이러한 제2모터부(141)는 서보모터(Servo Motor)로 마련될 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 회전력을 제2로드부(142)로 전달할 수 있는 것이라면 어떠한 것으로 마련되더라도 무방하다.
제2로드부(142)는 상술한 제2모터부(141)로부터 회전력을 전달받아 직선운동하는 것으로써, 슬라이딩부(143)가 직선운동되도록 슬라이딩부(143)에 연결된다.
슬라이딩부(143)는 상술한 제2로드부(142)에 연결되는 것으로써, 상술한 제2로드부(142)에 의해 직선운동되어 충진부(110)에 전단하중을 가한다. 이러한 슬라이딩부(143)는 레일부(143a)와 이동부(143b)와 평판부(143c)와 연결부(143d)를 포함한다.
레일부(143a)는 상술한 제2로드부(142)가 직선운동하는 방향을 따라 형성되는 것으로써, 후술하는 함체부(180)의 저면에 설치된다. 이러한 레일부(143a)에는 후술하는 이동부(143b)가 이동가능하게 설치된다. 이동부(143b)는 상술한 레일부(143a)의 길이방향을 따라 이동하는 것으로써, 상술한 레일부(143a)에 설치된다. 이러한 이동부(143b)의 상면에는 평판부(143c)가 설치된다. 평판부(143c)는 상술한 이동부(143b)가 저면에 설치되는 것으로써, 상면에는 제2플레이트(172d)가 설치된다. 연결부(143d)는 상술한 제2로드부(142)와 평판부(143c)를 연결한다.
상술한 레일부(143a)와 이동부(143b)와 평판부(143c)와 연결부(143d)를 포함하는 슬라이딩부(143)에 의하면, 충진부(110)로 전단하중이 용이하게 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2모터부(141)와 제2로드부(142)와 슬라이딩부(143)를 포함하는 제2가압부(140)는 제1가압부(120)와는 별개로 동작할 수 있다. 이에 의해서, 공시체에 연직하중과 전단하중이 연계되어 인가되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 상술한 제2가압부(140)에 의하면, 시험과정 중에서 시험자가 의도하지 않는 모멘트가 생성되는 것이 방지된다. 이에 의해, 공시체에 순수한 전단거동이 발생 될 수 있어, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
제2측정부(150)는 상술한 제2가압부(140)에 의해 공시체에 가해지는 하중인 전단하중을 측정하는 것으로써, 상술한 제2로드부(142)의 단부에 설치된다. 상술한 제2측정부(150)에서 측정된 전단하중에 대한 정보는 증폭기로 전달되어 증폭된 후 단말기(t)로 전달되어 공시체의 거동특성 분석 및 파괴형상 분석 등에 이용된다.
변위측정부(160)는 충진부(110)의 전단링(111)에 연결되어 전단링(111)의 변위를 측정하는 것으로써, 와이어부(161)와 변위계(162)를 포함한다.
와이어부(161)는 복수개로 마련되어 일단부가 전단링(111)을 구성하는 복수개의 링에 각각 연결되는 것으로써, 타단부는 후술하는 변위계(162)에 연결된다.
변위계(162)는 상술한 와이어부(161)에 연결되는 것으로써, 시험이 실시되는 과정에서 와이어부(161)의 장력을 측정함으로써, 공시체의 변위를 측정한다. 이러한 변위계(162)에 의해 측정된 공시체의 변위에 대한 정보는 단말기(t)로 전달된다. 단말기(t)에서는 전달받은 정보를 이용하여 와이어의 변위 분석, 공시체의 거동특성 분석, 공시체의 파괴형상을 비교, 분석한다.
히터부(170)는 공시체로 열에너지를 공급하는 것으로써, 제1히터(171)와 제2히터(172)를 포함한다.
제1히터(171)는 공시체로 열에너지를 전달하도록 충진부(110)의 제1캡(112)에 접촉되는 것으로써, 제1배관(171c)과 제1온수공급부(171d)와 제1케이스(171a)와 제1플레이트(171b)를 포함한다.
제1배관(171c)은 유체가 유동되는 유로를 형성하는 것으로써, 후술하는 제1온수공급부(171d)로부터 유체를 공급받는다. 여기서 유체는 열에너지를 포함하는 액체 또는 기체일 수 있다. 열에너지를 포함하는 유체는 제1유입구(i1)를 통해 유로로 유입되어 열교환을 마친 후 제1유출구(o1)를 통해 외부로 배출된다. 이러한 제1배관(171c)은 후술하는 제1케이스(171a)에 설치되며, 제1케이스(171a)의 내부에 형성된 돌출부에 권취된다.
