KR20180083120A - 지중변위계 - Google Patents

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KR20180083120A
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이건주
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Abstract

본 발명은 지중변위계에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지반 구조물에 설치되어 지반 구조물의 압축력과 인장력에 의한 수직 및 수평 변위를 동시에 측정할 수 있으며, 지반 구조물의 지반강도를 증진시킬 수 있는 지중변위계에 관한 것이다.

Description

지중변위계{Underground displacement gauge}
본 발명은 지중변위계에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지반 구조물에 설치되어 지반 구조물의 축방향 하중과 횡방향 하중에 의한 수직 및 수평 변위를 동시에 측정할 수 있으며, 지반 구조물의 지반강도를 증진시킬 수 있는 지중변위계에 관한 것이다.
최근, 도심지역의 급속한 개발과 함께 좁은 공간을 최대로 활용하기 위한 목적으로 개발이 이뤄지고 있으며, 이에 도심지 내 크고 작은 사면과 옹벽과 같은 구조물들이 빠르게 증가하고 있는 실정이다.
또한, 도심지 주변의 산업화를 위한 도로 확장과 신도로 건설은 도로사면과 도로옹벽 구조물들의 증가를 더욱 가속화시키고 있다.
자연적 또는 인공적 요인에 의해 발생하는 지반 구조물의 유실이나 붕괴와 같은 피해사례는 해마다 그 수와 규모가 증가하고 있는 추세이며, 그로 인한 결과는 경제적 손실은 물론 사회적 불안감을 초래하기도 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 무엇보다도 지반구조물에 대한 안정성이 확보되어야 한다.
이를 위해서는 지반 구조물의 거동상태를 주기적으로 측정할 수 있는 계측시스템의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 이러한 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 지반 구조물에 설치되어 지반 구조물의 축방향 하중과 횡방향 하중에 의한 수직 및 수평 변위를 포함하는 지반 구조물의 거동상태를 주기적으로 측정할 수 있는 지중변위계를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 지반 구조물에 별도의 천공작업을 수행하지 않고 용이하게 설치될 수 있으며, 지반 구조물의 지반강도를 증진시킬 수 있는 지중변위계를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지반 구조물의 내측에 설치되어 지반 구조물의 거동 상태를 측정하기 위한 지중변위계로서, 평판 형상의 판재부; 상기 판재부의 일측 단부에서 일체형으로 연장형성되며, 소정의 비틀림 각도를 이루도록 축회전되어 일정간격으로 연속되는 복수개의 단위요부와 돌출되는 나선이 형성된 나선형부; 상기 단위요부의 소정 위치에 설치되는 변형률 게이지;를 포함하고, 상기 변형률 게이지는 축방향 하중에 의한 변형률과 횡방향 하중에 의한 변형률을 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 지중변위계를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 변형률 게이지는 복수 개로 설치되되, 각각 서로 다른 단위 요부에 각각 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 변형률 게이지는 제1 단위 요부에 설치되는 제1 변형률 게이지; 및 상기 제1 단위 요부와 대향되는 제2 단위요부에 설치되는 제2 변형률 게이지;를 포함하여 한 쌍으로 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서,상기 변형률 게이지는 X10-6mm의 변형률을 측정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 축방향 하중에 의한 변형률은 하기 수식 1로 산출된다.
[수식 1]
Figure pat00001
여기서, 상기 ε1은 상기 제1 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이고, 상기 ε2는 상기 제2 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 횡방향 하중에 의한 변형률은 하기 수식 2로 산출된다.
[수식 2]
Figure pat00002
여기서, 상기 ε1은 상기 제1 변형률 게이지를 통해 측정된 인장 성분이고, 상기 ε2는 상기 제2 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 나선형부의 상기 비틀림 각도는 35°를 이루도록 형성된다.
또한, 본 발명은 지반 구조물; 및 상기 지반 구조물의 내측에 설치된 본 발명에 따른 지중변위계;를 포함하고, 상기 지중변위계는 상기 지반 구조물의 강도를 보강하며, 압축력과 인장력에 의한 수직 및 수평 변위를 계측하는 것을 특징으로 하는 지반거동 계측형 지반구조물을 더 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 지중변위계에 의하면, 지반 구조물에 설치되어 지반 구조물의 축방향 하중과 횡방향 하중에 의한 수직 및 수평 변위를 포함하는 지반 구조물의 거동상태를 주기적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 지중변위계에 의하면, 지반 구조물에 별도의 천공작업을 수행하지 않고 회전만으로 지반 구조물에 용이하게 설치될 수 있으며, 지반 구조물의 지반강도를 증진시킬 수 있는 장점을 지닌다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 변위계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 지중 변위계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 변위계는(100)는 옹벽 등의 지반 구조물의 내측에 설치되어 지반 구조물의 거동 상태를 측정하기 위한 지중 변위계로서, 판재부(110), 나선형부(120) 및 변형률 게이지(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 판재부(110)는 평판 형상으로 구비된다.
또한, 상기 판재부(110)는 금속 재료인 연강 또는 고강도 강재로 마련될 수 있으며, 다만, 이에 제한되는 바는 아니다.
상기 나선형부(120)는 상기 판재부(110)의 일측 단부(111)에서 일체형으로 연장형성되고, 상기 판재부(110)와 동일 재질로 마련되며, 소정의 비틀림 각도를 이루도록 축회전된 나선형으로 구비된다.
다시 말하면, 상기 나선형부(120)는 일측이 고정되고 타측이 중심축(a)을 기준으로 회전되어 형성되는 나선 형상으로 구비되어, 일정간격으로 연속되는 단위요부(121)와 나선(122)을 포함하여 이루어진다.
일 예로, 본 발명에 따른 지중 변위계(100)의 전체길이는 1100mm, 폭은 70mm, 상기 나선형부(120)의 상기 비틀림 각도는 35°, 두께 10mm를 가지며, 상기 단위요부(121)가 10개로 이루어지도록 구비될 수 있다.
상기 변형률 게이지(130)는 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시하기 위한 변형률 측정 수단으로, 스트레인 게이지가 이용될 수 있다.
또한, 상기 변형률 게이지(130)는 상기 단위요부(121)에 설치되며, 상기 단위요부(121)의 미소한 거리변화를 기계적으로 측정하여 변형률을 측정한다.
여기서, 상기 변형률 게이지(130)는 5mm 내지 30mm의 범위의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지가 이용될 수 있다.
또한, 상기 변형률 게이지(130)는 상기 단위요부(121)의 내부에 매몰시켜 설치되는 매몰형으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 변형률 게이지(130)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 이때, 상기 변형률 게이지(130)는 각각 서로 다른 단위 요부에 설치된다.
이는 지반 구조물 상에 높이 방향으로 설치되는 본 발명에 따른 지중 변위계(100)에 의해, 지반 구조물의 높이별 침하를 측정하기 위함이다.
또한, 상기 변형률 게이지(130)는 제1 변형률 게이지 및 제2 변형률 게이지를 포함하여 한 쌍으로 설치되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1 변형률 게이지는 제1 단위 요부(131)에 설치되고, 상기 제2 변형률 게이지는 상기 제1 단위 요부(131)의 배면에 구비되는 단위 요부, 다시 말해 상기 제1 단위 요부(131)와 대향되는 제2 단위 요부에 설치된다.
이 경우, 한 쌍의 변형률 게이지(130)는 축방향 하중에 의한 휨과 횡방향 하중에 의한 휨을 동시에 측정할 수 있다.
상기 축방향 하중에 의한 변형률은 하기 수식 1로 산출된다.
[수식 1]
Figure pat00003
여기서, 상기 ε1은 상기 제1 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이고, 상기 ε2는 상기 제2 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이다.
또한, 상기 횡방향 하중에 의한 변형률은 하기 수식 2로 산출된다.
[수식 2]
Figure pat00004
여기서, 상기 ε1은 상기 제1 변형률 게이지를 통해 측정된 인장 성분이고, 상기 ε2는 상기 제2 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이다.
또한, 본 발명은 지반 구조물 및 상기 기반 구조물의 내측에 설치된 본 발명에 따른 지중변위계를 포함하여, 지반 구조물의 강도를 보강하고, 압축력과 인장력에 의한 수직 및 수평 변위를 계측할 수 있는 지반거동 계측형 지반 구조물로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 지중변위계는 지반 구조물에 설치되어 지반 구조물의 축방향 하중과 횡방향 하중에 의한 수직 및 수평 변위를 측정할 수 있으며, 동시에 지반 구조물의 지반강도를 증진시킬 수 있는 장점을 지닌다.
더 나아가, 지반 구조물에 별도의 천공작업을 수행하지 않고 회전만으로 지반 구조물에 용이하게 설치될 수 있으므로, 지반 구조물의 설치용이성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 판재부
120 : 나선형부
121 : 단위 요부
122 : 나선
130 : 변형률 게이지

