KR20240030984A - 측정치 확대형 균열 게이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 측정하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩되는 균열 게이지에서, 외판(20) 표면에 다수의 풀리(30), 폐합 구동선(40) 및 한쌍의 왕복판(50)을 설치하고, 균열폭 변동에 따라 한쌍의 왕복판(50)이 구동선(40)에 의하여 균열 게이지의 종방향으로 상호 역방향 구동되도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 균열 게이지의 측정 정도(精度) 및 사용 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

측정치 확대형 균열 게이지{MEASUREMENTS MAGNIFICATION TYPE CRACK GAUGE}
본 발명은 콘크리트 구조물의 균열을 측정하는 균열 게이지에 관한 것으로, 내판(10)과 외판(20)이 중첩되는 균열 게이지에서, 외판(20) 표면에 다수의 풀리(30), 폐합 구동선(40) 및 한쌍의 왕복판(50)을 설치하고, 균열폭 변동에 따라 한쌍의 왕복판(50)이 구동선(40)에 의하여 균열 게이지의 종방향으로 상호 역방향 구동되도록 한 것이다.
균열은 콘크리트 구조물 건전성 판단에 있어서의 핵심 지표로서, 균열의 규모, 위치 및 진행 양태를 측정함으로써, 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 측정이 수행되고 있다.
콘크리트 구조물 균열에 대한 주기적인 측정은 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 측정 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) 이면(裏面)에 표시된 십자선(93)의 위치를 육안으로 판독하는 방식으로 균열의 변동을 측정하게 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 측정치가 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, 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 균열폭 변동에 따라 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지에 있어서, 외판(20)에는 직사각형의 꼭지점을 이루는 4개의 풀리(30)가 설치되고, 전체 풀리(30)를 선회하는 폐합 구동선(40)이 설치되며, 왕복판(50) 한쌍이 상단면 및 하단면이 상호 밀착되도록 구동선(40) 내부에 설치되되, 왕복판(50)간 밀착면 타측에는 연결바(53)가 형성되어 연결바(53)의 말단이 종방향 구동선(40)에 결속되며, 내판(10)의 선단에는 로드(45)가 형성되고 외판(20)에는 절개구(24)가 형성되어 절개구(24)를 통과한 로드(45) 말단이 종방향 구동선(40)에 결속됨으로써, 균열폭이 변동됨에 따라 양측 왕복판(50)이 상호 역방향으로 이동함을 특징으로 하는 측정치 확대형 균열 게이지이다.
또한, 본 발명은 상기 내판(10)과 외판(20)간 중첩부의 내판(10)에는 철박판(15)이 부착되고, 외판(20)의에는 종방향으로 절개된 수용공(25)이 형성되며, 수용공(25)에는 자착편(60)이 투입되어 자착편(60)이 철박판(15)에 자착된 상태에서 수용공(25) 내주면이 자착편(60)을 추진함을 특징으로 하는 측정치 확대형 균열 게이지이다.
본 발명을 통하여, 균열 게이지의 측정 정도(精度) 및 사용 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 측정할 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 부분절단 사시도
도 4는 본 발명의 작동 방식 설명도
도 5는 본 발명의 기록형 실시예 부분절단 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 구조물의 균열 부위 일측에 부착되는 내판(10)의 선단부(先端部) 일부와, 균열 부위 타측에 부착되는 외판(20)의 선단부 일부가 상호 중첩되어, 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 균열폭 변동에 따라 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지이다.
즉, 본 발명은 상호 중첩되는 한쌍의 판체로 구성되는 균열 게이지로서, 선단부 표면에는 표척(92)이 표시되고 후단부에는 정착부(91)가 형성된 내판(10)과, 선단부 이면에는 십자선(93)이 표시되고 역시 후단부에는 정착부(91)가 형성된 투명 소재의 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 설치되며, 도 2 및 도 3에서와 같이, 외판(20)의 표면에는 4개의 풀리(30), 한쌍의 왕복판(50) 및 구동선(40) 등이 설치된다.
본 발명을 비롯한 균열 게이지의 설치는 균열 게이지와 균열이 가급적 상호 직교 횡단하도록 설치되는 것이 균열 변동의 기민하고 정확한 측정에 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, 도 2에서와 같이, 내판(10)과 외판(20) 각각의 후단부에 형성된 정착부(91)가 각각 균열선을 기준으로 균열선과 직교하는 방향의 일측 지점 및 타측 지점에 콘크리트용 접착제 또는 나사 등의 결합 금구를 활용하여 결속된다.
