KR19980082659A - Automatic displacement meter for measuring deformation of structures - Google Patents
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Abstract
본 발명의 자동 경사계는 구조부재(10)의 양 끝에 설치된 고정장치(21)와 상기 고정장치(21) 사이를 연결하는 피아노 선(22), 부재의 변위를 측정하려는 곳에 설치되고 기판(33)과 2개의 전기접점(31)을 가진 감지장치(30), 그리고 피아노선(22)에 설치된 접점장치(28) 및 상기 감지장치(30)의 상기 전기접점(31)에 연결되어 감지된 정보를 표시해 주는 표시장치(50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 변위계이다.The automatic inclinometer of the present invention is a piano wire 22 connecting between the fixing device 21 installed at both ends of the structural member 10 and the fixing device 21, the substrate 33 is installed where the displacement of the member is to be measured. And the sensing device 30 having two electrical contacts 31, and the contact device 28 installed on the piano wire 22 and the electrical contact 31 of the sensing device 30. It is an automatic displacement meter which is comprised by the display apparatus 50 which displays.
본 발명은 무인으로 구조물의 변위량을 측정하여 사람이 직접 위험한 부위에 접근하지 않더라도 구조물의 안전상태를 점검할 수 있도록 하는 장치를 제공하고, 구조물의 안전상태를 점검할 수 있도록 하는 장치를 제공하고, 구조물의 변위량이 허용치를 초과할 경우 즉시 예방조치를 취할 수 있는 정보를 정확하고 빨리 파악할 수 있는 장치를 제공하여 시설물 관리자에게 더욱 경제적인 변위량 측정장치를 제공한다.The present invention provides a device that can measure the amount of displacement of the structure unattended to check the safety state of the structure even if a person does not directly approach the dangerous area, and provides a device that can check the safety state of the structure, Provides a more economical displacement measurement device for facility managers by providing devices that can accurately and quickly grasp information that can take immediate preventive action when the displacement of a structure exceeds the allowable value.
Description
제1도는 본 발명의 실시예를 개략 보인 구성도이다.1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 실시예의 부분 상세도이다.2 is a partial detailed view of an embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 작동 상태를 보인 그림이다.3 is a diagram showing an operating state of the present invention.
제4도는 제1도의 실시예에서 감지장치 부분을 확대한 도면이다.4 is an enlarged view of a sensing device part in the embodiment of FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *
10:구조부재21:고정장치10: structural member 21: fixing device
22:피아노선23:스프링22: Piano 23: Spring
28:접점 장치30:감지장치28: contact device 30: detection device
31:전기 접점32:볼트 구멍31: Electrical contact 32: Bolt hole
33:기판40,41,42,43:전기인출선33: substrate 40, 41, 42, 43: electrical lead wire
50:표시장치51:전원장치50: display device 51: power supply device
52,53:표시전구60:보호막 하우징52, 53: light bulb 60: protective film housing
[발명의 분야][Field of Invention]
본 발명은 구조부재의 변위를 측정하는 계측계기에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 지하철이나 건축물의 지하실 등 본 공사를 하기 위한 가설 흙막이 부재, 교량, 건축물의 구조부재(슬래브, 보, 벽체 및 기둥 등)가 하중을 받으면 변위를 일으키는데 이 하중이 허용하중을 넘거나 구조 부재가 약하면 변위가 허용범위를 넘고 이에 따라 구조물이 기능을 발휘할 수 없어 끝내 파괴되는 과정을 겪는데 허용범위를 넘을 경우, 유지관리자에게 위험신호를 보내고, 또한 인접구조부재의 길이가 변화하거나 기초가 침하하는 등 외부 조건 변화에 의해 변위가 생길 때에도 미리 감지하여 하중을 경감시키거나 위험한 경우 미리 거주자들을 대피시키는 등 사전조치를 취하기 위한 구조물 변위 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a measuring instrument for measuring the displacement of the structural member. More specifically, temporary earthquake members, bridges, and structural members (slabs, beams, walls, columns, etc.) for this construction, such as the basement of a subway or building, are subjected to displacement, which causes displacement. If the structural member is weak, the displacement exceeds the allowable range, and thus the structure cannot function and finally undergoes a process of destruction. If the structural member is exceeded, a danger signal is sent to the maintainer, and the length of the adjacent structural member is changed or The present invention relates to a structure displacement measuring apparatus for detecting preliminary measures even when displacements are caused by changes in external conditions such as sinking, to reduce the load, or to evacuate residents in advance if dangerous.
