KR20240026072A - 정밀 계측 균열 게이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 계측하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩 구성되는 균열 게이지에 있어서, 내판(10)에는 폐합선(35)이 결합된 한쌍의 풀리(30)가 설치되고, 외판(20)에 형성된 돌출판(21)과 역행판(40)이 폐합선(35)에 결속되어, 외판(20)과 내판(10)이 이격되면, 돌출판(21)이 폐합선(35)을 견인함에 따라 역행판(40)이 외판(20)과 역방향으로 이동되면서 계측치가 확대되는 것이다.
본 발명을 통하여, 균열 게이지의 계측 정밀도 및 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 균열 게이지가 부착된 구조물 균열 부위의 변동을 신속하고 간편하며 정밀하게 파악할 수 있어, 균열 점검을 비롯한 콘크리트 구조물 안전진단 업무의 정확성, 효율성 및 편의성을 제고할 수 있다.

Description

정밀 계측 균열 게이지{MAGNIFYING CRACK GAUGE}
본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 계측하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩 구성되는 균열 게이지에 있어서, 내판(10)에는 폐합선(35)이 결합된 한쌍의 풀리(30)가 설치되고, 외판(20)에 형성된 돌출판(21)과 역행판(40)이 폐합선(35)에 결속되어, 외판(20)과 내판(10)이 이격되면, 돌출판(21)이 폐합선(35)을 견인함에 따라 역행판(40)이 외판(20)과 역방향으로 이동되면서 계측치가 확대되는 것이다.
균열은 콘크리트 구조물 건전성 판단에 있어서의 핵심 지표로서, 균열의 규모, 위치 및 진행 양태를 계측함으로써, 해당 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능을 파악할 수 있다.
특히, 균열 상태의 경시적(經時的) 변화는 구조물의 장단기 안전성을 진단함에 있어서 필수적으로 요구되는 정보인 바, 대부분의 콘크리트 구조물에 있어서 균열 발생 지점에 대한 주기적인 계측이 수행되고 있다.
콘크리트 구조물 균열에 대한 주기적인 계측은 균열 발생 부위에 균열 게이지를 부착하고 이를 관찰하는 방식으로 수행되며, 이러한 균열 게이지는 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 측정 기구로서 관련 종래기술로는 특허 제2083255호 등을 들 수 있다.
특허 제2083255호를 비롯한 종래의 균열 게이지는 도 1에서와 같이, 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 것으로, 표척(92)이 표시된 내판(10)과 십자선(93)이 표시된 투명 소재의 외판(20)으로 구성되며, 이들 내판(10)과 외판(20) 각각의 후단에는 정착부(91)가 형성되어 이들 정착부(91)가 계측 대상 콘크리트 구조물 표면에 접착제 등을 통하여 부착된다.
즉, 도 1에서와 같이, 콘크리트 구조물의 균열 발생 지점 양측 표면에 균열 게이지를 부착하는 것으로, 선상(線狀) 균열에 직교하는 일측 방향으로 소폭 이격된 지점의 구조물 표면에 내판(10)의 정착부(91)를 부착하고, 선상 균열에 직교하는 타측 방향으로 소폭 이격된 지점의 구조물 표면에는 외판(20)의 정착부(91)를 부착하되, 내판(10) 전단부(前端部)의 표척(92) 표시 부위와 외판(20) 전단부의 십자선(93) 표시 부위가 상호 중첩되도록 하는 것이다.
따라서, 내판(10)의 표척(92) 표시 부위 표면에 충첩된 외판(20)의 십자선(93) 위치를 주기적으로 확인함으로써 균열 폭의 경시변화를 파악할 수 있으며, 이로써 균열의 확대 속도 및 허용치 도달 여부 등을 확인할 수 있다.
이렇듯 도 1에서와 같은 종래의 균열 게이지는 한쌍의 판체로 구성되는 비교적 간소한 구성으로도 콘크리트 구조물에 발생된 균열의 진행 상태를 정확하게 파악할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 균열 폭의 확대 상황을 확인하는 작업을 전적으로 점검원의 육안(肉眼)에 의존하는 한계를 가진다.
즉, 종래의 균열 게이지는 내판(10)과 외판(20) 중첩부에서, 내판(10)에 표시된 표척(92) 표면에서의 투명 외판(20)에 표시된 십자선(93)의 위치를 육안으로 판독하는 방식으로 균열의 변동을 계측하게 되는데, 일반적인 콘크리트 구조물의 균열은 그 변동폭이 극히 미미할 수 밖에 없으므로, 점검원이 균열의 미미한 변동을 원거리에서 직접적으로 파악하는 것은 불가능하며, 균열 게이지에 근접하여 세밀하게 관찰하거나 확대경 등의 보조 수단을 활용하여야 실질적인 측정이 가능한 것이다.