제1온수공급부(171d)는 상술한 제1배관(171c)부로 유체를 공급하는 것으로써, 제1배관(171c)부의 제1유입구(i1)로 유체를 공급한다.
제1케이스(171a)는 제1배관(171c)이 수용되는 것으로써, 제1배관(171c)이 권취되는 제1돌출부(p1)를 형성한다. 이러한 제1돌출부(p1)에 의해서, 제1배관(171c)에서 유체가 유동되는 과정에서 열에너지가 제1돌출부(p1)로 집중될 수 있다. 제1돌출부(p1)는 제1캡(112)을 향하는 방향으로 연장되어 제1캡(112)에 형성된 홈에 삽입됨으로써 제1캡(112)에 접촉된다. 상술한 구조에 의해 제1돌출부(p1)에 집중된 열에너지가 제1캡(112)으로 용이하게 전달될 수 있다.
제1플레이트(171b)는 상술한 제1케이스(171a)에 설치되는 것으로써, 열에너지가 외부로 방출되는 것을 방지한다.
제2히터(172)는 제2캡(113)에 접촉되어 공시체로 열에너지를 공급하는 것으로써, 충진부(110)를 사이에 두고 제1히터(171)와 마주하게 배치된다. 이러한 제2히터(172)는 제2배관(172a)과 제2온수공급부(172b)와 제2케이스(172c)와 제2플레이트(172d)를 포함한다.
제2배관(172c)은 유체가 유동되는 유로를 형성하는 것으로써, 후술하는 제2온수공급부(172d)로부터 유체를 공급받는다. 여기서 유체는 열에너지를 포함하는 액체 또는 기체일 수 있다. 열에너지를 포함하는 유체는 제2유입구(i2)를 통해 유로로 유입되어 열교환을 마친 후 제2유출구(o2)를 통해 외부로 배출된다.
이러한 제2배관(172c)은 후술하는 제2케이스(172a)에 설치되며, 제2케이스(172a)의 내부에 형성된 돌출부에 권취된다.
제2온수공급부(172d)는 상술한 제2배관(172c)으로 유체를 공급하는 것으로써, 제2배관(172c)의 제2유입구(i2)로 유체를 공급한다.
제2케이스(172a)는 제2배관(172c)이 수용되는 것으로써, 제2배관(172c)이 권취되는 제2돌출부(p2)를 형성한다. 이러한 제2돌출부(p2)에 의해서, 제2배관(172c)에서 유체가 유동 되는 과정에서 열에너지가 제2돌출부(p2)로 집중될 수 있다. 제2돌출부(p2)는 제2캡(113)을 향하는 방향으로 연장되어 제2캡(113)에 형성된 홈에 삽입됨으로써 제2캡(113)에 접촉된다. 상술한 구조에 의해 제2돌출부(p2)에 집중된 열에너지가 제2캡(113)으로 용이하게 전달될 수 있다.
제2플레이트(172b)는 상술한 제2케이스(172a)에 설치되는 것으로써, 열에너지가 외부로 방출되는 것을 방지한다.
따라서, 상술한 제1히터(171)와 제2히터(172)를 포함하는 히터부(170)에 의하면, 공시체로 열에너지가 공급됨으로써, 매립장의 현장과 동일한 온도조건으로 전단시험이 실시될 수 있다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
함체부(180)는 상술한 충진부(110)와 제1가압부(120)와 제1측정부(130)와 제2가압부(140)와 제2측정부(150)와 변위측정부(160)와 히터부(170)가 설치되는 공간을 제공하는 것으로써, 본체부(181)와 컨트롤러부(182)와 바퀴부(183)를 포함한다.
본체부(181)는 충진부(110)와 제1가압부(120)와 제1측정부(130)와 제2가압부(140)와 제2측정부(150)와 변위측정부(160)와 히터부(170)가 설치되는 공간을 제공한다.
컨트롤러부(182)는 상술한 본체부(181)에 설치되는 것으로써, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치(100)의 기타 구성들을 제어한다.
바퀴부(183)는 상술한 본체부(181)의 하측면에 설치되는 것으로써, 본체부(181)가 이동될 수 있도록 회전가능하게 마련된다.