Claims (8)

  1. 지반 구조물의 내측에 설치되어 지반 구조물의 거동 상태를 측정하기 위한 지중변위계로서,
    평판 형상의 판재부;
    상기 판재부의 일측 단부에서 일체형으로 연장형성되며, 소정의 비틀림 각도를 이루도록 축회전되어 일정간격으로 연속되는 복수개의 단위요부와 돌출되는 나선이 형성된 나선형부;
    상기 단위요부의 소정 위치에 설치되는 변형률 게이지;를 포함하고,
    상기 변형률 게이지는 축방향 하중에 의한 변형률과 횡방향 하중에 의한 변형률을 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 지중변위계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변형률 게이지는 복수 개로 설치되되, 각각 서로 다른 단위 요부에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 지중변위계.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 변형률 게이지는
    제1 단위 요부에 설치되는 제1 변형률 게이지; 및
    상기 제1 단위 요부와 대향되는 제2 단위요부에 설치되는 제2 변형률 게이지;를 포함하여 한 쌍으로 설치되는 것을 특징으로 하는 지중변위계.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 변형률 게이지는 X10-6mm의 변형률을 측정하는 것을 특징으로 하는 지중변위계.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 축방향 하중에 의한 변형률은
    하기 수식 1로 산출되는 것을 특징으로 하는 지중변위계.
    [수식 1]
    Figure pat00005

    여기서, 상기 ε1은 상기 제1 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이고, 상기 ε2는 상기 제2 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이다.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 횡방향 하중에 의한 변형률은
    하기 수식 2로 산출되는 것을 특징으로 하는 지중변위계.
    [수식 2]
    Figure pat00006

    여기서, 상기 ε1은 상기 제1 변형률 게이지를 통해 측정된 인장 성분이고, 상기 ε2는 상기 제2 변형률 게이지를 통해 측정된 압축 성분이다.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 나선형부의 상기 비틀림 각도는 35°를 이루는 것을 특징으로 하는 지중변위계.
  8. 지반 구조물; 및
    상기 지반 구조물의 내측에 설치된 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 지중변위계;를 포함하고,
    상기 지중변위계는 상기 지반 구조물의 강도를 보강하며, 압축력과 인장력에 의한 수직 및 수평 변위를 계측하는 것을 특징으로 하는 지반거동 계측형 지반구조물.
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