KR101556244B1 - 구조물 성능 실험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물 성능 실험장치에 관한 것으로, 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체가 상부에 설치되는 베드와, 상기 베드의 상부나 측방에서 상기 시험체로 축력이나 횡력을 제공하는 프레스 및 상기 베드의 상부에 상기 시험체를 이동가능하게 고정하는 무빙클램프를 포함하는 구조물 성능 실험장치가 개시된다.

Description

구조물 성능 실험장치{Testing apparatus for evaluating structural performance of structures}

본 발명은 구조물 성능 실험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태의 시험체에 대해 성능 테스트를 수행할 수 있는 구조물 성능 실험장치에 관한 것이다.

일반적으로 지진이란 지구 내부에 축적된 에너지로 인해 지구를 구성하는 암석의 일부분에 급격한 운동이 일어나 지진파(地震波)가 발생하는 현상으로, 지구의 내부에서 급격한 지각변동이 발생되어 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파(Seismic wave)가 지표면까지 전해져서 지반에 외력을 가하게 된다.

이러한 지진으로 인하여 건축물이나 토목설비 등은 내진이나 면진 또는 제진이 고려되어 설계된다. 물론, 건축물이나 토목설비 등은 지진이 아니더라도 기둥이나 벽체와 같은 구조물에 인장력이나 압축력 등의 횡력을 지속적으로 받게 된다.

따라서, 건축물이나 토목설비 등은 구조물의 횡력에 대한 내력 정도를 미리 실험한 후 설계에 반영하고 있다.

이러한 실험을 위해 종래에 제시되어 있는 실험장치의 일례로, 대한민국 등록특허 제10-1352787호가 대표적이다. 이러한 종래기술은 도 1에 도시된 바와 같이 바닥면(100)과 수직하게 세워진 벽체(200)에 횡력을 가할 수 있도록 하는 횡력실린더(액츄에이터, 600)가 마련되는 구조로 되어 있다.

이와 같은 종래 기술은 상기 액츄에이터(600)가 시험체(500)에 횡력을 가하여 이 시험체(500)에 대한 내진성능을 실험하게 된다. 그러나, 이러한 종래 기술은 수평상태를 이루는 시험체(500)의 측방으로 외력(횡력)을 가하여 실험하므로 인장력이나 압축력에 의한 휨이나 전단파괴강도, 부착파괴강도 등을 사실상 측정할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 출원인은 기둥이나 벽체와 같은 시험체를 수직상태에서 횡력을 제공하여 다양한 변형이나 강도를 측정할 수 있는 실험장치를 연구하였으며, 이러한 실험장치로 대한민국 등록특허 제10-1468385호의 "구조물의 내진성능 실험장치"(선행기술 1)가 개발되었다.

본 출원인에 의한 선행기술 1을 살펴보면, 지면과 이격된 상태로 설치되고, 일측방에 제공되는 횡력에 의해 횡방향으로 이동하며, 길이를 갖는 시험체의 일단부가 일부분에 밀착상태로 설치됨에 따라 횡방향으로 이동하면서 상기 시험체에 내진성능의 측정을 위한 하중을 전달하는 이동자 및 상기 이동자를 수평이동이 가능하도록 가이드하여 횡방향으로 이동하는 상기 이동자에 회전모멘트가 발생하는 것을 방지하는 모멘트발생 방지부를 포함하고, 상기 모멘트발생 방지부는, 상기 이동자의 상부에서 상기 이동자를 가이드하는 것을 특징으로 하며, 상기 모멘트발생 방지부는, 지면과 수직을 이루는 상태로 설치되는 고정체와 상기 고정체에 양단부 중 적어도 어느 하나가 고정되어 상기 이동자의 상부에 위치하는 어퍼프레임 및 상기 어퍼프레임에 일측이 힌지연결되고, 타측이 상기 이동자에 힌지연결되는 연결구로 구성된다.

이때, 이동자에 횡력과 축력을 제공하기 위해 이동자의 일측방에 횡력실린더가 설치되고, 이동자의 상부에 축력제공기가 설치된다.

그러나, 상기와 같은 선행기술 1은 이동자에 연결되는 횡력실린더를 지지하기 위해 실험장치가 설치되는 공간(실험실)에 형성된 벽체(실험실의 일측 벽면)에 횡력실린더의 선단과 기단을 이동자의 측면과 벽체에 각각 고정해야 하기 때문에 실험장치의 이동 및 설치에 제한이 발생하는 문제가 있다.

또한, 벽체에 횡력실린더가 설치되는 경우 횡력실린더의 작동에 따라 벽체에 반력이 작용하여 벽체에 스트레스가 지속적으로 가해져 파손되는 문제가 있을 뿐만 아니라 시험체의 높이가 이동자보다 현저히 낮은 경우 시험체와 받침대 사이에 다수의 높이조절을 위한 다수의 심플레이트를 개재해야 하기 때문에 실험을 위해 세팅작업이 어려운 문제가 있다.