이러한 본 발명에 있어서의 특징적 구성은 외판(20)의 비중첩부 표면 즉, 외판(20)과 내판(10)간 중첩부와 외판(20) 정착부(91) 사이의 외판(20) 외측 표면에 장착되는 풀리(30), 구동선(40) 및 왕복판(50) 등의 구성이라 할 수 있는데, 도 2 및 도 3에서와 같이, 외판(20)과 직교하는 회전축을 가지는 4개의 풀리(30)와 이들 풀리(30)를 긴밀하게 포위하며 폐합되는 구동선(40)이 직사각형 형태를 이루면서 설치되고, 한쌍의 왕복판(50)이 도면상 상하 대칭을 이루며 설치된다.
도 3에서와 같이, 외판(20) 표면에는 그 중심점이 직사각형의 꼭지점을 이루는 4개의 풀리(30)가 자유롭게 회전 가능하도록 설치되고, 전체 풀리(30)를 선회하여 폐합되는 구동선(40)이 설치되어, 직사각형의 각 변을 이루는 구동선(40)중 어느 하나의 변을 이루는 부위가 이동되면, 전체 구동선(40)이 동반 이동되되 상호 대향(對向)하는 구동선(40)은 상호 역방향으로 이동하게 된다.
전체 풀리(30)를 폐합 선회하는 구동선(40)은 긴장상태로 설치되어, 전체 구동선(40)이 전체 풀리(30)에 팽팽하게 밀착되며, 구동선(40)은 비(非) 신축성 선재(線材)로 구성되어, 구동선(40)의 이동과정에서 전체 구동선(40) 연장의 신축이 고도로 억제된다.
또한, 도면상 수평 방향인 균열 게이지의 종방향으로 절개된 장공(51)이 내부에 형성된 왕복판(50) 한쌍이, 하측 왕복판(50)의 상단면과 상측 왕복판(50)의 하단면이 상호 밀착되도록 구동선(40) 내부에 설치되되, 외판(20) 표면에 돌출 형성된 한쌍의 유도돌부(13)에 각 왕복판(50)의 장공(51)이 결합되는데, 여기서 유도돌부(13)는 외판(20) 표면에서 외측으로 돌출 형성된 봉체로서, 유도돌부(13)의 직경과 장공(51)의 폭이 일치하도록 구성되어 왕복판(50)의 안정적인 수평 왕복 이동을 유도하게 된다.
도면상 상하 대칭을 이루는 한쌍의 왕복판(50)에서, 왕복판(50)간 상호 밀착면 타측에는 연결바(53)가 돌출 형성되어, 이 연결바(53)의 말단이 균열 게이지 종방향 구동선(40)에 결속되며, 도 3에서와 같이 내판(10)의 외판(20) 정착부(91)측 선단에는 로드(45)가 돌출 형성되고, 종방향 구동선(40) 배후의 외판(20)에는 절개구(24)가 절개 형성되며, 외측으로 굴곡된 로드(45) 말단은 상기 절개구(24)를 통과하여 균열 게이지 종방향 구동선(40)에 결속됨과 동시에 상측 왕복판(50)의 연결바(53)와 연결된다.
따라서, 도 4에서와 같이, 균열폭이 변동됨에 따라 내판(10)과 외판(20)이 상호 상대 이동하게 되고, 이로 인하여 로드(45)가 구동선(40)을 견인하면, 결국 양측 왕복판(50)이 상호 역방향으로 이동하게 된다.
이때, 도 4에서와 같이, 균열폭 변동에 따른 내판(10)과 외판(20)간 상대 이동 거리(d)는 로드(45)의 구동선(40) 견인 거리와 동일하게 되며, 구동선(40)의 견인 거리는 개별 왕복판(50)의 이동 거리와도 동일하게 되는데, 전술한 바와 같이 본 발명에 있어서 한쌍의 왕복판(50)은 상호 역방향으로 이동하게 되는 바, 양측 왕복판(50)의 실질적 상대 이동 거리(D)는 내판(10)과 외판(20)간 상대 이동 거리(d)를 2배로 확대한 거리로 표출된다.