따라서, 종래의 균열 게이지는 점검원의 근접 관찰이 전제된 상황에서만 정상적인 운용이 가능한 것이라 할 수 있으며, 이는 다음과 같은 다양한 문제점을 야기한다.
우선, 종래의 균열 게이지에서는 표척(92)상의 십자선(93) 위치를 점검원이 육안으로 확인하여야 하는 바, 균열 변동폭 측청 수치를 독취(讀取)함에 있어서 그 정확성에 한계가 있을 수 밖에 없으며, 변동량이 미미할 경우 측정 자체가 불가능한 문제점이 있었다.
즉, 종래의 균열 게이지는 점검원이 균열 게이지에 근접한 상태에서 확대경 등을 통하여 표척(92)상 십자선(93)의 위치를 육안으로 판독하는 것인 바, 극히 미세하게 진행되는 균열의 변동을 신속하고 정확하게 확인하기 어려울 뿐 아니라, 측정 과정 전반에 확대경 등 보조 기구를 동원한 세밀한 관찰이 요구되는 바, 작업에 상당한 시간이 소요되고 고도의 숙련도가 요구될 수 밖에 없는 것이다.
특히, 대규모 구조물의 경우 다수의 균열 발생 지점 각각에 별도의 균열 게이지가 설치될 필요가 있을 뿐 아니라, 단일 균열이라 하여도 균열 진행 양태의 정확한 파악을 위하여 균열 선상의 다수의 지점에 별도의 균열 게이지가 설치되는 바, 각각의 균열 게이지를 일일이 확인하는 과정에서 장시간이 소요될 수 밖에 없고, 이는 작업 효율의 저하 및 점검 비용의 증대로 직결된다.
또한, 종래의 균열 게이지는 전술한 바와 같이 점검원의 근접 관찰이 필수적으로 요구되는 바, 점검원의 자유로운 접근이 제한될 수 있는 고소(高所) 구조물, 구조물의 협소 공간내 심부(深部) 또는 수상 구조물 등에서는 점검 작업에 상당한 애로점과 사고 위험이 상존하는 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여, 확대경 등의 광학적 보조 수단 또는 전기, 전자적 감지 및 출력 장치 등의 구성 없이도, 균열 케이지의 계측치가 확대되어 표출될 수 있도록 창안된 것으로, 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 균열폭 변동에 따라 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지에 있어서, 한쌍의 풀리(30)가 자유롭게 회전가능하도록 내판(10) 표면에 설치되고 한쌍의 풀리(30)를 선회하는 폐합선(35)이 긴장상태로 결합되며, 외판(20)의 내판(10)측 단부 상부에는 균열 게이지의 종방향으로 돌출된 돌출판(21)이 형성되고, 돌출판(21)의 말단은 풀리(30) 상측의 폐합선(35)에 결속되며, 외판(20)의 내판(10)측 단부 하부에는 상기 돌출판(21)과 동일한 방향으로 돌출된 돌출척(25)이 형성되고, 돌출척(25) 상면에는 역행판(40)이 활동 가능하도록 밀착되며, 역행판(40)의 상단은 풀리(30) 하측 폐합선(35)에 결속되어, 외판(20)과 내판(10)이 이격되면, 돌출판(21)이 폐합선(35)을 견인함에 따라 역행판(40)이 외판(20)과 역방향으로 이동됨을 특징으로 하는 정밀 계측 균열 게이지이다.
또한, 본 발명은 상기 내판(10)의 외판(20)측 말단부 표면에는 철제 자착판(71)이 부착되고, 외판(20)의 자착판(71) 중첩부위에는 균열 게이지의 종방향으로 절개된 활동장공(72) 한쌍이 일렬로 형성되며, 각각의 활동장공(72) 내부에는 지시자석(70)이 투입되어, 지시자석(70)이 자착판(71)에 자착된 상태에서 활동장공(72)의 내주면에 밀착되어 이동됨을 특징으로 하는 정밀 계측 균열 게이지이다.
본 발명을 통하여, 균열 게이지의 계측 정밀도 및 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 균열 게이지가 부착된 구조물 균열 부위의 변동을 신속하고 간편하며 정밀하게 파악할 수 있어, 균열 점검을 비롯한 콘크리트 구조물 안전진단 업무의 정확성, 효율성 및 편의성을 제고할 수 있다.