또한, 성능을 테스트하기 위한 시험체의 형태가 제한적이기 때문에 다양한 실험을 수행할 수 없고 따라서 실험체 성능에 대한 신뢰도가 저하되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1468385호(2014.11.27)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 성능을 테스트하기 위한 시험체의 세팅에 공간적 제한을 최소화시킬 수 있는 구조물 성능 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 주변 구조물을 이용하지 않고 독립적인 구조로 이루어져 설치 및 운반이 용이한 구조물 성능 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 시험체의 형태에 제한을 받지 않고 다양한 실험을 수행할 수 있어 시험체의 성능 테스트 결과에 신뢰도를 향상시킬 수 있는 구조물 성능 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체가 상부에 설치되는 베드 및 상기 베드의 측방이나 하부에 일부분이 일체적으로 연결되어 상기 베드의 일부분을 지지하는 케이지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 케이지프레임은, 상기 베드의 양 끝단으로 연장 설치되는 다수의 제2수평빔과, 상기 베드의 양 끝단에서 수직하게 설치되어 상기 제2수평빔과 고정되는 제2수직빔으로 이루어져서 상기 베드의 상부에 공간을 제공하는 사이드프레임;을 포함하며, 상기 베드와 직교상태를 이루면서 상기 베드의 상부를 향해 수직으로 설치되고, 상기 제2수평빔이 수평상태로 연결되는 다수의 제1수직빔;을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 케이지프레임은, 상기 다수의 제1수직빔 및 상기 제1수직빔의 상단을 연결하는 다수의 제1수평빔으로 이루어져서 상기 베드의 상부에 상기 시험체의 삽입이 가능한 공간을 제공하는 갠트리프레임;을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 갠트리프레임은 상기 시험체에 하중을 가하는 프레스가 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 프레스는 상기 갠트리프레임에 설치되어 상기 베드의 상부에 설치된 시험체의 상단에 축력을 가하는 축력프레스를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 축력프레스는 상기 갠트리프레임의 제1수직빔 상단을 연결하는 제1수평빔의 저면에 설치되되 수직하게 이격된 한 쌍의 고정플레이트가 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 축력프레스측 상부틸팅브래킷과, 상기 축력프레스측 상부틸팅브래킷의 하단에 설치되어 상기 시험체를 향해 신축하는 로드에 의해 축력을 제공하는 축력실린더와, 상기 축력실린더의 로드에 설치되되 수직하게 이격된 한 쌍의 고정플레이트가 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축하는 축력프레스측 하부틸팅브래킷과, 상기 축력프레스측 하부틸팅브래킷의 하단에 설치되어 상기 시험체의 상단과 접촉하는 축력이동자 및 상기 제1수평빔 및 상기 축력이동자를 힌지연결하여 상기 제1수평빔의 하부에 상기 축력이동자를 이동가능하게 연결하는 연결구를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결구는 상기 제1수평빔과 상기 축력이동자 사이에 위치하는 평행연결대 및 상기 평형연결대의 상면과 상기 제1수평빔의 저면에 각각 형성된 힌지블록과 힌지 결합되는 제1링크 암 및 상기 평형연결대의 하면과 상기 축력이동자의 상면에 각각 형성된 힌지블록과 힌지 결합되는 제2링크 암으로 이루어진 연결링크를 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

이때, 상기 사이드프레임은 상기 시험체에 하중을 가하는 프레스가 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 프레스는 상기 사이드프레임에 설치되어 상기 베드의 상부에 설치된 시험체의 측면에 횡력을 가하는 횡력프레스를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 횡력프레스는 상기 사이드프레임의 제2수직빔에 설치되는 고정브래킷과, 상기 고정브래킷에 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 전방틸팅브래킷과, 상기 횡력프레스측 전방틸팅브래킷에 설치되어 상기 시험체를 향해 신축하는 로드에 의해 횡력을 제공하는 횡력실린더와, 상기 횡력실린더의 로드와 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 후방틸팅브래킷과, 상기 횡력프레스측 후방틸팅브래킷에 설치되어 상기 시험체의 측면과 접촉하는 횡력이동자를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은, 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체가 상부에 설치되는 베드; 및 상기 베드의 측방이나 하부에 일부분이 일체적으로 연결되어 상기 베드의 일부분을 지지하는 케이지프레임;을 포함하고, 상기 케이지프레임은, 상기 베드의 양 끝단으로 연장 설치되는 다수의 제2수평빔과 상기 베드의 양 끝단에서 수직하게 설치되어 상기 제2수평빔과 고정되는 제2수직빔으로 이루어진 사이드프레임;을 포함하며, 상기 사이드프레임은, 상기 시험체에 하중을 가하는 프레스;를 더 포함하며, 상기 프레스는, 상기 사이드프레임에 설치되어 상기 베드의 상부에 설치된 시험체의 측면에 횡력을 가하는 횡력프레스;를 포함하고, 상기 횡력프레스는, 상기 사이드프레임의 제2수직빔에 설치되는 고정브래킷; 상기 고정브래킷에 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 전방틸팅브래킷; 상기 횡력프레스측 전방틸팅브래킷에 설치되어 상기 시험체를 향해 신축하는 로드에 의해 횡력을 제공하는 횡력실린더; 및 상기 횡력실린더의 로드와 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 후방틸팅브래킷;을 포함하며, 상기 제2수직빔은 상기 고정브래킷의 높이를 조절할 수 있게 사이드 높이조절유닛을 더 포함하고, 상기 사이드 높이조절유닛은 상기 고정브래킷이 상기 제2수직빔을 따라 승강하도록 안내하는 사이드 레일부; 및 상기 사이드 레일부에 의해 높이조절된 상기 고정브래킷을 고정하는 사이드 고정부;를 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 사이드 레일부는 상기 제2수직빔에 수직하게 형성되는 사이드 레일 및 상기 고정브래킷에 형성되어 상기 사이드 레일에 삽입되는 브래킷돌기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 사이드 고정부는 상기 제2수직빔을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 복수의 사이드 관통홀과, 상기 고정브래킷에 형성되되 상기 사이드 관통홀과 일치하는 축선을 갖는 고정브래킷 관통홀 및 상기 고정브래킷 관통홀과 사이드 관통홀에 삽입되어 상기 제2수직빔과 고정브래킷을 일체로 고정하는 사이드 고정구를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 횡력프레스에 의해 직선이동하는 횡력이동자를 가이드하는 횡력가이드를 더 포함하되, 상기 횡력가이드는 상기 횡력이동자의 양측면과 접촉하여 구름운동하는 롤러; 및 상기 롤러가 설치되고 상기 횡력이동자나 상기 축력이동자의 측방에서 수직을 이루는 제1수직빔에 설치되는 롤러 브래킷;을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 베드의 상부에 상기 시험체를 이동가능하게 고정하는 무빙클램프를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 무빙클램프는 상기 베드의 상부에 고정되는 테이블과, 상기 테이블에 안착되며 상부에 상기 시험체가 고정된 상태로 상기 테이블의 상부에서 슬라이딩하는 슬라이더와, 상기 슬라이더에 상기 시험체를 일체적으로 고정하는 패스너 및 상기 슬라이더와 상기 테이블 사이에 형성되어 슬라이더의 이동을 안내하는 슬라이더 가이드를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 패스너는 상기 슬라이더의 상부에 고정되는 슬라이더 브래킷과, 상기 슬라이더 브래킷에 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 틸팅 브래킷 및 상기 틸팅 브래킷에 설치되고, 상부에 상기 시험체가 고정되는 고정대를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬라이더 가이드는 상기 테이블에 일직선으로 형성되는 홈형 레일 및 상기 슬라이더에 설치되어 상기 홈형 레일에 삽입되는 삽입돌기를 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

