KR20200092765A - 조립용 반력블럭을 이용한 현장조립형 구조실험용 반력구조물 - Google Patents

Abstract

두께 방향의 설치용 홀이나 홈에 더하여 긴장재가 통과할 수 있도록 형성된 폭 방향 결합용 홀과 길이 방향의 결합용 홀 가운데 적어도 하나를 가진 직육면체형 본체를 구비하는 조립용 반력블럭과 이들을 평면상에서 종횡으로 긴장재 및 체결부재를 통해 서로 연결하여 반력상을 만듦으로서 이루어지는 반력구조물 및 현장에서 이러한 반력구조물을 만드는 설치 방법이 개시된다.
본 발명에 따르면 현장 혹은 현장과 지근거리에 조립형으로 구조실험시설을 용이하게 설치하여 대상물에 대해 구조실험을 할 수 있어서 실험대상물 특성에 따른 운반, 이송이 어려워도 구조실험을 실시할 수 있게 되고, 조립 해체에 용이한 반력블럭을 사용하면서도 안정된 반력구조물을 형성할 수 있으며, 실험대상물의 크기나 형태, 구조에 가장 적합한 형태로 융통성 있게 반력구조물을 형성할 수 있어서 반력구조물에 소요되는 물자와 노력, 시간을 최소화하는 것이 가능하게 된다.

Description

조립용 반력블럭, 이를 이용한 현장조립형 구조실험용 반력구조물 및 설치 방법{strong block, prefabricated strong wall and floor for field structural test using the strong block and method of setting the same}

본 발명은 구조실험용 반력구조물 및 그 설치 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조립용 반력블럭을 이용하여 조립식으로 현장 설치가 가능한 구조실험용 반력구조물 및 그 설치 방법에 관한 것이다.

최근 토목분야에서는 장대교, 건축분야에서는 고층건물의 건설이 급증하고 있다. 이들 시설물은 많은 사람이 이용하는 다중시설물에 속하거나 국가적으로 중요한 시설물에 해당하는 경우가 많기 때문에 안전성에 대한 관심이 매우 크다.

이들 구조물에는 최신의 건설기술이 반영되는 경우가 많은데, 이들 기술을 적용함에 있어 단순한 이론적인 논리만으로 성능을 검증하고 평가하기에는 어려움이 따르기 때문에, 구조물의 안전성을 확보하기 위한 방법으로 대형구조실험이 필수적인 상황이 자주 발생하고 있다.

이에 따라 건설관련 연구기관에서 대형구조실험시설을 구축하여 다양한 유형의 실험을 수행하고 있다. 대형 구조실험시설에는 실험에서 발생하는 여러가지 데이터를 취득하고 저장하기 위한 각종 계측장비, 실험체에 하중을 재하하기 위한 가력시설, 그리고 가력시설을 지지하기 위한 반력구조물 등이 있다.

반력구조물은 수평방향의 반력상을 기본으로 하고 통상은 여기에 그와 수직을 이루는 반력벽을 더 설치하여 구성할 수 있다. 반력상은 구조실험실의 바닥을 이루면서 실험체에 연직 방향 하중을 가하고자 할 때 실험체와 재하프레임의 지지점 역할을 하며, 반력벽은 횡방향 하중을 가하는 지점 또는 재하프레임을 고정하기 위한 용도로 활용된다.

대형 구조실험을 수행함에 있어 하중재하, 실험체 지지, 그리고 각종 계측은 반력구조물을 중심으로 이루어지고, 반력구조물은 실험하중에도 충분히 견딜 수 있을 정도로 큰 강도와 강성이 확보되어야 하므로, 대부분의 반력시설물은 철근콘크리트구조로 제작되어 왔다.

그리고 통상적으로 반력구조물들은 한 번의 설치만으로 영구적으로 여러 형태의 실험이 가능해야 하므로, 반력상 또는 반력벽에 매립형 슬리브가 일정한 간격으로 배치된다.

그런데, 이러한 기존의 통상적 반력구조물은 가능하면 다양한 실험대상물에 대한 실험을 할 수 있도록 구성되지만 그 크기를 크게 하는 데에는 비용 측면에서 한계가 있으며, 전체가 혹은 대부분이 대형 철근콘크리트 구조와 같은 고정구조로 이루어져 융통성을 발휘하는 데 한계가 있다.

