KR20200035561A - 동적 변형 강도 시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이스, 상기 케이스의 일 면에 구비되며, 상하 방향의 동력을 누름봉에 제공하는 서브모터, 상기 누름봉의 하부에 구비되는 웨이트, 상기 웨이트의 하부에 구비되어 웨이트의 중력을 공시체에 전달하는 상향 케이스 및 하중봉 및 공시체의 하부에 구비되어 공시체에 작용하는 압력을 센싱하는 로드셀을 포함하며, 상기 케이스의 하부에는 공시체를 수용하는 공간의 온도를 제어하는 온도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치에 관한 것이다.

Description

동적 변형 강도 시험 장치{Dynamic deformation strength test apparatus}

본 발명은 동적 변형 강도 시험 장치에 관한 것이다.

아스콘(ascon)이라고 불리는 아스팔트 콘크리트(asphalt concrete)의 사용조건을 만족하기 위하여는 피로시험, 압축강도시험, 휨강도시험, 인장강도시험은 필수적이다.

피로강도시험은 물체에 외력을 부하했을 때 순간적인 변형 후에 시간과 더불어 완만하게 진행하는 크리프의 변형량을 측정하는 시험으로써 가장 기본적인 시험에 해당하며, 압축강도 시험은 아스콘 시험체에 정적인 하중을 가하였을 때의 지지력과 안정성을 살피기 위한 시험으로서, 아스콘, 콘크리트, 철근 콘크리트 및 프리스트레스트 콘크리트는 주로 압축 강도를 이용하므로, 아스콘의 압축강도시험은 가장 중요한 시험 중 하나이다.

또한, 휨강도시험은 아스콘의 휨정도 및 응력을 측정하는 시험이며, 인장강도시험은 아스콘의 인장력을 측정하는 시험으로 통상적으로 이루어지는 시험이다.

내충격시험은 강한 하중을 가하였을 때의 아스콘의 응력을 측정하는 시험이어 추가적인 하중을 가하기 위한 장치를 별도로 구비하거나, 압축강도 시험과는 별개의 시험으로 이루어지는 것이 통상적이다.

각각의 시험장치는 시험체의 종류에 따라 그 편의성을 높이기 위한 방향으로 다양하게 개발되어 있다. 그러나 각 시험이 개별적 시험장치에 의하여 진행되는 것이 일반적이므로, 일괄적으로 다양한 시험을 수행하는 경우에는 장비 부재로 인한 불편함이 존재한다.

이와 관련하여 선행기술문헌으로는 다음과 같다.

대한민국 등록특허 제10-149422호 "말뚝 양방향 재하장치의 성능시험장치 및 이를 이용한 성능시험 방법"은 말뚝의 지지력 측정을 위하여 사용되는 재하장치의 상부판부재와 하부판부재 사이가 벌어져서 발현되는 가압력을 지지함으로써, 양방향 재하장치가 만들어 낼 수 있는 최대 가압력이 어느 정도인지 그 성능을 시험할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 중앙삽입부가 형성되어 있는 링 형상의 콘크리트 지지체와, 외면구속부재와, 한 쌍의 간격채움지지대와, 일측의 간격채움지지대 내면과 양방향 재하장치 사이에 배치되어 양방향 재하장치의 팽창에 의해 발생하는 가압력을 측정하는 로드셀을 포함하여 구성되며; 양방향 재하장치는 팽창되는 방향이 수평방향이 되도록 누어진 상태로 상기 로드셀 및 타측의 간격채움지지대 사이에서 밀착되도록 삽입배치되고, 양방향 재하장치가 수평방향으로 팽창됨으로써 발생되는 양방향 재하장치에 의한 가압력을 로드셀에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 말뚝 양방향 재하장치의 성능시험장치 및 이를 이용한 말뚝 양방향 재하장치의 성능시험 방법이 제공되고 있으나, 하나의 시험 장치를 이용하여 동적변형강도 크리프 시험과 지속적인 가압력을 주기적으로 로드셀에 의해 피로 파괴 거동을 시험하는 수직 변형 강도 시험을 할 수 있는 장치에 대해서는 전혀 개시나 시사하고 있지 않고, 나아가 공시체의 온도를 일정 온도로 유지시키기 위한 히팅 장치에 대해서도 개시하고 있지 않다.