다른 한편, 본 발명은, 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체가 상부에 설치되는 베드; 및 상기 베드의 측방이나 하부에 일부분이 일체적으로 연결되어 상기 베드의 일부분을 지지하는 케이지프레임;을 포함하고, 상기 케이지프레임은, 상기 베드의 상부에 설치되는 시험체의 사방에 설치되는 다수의 제1수직빔과 상기 제1수직빔의 상단을 연결하는 다수의 제1수평빔으로 이루어진 갠트리프레임;을 포함하며, 상기 제1수평빔은 상기 제1수직빔을 따라 그 높이를 조절할 수 있게 갠트리 높이조절유닛을 더 포함하고, 상기 갠트리 높이조절유닛는 상기 제1수평빔이 상기 제1수직빔을 따라 승강하도록 안내하는 승강 레일부; 및 상기 승강 레일부에 의해 높이조절된 상기 제1수평빔을 고정하는 높이조절고정부;를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 승강 레일부는 상기 제1수직빔에 수직하게 형성되는 승강 레일 및 상기 제1수평빔에 형성되어 상기 승강 레일에 삽입되는 승강돌기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 높이조절고정부는 상기 제1수직빔을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 복수의 갠트리 관통홀과, 상기 제1수평빔에 형성되되 상기 갠트리 관통홀과 일치하는 축선을 갖는 제1수평빔 관통홀 및 상기 갠트리 관통홀과 제1수평빔 관통홀에 삽입되어 상기 제1수직빔과 제1수평빔을 일체로 고정하는 갠트리 고정구를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치에 의하면, 베드의 상부에 케이지프레임이 설치되고, 상기 케이지프레임은 축력프레스가 설치되는 갠트리프레임 및 횡력프레스가 설치되는 사이드프레임으로 구성되며, 갠트리프레임과 사이드프레임은 각각 축력프레스 및 횡력프레스의 높낮이를 조절할 수 있는 구조를 갖고, 시험체가 설치되는 무빙클램프가 테이블 내에서 이동되기 때문에 시험체의 크기에 대응하여 축력프레스 및 횡력프레스의 위치를 적정하게 조절할 수 있어 공간 활용도를 향상시키게 된다.

또한, 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치는 독립적인 구조로 이루어져 시험물에 축력 또는 횡력을 제공하기 위한 프레스가 케이지프레임에 설치되기 때문에 실험장치가 배치된 주변의 구조물(실험실의 벽면 등)을 이용하지 않게 되어 실험장치의 배치에 제약이 발생하지 않을 뿐만 아니라 설치, 분해, 운반이 편리한 장점이 있다.

그리고, 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치는 시험체의 형태에 제약을 받지 않고 세팅할 수 있기 때문에 다양한 형태를 갖는 시험체의 성능을 테스트할 수 있고, 이로부터 신뢰도가 우수한 테스트 결과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 실험장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치 중 축력프레스의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치 중 횡력프레스의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치 중 무빙클램프의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치 중 횡력가이드를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치에 의한 시험체 테스트를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 나타낸 측면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치는 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체(t)가 상부에 설치되는 베드(1), 상기 베드(1)의 측방이나 하부에 일부분이 일체적으로 연결되어 상기 베드(1)의 일부분을 지지하는 케이지프레임(10)으로 구성된다.

그리고, 경우에 따라서는 상기 베드(1)의 상부에 상기 시험체(t)를 이동가능하게 고정하는 무빙클램프(3)가 마련될 수 있다.

부연하자면, 베드(1)는 그 상부에 시험체(t)가 위치하는 것으로, 시험체(t)를 테스트하기 위해 축력을 가하게 될 때 그 힘을 분산시켜 지면이 받는 수직 하중(가압력 또는 진동)을 최소화시켜 지면이 파손되는 것을 방지하도록 시험체(t)보다 큰 면적을 갖도록 형성된다.

이러한 베드(1)는 그 상면이 평탄하게 형성되는데, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 형강이 나란하게 배치되거나 또는 상면이 평탄한 직육면체의 형상을 구조물로 이루어질 수도 있다.

그리고, 베드(1)의 상부에 위치한 시험체(t)에 축력이나 횡력을 제공하도록 프레스(2)가 마련되는데, 프레스(2)는 베드(1)의 상부에 위치한 시험체(t)에 수직하게 축력을 제공하는 축력프레스(210) 또는 시험체(t)의 측방에서 횡력을 제공하는 횡력프레스(220)가 될 수 있다. 이러한 축력프레스(210) 또는 횡력프레스(220)는 유압 또는 전기식(스크류)에 의해 로드가 신축되는 엑츄에이터에 의해 구현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치는 상기 프레스(2)가 설치되는 케이지프레임(10)이 마련되는데, 케이지프레임(10)은 상기 베드(1)와 일체화되어 시험체(t)에 축력 또는 횡력을 제공하는 프레스(2)가 설치된다.