특히, 종래 균열 게이지에서는 육안으로 판독이 어려운 미세한 균열 변동도 별도의 장비 없이 판독이 가능한 바, 콘크리트 구조물 균열의 진행 및 그에 따른 위험도를 조기에 계측할 수 있으며, 이로써 구조물의 구조적 안정성 및 성능 저하를 신속하게 파악하여 구조물의 심각한 파손 또는 붕괴에 대한 효과적인 대처가 가능하다.
또한, 균열의 일정 수준 이상 진행 여부를 균열 게이지에 대한 근접 관찰 없이도 원거리에서 즉각적으로 확인할 수 있는 바, 점검 작업의 신속성 및 편의성을 획기적으로 개선할 수 있으며, 고소 구조물 또는 수상 구조물 등 점검원의 근접이 곤란한 지점에 대한 일상 점검을 원거리에서 수행할 수 있으므로, 점검 작업의 부담을 대폭 경감할 수 있을 뿐 아니라, 점검 수행중 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지하여 작업 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 균열 게이지 사시도
도 2는 본 발명의 사용상태 사시도
도 3은 본 발명의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 작동 방식 설명도
도 5는 지시자석이 적용된 본 발명의 일 실시예 분해 사시도
도 6은 도 5 실시예의 사용 방식 설명도
본 발명의 상세한 구성 및 작동 방식을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 2는 본 발명의 외관을 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 균열 게이지며, 선단부에는 표척(92)이 표시되고 후단부에는 정착부(91)가 형성된 내판(10)과, 선단부에는 십자선(93)이 표시되고 역시 후단부에는 정착부(91)가 형성된 외판(20)으로 구성되어, 이들 내판(10)의 표척(92)과 외판(20)의 십자선(93)이 상호 중첩된 상태로 균열 게이지가 균열을 횡단하도록 균열 발생 콘크리트 구조물 표면에 부착되어 설치된다.
본 발명을 비롯한 균열 게이지의 설치는 균열 게이지와 균열이 가급적 상호 직교 횡단하도록 설치되는 것이 균열 변동의 기민하고 정확한 계측에 있어서 유리한데, 여기서 상호 횡단이란 길이 방향이자 가동 방향인 균열 게이지의 종방향과 선상(線狀) 균열의 방향이 상호 직교하여, 결국 균열선이 균열 게이지를 횡단하도록 설치되는 상태를 의미한다.
본 발명에 있어서도, 내판(10)과 외판(20)의 균열 발생 콘크리트 구조물 부착은 내판(10) 후단부에 형성된 정착부(91)와 외판(20) 후단부에 형성된 정착부(91)를 각각 균열선을 기준으로 균열선과 직교하는 방향의 일측 지점 및 타측 지점에 콘크리트용 접착제 또는 나사 등의 결합 금구를 활용하여 결속함으로써 수행되며, 따라서 피검체인 콘크리트 구조물의 균열 부위에 대한 본 발명 균열 게이지의 설치시 내판(10) 및 외판(20)은 각각의 선단부 일부가 중첩된 상태로 선상의 균열을 직교 또는 직교에 근사한 방향으로 횡단하는 형태로 부착되게 된다.
즉, 본 발명은 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 균열 폭이 변동됨에 따라 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 근접된 상태에서 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지로서, 도 2 내지 도 4에서와 같이, 내판(10)에 설치되는 한쌍의 풀리(pulley)(30)와, 풀리(30)에 결합되는 폐합선(35)과, 외판(20) 선단에서 내판(10)측으로 돌출되는 돌출판(21) 및 돌출척(25)과, 돌출척(25) 상면에 안착된 상태로 이동하는 역행판(40) 등이 구성된다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 내판(10)에 상호 이격된 상태로 설치되는 한쌍의 풀리(30)는 그 회전축이 내판(10)에 직교하고, 자유로운 회전이 보장되도록 장착되는 것으로, 동 도면에 도시된 바와 같이 동일한 형태의 풀리(30) 한쌍이 적용되며, 폐곡선을 형성하는 폐합선(35)이 이들 풀리(30) 한쌍을 완전히 선회하도록 결합되되, 폐합선(35)은 비신축성 선재(線材)로서 풀리(30)에 결합된 상태에서 고도의 긴장상태가 조성되어, 도면상 풀리(30) 상측의 폐합선(35)을 이동시키면 양측 풀리(30)의 동시, 동방향(同方向) 회전과 함께 풀리(30) 하측의 폐합선(35)은 상측 폐합선(35)과 역방향으로 이동하게 된다.