또한, 일부 실험대상물은 그 크기나 특성으로 인하여 현장에서 반력구조물이 갖추어진 구조실험실로 이동시키는 것이 거의 불가능한 경우가 있다.

그렇다고, 문제가 있을 때마다 현장에 구조실험을 할 수 있는 시설을 설치하는 것은 비용측면이나 기타 여러 가지 이유로 불합리하게 된다.

이런 경우들에 있어서 융통성 있게 다양한 실험대상물, 이동이 어려운 실험대상물에 대한 구조실험을 진행할 수 있는 방법이나 수단이 있다면 좋을 것이다.

대한민국특허등록 제10-1494973호 대한민국특허등록 제10-1827349호

하중흐름을 통한 대형구조실험용 반력시설물의 설계(이성은, 고동우: 한국공간구조학회지 제16권 제2호 통권 64호 2016년 6월 pp.69~77)

본 발명은 기존 구조실험에 있어서의 상술한 문제들이나 불합리성을 해결, 개선하기 위한 것으로 현장에서 일회성으로 고정형 구조실험시설을 설치할 필요가 없이 구조실험을 할 수 있도록 하는 현장조립형 구조실험용 반력구조물 및 그 설치 방법과, 이에 적합한 조립용 반력블럭을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 융통성 있고 용이하게 현장조립형 반력구조물을 조립 해체하여 반복적으로 사용할 수 있고 상황에 따라 여러 가지 형태로 융통성 있게 조립하여 현장에서 실 구조물에 대한 구조물의 안정성 실험을 진행할 수 있도록 하는 조립용 반력블럭과 이를 구비하여 이루어지는 현장조립형 구조실험용 반력구조물 및 그 설치 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조립용 반력블럭은 두께 방향(제1방향)의 설치용 홀이나 홈 외에 긴장재가 통과할 수 있도록 형성된 폭 방향(제2방향) 결합용 홀과 길이 방향(제3방향)의 결합용 홀 가운데 적어도 하나를 가진 직육면체형 본체를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 통상적으로 설치용 홀 및 결합용 홀은 내부에서 위치가 서로 겹치지 않도록 이루어진다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현장조립형 구조실험용 반력구조물은 반력상을 구비하여 이루어지는 반력구조물에 있어서,

상기 반력상은 복수의 반력블럭을 평면상에서 긴장재를 통해 서로 연결하여 이루어지고,

상기 반력블럭은 두께 방향의 설치용 홀 외에 상기 긴장재가 통과할 수 있는 폭방향 및 길이 방향의 결합용 홀 가운데 적어도 하나를 가진 본체를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 반력구조물은 대개 반력상과 함께 반력벽을 구비하며, 반력벽도 복수의 반력블럭을 수직방향 및 길이 방향 혹은 두께 방향(수직방향) 및 폭(너비) 방향으로 긴장재를 통해 서로 연결하여 이루어질 수 있다.

긴장재를 통해 서로 연결된 반력블럭은 이들 반력블럭을 기준으로 긴장재의 적어도 양 측에 체결되는 결합부재에 의해 서로 밀착되어 일체를 이루도록 고정되며, 결합부재를 죄어 긴장재에 텐션을 가하면 서로 연결된 반력블럭으로 이루어진 반력상의 일체화된 부분에 텐션에 의한 기계적 강도를 높이는 역할을 할 수 있다.

이때, 가능한 경우, 이들 중간 영역에서도 결합부재를 긴장재에 설치, 체결하여 양 측의 결합부재에 걸리는 힘을 나누도록 배분할 수 있다.

이때, 반력구조물을 이루는 반력블럭은 반력상을 이루는 반력상 반력블럭과 반력벽을 이루는 반력벽 반력블럭이 구분될 수 있지만 공통적으로 사용되는 것도 가능하다.

반력벽 반력블럭은 수평 길이축 방향의 설치용 홀 외에 수평 너비축 방향과 두께 방향의 결합용 홀을 가지거나, 수평 너비축 방향의 설치용 홀 외에 수평 길이축 방향과 두께 방향의 결합용 홀을 가질 수 있다.