즉, 상기 케이지프레임(10)은 베드(1)의 상부에 위치하는 시험체(t)에 축력 또는 횡력을 제공하는 프레스(2)가 설치되어 본 발명의 구조물 성능 실험장치가 별도의 구조물, 예를 들어 실험장치가 설치되는 실험실의 벽면, 천장 등과 같은 구조물과 연계되지 않는 독립적인 구성을 갖도록 함으로써, 실험장치의 운반, 이동 및 설치를 용이하게 한다.

이렇게, 프레스(2)가 설치되며 베드(1)와 일체화되는 케이지프레임(10)은 갠트리프레임(110)과 사이드프레임(120)으로 구성된다. 갠트리프레임(110)은 베드(1)의 상부에 위치하는 시험체(t)의 사방에 설치되는 다수의 제1수직빔(111)과 상기 제1수직빔(111)의 상단을 연결하는 다수의 제1수평빔(112)으로 이루어져서 도 4에 도시된 바와 같이 베드(1)의 상부에 시험체(t)의 삽입이 가능한 공간을 제공한다. 이러한 갠트리프레임(110)은 도시된 바와 같이 시험체(t)에 축력을 제공하는 프레스(2)가 설치될 수 있다.

부연하자면, 갠트리프레임(110)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 높이를 갖는 다수의 제1수직빔(111)이 서로 이격되어 베드(1)의 사방에 배치된다.

이때, 제1수직빔(111)은 베드(1)의 양측면에 볼트와 같은 체결구에 의해 고정될 수도 있지만 경우에 따라서는 제1수직빔(111)의 하단이 베드(1)의 상면과 체결구에 의해 고정될 수도 있을 것이다.

이와 같이 베드(1)를 중심으로 사방에 배치된 제1수직빔(111)의 상단은 제1수평빔(112)에 의해 연결되는데, 이때 제1수평빔(112)의 상단을 연결하는 제1수평빔(112)은 베드(1)의 일측에 구비된 제1수직빔(111)에서 베드(1)의 타측에 구비된 제1수직빔(111)을 향해 연장되어 형성됨으로써, 제1수평빔(112)은 베드(1)의 상부를 가로질러 설치된다.

또한, 이렇게 베드(1)의 양측에 설치된 제1수직빔(111) 및 이를 연결하는 제1수평빔(112)은 일정한 간격을 두고 베드(1)에 형성됨으로써 한 쌍을 이루게 되며, 제1수평빔(112)과 상대측 제1수평빔(112)이 베드(1)의 길이방향과 동일하게 배치된 서포터빔에 의해 연결된다.

이러한 갠트리프레임(110)은 하부가 베드(1)에 고정되어 베드(1)를 구속한다. 이때, 갠트리프레임(110)은 제1수직빔(111)의 하단부가 베드(1)의 측방이나 하부에 고정되므로써, 베드(1)는 시험체(t)의 실험 시 발생되는 수직방향의 축력이나 수평방향의 횡력이 시험체(t)를 통해 전달되어도 길이방향 유동이나 길이방향의 직각방향으로 유동하지 않게 된다.

예를 들어, 케이지프레임의 갠트리프레임(110) 및 사이드프레임(120)은 도시된 바와 같이 제1수평빔(112) 및 제2수평빔(122) 중 적어도 어느 하나의 하부에 베드(1)의 저면을 가로지르는 크로스빔이 구비될 수 있다. 갠트리프레임(110) 및 사이드프레임(120)은 이러한 크로스빔이 볼팅이나 용접으로 베드(1)에 고정되고, 크로스빔의 양측에 제1수평빔(112)이나 제2수평빔(122)이 볼팅이나 용접으로 고정된다. 따라서, 갠트리프레임(110) 및 사이드프레임(120)은 크로스빔을 통해 베드(1)에 일체적으로 연결된다. 즉, 갠트리프레임(110) 및 사이드프레임(120)은 크로스빔을 통해 베드(1)를 구속한다.

한편, 상기와 같은 갠트리프레임(110)의 제1수평빔(112)은 그 높이를 조절할 수 있게 갠트리 높이조절유닛(140)이 마련된다. 갠트리 높이조절유닛(140)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1수직빔(111)에 형성되어 제1수평빔(112)의 승강을 안내하는 승강 레일부(141), 승강 레일부(141)에 의해 높이조절된 제1수평빔(112)을 고정하는 높이조절고정부(142)로 구성된다.

승강 레일부(141)는 제1수직빔(111)에 수직하게 형성되는 승강 레일(141a), 제1수평빔(112)에 형성되어 승강 레일(141a)에 삽입되는 승강돌기(141b)로 이루어져 제1수평빔(112)이 제1수직빔(111)에 위치할 때 제1수평빔(112)에 형성된 승강돌기(141b)가 제1수직빔(111)에 형성된 승강 레일(141a)을 따라 승강할 수 있게 안내하게 된다.

또한, 높이조절고정부(142)는 갠트리 관통홀(142a), 제1수평빔 관통홀(142b), 갠트리 고정구(142c)로 이루어지는데, 갠트리 관통홀(142a)은 제1수직빔(111)에 형성된 승강 레일(141a)을 따라 일정한 간격을 두고 형성되며, 제1수평빔 관통홀(142b)은 갠트리 관통홀(142a)과 일치하는 축선을 갖도록 제1수평빔(112)에 형성된다.

또한, 갠트리 고정구(142c)는 갠트리 관통홀(142a)과 제1수평빔 관통홀(142b)이 동일축선 상에 위치하였을 때 갠트리 관통홀(142a)과 제1수평빔 관통홀(142b)에 삽입되어 제1수직빔(111)과 제1수평빔(112)을 일체로 고정하게 된다.