더욱이 구조물의 변위에 관한 저오를 굳이 유지관리자가 직접 점검하지 않더라도 구조물의 과대 변형을 스스로 감지하여 감지실에 알려주도록 자동화한 장치에 관한 것이다.Moreover, even if the maintenance of the displacement of the structure is not checked directly by the maintainer, it is an automated device that detects excessive deformation of the structure by itself and informs the detection chamber.
[발명의 배경][Background of invention]
구조물의 주요 구성 요소 중 슬래브, 보, 기둥 벽체 등 구조부재들은 과대한 하중을 받거나, 기초가 침하하거나, 부재의 길이가 변화하면 원래 설계하고 시공한 상태대로 형상을 유지하지 못하고 변위를 일으키는데, 이들 구조부재의 변위량이 허용한계값을 넘으면 사용상 지장을 초래하고(사용성), 변위량이 계속 증가하면 드디어 파괴 또는 붕괴되는(안전성)상태로 이어지게 된다.Among the major components of the structure, structural members such as slabs, beams, column walls, etc., do not maintain their shape as they were originally designed and constructed and cause displacement when they are subjected to excessive load, the foundation is subsided, or the length of the members is changed. If the displacement of the structural member exceeds the allowable limit, it may cause a problem in use (usability), and if the displacement continues to increase, it may finally be destroyed or collapsed (safety).
그러므로 구조물은 변위량이 정해진 범위 안에 있도록 설계, 시공하는 것이 당여하지만 건물을 시공하거나 사용할 때에는 설계자, 시공자, 사용자 중 어느 누가 잘못하여 구조물의 안전성에 문제가 있다면, 구조물을 사용하거나 이를 관리하는 자가 지속적으로 구조부재의 균열, 진동, 물고임, 마감재 탈락 등 구조물의 거동으로 일어나는 현상을 감시하여 위험요소를 인식한 뒤에나 변위량을 측정하기 시작하고 이 이후부터 구조물의 거동을 정밀감시하게 되므로 사전에 보강하거나 위험예측시 대비할 수 있는 기회를 놓치게 된다.Therefore, the structure should be designed and constructed so that the amount of displacement is within a certain range, but if any one of the designer, the builder, or the user has a problem with the safety of the structure by mistake during the construction or use of the building, the person who uses or manages the structure continuously By monitoring the phenomena caused by structural behavior such as cracks, vibrations, water traps, and dropping of the structural members, after recognizing the hazards or starting to measure the displacement, the structure's behavior is precisely monitored. You will miss the opportunity to prepare for the forecast.
지금까지 구조부재에서 변위량을 측정하기 위해서서는 정기적으로 육안으로 관찰하거나, 다림추, 레벨, 데오도라이트 등을 이용하여 측정하고, 그 값을 전회 측정값과 비교하여 변위 진행여부를 확인하는 순서를 밟아 왔다.Until now, in order to measure the amount of displacement in the structural member, observe it with the naked eye on a regular basis, or measure it using ironing weights, levels, theodolites, etc., and compare the value with the previous measured value to check the progress of the displacement. come.
그러나 구조물의 변위를 확인하기 위하여 감시원을 상주시키거나 정기적으로 측정위치를 찾아가 변화량의 과대 여부를 점검해야 하지만 매 번 변위량을 파악하여 안정성 여부를 판단하기는 곤란한 데다가 측정부위가 사람이 접근하기 어려운 곳에 있거나 기후가 나쁘거나 밤에는 측정조차 없는 경우도 발생한다. 또한 감시원을 상주시키거나 정기적으로 방문하여 측정하는데 비용도 많이 든다.However, in order to check the displacement of the structure, the supervisor must be resident or regularly visit the measuring position to check whether the amount of change is excessive.However, it is difficult to determine the stability by measuring the amount of displacement each time. Occasionally, bad weather or even no measurements at night. It is also expensive to have a resident on duty or to visit regularly.