상술한 충진부(110)와 제1가압부(120)와 제1측정부(130)와 제2가압부(140)와 제2측정부(150)와 변위측정부(160)와 히터부(170)와 함체부(180)를 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치(100)에 따르면, 전단시험 과정에서 모멘트가 발생 되는 것이 억제된다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다. 또한, 공시체로 열에너지가 공급됨으로써, 매립장의 현장과 동일한 온도조건으로 전단시험이 실시될 수 있다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
지금부터는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치를 이용한 전단시험방법에 대해 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치를 이용한 전단시험방법을 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치를 이용한 전단시험방법(S100)은 제1준비단계(S110)와 제2준비단계(S120)와 인가단계(S130)와 열에너지공급단계(S140)와 변위분석단계(S150)를 포함한다.
제1준비단계(S110)는 공시체를 전단링(111)에 충진시키기 전에 필요한 단계이며 상세한 과정은 다음과 같다. 우선, 제2캡(113)을 제2히터(172)에서 들어올린 다음, 제2커버(c2)를 제거하고, 고무링 등을 이용하여 멤브레인(미도시)을 제2캡(113)에 고정시킨다. 이때, 멤브레인(미도시)을 설치하는 이유는 공시체의 충진을 정밀히 함으로써, 전단시험 후, 접촉면 파괴 형상을 쉽게 파악하기 위함이다. 이후, 전단링(111)을 구성하는 복수개의 링을 순차적으로 멤브레인(미도시)에 삽입한 후, 제1커버(c1)를 결합한다. 이후, 멤브레인(미도시)을 제1커버(c1)의 상측으로 배출시켜 제1커버(c1)의 상측부를 감싼다.
제2준비단계(S120)는 공시체를 전단링(111)에 충진시킨 다음, 제1캡(112), 전단링(111), 제2캡(113)이 순차적으로 배치되도록 설치하는 단계이며, 상세한 과정은 다음과 같다. 멤브레인(미도시) 내부로 공시체를 충진한 후, 다짐을 실시한다. 다짐이 완료되면, 토목섬유를 설치한다. 이후, 제1커버(c1)의 상측부, 즉, 공시체의 상측부분에 제1캡(112)을 설치한다. 이후, 제1커버(c1)를 제거한 후, 제2캡(113)을 제2히터(172)에 설치하여 제1캡(112)과 전단링(111)과 제2캡(113)이 순차적으로 배치되게 한다.
인가단계(S130)는 상술한 제2준비단계(S120) 이후, 제1가압부(120)와 제2가압부(140)를 이용하여 연직하중과 전단하중을 공시체로 반복적으로 인가하는 단계이다. 상술한 바와 같이, 제2가압부(140)는 제1가압부(120)에 대해 독립적으로 동작한다. 이에 의해서, 전단시험 과정에서 모멘트가 발생 되는 것이 억제되어 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
열에너지공급단계(S140)는 열에너지를 공시체로 공급하는 단계로써, 상술한 인가단계의 과정에서 실시된다. 이러한 열에너지공급단계(S140)에 의해서, 매립장의 현장과 동일한 온도조건으로 전단시험이 실시될 수 있다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
변위분석단계(S150)는 변위계(162)를 통해 전달되는 정보가 단말기(t)에서 분석되는 단계이다. 단말기(t)는 변위계(162)로부터 전달받은 정보를 이용하여 와이어의 변위 분석, 공시체의 거동특성 분석, 공시체의 파괴형상을 비교, 분석을 수행한다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치를 이용한 전단시험방법에 의하면, 전단시험 과정에서 모멘트가 발생되는 것이 억제된다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다. 또한, 공시체로 열에너지가 공급됨으로써, 매립장의 현장과 동일한 온도조건으로 전단시험이 실시될 수 있다. 이에 의해서, 전단시험의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치
110 : 충진부 111 : 전단링
112 : 제1캡 113 : 제2캡
120 : 제1가압부 121 : 제1모터부
122 : 제1로드부 130 : 제1측정부
140 : 제2가압부 141 : 제2모터부
142 : 제2로드부 143 : 슬라이딩부
143a : 레일부 143b : 이동부
143c : 평판부 143d : 연결부
150 : 제2측정부 160 : 변위측정부
161 : 와이어부 162 : 변위계
170 : 히터부 171 : 제1히터
171a : 제1케이스 171b : 제1플레이트
171c : 제1배관 171d : 제1온수공급부
172 : 제2히터 172a : 제2케이스