이러한 갠트리 고정구(142c)는 바람직하게 볼트와 너트에 의해 구형되어 제1수평빔(112)의 높이를 조절할 필요가 있는 경우 갠트리 관통홀(142a)과 제1수평빔 관통홀(142b)의 축선을 일치시킨 후 볼트를 삽입하여 너트로 체결함으써, 제1수평빔(112)을 제1수직빔(111)에 고정할 수 있다.

갠트리 높이조절유닛(140)은 제1수평빔(112)의 높낮이를 조절하기 위해 제1수평빔(112)을 상승시키거나 또는 하강시킬 때 승강 레일부(141)에 의해 제1수평빔(112)이 수직하게 안내되기 때문에 갠트리 관통홀(142a)과 제1수평빔 관통홀(142b)이 일치하는 축선을 신속하게 찾을 수 있어 제1수평빔(112)의 높이 고정을 신속하게 할 수 있다.

한편, 사이드프레임(120)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 갠트리프레임(110)의 측면에서 베드(1)의 끝단으로 연장 설치되는 다수의 제2수평빔(122)과 베드(1)의 끝단에서 제2수평빔(122)의 자유단을 향해 연장되어 고정되는 제2수직빔(121)으로 이루어진다. 제2수평빔(122)은 도시된 바와 같이 전술한 제1수직빔(111)에 일측이 연결되고, 타측이 제2수직빔(121)에 연결됨에 따라 수평을 형성한다. 사이드프레임(120)은 도시된 바와 같이 제2수직빔(121), 제2수평빔(122) 및 전술한 제1수직빔(111)에 의해 베드(1)의 상부에 공간을 제공하는 케이지를 형성한다.

이때, 사이드프레임(120)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 갠트리프레임(110)을 중심으로 베드(1)의 양 끝단에 마련될 수도 있지만 경우에 따라서는 갠트리프레임(110)을 중심으로 어느 한 쪽에 마련될 수도 있다. 이는 갠트리프레임(110)의 하부에 위치하는 시험체(t)의 너비(베드의 길이방향과 동일한 방향)에 따라 달라질 수 있다.

이렇게, 갠트리프레임(110)의 일측에 마련되는 사이드프레임(120)은 앞서 설명한 제1수직빔(111)과 제2수직빔(121)을 고정하기 위한 볼트 및 너트와 같은 체결구에 의해 고정됨으로써, 필요에 따라 사이드프레임(120)을 해체할 수 있어 갠트리프레임(110)의 제1수직빔(111)과 사이드프레임(120)의 제2수직빔(121)과의 이격 거리를 용이하게 조절할 수 있어 이로부터 시험체(t)의 너비에 따라 사이드프레임(120)의 길이를 용이하게 조절할 수 있다.

이러한 사이드프레임(120)은 하부가 베드(1)에 고정되어 베드(1)를 구속한다. 이때, 사이드프레임(120)은 제2수직빔(121)의 하단부가 베드(1)의 측방이나 하부에 고정된다. 따라서, 베드(1)는 시험체(t)의 실험 시 발생되는 수직방향의 축력이나 수평방향의 횡력이 시험체를 통해 전달되어도 길이방향 유동이나 길이방향의 직각방향으로 유동되지 않는다.

한편, 상기와 같은 갠트리프레임(110)과 사이드프레임(120)으로 이루어진 케이지프레임(10)은 베드(1)의 상부에 위치하는 시험체(t)에 축력 또는 횡력을 제공하는 프레스(2)가 설치된다.

이렇게 시험체(t)에 축력 또는 횡력을 제공하는 프레스(2)는 축력프레스(210) 또는 횡력프레스(220)가 될 수 있다. 즉, 축력프레스(210)는 갠트리프레임(110)에 설치되어 베드(1)의 상부에 설치된 시험체(t)의 상단에 축력을 제공하게 되며, 횡력프레스(220)는 사이드프레임(120)에 설치되어 베드(1)의 상부에 설치된 시험체(t)의 측면에 횡력을 제공하게 된다. 이를 도 5 및 도 7에 의거하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치 중 축력프레스의 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.

도면을 참고하여 설명하면, 시험체(t)에 축력을 제공하는 축력프레스(210)는 도 5에 도시된 바와 같이, 축력프레스측 상부틸팅브래킷(211), 축력실린더(212), 축력프레스측 하부틸팅브래킷(213), 축력이동자(214), 연결구(215)로 구성된다.

부연하자면, 축력프레스측 상부틸팅브래킷(211)은 갠트리프레임(110)의 제1수직빔(111) 상단을 연결하는 제1수평빔(112)의 저면에 설치되되 수직하게 이격된 한 쌍의 고정플레이트가 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전되도록 이루어진다.

또한, 축력실린더(212)는 축력프레스측 상부틸팅브래킷(211)의 하단에 설치되어 시험체(t)를 향해 신축하는 로드에 의해 축력을 제공하도록 마련되는데, 축력실린더(212)로부터 신축되는 로드는 갠트리프레임(110)에서 베드(1)를 향해 직선이동하게 되어 베드(1)의 상부에 시험체(t)가 위치하게 될 때 시험체(t)의 상단에 수직 하중을 가하게 된다. 이러한 축력실린더(212)는 앞서 설명한 바와 같이 유압 또는 전기식(스크류)에 의해 로드가 신축되는 엑츄에이터에 의해 구현될 수 있다.

그리고, 축력프레스측 하부틸팅브래킷(213)은 축력실린더(212)의 신축되는 로드에 설치되되 수직하게 이격된 한 쌍의 고정플레이트가 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전되도록 이루어진다.