특히 최근에 발생한 성수대교 붕괴사고, 삼풍백화점 붕괴사고 등 대형 구조물의 안전성이 대두됨에 따라 시설물 안전관리에 관한 특별법(1995. 1. 5 법률 제4922호)이 제정되고 이에 따라 시설물의 관리자로 규정된 관리주체는 시설물의 기능 및 안전을 유지하기 위하여 안전점검 및 정밀 안전 지침에 따라 해당 시설물에 대한 안전점검 및 진단을 실시하여야 하는데(즉 구조안전 진단이 법제화된 것이다), 이를 충족시키기 위한 계측관리 비용이 계측장비가 비싸고, 또한 점검자가가 직접 감시해야 하기 때문에 대단이 비싸다. 이로 인해 시설물 관리 주체가 부담해야 할 비용이 만만치 않기 때문에 점검과 진단이 소홀해질 가능성을 배제할 수 없다.In particular, as the safety of large structures such as the collapse of Seongsu Bridge and Sampoong Department Store collapsed recently, a special law on facility safety management was enacted (Act No. 4922, 1995), and as a result, In order to maintain the function and safety of the facility, the management should carry out safety check and diagnosis on the facility in accordance with safety check and precise safety guidelines (ie, structural safety diagnosis is enacted). This instrument is expensive and also expensive because the inspector has to monitor it. This does not preclude the possibility of neglect of inspection and diagnosis because the cost of the facility manager is not high.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 구조부재에 자동 변위계를 사전에 설치해 두고 구조물의 변위가 허용값을 넘을 경우 곧바로 감시실에 자동전송하는 무인 자동 계측장치의 개발이 절실히 요구되고 있다.In order to overcome this problem, there is an urgent need for the development of an unmanned automatic measuring device which automatically installs an automatic displacement meter in a structural member and automatically transmits it to the monitoring room when the displacement of the structure exceeds an allowable value.
이에 본 발명자는 사전에 구조물의 거동이 안정 허용 범위를 넘는 경우 자동으로 위험신호를 보낼 수 있는 자동 변위량 측정기인 자동 변위계를 개발하게 된 것이다.Therefore, the present inventors have developed an automatic displacement meter, which is an automatic displacement measuring device that can automatically send a danger signal when the structure behavior exceeds a stable allowable range in advance.
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명의 자동 변위계는 대상 시설물의 구조부재에 설치하여 자동으로 구조부재의 변위량을 측정하여 감시실이나 통제실에 전송하는 장치를 제공하는 것이다.The automatic displacement meter of the present invention is to provide a device that is installed on the structural member of the target facility to automatically measure the displacement amount of the structural member to transmit to the monitoring room or control room.
또한 본 발명은 무인으로 구조물의 변위량을 측정하여 사람이 직접 위험한 부위에 접근하지 않더라도 구조물의 안전상태를 점검할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 것이다.In another aspect, the present invention is to provide a device that can measure the amount of displacement of the structure unattended to check the safety state of the structure even if a person does not directly approach the dangerous area.
본 발명의 또다른 목적은 구조물의 변위량이 허용치를 초과할 경우 즉시 예방 조치를 취할 수 있는 정보를 정확하고 빨리 파악할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus capable of accurately and quickly grasping information capable of taking immediate preventive measures when the displacement amount of a structure exceeds an allowable value.
본 발명의 또 다른 목적은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 시설물 관리자에게 더욱 경제적인 경사각 측정장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a more economical inclination angle measuring device for facility managers to achieve the above object.
[발명의 요약][Summary of invention]
구조부재(10)의 양 끝에 설치된 고정장치(21)와 상기 고정장치(21) 사이를 연결하는 피아노 선(22), 부재의 변위를 측정하려는 곳에 설치되고 기판(33)과 2개의 전기접점(31)을 가진 감지장치(30), 그리고 피아노선(22)에 설치된 접점장치(28) 및 상기 감지장치(30)의 상기 전기접점(31)에 연결되어 감지된 정보를 표시해 주는 표시장치(50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 변위계이다.Piano wire 22 connecting between the fixing device 21 installed at both ends of the structural member 10 and the fixing device 21, the place where the displacement of the member is to be measured, and the substrate 33 and two electrical contacts ( A sensing device 30 having a 31, and a display device 50 connected to the contact device 28 installed on the piano wire 22 and the electrical contact 31 of the sensing device 30 to display the detected information. It is an automatic displacement meter, characterized in that consisting of).
[발명의 구체적인 사례에 의한 상세한 설명][Detailed explanation by specific examples of the invention]
제1도는 본 발명의 실시예를 개략 보인 구성도이고, 제2도는 본 발명의 실시예의 부분 상세도이며, 제3도는 본 발명의 작동 상태를 보인 그림이고, 제4도는 제1도의 실시예에서 감지장치 부분을 확대한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial detailed view of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing an operating state of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of FIG. An enlarged view of the sensing device.