대한민국 공개특허공보 제10-0774777호 "2중 팩-앵커를 이용한 재하시험방법 및 장치"는 현장타설말뚝 지지 지반에 와이어 또는 환봉으로 제작된 팩-앵커를 설치하여, 상기 말뚝 상부에 인장시험장치를 설치한 후, 현장타설 말뚝의 압축재하시험을 통해 말뚝의 반력하중과 재하 후 말뚝상태를 체크하여 지반을 보강하는 2중 팩-앵커를 이용한 재하시험방법 및 이를 이용한 보강방법 및 관련장치에 관한 것으로, 현장에 타설되는 대구경 말뚝에 팩-그라우팅(Pack-Grouting)을 이용한 팩-앵커 정재하시험을 실시하고, 이를 바탕으로 말뚝기초의 최적화를 지향하고, 현장타설말뚝의 손상을 몰탈 주입제로 보강·보수하여 별도의 지지력 보강체를 설치하지 않아도 되는 2중팩-앵커를 이용한 재하시험방법 및 이를 이용한 보강방법 및 관련장치에 관한 것이다. 이 역시 2중팩-앵커를 이용한 재하시험방법에 관한 기술을 구현하고는 있으나, 하나의 시험 장치를 이용하여 동적변형강도 크리프 시험과 지속적인 가압력을 주기적으로 로드셀에 의해 피로 파괴 거동을 시험하는 수직 변형 강도 시험을 할 수 있는 장치에 대해서는 전혀 개시나 시사하고 있지 않고, 나아가 공시체의 온도를 일정 온도로 유지시키기 위한 히팅 장치에 대해서도 개시하고 있지 않다.

따라서, 동적 변형 강도 시험과 수직 변형 강도 시험이 하나의 시험장치에 의하여 진행되고, 공시체의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있는 장비 개발의 필요성이 더욱 부각되고 있다.

본 발명은 하나의 시험 장치를 이용하여 동적변형강도 크리프 시험과 지속적인 가압력을 주기적으로 로드셀에 의해 피로 파괴 거동을 시험하는 수직 변형 강도 시험을 할 수 있는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 공시체의 온도를 일정 온도로 유지시키기 위한 히팅 장치를 포함하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 케이스, 상기 케이스의 일 면에 구비되며, 상하 방향의 동력을 누름봉에 제공하는 서브모터, 상기 누름봉의 하부에 구비되는 웨이트, 상기 웨이트의 하부에 구비되어 웨이트의 중력을 공시체에 전달하는 상향 케이스 및 하중봉 및 공시체의 하부에 구비되어 공시체에 작용하는 압력을 센싱하는 로드셀을 포함하며, 상기 케이스의 하부에는 공시체를 수용하는 공간의 온도를 제어하는 온도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 상기 상향 케이스는 동력을 제공하는 상향 모터, 상기 상향 모터로부터 제공된 동력에 의해 회전 가능하게 구비되는 샤프트부 및 상기 샤프트부에 결합되어 상기 웨이트의 수직 변위를 제어하는 캠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 상기 캠부가 회전함에 따라 상기 웨이트는 상기 캠부의 최고 높이까지 이동한 이후, 자유 낙하를 하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 상기 캠부는 단면이 갈고리 형상으로 구비되는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부의 높이는 약 10 내지 20 mm 인 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 상기 캠부의 돌출부는 상기 상향 케이스의 상면위로 돌출되지 않은 위치로 제어되는 경우, 상기 웨이트와 상기 상향 케이스와 상기 웨이트는 강체 (Rigid body) 거동을 하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 상기 로드셀은 착탈 가능하게 구비되며, 상기 캠부의 돌출부는 상기 상향 케이스의 상면위로 돌출되지 않은 위치로 제어되는 경우, 상기 로드셀은 제거되는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 상기 온도 제어부는 상기 공시체가 구비된 공간의 온도가 20°내지 100°로 유지되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 상기 웨이트는 중량을 가진 물체가 수용되는 공간을 제공하는 웨이트 바디 및 상기 웨이트 바디의 상부를 개폐 가능하게 구비되는 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

본 발명은 하나의 시험 장치를 이용하여 동적 변형 강도 크리프 시험과 지속적인 가압력을 주기적으로 로드셀에 의해 피로 파괴 거동을 시험하는 수직 변형 강도 시험을 할 수 있는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하여, 하나의 시험 장치로도 동적 변형 강도 크리프 시험과 피로 파괴 거동을 시험하는 수직 변형 강도 시험을 모두 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 공시체의 온도를 일정 온도로 유지시키기 위한 히팅 장치를 포함하는 동적 변형 강도 시험 장치를 제공하여, 시험 결과의 정확도를 높일 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 시험 장치의 전체를 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 시험 장치의 캠부와 샤프트부의 거동을 도시한 것이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 시험 장치의 캠부와 샤프트부의 거동에 따라 달라지는 시험 방법을 도시한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 시험 장치의 전체를 도시한 것이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 시험 장치의 캠부와 샤프트부의 거동을 도시한 것이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 시험 장치의 캠부와 샤프트부의 거동에 따라 달라지는 시험 방법을 도시한 것이다.