또한, 축력이동자(214)는 축력프레스측 하부틸팅브래킷(213)의 하단에 설치되어 베드(1)의 상부에 위치한 시험체(t)의 상단과 접촉하여 축력실린더(212)의 작동에 따라 발생하는 축력을 시험체(t)에 전달하게 된다.

그리고, 연결구(215)는 제1수평빔(112) 및 축력이동자(214)를 힌지연결하여 제1수평빔(112)의 하부에 축력이동자(214)를 이동가능하게 연결하게 된다. 이러한 연결구(215)는 바람직하게 평형연결대(216), 연결링크(217)로 구성되는데, 평형연결대(216)는 제1수평빔(112)과 축력이동자(214) 사이에 위치되고, 연결링크(217)에 의해 제1수평빔(112)과 축력이동자(214)가 연결되어 아래에서 설명하는 횡력프레스(220)에서 제공되는 횡력에 따라 축력이동자(214)를 횡력이 작용하는 방향으로 이동할 수 있게 지지하게 된다.

즉, 평형연결대(216)는 도 5에 도시된 바와 같이 축력실린더(212)를 중심으로 양측으로 배치되어 축력실린더(212)와 제1수직빔(111) 사이에 각각 위치하게 되며, 평형연결대(216)와 제1수평빔(112)이 제1링크 암(217a)에 의해 연결된다. 이때, 제1링크 암(217a)의 선단과 기단은 평형연결대(216)의 상면과 제1수평빔(112)의 저면에 각각 형성된 힌지블록과 힌지 결합된다.

또한, 평형연결대(216)와 축력이동자(214)가 제2링크 암(217b)에 의해 연결된다. 이때, 제2링크 암(217b)의 선단과 기단은 평형연결대(216)의 하면과 축력이동자(214)의 상면에 각각 형성된 힌지블록과 힌지 결합된다.

이와 같이, 평형연결대(216)가 연결링크(217)에 의해 제1수평빔(112)과 축력이동자(214)와 연결되면, 횡력프레스(220)가 작동하여 횡력을 축력이동자(214)에 제공하는 것에 따라 제1링크 암(217a) 및 제2링크 암(217b)이 편축회전하여 축력이동자(214)를 횡력의 작용방향으로 직선이동시키게 된다.

이와 같은 평형연결대(216), 연결링크(217)로 구성된 연결구(215)에 의하면, 축력이동자(214)를 공중에 현수시킬 수 있을 뿐만 아니라 횡력프레스(220)의 작동에 따라 횡력이 작동하는 방향으로 축력이동자(214)가 이동하게 될 때 축력이동자(214)에 회전모멘트가 발생되는 것을 방지하여 축력이동자(214)의 축회전을 방지할 수 있으며, 연결구(215)가 축력이동자(214)의 상부에 설치되므로 연결구(215)의 설치에 따른 설치공간의 제약을 받지 않을 뿐만 아니라 시험체(t)를 축력이동자(214)의 하부에서 용이하게 설치할 수 있다.

한편, 앞선 설명에서는 평형연결대(216)를 지지하는 제1링크 암(217a)이 제1수평빔(112)에 연결되는 것으로 설명하고 있으나, 경우에 따라서는 제1링크 암(217a)이 한 쌍의 제1수평빔(112)을 연결하는 수평연결빔(112a)에 고정될 수도 있다. 이는 한쌍의 제1수평빔(112) 간의 거리 또는 제1수평빔(112)의 길이에 따라 제1링크 암(217a)의 고정 위치가 제1수평빔(112) 또는 수평연결빔(112a)으로 달라질 수 있다.

또한, 앞선 설명에서는 축력실린더(212)의 양측으로 평형연결대(216)가 배치되는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 평형연결대(216)가 생략된 상태로 축력이동자(214)가 축력실린더(212)에 연결될 수도 있다.

또한, 경우에 따라서는 축력프레스측 상부틸팅브래킷(211)과 축력프레스측 하부틸팅브래킷(213)이 생략된 상태로 축력실린더(212)가 제1수평빔(수평연결빔) 및 축력이동자(214)와 직접 연결될 수도 있다.

즉, 축력프레스(210)는 상기 갠트리프레임(110)의 제1수직빔(111)에 연결되는 제1수평빔(112)이나 수평연결빔(112a)의 하부에 수직으로 설치되는 축력실린더(212)로만 구성될 수도 있고, 이러한 축력실린더(212) 및 축력실린더(212)의 로드에 설치되어 실험체(t)의 상단과 접촉하는 축력이동자(214)를 포함하여 구성할 수도 있다.

한편, 케이지프레임(10)의 사이드프레임(120)에는 횡력프레스(220)가 설치된다. 이를 도 4 및 도 7에 의거하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치 중 횡력프레스의 구성을 나타낸 도면이다. 도면을 참조하여 설명하면, 시험체(t)에 횡력을 제공하는 횡력프레스(220)는 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고정브래킷(221), 횡력프레스측 전방틸팅브래킷(222), 횡력실린더(223), 횡력프레스측 후방틸팅브래킷(224), 횡력이동자(225)로 구성된다.

부연하자면, 고정브래킷(221)은 사이드프레임(120)의 제2수직빔(121)에 설치된다. 이러한 고정브래킷(221)은 평판형의 플레이트로 이루어져 제2수직빔(121)에 설치되며, 고정브래킷(221)의 전방으로 횡력실린더(223)가 위치하게 되며, 횡력실린더(223)의 선단 및 기단에 각각 횡력프레스측 전방틸팅브래킷(222)과 횡력프레스측 후방틸팅브래킷(224)이 설치된다.

횡력프레스측 전방틸팅브래킷(222)은 고정브래킷(221)에 힌지로 결합되고 상기 힌지를 중심으로 편축회전하도록 횡력실린더(223)의 선단과 연결되어 횡력프레스측 전방틸팅브래킷(222)의 힌지를 중심으로 횡력실린더(223)가 상하로 회동하는 연결구조를 갖는다.