특히, 본 발명의 왕복판(50) 이동은 거리의 확대 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 여부에 대한 즉각적인 파악이 가능하도록 함은 물론, 왕복판(50)간 상대 이동이 균열폭의 변동 방향이자 내판(10)과 외판(20)간 상대 이동 방향과 동일한 방향으로 이루어지는 바, 사용자가 일층 직관적이고 정확하게 균열폭 변동 상황을 파악할 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용함으로써 균열 측정의 정도를 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 자착편(60) 등이 적용된 본 발명의 기록형 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 측정치를 확보할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 균열 폭의 증감 상태를 주기적으로 확인함에 있어서 점검원의 확인 시점(時點)에 국한된 측정만이 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 측정 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 측정이 수행될 수 밖에 없는 것이다.
이에, 본 발명에서는 도 5 및 도 6에서와 같이, 내판(10)과 외판(20)간 중첩부의 내판(10) 표면에는 철제 박판체인 철박판(15)을 부착하고, 외판(20)의 철박판(15) 중첩부위에는 균열 게이지 종방향으로 절개되는 수용공(25)을 형성하며, 수용공(25)에는 영구자석인 자착편(60)을 투입하여 자착편(60)이 철박판(15)에 자착(磁着)된 상태에서 수용공(25) 내주면이 자착편(60)에 밀착되어, 균열폭이 변동됨에 따라 자착편(60)이 이동할 수 있도록 하였다.
즉, 도 6에서와 같이, 초기 단계에서 수용공(25)의 내주면 일 측단에 밀착되도록 자착된 자착편(60)이, 균열폭 변동에 따른 내판(10)과 외판(20)간 상대 이동과정에서, 자착편(60)이 수용공(25) 내주면에 의하여 추진됨에 따라, 자착편(60)의 철박판(15) 자착 자체는 유지되는 상황에서 그 위치만 이동하게 되며, 이후 균열폭 변동치가 복원되어 수용공(25) 역시 원위치로 복귀되어도 자착편(60)의 철박판(15)상 자착 위치는 유지되는 바, 자착편(60)의 최종 위치를 확인함으로써, 균열폭의 기왕 변동치를 사후 확인할 수 있는 것이다.
도 5 및 도 6에 예시된 실시예에서는 철박판(15), 수용공(25) 및 자착편(60)으로 구성되는 구성이 균열 게이지 상측 및 하측 각각에 1조씩 총 2조가 구성되어 있는데, 도면상 상측의 수용공(25)에서는 초기 단계에서 자착편(60)을 수용공(25) 내주면 좌측에 밀착시키고, 하측의 수용공(25)에서는 초기 단계에서 자착편(60)을 수용공(25) 내주면 우측에 밀착시킴으로써, 도시된 균열 게이지의 경우 기왕 최대 균열폭은 상측 자착편(60)을 통하여 확인하고, 기왕 최소 균열폭은 하측 자착편(60)을 통하여 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.
10 : 내판
13 : 유도돌부
15 : 철박판
20 : 외판
24 : 절개구
25 : 수용공
30 : 풀리
40 : 구동선
45 : 로드
50 : 왕복판
51 : 장공
53 : 연결바
60 : 자착편
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, 내판(10) 표면에 외판(20) 이면이 접촉된 상태에서 균열폭 변동에 따라 내판(10)과 외판(20)이 균열 폭의 변동 방향으로 상대 이동하면서 중첩 부위가 변동되는 균열 게이지에 있어서,
    외판(20)에는 직사각형의 꼭지점을 이루는 4개의 풀리(30)가 설치되고, 전체 풀리(30)를 선회하는 폐합 구동선(40)이 설치되며;
    왕복판(50) 한쌍이 상단면 및 하단면이 상호 밀착되도록 구동선(40) 내부에 설치되되, 왕복판(50)간 밀착면 타측에는 연결바(53)가 형성되어 연결바(53)의 말단이 종방향 구동선(40)에 결속되며;
    내판(10)의 선단에는 로드(45)가 형성되고 외판(20)에는 절개구(24)가 형성되어 절개구(24)를 통과한 로드(45) 말단이 종방향 구동선(40)에 결속됨으로써, 균열폭이 변동됨에 따라 양측 왕복판(50)이 상호 역방향으로 이동함을 특징으로 하는 측정치 확대형 균열 게이지.
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