본 발명에서 상기 긴장재는 표면의 적어도 일부 구간에 나선을 가진 강봉 혹은 강선으로 이루어지고, 반력블럭의 결합용 홀 주변은 긴장재에 결합되는 너트 등 결합부재의 두께를 감안하여 주변 평면보다 오목하게 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현장조립형 구조실험용 반력구조물 설치 방법은

현장 지반을 반력상이 놓일 수 있도록 평편하게 하는 기초시공단계,

반력상 반력블럭을 필요한 크기를 이루도록 지반에 폭 방향 및 길이 방향으로 하나씩 연속되게 배치하면서 폭 방향 및 길이 방향으로 배치되는 각 반력상 반력블럭의 결합용 홀이 긴장재에 관통되고 결합부재에 의해 고정되도록 하는 반력상 설치단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 반력상 설치단계에 이어 반력상 위에 반력벽 반력블럭을 이용하여 반력벽을 설치하는 반력벽 설치단계가 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면 현장 혹은 현장과 지근거리에 조립형으로 구조실험시설을 용이하게 설치하여 대상물에 대해 구조실험을 할 수 있어서 실험대상물 특성에 따른 운반, 이송이 어려워도 구조실험을 실시할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면 특히 조립 해체에 용이한 반력블럭을 사용하면서도 안정된 반력구조물을 형성할 수 있으며, 실험대상물의 크기나 형태, 구조에 가장 적합한 형태로 융통성 있게 반력구조물을 형성할 수 있고, 이에 소요되는 물자와 노력, 시간을 최소화하는 것이 가능하게 된다.

도1은 본 발명의 반력구조물을 이루는 데 필요한 반력상 반력블럭의 실시예를 나타내는 사시도이다.
도2는 반력상을 만들기 위해 도1과 같은 반력블럭을 평면상에서 조립하는 과정을 개념적으로 나타내는 사시도,
도3은 길이 방향으로 설치된 긴장봉에 길이 방향 결합용 홀을 이용하여 복수의 반력블럭을 꿰어 반력블럭 열을 형성한 상태를 나타내는 단면도,
도4는 반력블럭의 설치용 홀에 장비 등을 설치하기 위한 볼트가 관통되어 체결부재와 저면에서 결합된 상태를 나타내는 단면도,
도5 및 도6은 각각 반력상과 함께, 반력블럭을 수직방향으로 쌓아 올리는 한편으로 길이 방향으로 배열하여 만들어지는 반력벽을 구비한 반력구조물 실시예를 나타내는 개념적 사시도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 반력구조물을 이루는 데 필요한 반력상 반력블럭의 실시예를 나타내는 사시도이다.

반력블럭(10)은 반력구조물의 기본 구성부인 반력상을 이루는 요소이며, 자체로서 큰 하중을 받을 수 있으므로 여기서는 내부의 철근 구조가 도시되지 않지만 철근 콘크리트와 같은 견고한 구조로 이루어지며, 대략 직육면체 형태를 가진다.

상하 두께(a) 방향으로는 기존의 반력구조물의 반력상과 마찬가지로 가력시설인 재하프레임을 설치하기 위한 설치용 홀(11)을 가진다. 또한, 반력블럭(10)은 길이(c) 방향 및 너비(b) 방향으로 수평하게 설치되는 결합용 홀(15, 13)을 가진다. 설치용 홀(11) 및 결합용 홀(13, 15)의 내측면은 슬리브 형태로 단순하게 매끈한 것일 수도 있지만 너트와 같은 나선구조를 가질 수 있다.

홀 내측에 이런 슬리브면이나 나선구조면을 설치하기 위해 반력블럭을 가령 철근콘크리트 구조로 만들 때 거푸집에 철근 구조를 설치하면서 철근 구조에 철사 등으로 슬리브관이나 나선관을 해당 위치에 함께 위치시키고 거푸집에 콘크리트를 부어 양생시키는 방식을 사용하여 형성할 수 있다.

길이(c) 방향의 결합용 홀(15)은 복수 개가 서로 너비(b) 방향으로 일정 간격을 가지고 배치되며, 두께(a) 방향으로도 일정 간격을 가지고 배치되어 길이 방향과 수직한 두 측면에서 결합용 홀(15)은 행렬 형태로 배치됨을 볼 수 있다. 마찬가지로 너비(b) 방향의 결합용 홀도 복수 개가 서로 길이(c) 방향으로 일정 간격을 가지고 배치되며, 두께(a) 방향으로도 일정 간격을 가지고 배치되어 너비 방향과 수직한 두 측면에서 결합용 홀(13)은 행렬 형태로 배치될 수 있다. 단, 여기서는 너비 방향의 결합용 홀은 두께 방향으로 하나만 형성되어 2*1 행렬을 이룬다.