또한, 횡력프레스측 후방틸팅브래킷(224)은 횡력실린더(223)의 기단에 설치되는 것으로 횡력실린더(223)의 로드와 힌지로 결합되고 상기 힌지를 중심으로 편축회전하도록 횡력이동자(225)의 일측과 연결되어 횡력이동자(225)가 상기 횡력프레스측 후방틸팅브래킷(224)에 의해 상하로 회동하는 연결구조를 갖는다.

이와 같이 횡력프레스측 전방틸팅브래킷(222)과 횡력프레스측 후방틸팅브래킷(224) 사이에 설치되는 횡력실린더(223)는 시험체(t)를 향해 신축하는 로드에 의해 횡력을 제공하도록 마련되는데, 횡력실린더(223)로부터 신축되는 로드는 제2수직빔(121)에서 갠트리프레임(110)을 향해 직선이동하게 되어 베드(1)의 상부에 시험체(t)가 위치하게 될 때 시험체(t)의 측면에 수평 하중을 가하게 된다. 이러한 횡력실린더(223)는 앞서 설명한 축력실린더(212)와 마찬가지로 유압 또는 전기식(스크류)에 의해 로드가 신축되는 엑츄에이터에 의해 구현될 수 있다.

그리고, 횡력프레스측 후방틸팅브래킷(224)과 연결되는 횡력이동자(225)는 베드(1)의 상부에 위치하는 시험체(t)의 측면과 접촉하게 된다. 이러한 횡력이동자(225)는 시험체(t)와 접촉하는 부분이 평탄하게 형성될 수 있으나 경우에 따라서 시험체(t)의 형태에 따라 변형되어 실시될 수 있다. 예를 들어, 시험체(t)가 원기둥의 형태를 갖는 경우 시험체(t)와 접촉하는 횡력이동자(225)의 일면이 시험체(t)의 외형에 부합하도록 형성될 수 있다.

또한, 횡력이동자(225)와 축력이동자(214)는 도 3에 도시된 바와 같이 독립적으로 시험체(t)와 접촉하도록 분리된 구조로 이루어질 수도 있지만, 경우에 따라서는 축력이동자(214)의 일측에 횡력이동자(225)가 고정되어 대략 "┏" 형태로 일체화되어 형성될 수도 있다.

또한, 앞선 설명에서는 횡력실린더(223)의 전방과 후방에 각각 횡력프레스측 전방틸팅브래킷(222)와 횡력프레스측 후방틸팅브래킷(224)가 설치된 것으로 설명하고 있지만 경우에 따라서는 횡력실린더(223)의 선단과 기단이 각각 고정브래킷(221)과 횡력이동자(225)에 직접 연결될 수도 있다.

예를 들어, 횡력프레스(220)는 사이드프레임(120)의 제2수직빔(212)에 설치되는 고정브래킷(221) 및 이러한 고정브래킷(221)에 수평상태로 설치되어 실험체를 향해 신축하는 로드에 의해 횡력을 제공하는 횡력실린더(223)로 구성할 수도 있다.

횡력실린더(223)는 도시된 바와 같이 횡력이동자(225)에 연결되어 횡력이동자(225)에 횡력을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이와 달리 전술한 축력실린더(212)에 설치된 축력이동자(214)에 로드가 직결되어 축력이동자(214)에 횡력을 제공하도록 구성될 수도 있다.

여기서, 전술한 횡력이동자(225)는 도시된 바와 같이 전술한 축력실린더(212)에 설치된 축력이동자(214)에 연결되어 횡력실린더(223)의 횡력을 축력이동자(214)에 제공할 수 있다.

한편, 고정브래킷(221)은 필요에 따라 그 높이가 조절될 수 있는데, 이를 위해 제2수직빔(121)은 고정브래킷(221)의 높낮이를 조절할 수 있게 사이드 높이조절유닛(230)이 마련된다.

사이드 높이조절유닛(230)은 사이드 레일부(231), 사이드 고정부(232)로 구성되는데, 사이드 레일부(231)는 고정브래킷(221)의 승강을 안내하도록 제2수직빔(121)과 고정브래킷(221)에 형성되며, 사이드 고정부(232)는 높이가 조절된 고정브래킷(221)을 고정하도록 마련된다.

즉, 사이드 레일부(231)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제2수직빔(121)에 수직하게 형성되는 사이드 레일(231a)과 고정브래킷(221)에 형성되어 사이드 레일(231a)에 삽입되는 브래킷돌기(231b)로 이루어져 고정브래킷(221)이 사이드 레일부(231)에 안내되어 승강하게 된다.

또한, 사이드 고정부(232)는 사이드 관통홀(232a), 고정브래킷 관통홀(232b), 사이드 고정구(232c)로 구성된다. 사이드 관통홀(232a)은 제2수직빔(121) 중 갠트리프레임(110)과 마주하는 면의 상부에서 하부를 향해 일정 간격을 두고 복수로 형성된다.

그리고, 고정브래킷 관통홀(232b)은 고정브래킷(221)에 형성되는 것으로 사이드 관통홀(232a)과 일치하는 축선을 갖도록 형성되며, 사이드 고정구(232c)는 고정브래킷 관통홀(232b)과 사이드 관통홀(232a)에 삽입되어 제2수직빔(121)과 고정브래킷(221)을 일체로 고정하게 된다.

이러한 사이드 고정구(232c)는 바람직하게 볼트와 너트에 의해 구현되어 고정브래킷(221)의 높이를 조절할 필요가 있는 경우 고정브래킷 관통홀(232b)과 사이드 관통홀(232a)의 축선을 일치시킨 후 볼트를 삽입하여 너트로 체결함으로써, 고정브래킷(221)을 제2수직빔(121)에 고정할 수 있다.