도 1 을 내지 도 3 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 시험 장치는 케이스, 상기 케이스의 일 면에 구비되며, 상하 방향의 동력을 누름봉에 제공하는 서브모터(100), 상기 누름봉의 하부에 구비되는 웨이트(200), 상기 웨이트의 하부에 구비되어 웨이트의 중력을 공시체에 전달하는 상향 케이스 (310) 및 하중봉 (400) 및 공시체 (T) 의 하부에 구비되어 공시체에 작용하는 압력을 센싱하는 로드셀 (500) 을 포함하며, 상기 케이스의 하부에는 공시체 (T) 를 수용하는 공간의 온도를 제어하는 온도제어부 (600) 및 공시체 (T) 에 가해지는 로드에 따라 변화하는 공시체 (T) 의 물성치를 디스플레이하는 모니터 (700) 를 포함할 수 있다.

한편, 상기 상향 케이스 (310) 는 동력을 제공하는 상향 모터 (370), 상기 상향 모터로부터 제공된 동력에 의해 회전 가능하게 구비되는 샤프트부 (330) 및 상기 샤프트부에 결합되어 상기 웨이트의 수직 변위를 제어하는 캠부 (350) 를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로는, 상기 캠부 (350) 가 회전함에 따라 상기 웨이트 (200) 는 상기 캠부의 최고 높이까지 이동한 이후, 자유 낙하를 하도록 제어될 수 있는데, 이를 위해 상기 캠부 (350) 는 단면이 갈고리 형상으로 구비되는 돌출부를 포함하도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 돌출부의 높이는 따라 웨이트 (200) 의 수직 변위와 비례하게 되는데, 돌출부의 단면이 갈고리 형상으로 구비됨으로 인하여, 웨이트 (200) 는 돌출부의 최고 높이까지 이동한 이후, 자유 낙하 거동을 하도록 제어될 수 있다.

또한, 상기 돌출부의 높이는 약 10 내지 20 mm 로 구비될 수 있다.

다만, 본 발명의 캠부 (350) 의 돌출부의 형상이 갈고리 형상으로 구비되는 것은 설명의 편의를 위해 예를 들어 설명한 것이고, 캠부 (350) 의 돌출부의 형상은 캠부 (350) 의 회전에 의해 웨이트 (200) 가 최고 높이까지 상승했다가 자유 낙하 거동을 할 수 있기만 하면 족하며, 사용자는 필요에 따라 이를 자유롭게 변형 실시할 수 있고, 이는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.

나아가, 상기 돌출부의 높이 또한 현 시점에서의 아스콘의 피로 파괴 거동의 시험에서의 가해지는 로드의 변위를 기준으로 한 것일 뿐, 사용자는 필요에 따라 돌출부의 높이를 자유롭게 변형할 수 있고, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 변형 강도 시험 장치는 두 가지의 시험을 실시 할 수 있다.

수직 변형 강도 시험

첫 번째는, 도 3 (a) 에 도시된 바와 같이, 웨이트 (200) 와 상향 케이스 (310) 가 면 접촉하는 상태를 이루어, 강체 (Rigid body) 거동을 하는 상태에서, 상부에서 공시체 (T) 에 일정한 로드를 가하는 수직 시험이다.

이 경우, 도 2 (b) 에 도시된 바와 같이, 캠부 (350) 는 돌출부 (351) 가 상향 케이스 (310) 의 상부면 위로 돌출되지 않은 위치로 조정된 상태로 세팅이 되며, 시험 중에는 샤프트부 (330) 는 정지된 상태로 유지된다.

즉, 캠부 (350) 는 돌출부 (351) 가 상향 케이스 (310) 의 상부면 위로 돌출되지 않은 위치로 조정된 상태로 유지되게 되면, 웨이트 (200) 와 상향 케이스 (310) 는 상호 면 접촉을 하게 되고, 이 둘 간의 상대적인 변위가 발생하지 않기 때문에, 웨이트 (200) 와 상향 케이스 (310) 는 하나의 강체 (Rigid body) 와 같은 거동을 하게 된다.

따라서, 서브모터부 (100) 에서 가하는 일정한 로드 (P) 가 공시체 (T) 에 직접 전달되는 메카니즘을 구현할 수 있다.

한편, 상기 로드셀 (500) 은 착탈 가능하게 구비되며, 상기 캠부 (350) 의 돌출부는 상기 상향 케이스의 상면위로 돌출되지 않은 위치로 제어되는 경우, 상기 로드셀 (500) 은 제거될 수 있다.

이는, 수직 시험의 경우에는 공시체 (T) 에 전달되는 로드에 대한 센싱이 필요하기 때문이다.