그리고, 길이(c) 방향의 결합용 홀(15)과 너비 방향의 결합용 홀(13) 및 설치용 홀(11)은 반력블럭(10) 공간에서 서로 수직하게 꼬인 위치에 있어서 서로 만나거나 겹치지 않도록 형성된다. 물론, 반력블럭 내의 철근 콘크리트 구조를 이루는 철근 등의 배치도 이들과 겹치지 않도록 한다.

이들 결합용 홀(11) 및 설치용 홀(13, 15)의 반력블럭(10)에서의 위치와 설치 간격, 구경 크기는 여기에 결합될 장비나 대상 실험체를 놓기 위한 시설의 특성, 인가되는 하중이나 횡력 등에 따라 적절하게 디자인될 수 있다. 물론 결합용 홀과 설치용 홀은 근복적으로 구분되는 개념은 아니며, 반력상이나 반력벽 내에서의 실질적 기능을 고려하여 임의적으로 구분한 것이므로 결합 형태에 따라 구분없이 사용될 수 있고 그렇게 형성하는 것이 바람직하다.

도1 및 도2에서는 도시되지 않지만 반력블럭의 길이 방향과 수직한 두 측면 가운데 적어도 일 측면에서 결합용 홀(15)은 그 주변부와 같이 오목한 부분을 형성할 수 있다. 이때 오목한 부분의 깊이는 일정하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 반력블럭의 저면에는 길이 방향과 수직한 두 측면을 연결하도록 길이 방향으로 설치되는 저면홈(17)이 있고, 따라서 반력블럭의 하부는 저면홈(17)이 형성되지 않은 영역의 두 다리부분에 의해 기초 혹은 지면과 닿게 된다. 두 다리부분에는 상대적으로 많은 하중이 걸리므로 철근 콘크리트로 반력블럭을 형성하는 경우, 이 부분에 하중을 견딜 수 있도록 주변과의 관계에서 충분한 철근 배근이 이루어지도록 할 수 있다.

반력블럭(10) 자체도 외부 충격에 대한 저항성을 가지고 반력상을 형성할 때 그 위에 놓이는 프레임 등의 가압 설비나 실험체(실험대상물)로 인한 하중을 견딜 수 있도록 철근 콘크리트 구조를 형성할 때 견고하게 형성되도록 한다. 결합용 홀(11)이나 설치용 홀(13, 15) 주변부는 철근 콘크리트 구조 형성을 위한 콘크리트 타설시 홀의 입구 부분이 쉽게 훼손되지 않도록 보강재(미도시)가 설치될 수 있다.

앞서도 잠깐 언급하였듯이 설치용 홀(11)이나 결합용 홀(13,15)은 반력블럭을 제작할 때 콘크리트 타설 전에 이들 홀 위치에 금속 재질 등의 원형 파이프 자체를 설치하고 별도 제거작업 없이 그 내부 공간을 홀로 형성하는 방식으로 만들 수 있다. 이런 경우, 원평 파이프 내측면에 나사산을 형성하면 홀에 나선을 형성하는 효과를 거둘 수 있다. 그 외에도 원통형 거푸집을 설치하고 콘크리트 양생 후 제거하여 만들 수도 있다.

반력블럭의 두께는 통상 반력상의 두께인 1m로, 너비 및 길이는 1 내지 1.5m 정도로 형성할 수 있다. 반력블럭의 크기를 정할 때 반력블럭 하나의 무게가 4 내지 5톤 정도가 되도록 할 수 있다. 이런 크기나 무게의 특별한 제한은 없지만 본 발명의 목적과 특성을 고려할 때 다루기 쉽고, 통상의 트럭이나 트레일러와 같은 운송수단을 이용하여 이동하기 쉬운 크기, 형태 및 무게를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

이런 형태의 반력블럭을 만들면 각 지방마다 반력블럭을, 경우에 따라서는 실험 장비도 포함하여, 보관소를 마련하고, 구조 실험이 필요한 현장에 가장 인접한 반력블럭 보관소에서 필요한 종류 및 수량만큼 반력블럭 및 장비를 반출하여 차량에 싣고 짧은 거리를 오가면서 비교적 단시간 내에 반력블럭을 옮김과 동시에 현장에서는 도착되는 반력블럭을 크레인이나 대차 등을 이용하여 차례로 조립하여 반력구조물을 형성하고 설치할 수 있다. 또한, 현장에서 필요한 실험을 마치면 역으로 반력구조물 및 장비를 분해하여 차량 등에 싣고 인접한 보관소로 옮겨 보관하도록 할 수 있다.