제1도에 따라 대상 구조부재의 양 끝에 고정장치(21)를 설치한다. 고정장치(21)는 철판이나 목재, 스테인레스 스틸 또는 고강도의 엔지니어링 플라스틱을 재료로 한 저판위에 고정 핀을 설치할 수 있으며 또는 직접 구조부재(10)에 콘크리트 못이나 타정 핀을 박아 부재 양단에 고정장치(21)를 붙이고 피아노 선(22)을 부착하고 위치를 조정할 수 있는 볼트를 설치한다. 피아노 선(22)은 고강도이고 가늘기 때문에 자중에 의한 피로가 적어서 눈보기변위를 줄일 수 있다. 또한 재료가 피로하여 생기는 오차를 보상하기 위하여 피아노 선(22) 중간에 스프링(23)을 끼워 넣는다. 그리고 측정하려는 지점에서 감지장치(30)의 전기 접점(31)과 만나는 부분에 접점장치(28)를 설치하고 전기 인출선(41)을 연결한다.In accordance with FIG. 1, fixing devices 21 are installed at both ends of the target structural member. Fixing device 21 may be a fixing pin on the bottom plate made of steel plate or wood, stainless steel or high-strength engineering plastic material, or by directly nailing the concrete nail or tableting pin to the structural member (10) 21), attach the piano wire (22) and install the bolt to adjust the position. Since the piano wire 22 is high strength and thin, fatigue due to its own weight can be reduced, thereby reducing eye strain. In addition, the spring 23 is inserted in the middle of the piano wire 22 to compensate for the error caused by the fatigue of the material. And at the point to be measured, the contact device 28 is installed at the part meeting with the electrical contact 31 of the sensing device 30 and the electric lead wire 41 is connected.
접점장치(28)는 피아노 선(22)의 중간에 감지장치(30)와 관련하여 설치한다. 접점장치(28)에는 양 끝에 나사식 연결기구를 구비하여 피아노 선(22)을 나사 조임에 의해 연결한다. 그리고 감지장치(30)에는 눈금을 마련하여 피아노 선과의 상대 변위를 읽을 수 있도록 한다.The contact device 28 is installed in relation to the sensing device 30 in the middle of the piano wire 22. The contact device 28 is provided with a screw connection mechanism at both ends to connect the piano wire 22 by screwing. And the sensor 30 is provided with a scale to read the relative displacement with the piano line.
본 발명의 감지장치(30)는 구조물의 변위가 일어나는 구조부재(10)의 부위중 그 변위가 큰 곳에 적의 설치된다. 제4도에서 보는 바와 같이, 감지장치에는 전기접점(31)을 2개 설치한다. 전기 접점 2개와 기준점 사이는 구조 전문가가 구조계산에 의해 결정한 거리만큼 간격을 준다. 2개의 전기접점(31)사이에는 기준점을 포함하여 눈금을 표시한다. 이에 따라 변위량이 허용범위 이내여서 경보가 표시장치로 보내지기 전이라도 구조부재(10)의 거동을 점검할 수 있다. 상기 기판(33)에는 기다란 구멍(slot)이 상하방향으로 나 있으므로 눈금과 피아노 선(22)의 초기치를 맞출 수 있다. 본 자동 변위계는 수직 방향의 변위를 측정하는 것이므로 수평 방향으로 위치를 맞출 때는 설치방향을 90°돌리면 된다. 기판은 반드시 철판으로 제작할 필요는 없으며 플라스틱이나 목재, 심지어 부착력만 확실하면 접착제를 처리한 합성수지류 스틱커도 무방하다. 그리고 눈금도 굳이 미리 기판(33)에 새겨 있을 필요는 없으며 기판(33)을 먼저 설치하고 전기 접점(31)을 설치한 다음 기준점을 포함한 눈금을 맨 나중에 그리거나 인쇄된 것을 부착해도 된다.The sensing device 30 of the present invention is suitably installed in a place where the displacement is large among the portions of the structural member 10 in which the displacement of the structure occurs. As shown in FIG. 4, two electrical contacts 31 are provided in the sensing device. The distance between the two electrical contacts and the reference point is spaced by the distance determined by the structural expert by the structural calculation. A scale is indicated between the two electrical contacts 31 including the reference point. Accordingly, the displacement of the structural member 10 can be checked even before the alarm is sent to the display because the displacement is within the allowable range. The substrate 33 has a long slot in the vertical direction so that the scale and the initial value of the piano line 22 can be aligned. Since this automatic displacement meter measures the displacement in the vertical direction, it is necessary to rotate the installation direction by 90 ° to adjust the position in the horizontal direction. Substrates do not necessarily have to be made of steel, and plastics, wood, or even adhesive sticks with adhesives can be used as long as they have good adhesion. The scales do not need to be engraved on the substrate 33 in advance, and the substrate 33 may be installed first, the electrical contacts 31 may be installed, and then the scale including the reference point may be drawn later or printed.