상하 낙하 동적 변형 강도 시험

두 번째는, 도 3 (b) 에 도시된 바와 같이, 웨이트 (200) 와 상향 케이스 (310) 가 캠부 (350) 의 회전에 의해 상대 운동을 하며, 이로 인해, 웨이트 (200) 가 소정 높이 (△H) 에서 반복적으로 자유 낙하 하면서 상향 케이스 (310) 및 하중봉 (400) 를 통해 공시체 (T) 에 반복 적인 로드를 가하는 상하 시험이다. (도 2 참조)

즉, 웨이트 (200) 의 반복적인 자유 낙하 거동에 의해 로드 (P) 가 소정 시간 간격으로 공시체 (T) 에 전달되는 메카니즘을 구현할 수 있다.

한편, 상기 온도 제어부 (600) 는 상기 공시체 (T) 가 구비된 공간의 온도가 20°~ 100°로 유지되도록 구비될 수 있고, 보다 바람직하게는 약 70°로 유지되도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 웨이트 (200) 는 중량을 가진 물체가 수용되는 공간을 제공하는 웨이트 바디 (230) 및 상기 웨이트 바디 (230) 의 상부를 개폐 가능하게 구비되는 덮개부 (210) 를 포함하도록 구비될 수 있다.

이는 시험의 성격에 따라 서로 상이한 로드를 가해야 하는 경우가 발생할 수 있고, 이러한 경우가 아니더라도 공시체 (T) 에 시험에서 요구되는 정확한 로드가 가해지는지 판단해야 하는 경우가 존재한다.

이 경우, 공시체 (T) 의 하단에 구비되어 공시체 (T) 에 전달되는 로드를 센싱하는 로드셀 (500) 을 이용하여, 공시체 (T) 에 전달되는 로드를 측정할 수 있고, 웨이트 (200) 의 중량을 변화시켜야 하는 니즈가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이트 (200) 는 웨이트 바디 (230) 의 상부를 개폐 가능하게 구비되는 덮개부 (210) 를 구비하기 때문에, 상기 덮개부 (210) 를 개방하고, 웨이트 바디 (230) 내부에 수용된 중량을 가진 물체를 삽입하거나 제거하여 원하는 로드를 공시체 (T) 에 정확하게 가할 수 있는 효과가 존재한다.

이상 본 발명의 동적 변형 강도 시험 장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

100 : 서브모터부 110 : 서브모터 130 : 누름봉
200 : 웨이트 210 : 덮개부 230 : 웨이트 바디
310 : 상향 케이스 330 : 샤프트부 350 : 캠부
370 : 상향 모터 400 : 하중봉 500 : 로드셀
600 : 온도제어부 700 : 모니터 T : 공시체

Claims (8)

1. 케이스;
   상기 케이스의 일 면에 구비되며, 상하 방향의 동력을 누름봉에 제공하는 서브모터;
   상기 누름봉의 하부에 구비되는 웨이트;
   상기 웨이트의 하부에 구비되어 웨이트의 중력을 공시체에 전달하는 상향 케이스 및 하중봉 및
   공시체의 하부에 구비되어 공시체에 작용하는 압력을 센싱하는 로드셀을 포함하며,
   상기 케이스의 하부에는 공시체를 수용하는 공간의 온도를 제어하는 온도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상향 케이스는,
   동력을 제공하는 상향 모터;
   상기 상향 모터로부터 제공된 동력에 의해 회전 가능하게 구비되는 샤프트부; 및
   상기 샤프트부에 결합되어 상기 웨이트의 수직 변위를 제어하는 캠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 캠부가 회전함에 따라 상기 웨이트는 상기 캠부의 최고 높이까지 이동한 이후, 자유 낙하를 하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 캠부는 단면이 갈고리 형상으로 구비되는 돌출부를 포함하고,
   상기 돌출부의 높이는 약 10 내지 20 mm 인 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 캠부의 돌출부는 상기 상향 케이스의 상면위로 돌출되지 않은 위치로 제어되는 경우,
   상기 웨이트와 상기 상향 케이스와 상기 웨이트는 강체 (Rigid body) 거동을 하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 로드셀은 착탈 가능하게 구비되며,
   상기 캠부의 돌출부는 상기 상향 케이스의 상면위로 돌출되지 않은 위치로 제어되는 경우,
   상기 로드셀은 제거되는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 온도 제어부는 상기 공시체가 구비된 공간의 온도가 약 20°~ 100°로 유지되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨이트는,
   중량을 가진 물체가 수용되는 공간을 제공하는 웨이트 바디 및
   상기 웨이트 바디의 상부를 개폐 가능하게 구비되는 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 변형 강도 시험 장치.

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