또한, 외판(20)의 내판(10)측 단부에는 돌출판(21) 및 돌출척(25)이 형성되는데, 도 2 및 도 3에서와 같이, 외판(20)의 내판(10)측 단부 상부에는 균열 게이지의 종방향으로 돌출된 돌출판(21)이 형성되고, 외판(20)의 내판(10)측 단부 하부에는 역시 균열 게이지의 종방향이자 상기 돌출판(21)과 동일한 방향으로 돌출된 돌출척(25)이 형성된다.
외판(20)의 내판(10)측 단부 하부에 형성되는 돌출척(25)은 그 사전적 의미에서와 같이 눈금 등이 표시된 자로서, 후술할 역행판(40)과의 상대 위치를 파악할 수 있도록 하는 수단임과 동시에 역행판(40)이 밀착되어 활동(sliding)되는 유도체 역할을 겸비하게 된다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 돌출척(25) 상면에는 역행판(40)이 자유로운 활동이 가능하도록 밀착되는데, 역행판(40)의 상단은 풀리(30) 하측 폐합선(35)에 결속되고, 상기 돌출판(21)의 말단은 풀리(30) 상측의 폐합선(35)에 결속된다.
따라서, 도 4에서와 같이, 균열폭이 확대됨에 따라 외판(20)과 내판(10)이 이격되면, 돌출판(21)이 폐합선(35)을 견인함에 따라 역행판(40)이 외판(20)과 역방향으로 이동되며, 이로써 돌출척(25)과 역행판(40)의 상대 이동 거리는 실제 균열폭 증가치를 월등하게 상회하게 된다.
즉, 도 4에서와 같이, 균열폭 확대로 인하여 내판(10)과 외판(20)간 이격 거리(d)가 발생되면, 돌출판(21)이 도면상 우측으로 이동함에 따라 폐합선(35) 및 풀리(30)가 시계방향으로 회전되고, 이로 인하여 역행판(40)은 도면상 좌측으로 이동하게 되어, 결과적으로 돌출척(25)과 역행판(40)간 상대 이동 거리(D)는 내판(10)과 외판(20)간 이격 거리(d)의 2배를 이루게 되는 것이며, 사용자는 돌출척(25)과 역행판(40)에 의하여 표출된 상대 이동 거리(D)를 판독함으로써, 일층 정밀하고 용이한 계측이 가능한 것이다.
도면상 예시된 바와 같이, 돌출척(25)과 역행판(40)간 상대 이동 거리의 일층 용이한 판독을 위하여 돌출척(25)에는 눈금이 표시되고, 역행판(40)에는 지침(指針) 형태의 지시선이 표시된다.
이러한 본 발명에 있어서의 특징적 작동 구성인 풀리(30) 등은 내판(10)의 정착부(91)측 노출 표면에 설치되는 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩되지 않는 내판(10)의 여유 공간에 형성되며, 따라서 본 발명을 실시함에 있어서 균열 게이지의 기본적 규격 및 부품 등에 대한 대대적인 변경이 수반되지는 않는다.
특히, 본 발명의 역행판(40) 이동은 거리의 증폭 효과 뿐 아니라, 실제 물리적으로 이동하는 실물 부품을 도입함으로써, 단순 중첩 구조인 표척(92) 및 십자선(93)의 판독에 비하여 월등하게 편리하고 정밀한 측정 결과를 제공할 수 있으며, 균열의 변동에 따른 내판(10) 및 외판(20)의 상대 이동 여부를 시각적으로 용이하게 파악할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명을 적용함으로써 균열 계측의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 균열의 일정 수준 이상 진행 여부를 균열 게이지에 대한 근접 관찰 없이도 원거리에서 즉각적으로 확인할 수 있는 바, 점검 작업의 신속성 및 편의성을 획기적으로 개선할 수 있다.
또한, 고소 구조물 또는 수상 구조물 등 점검원의 근접이 곤란한 지점에 대한 일상 점검을 원거리에서 수행할 수 있으므로, 점검 작업의 부담을 대폭 경감할 수 있을 뿐 아니라, 점검 수행중 발생될 수 있는 사고를 미연에 방지하여 작업 안전성을 확보할 수도 있다.
한편, 도 5 및 도 6은 지시자석(70)이 적용된 본 발명의 실시예를 도시한 것으로, 점검원의 부재시 발생된 최대 균열 변동치를 정확하고 간편하게 사후 확인할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 비롯한 판체 중첩식 균열 게이지는 간소한 구성으로 비교적 정밀한 계측치를 확보할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 균열 폭의 증감 상태를 주기적으로 확인함에 있어서 점검원의 확인 시점(時點)에 국한된 계측만이 가능한 근본적인 한계를 가진다.