도2는 반력상을 만들기 위해 길이 방향으로 먼저 긴장봉(25)을 준비하고 일 측부터 도1과 같은 반력블럭을 결합용 홀(15)을 이용하여 하나씩 꿰어가면서 조립하는 과정을 개념적으로 나타내는 사시도이다.

길이 방향으로 긴장봉(25)을 따라 반력블럭을 꿰어 하나의 줄(열)을 만들고, 폭방향으로 바로 인접한 위치에 마찬가지로 길이 방향으로 긴장봉(25)을 따라 반력블럭을 꿰어 다른 줄을 하나씩 혹은 여러 개의 줄을 동시적으로 만들어 전체적으로 반력상을 이루게 된다.

이때, 여러 줄을 만들면서 각 줄의 반력블럭이 횡으로도 정렬이 되면 너비 방향으로 정렬된 일 군의 반력블럭에 대해서도 정렬된 상태로 너비 방향의 결합용 홀(13)을 통해 긴장봉(23)을 통과시키고, 긴장봉(23)의 양단에는 너트와 같은 체결수단을 설치하여 조임으로써 각 반력블럭 행에 대해 포스트텐션을 인가할 수 있고, 각 반력블럭 줄이 횡방향으로 견고하게 결합하여 전체 반력상을 만들도록 할 수 있다.

즉, 도2는 필요한 너비를 이룰 수 있도록 복수 개의 반력블럭(10) 줄(열)을 만들고, 그 상태에서 행방향으로 배열된 복수의 반력블럭에 대해 너비 방향으로 복수의 긴장봉(23)을 꿰어 결합시키고, 너비 방향 긴장봉(23)의 양 단에 너트와 같은 결합부재(미도시)를 결합시켜 죔으로써 텐션이 걸리도록 하면서 결과적으로 일체화된 반력상을 형성한 상태를 나타낸다.

통상, 긴장봉의 길이는 반력상에서 길이 방향으로 배치되는 것인가 혹은 너비 방향으로 배치되는 것인가에 따라 반력상의 길이나 너비를 고려하여 적정하게 결정될 수 있으며, 여러 길이를 준비하여 가장 적합한 길이의 것을 선택하여 사용할 수 있다.

도3은 길이 방향으로 설치된 긴장봉(25)에 길이 방향 결합용 홀을 이용하여 복수의 반력블럭을 꿰어 반력블럭 열을 형성한 상태를 나타낸다. 여기서 지면과 반력블럭의 상면이 같은 레벨에 위치할 수 있도록 지반을 정리할 때 일정 깊이를 파서 그 저면을 평탄화처리한 상태로 하였으나 현상 상황에 따라 반드시 지면과 반력블럭의 상면(반력상의 표면)이 같은 레벨로 위치할 필요는 없다.

여기서는 길이 방향 긴장봉(25)은 여기서는 원형 강봉으로 하고 표면 전체에 걸쳐 혹은 반력블럭의 길이를 주기로 일정 구간씩 나사산이 설치되도록 하였다. 또한, 반력블럭의 길이 방향과 수직한 두 측면에서 결합용 홀은 그 주변부와 같이 오목한 부분(151)을 일정한 깊이로 형성하였다..

그리고, 길이 방향으로 열을 이루도록 하나의 반력블럭을 추가할 때마다. 너트와 같은 체결부재 혹은 결합부재(35)를 긴장봉의 표면 나사산에 체결하고 죄어 각각의 반력블럭이 단단히 고정되면서 긴장봉(25)이 강하게 인장되도록 하였다. 체결부재는 완전히 조여지면 측면의 오목한 부분(151)에 완전히 들어가 길이 방향으로 인접한 반력블럭들 사이에 결합부재로 인한 틈이 생기지 않도록 하였다.

긴장봉(25)이 복수의 반력블럭(10)을 관통하는 상태에서 최종적으로 긴장봉 양 단부에 체결된 결합부재(35)의 죔 정도를 조절하게 되면 긴장봉(25)은 대형 구조물의 휨이나 처짐을 방지하는 포스트텐션용 강선과 비슷한 역할을 할 수 있고, 다소 작용 방식의 차이는 있지만 반력블럭 내부의 철근과 같이 반력상 전체에 걸쳐 기계적 강도를 높이는 작용을 할 수 있다.