172b : 제2플레이트 172c : 제2배관
172d : 제2온수공급부 180 : 함체부
181 : 본체부 182 : 컨트롤러부
183 : 바퀴부 i1 : 제1유입구
o1 : 제1유출구 i2 : 제2유입구
o2 : 제2유출구 p1 : 제1돌출부
p2 : 제2돌출부 dp : 드레인배관
c1 : 제1커버 c2 : 제2커버
t : 단말기 a : 증폭기
S100 : 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 전단시험장치를 이용한 전단시험방법
S110 : 제1준비단계 S120 : 제2준비단계
S130 : 인가단계 S140 : 열에너지공급단계
S150 : 변위분석단계

Claims (10)

  1. 공시체가 충진되는 충진부;
    상기 공시체를 가압하는 제1가압부;
    상기 제1가압부에 의해 상기 공시체에 가해지는 하중인 연직하중을 측정하는 제1측정부;
    상기 제1가압부에 대해 독립적으로 동작하며, 상기 제1가압부가 상기 공시체를 가압하는 방향에 수직하는 방향으로 상기 공시체를 가압하는 제2가압부;
    상기 제2가압부에 의해 상기 공시체에 가해지는 하중인 전단하중을 측정하는 제2측정부; 및
    상기 충진부에 연결되어 상기 충진부의 변위를 측정하는 변위측정부를 포함하는 다기능 전단시험장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1가압부는,
    회전력을 제공하는 제1모터부; 및 상기 제1모터부로부터 회전력을 전달받아 직선운동함으로써, 상기 공시체에 상기 연직하중을 가하는 제1로드부를 포함하는 다기능 전단시험장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2가압부는,
    회전력을 제공하는 제2모터부; 상기 제2모터부로부터 회전력을 전달받아 직선운동하는 제2로드부; 및 상기 충진부가 설치되며, 상기 제2로드부에 의해 직선운동함으로써 상기 충진부에 상기 전단하중을 가하는 슬라이딩부를 포함하는 다기능 전단시험장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 슬라이딩부는,
    상기 제2로드부가 직선운동하는 방향을 따라 형성되는 레일부; 상기 충진부가 설치되며, 상기 레일부의 길이방향을 따라 이동가능하게 상기 레일부에 설치되는 이동부; 상기 이동부에 설치되는 평판부; 및 상기 제2로드부와 상기 평판부를 연결하는 연결부를 포함하는 다기능 전단시험장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공시체로 열에너지를 공급하는 히터부를 더 포함하는 다기능 전단시험장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 히터부는,
    상기 충진부의 일단부에 설치되어 상기 공시체로 열에너지를 공급하는 제1히터; 및 상기 충진부를 사이에 두고 상기 제1히터에 마주하도록 상기 충진부의 타단부에 설치되며, 상기 공시체로 열에너지를 공급하는 제2히터를 포함하는 다기능 전단시험장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1히터는,
    유체가 유동되는 유로를 형성하는 제1배관; 상기 제1배관으로 유체를 공급하는 제1온수공급부; 제1돌출부가 형성되며, 제1돌출부로 열에너지가 집중될 수 있도록, 상기 제1배관이 상기 제1돌출부에 권취되는 제1케이스; 및 열에너지가 외부로 방출되는 것이 방지되도록 상기 제1케이스에 설치되는 제1플레이트를 포함하는 다기능 전단시험장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2히터는,
    유체가 유동되는 유로를 형성하는 제2배관; 상기 제2배관으로 유체를 공급하는 제2온수공급부; 제2돌출부가 형성되며, 제2돌출부로 열에너지가 집중될 수 있도록, 상기 제2배관이 상기 제2돌출부에 권취되는 제2케이스; 및 열에너지가 외부로 방출되는 것이 방지되도록 상기 제2케이스에 설치되는 제2플레이트를 포함하는 다기능 전단시험장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 충진부는,
    상기 공시체가 수용되는 수용공간이 형성되도록 복수개의 링으로 마련되어 적층되는 전단링; 상기 전단링과 상기 제1케이스 사이에 배치되며, 상기 제1케이스에 접촉되어 열에너지를 전달받는 제1캡; 및 상기 전단링과 상기 제2케이스 사이에 배치되며, 상기 제2케이스에 접촉되어 열에너지를 전달받는 제2캡을 포함하는 다기능 전단시험장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 변위측정부는,
    상기 복수개의 전단링에 각각 연결되는 와이어부; 및 상기 와이어부의 장력을 측정함으로써, 상기 공시체의 변위를 측정하는 변위계를 포함하는 다기능 전단시험장치.
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