즉, 구조물에 형성된 균열은 그 폭이 상시 일정한 추세로 증가하는 것이 아니라 증가와 감소를 반복하면서 균열 폭이 변동하는 특성을 가지며, 장기간 관찰을 통하여 추세적인 증가 또는 감소 여부를 파악함으로써, 역학적으로 유의(有意)한 계측 결과를 도출하게 되는데, 일단 피검체에 부착된 균열 게이지는 점검원이 상주하면서 지속적으로 관찰하는 것이 아니라, 주기적으로 방문하여 관찰하게 되는 바, 만일 점검원 방문 이전에 균열 폭의 상당한 확대가 발생하였다 하더라도 점검원 방문 직전 균열 폭이 축소되도록 피검체가 거동한다면, 실제 구조물의 거동과 이반된 계측이 수행될 수 밖에 없는 것이다.
이에, 본 발명에서는 도 5 및 도 6에서와 같이, 내판(10)의 외판(20)측 말단부 표면에는 철제 자착판(71)을 부착하고, 외판(20)의 자착판(71) 중첩부위에는 균열 게이지의 종방향으로 절개된 활동장공(72) 한쌍을 일렬로 형성하며, 각각의 활동장공(72) 내부에는 지시자석(70)을 투입하여, 지시자석(70)이 자착판(71)에 자착(磁着)된 상태에서 활동장공(72)의 내주면에 밀착되어 이동되도록 함으로써, 지시자석(70)의 위치를 통하여 균열폭의 기왕 변동치를 사후 확인할 수 있도록 하였다.
즉, 도 6에서와 같이, 외판(20)에 일렬로 절개 형성된 한쌍의 활동장공(72) 각각에 지시자석(70)을 투입하되, 동 도면의 상부에 도시된 초기 상태에서는 좌측 활동장공(72)의 지시자석(70)은 당해 활동장공(72) 우단에 밀착시키고 우측 활동장공(72)의 지시자석(70)은 당해 활동장공(72)의 좌단에 밀착시키는 것으로, 이후 동 도면의 중간부에 도시된 바와 같이 균열이 확대된 후, 동 도면의 하부에 도시된 바와 같이 균열이 복원되는 상황에서도 우측 활동장공(72)내 지시자석(70)의 위치를 확인함으로써, 초기 상태 이후 균열의 최대 확대치를 사후 확인할 수 있는 것이며, 같은 원리로 좌측 활동장공(72)내 지시자석(70)을 확인하면 초기 상태 이후의 균열의 축소치도 사후 확인할 수 있다.
특히, 이러한 기왕 최대 균열 증감치의 기록은 일체의 전자 장비 또는 전원 공급 없이도 수행될 수 있음은 물론, 균열 게이지 기본 구성에 대한 대대적인 개조 없이도 수행될 수 있는 바, 소요 비용을 절감할 수 있으며, 용이한 보급이 가능하다.
또한, 균열 게이지를 단순히 측정 수단으로만 활용하는 것이 아니라, 균열 게이지 자체에 기록이 가능하도록 함으로써, 균열의 진행 상황 및 경시적 변화를 일층 정확하게 파악할 수 있다.
10 : 내판
20 : 외판
21 : 돌출판
25 : 돌출척
30 : 풀리
35 : 폐합선
40 : 역행판
70 : 지시자석
71 : 자착판
72 : 활동장공
91 : 정착부
92 : 표척
93 : 십자선

Claims (1)

  1. 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 균열폭 변동에 따라 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지에 있어서,
    한쌍의 풀리(30)가 자유롭게 회전가능하도록 내판(10) 표면에 설치되고 한쌍의 풀리(30)를 선회하는 폐합선(35)이 긴장상태로 결합되며;
    외판(20)의 내판(10)측 단부 상부에는 균열 게이지의 종방향으로 돌출된 돌출판(21)이 형성되고, 돌출판(21)의 말단은 풀리(30) 상측의 폐합선(35)에 결속되며;
    외판(20)의 내판(10)측 단부 하부에는 상기 돌출판(21)과 동일한 방향으로 돌출된 돌출척(25)이 형성되고, 돌출척(25) 상면에는 역행판(40)이 활동 가능하도록 밀착되며, 역행판(40)의 상단은 풀리(30) 하측 폐합선(35)에 결속되어,
    외판(20)과 내판(10)이 이격되면, 돌출판(21)이 폐합선(35)을 견인함에 따라 역행판(40)이 외판(20)과 역방향으로 이동됨을 특징으로 하는 정밀 계측 균열 게이지.
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