이렇게 형성된 반력상은 기존의 철근콘크리트 타설을 통해 일체형으로 만들어진 반력상과 동일한 방식으로 이용될 수 있고, 이를 위해 반력블럭에 두께 방향으로 설치되는 설치용 홀의 형성방식도 기존 일체형 반력상의 설치용 홀과 결과적으로 같은 방식을 이루도록 할 수 있다.

가령, 가압용 재하프레임이나 실험체 적치용 프레임, 센서 설치를 위해 이들의 몸체 일부를 관통하고 반력상의 설치용 홀을 관통하는 볼트를 사용할 수 있는데, 설치용 홀의 내면을 단순 슬리브면으로 형성한 경우, 반력상의 저면에서 설치용 관통 볼트(21) 하단을 고정할 너트와 같은 결합부재(31)를 설치할 필요가 있다.

관통 볼트(21)와 결합부재(31)의 체결 고정을 위해 기존의 구조실험연구소에 반력상을 설치할 때에는 반력상의 하부와 지반 사이에 작업공간을 확보할 수 있도록 미리 공간확보용 격벽을 설치하는 등의 작업이 이루어지는 경우가 많지만 본 실시예에서는 도4와 같이 반력블럭 저면에 길이 방향으로 형성된 저면홈(17)을 이용하여 결합부재(31)와 관통 볼트(21)를 체결하는 방법을 사용하는 것으로 한다.

이 저면홈(17)은 반력블럭의 결합용 홀이 형성된 상황에서 결합용 홀을 관통하여 내려온 장비의 고정용 볼트 끝단을 노출하여 너트와 같은 결합부재와 체결하기 위한 작업공간으로 사용될 수 있다. 즉, 이 저면홈은 통상의 반력구조물의 반력상이 설치되는 기초면과 반력상 사이에 격벽을 설치하여 확보되는 작업공간과 같은 역할을 할 수 있다.

단, 이 저면홈(17)의 깊이는 작게는 수 센티니터에서 최대 수십 센티미터 정도로 대개 사람이 속에 들어가 작업을 할 만큼 충분한 공간이 아닌 경우가 많을 것이므로 반력상을 조립하는 작업 중에 혹은 반력상을 조립한 후에 너트를 파지하여 저면홈을 따라 해당 반력블럭의 결합용 홀의 하단 위치로 유도하고, 볼트를 찾아 체결시킬 수 있는 기구를 제작하여 사용할 수 있다.

물론, 실시예에 따라 본 발명에서도 지반 위로 반력상을 조립 형성할 때 지반에 먼저 작업공간 확보용 격벽을 설치할 수 있지만, 이런 경우에는 지면과 반력상이 거의 같은 레벨로 형성되는 것이 바람직하다는 측면에서 볼 때 공간 확보를 위해 현장에서 지반 평탄화 작업에 더하여 땅을 일정 깊이로 더 파내는 작업을 할 필요가 있고, 이는 번거로움을 가중시켜 본 발명의 이점을 많이 감소시키는 일이 되므로, 여기서는 저면홈을 이용하고 있다.

또한, 실시예에 따라서는 반력블럭을 형성할 때 저면홈과 같은 관통 볼트 체결용 작업 공간을 별도로 형성하지 않고, 설치용 홀이나 홈의 내면에 너트형 나사산을 형성하여 프레임 등의 장비 설치를 위한 관통 볼트가 이 나사산에 직접 체결되도록 하거나, 설치용 홀에 미리 매개 결합부재를 설치하고 이 매개 결합부재에 장비 설치용 볼트를 결합시키는 방식을 채택할 수 있다.

이런 경우, 앞서의 실시예에 비해 반력블럭을 형성할 때 저면홈을 설치하는 번거로움이나 어려움을 줄일 수 있고, 좁은 저면홈으로 너트와 같은 결합부재 운반 및 체결을 위한 별도의 기계기구를 제작하여 어렵게 운용할 필요가 없다는 이점을 가질 수 있다.

도5는 반력상(100)과 함께, 반력블럭을 수직방향으로 쌓아 올리는 한편으로 길이 방향으로 배열하여 만들어지는 반력벽(200)을 구비한 반력구조물의 실시예를 나타낸다.