제1도 또는 제4도에서와 같이, 표시장치(50)로 신호를 전송하는 전기 인출선(40)은 모두 3가닥으로 한 가닥(41)은 피아노 선(22)의 접점장치(28)에 설치되고 나머지 두 가닥(42,43)은 감지장치(30)의 전기접점(31)에 각각 연결된다. 인출선(41)은 전원장치(51)에 연결되고 전원장치에서 인출된 전선은 표시전구(52,53)에 각각 연결되고 표시전구(52)의 다른 쪽에는 인출선(43)이, 표시전구(53)의 다른쪽에는 인출선(42)이 연결되어 회로를 구성한다.As shown in FIG. 1 or FIG. 4, the electrical lead wire 40 which transmits a signal to the display device 50 is all three strands, and the strand 41 is connected to the contact device 28 of the piano wire 22. The remaining two strands 42 and 43 are respectively connected to the electrical contact 31 of the sensing device 30. The lead wire 41 is connected to the power supply device 51, and the wire drawn out from the power supply device is connected to the display bulbs 52 and 53, respectively, and the lead wire 43 is connected to the other side of the display bulb 52. A leader line 42 is connected to the other side of 53 to form a circuit.
이제 제1도와 제3도에 따라 본 발명의 작동과정을 설명한다. 우선 구조물이 하중 등 외력을 받으면 구조부재(10)에 변형을 일으키고, 각 부재부위에 처짐이 생긴다. 양 고정장치(21) 사이를 연결하는 피아노선(22)은 팽팽하게 당겨져 위치를 유지하고 있고, 부재가 하중을 받으면 변형한다. 부재가 변형하면 구조부재(10)에 부착된 감지장치가 동시에 움직이고 움직인 변위량은 감지장치의 전기 접점(31) 사이에 표시한 눈금으로 읽을 수 있다. 제3도에서 실선과 점선으로 처음과 나중 상태를 표시하고 있다.The operation of the present invention will now be described according to FIGS. 1 and 3. First, when the structure is subjected to an external force such as a load, the structural member 10 is deformed, and sagging occurs at each member portion. The piano wire 22 which connects between both fixing | fixed apparatuses 21 is pulled in tension, maintains a position, and deform | transforms when a member receives a load. When the member is deformed, the sensing device attached to the structural member 10 simultaneously moves and the displacement amount can be read by the scale indicated between the electrical contacts 31 of the sensing device. In FIG. 3, the first and last states are indicated by solid and dashed lines.
구조부재(10)에 고정된 감지장치(30)의 전기접점(31)이 움직여 일정 범위한도를 넘으면 하중의 방향에 따라 표시전구(52)나 표시전구(53)에 불이 들어온다. 이때 표시전구의 색깔은 서로 달리하여 하중의 방향과 변위방향을 구분할 수 있다. 또한 피아노 선(22)에 설치된 접점장치(28)와 감지장치 쪽 전기접점(31) 사이에 저항값을 알 수 있는 저항을 넣고 이를 길이의 변화에 따라 읽을 수 있는 계기를 부착한다면 변위값을 숫자로도 읽을 수 있다. 이 경우 각 측정점마다 변위값을 통합하여 분석할 수 있는 방법도 제공할 수 있다.When the electrical contact 31 of the sensing device 30 fixed to the structural member 10 moves over a certain range limit, the display bulb 52 or the display bulb 53 lights according to the direction of the load. At this time, the color of the display bulb can be different from each other to distinguish the direction of the load and the displacement direction. In addition, if a resistor that knows the resistance value is inserted between the contact device 28 installed on the piano wire 22 and the electrical contact 31 on the sensing device side, and a gauge that reads it according to the change in length is attached, You can also read In this case, it is possible to provide a method for integrating and analyzing displacement values at each measurement point.
본 발명의 자동 변위계는 미세한 구조물의 변위를 읽어야 하므로 본 발명의 변위계를 보호하기 위하여 보호막을 설치한다. 보호막은 변위계 전체를 하우징(60)으로 보호할 수 있지만 가장 예민한 부분인 접점장치(28)와 감지장치(30) 부분만 투명한 재료로 보호 하우징(60)을 설치해도 무방하다.Since the automatic displacement meter of the present invention should read the displacement of the fine structure, a protective film is installed to protect the displacement meter of the present invention. The protective film may protect the entire displacement meter with the housing 60, but only the contact device 28 and the sensing device 30, which are the most sensitive parts, may be installed with a transparent material.
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