이러한 반력벽(200)은 복수 반력블럭을 평면상으로 전개, 조립하는 대신 수직적으로 조립한다는 점에서는 반력상(100)과 전개 방향의 차이가 있지만, 앞서 설명한 반력상의 조립 설치와 실질적으로 같은 요령을 이용하여 형성할 수 있고, 긴장봉을 사용하여 복수 반력블럭을 그 배열방향으로 함께 결합시키면서 텐션을 유지하여 일체성과 기계적 강도를 높일 수 있다는 측면에서 공통점을 가진다. 따라서, 반력벽의 조립 방법에 대해서는 구체적 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에서 반력상 설치단계에 이어 반력상 위에 반력벽 반력블럭을 이용하여 반력벽을 설치하는 반력벽 설치단계가 구비될 수 있다.

단, 여기서는 반력벽을 형성할 때 사용된 것과 동일한 반력블럭을 방향만 바꾸어 결합하여 형성하고 있다. 따라서, 반력상에서 반력블럭은 설치용 홀이 위쪽을 향하도록 설치되지만 반력벽에서 반력블럭은 설치용 홀이 반력상 위쪽 공간을 향하도록 설치되어 있다.

반력벽은 이미 설치된 반력상 위에 반력블럭들의 설치용 홀과 반력벽을 이루는 반력블럭들의 결합용 홀을 이용하여 긴장재를 설치하고 결합부재로 고정하는 방식으로 설치할 수도 있고, 반력상이 아닌 평탄화된 지반에 직접 설치될 수도 있다.

도6은 도5와 같이 반력블럭을 수직방향으로 쌓아 올리는 한편으로 길이 방향으로 배열하여 만들어지는 반력벽(200')을 구비한 반력구조물의 다른 실시예를 나타낸다.

단, 여기서는 반력벽(200')을 이루는 반력블럭이 반력상(100)을 이루는 반력블럭과 별개인 다른 치수의 것을 사용하고 있다.

즉, 반력상 반력블럭의 두께, 너비, 길이가 a, b, c라는 치수를 가진다면, 반력벽 반력블럭의 두께, 너비, 길이는 d, e, f라는 다른 치수를 가진다.

한편, 여기서는 반력블럭의 설치용 홀과 결합용 홀을 별도로 구분하고 있지만, 설계에 따라서는 결합용 홀을 설치용 홀과 같은 역할을 하도록 할 수 있다.

따라서, 반력블럭의 두께, 너비, 길이를 달리하면서 각 방향으로 견딜 수 있는 재하하중의 차이를 두어 만약 실험에서 사용되는 장비를 통해 인가되는 하중이나 반력상 위에 적치되는 실험대상물의 중량이 매우 무거운 경우, 하중을 잘 견디는 방향(대개는 치수가 큰 방향)을 반력상의 두께를 이루는 방향으로 하여 반력블럭을 조립하여 반력상을 형성하게 된다.

그리고, 필요에 따라 반력상이나 반력벽을 만들 때 통상은 한 층으로 두께를 형성하지만 복수 층으로 두께를 형성하여 필요한 내력을 얻을 수도 있다. 통상 이런 경우, 같은 반력상의 길이나 너비라면 더 많은 반력블럭이 사용되어야 한다.

역으로 재하하중이나 기타 인가되는 기계적 하중이 적은 경우, 더 적은 갯수의 반력블럭을 가지고 더 길거나 더 폭이 넓거나, 면적이 넓은 반력상을 만들 수 있으므로 현장에서 반력구조물 형성에 들이는 노력을 줄일 수 있다.

가령, 교량 하부 현장의 면적이 넓고 교량 높이가 낮은 경우에는 도7과 같이 반력블럭(10)의 높이를 넓은 면적으로 1단으로 조립하여 반력상(100')을 구성하고, 교량 하부 현장의 면적이 좁고 높이가 높은 경우나 지반의 안정성이 약한 경우에는 도8과 같이 반력블럭(10)의 높이를 좁은 면적으로 2단 이상으로 다단으로 조립하여 높이도 맞추고, 좁은 범위에 집중되는 실험대상물 하중 및 구조프레임(300)에 설치되는 가압실린더(미도시) 등 하중장비에 의한 재하하중을 더욱 잘 견디게 하거나 보다 안정된 실험용 바닥을 이루는 효과도 가질 수 있도록 한다.

여기서도 구조프레임(300)은 기존의 반력구조물에서와 비슷하게, 반력상(100', 100")과 접하는 부분에 형성된 하단플랜지(310)에 형성된 볼트 구멍을 통해 관통 볼트(21)를 삽입하고 그 하부 위치의 반력블럭(10)에 형성된 결합용 홀을 관통하여 반력상과의 결합이 이루어지도록 한다.

그리고, 이상의 논의는 반력벽의 형성에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

이상의 논의를 효과의 관점에서 정리하면, 본 발명에 따르면 현장 조립형 반력블럭은 가력하고자 하는 하중에 따라서 반력블럭의 수량 조절이 가능하고, 현장여건에 따라 반력블럭의 면적과 높이, 형태를 조절할 수 있으며, 현장에서는 통상의 구조실험동을 제작할 때의 어려운 작업이 필요없이 평탄작업만을 진행한 후에 지반 위에서 바로 적용이 가능하다는 이점과 비록 반력구조물을 이루는 요소들이 중량물이기는 하지만 작업공정이 상대적으로 단순하고 안전하다는 이점을 가지게 된다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10: 반력블럭 11: 설치용 홀(hole)
13, 15: 결합용 홀 17: 저면홈
21: 볼트 (관통 볼트) 23, 25: 긴강재
31, 35: 결합부재 100, 100', 100": 반력상
200, 200': 반력벽 300: 구조프레임
310: 하단플렌지

Claims (7)

1. 두께 방향의 설치용 홀이나 홈에 더하여 긴장재가 통과할 수 있도록 형성된 폭 방향 결합용 홀과 길이 방향의 결합용 홀 가운데 적어도 하나를 가진 직육면체형 본체를 구비하여 이루어지며,
   상기 설치용 홀이나 홈 및 상기 결합용 홀은 내부에서 위치가 서로 겹치지 않도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립용 반력블럭.
2. 반력상을 구비하여 이루어지는 반력구조물에 있어서,
   상기 반력상은 평면상에 배치된 복수의 반력블럭과, 상기 반력블럭을 관통하는 긴장재와 적어도 상기 길이 방향 혹은 상기 너비 방향으로 배열된 상기 반력블럭의 양쪽에서 상기 긴장재와 체결되어 상기 긴장재에 텐션을 주는 결합부재를 구비하여 이루어지고,
   상기 반력블럭은 두께 방향의 설치용 홀 외에 상기 긴장재가 통과할 수 있는 폭방향 및 길이 방향의 결합용 홀 가운데 적어도 하나를 가진 본체를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 현장조립형 구조실험용 반력구조물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 반력상과 함께 반력벽을 구비하며,
   상기 반력벽도 복수의 반력블럭을 수직방향 및 길이 방향 혹은 두께 방향으로 긴장재를 통해 서로 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 현장조립형 구조실험용 반력구조물.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 긴장재는 표면의 적어도 일부 구간에 나사산을 가진 강봉 혹은 강선으로 이루어지고,
   상기 반력블럭의 표면에서 상기 결합용 홀이 형성된 영역을 포함하여 상기 결합용 홀의 주변부는 상기 긴장재에 결합되는 상기 결합부재의 적어도 하나를 수용할 수 있도록 주변 표면보다 오목한 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현장조립형 구조실험용 반력구조물.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 반력벽을 이루는 반력블럭은 상기 반력상을 이루는 반력블럭과 두께, 너비, 길이 가운데 적어도 하나는 다른 치수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현장조립형 구조실험용 반력구조물.
6. 제 2 항 또는 제 3 항의 현장조립형 구조실험용 반력구조물의 설치 방법으로서,
   현장 지반을 상기 반력상이 놓일 수 있도록 평편하게 하는 기초시공단계,
   상기 반력블럭을 상기 반력상이 필요한 크기를 이루도록 상기 지반에 폭 방향 및 길이 방향으로 연속되게 배치하면서 상기 폭 방향 및 상기 길이 방향으로 배치되는 각각의 반력블럭의 결합용 홀이 상기 긴장재에 의해 관통되고 상기 결합부재에 의해 고정되도록 하는 반력상 설치단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 현장조립형 구조실험용 반력구조물의 설치 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 반력상 설치단계에 이어 상기 반력상 위에 상기 반력블럭을 이용하여 반력벽을 설치하는 반력벽 설치단계가 구비되는 것을 특징으로 하는 현장조립형 구조실험용 반력구조물의 설치 방법.

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