특히, 고정브래킷(221)의 높낮이를 조절하기 위해 고정브래킷(221)을 상승시키거나 또는 하강시킬 때 사이드 레일부(231)에 의해 고정브래킷(221)이 수직하게 안내되기 때문에 사이드 관통홀(232a)과 고정브래킷 관통홀(232b)의 일치하는 축선을 신속하게 찾을 수 있어 고정브래킷(221)의 높이 고정을 신속하게 할 수 있다.

한편, 무빙클램프(3)는 베드(1)의 상부에 위치하는 시험체(t)가 이동할 수 있게 하는 것으로, 이를 도 8에 의거하여 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 구조물 성능 실험장치 중 무빙클램프의 구성을 나타낸 도면이다. 도면을 참조하여 설명하면, 무빙클램프(3)는 시험체(t)를 고정하는 한편 필요에 따라 시험체(t)를 이동시킬 수 있게 베드(1)의 상부에 설치된다.

이를 위해, 무빙클램프(3)는 베드(1)의 상부에 고정되는 테이블(310), 테이블(310)에 안착되며 상부에 시험체(t)가 고정된 상태로 테이블(310)의 상부에서 슬라이딩하는 슬라이더(320), 슬라이더(320)에 시험체(t)를 일체적으로 고정하는 패스너(330), 슬라이더(320)와 테이블(310) 사이에 형성되어 슬라이더(320)의 이동을 안내하는 슬라이더 가이드(340)로 구성된다.

이때, 패스너(330)는 슬라이더 브래킷(331), 틸팅 브래킷(332), 고정대(333)로 구성되는데, 슬라이더 브래킷(331)은 슬라이더(320)의 상부에 고정된다. 또한, 틸팅 브래킷(332)은 슬라이더 브래킷(331)에 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하게 설치된다. 또한, 고정대(333)는 틸팅 브래킷(332)에 설치되며 상부에 시험체(t)가 고정된다.

이러한 패스너(330)는 경우에 따라서 슬라이더 브래킷(331), 틸팅 브래킷(332)가 생략되고 슬라이더(320)의 상부에 고정대(333)가 직접 설치되는 구조로 마련될 수도 있다.

한편, 테이블(310)의 상면에서 슬라이더(320)가 슬라이딩할 수 있게 테이블(310)과 슬라이더(320) 사이에는 슬라이더 가이드(340)가 마련된다.

슬라이더 가이드(340)는 홈형 레일(341) 및 삽입돌기(342)로 구성되는데, 홈형 레일(341)은 테이블(310)의 상면에 일직선으로 형성되며, 삽입돌기(342)는 테이블(310)의 상면과 마주하는 테이블(310)의 저면에 홈형 레일(341)을 향해 돌출 형성되어 슬라이더(320)가 테이블(310)의 상면에 안착되었을 때 슬라이더(320)의 삽입돌기(342)가 테이블(310)에 형성된 홈형 레일(341)에 삽입된다.

이와 같이, 테이블(310)에 슬라이더(320)가 안착되면 슬라이더(320)의 슬라이딩에 따라 삽입돌기(342)가 홈형 레일(341)을 따라 안내되어 슬라이더(320)가 직선이동할 수 있게 된다.

이러한 슬라이더 가이드(340)는 도 3에 도시된 바와 같이 횡력프레스(220)가 위치하는 테이블(310)의 일측에서 타측으로 마련될 수도 있지만 경우에 따라서는 도 3에 도시된 슬라이더 가이드(340)의 방향과 교차하는 방향으로 마련될 수도 있다.

한편, 슬라이더(320)는 필요에 따라 테이블(310)에 고정되는데, 이를 위해 슬라이더(320)에는 조립홀(321)이 형성되며 상기 조립홀(321)에 대응하여 테이블(310)에 복수의 고정홀(311)이 홈형 레일(341)을 따라 형성되어 상기 조립홀(321)과 고정홀(311)이 볼트와 같은 체결구에 의해 관통되어 고정된다.

따라서, 슬라이더(320)의 이동이 필요한 경우 조립홀(321)과 고정홀(311)에 조립된 볼트를 해제한 후 슬라이더(320)를 이동시킨 후 슬라이더(320)가 움직이지 않도록 테이블(310)에 고정하게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 구조물 성능 실험장치에 의하면, 시험체(t)의 형태와 무관하게 테스트를 수행할 수 있다. 즉, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 다양한 형태를 갖는 시험체에 대해 성능을 테이트할 수 있다.

부연하자면, 도 10은 기둥과 보가 결합된 형태를 갖는 시험체를 무빙클램프(3)에 설치하여 테스트하는 상태를 나타낸 도면이다.

기둥(t1)과 슬래브(t2)가 결합된 형태를 갖는 시험체의 경우 기둥(t1)의 높이와 슬래브(t2)의 너비가 상당하기 때문에 종래의 실험장치에 세팅하는데 어려움이 있다.

그러나, 본 발명에 의한 구조물 성능 실험장치에 의하면 갠트리프레임(110) 내에 기둥(t1)이 위치하게 되고, 기둥(t1)과 일체로 형성된 슬래브(t2)의 양 끝단이 사이드프레임(120)에 위치하기 때문에 시험체(t)의 설치에 어려움이 발생하지 않는다.

상기와 같은 형태의 시험체(t)에 대한 성능 테스트가 수행될 경우 필요에 따라 슬래브(t2)의 양측단을 받쳐주는 치구(미도시)가 테이블에 설치될 수도 있다.

이러한 치구는 높낮이를 조절할 수 있는 공압 또는 유압에 의해 로드를 신축하는 엑츄에이터가 되거나 다수의 높이조절용 블록(심플레이트)이 될 수 있다.

도 11은 보(t3)와 같은 형태를 갖는 시험체를 테스트하는 상태를 나타낸 도면이다.

이와 같은 경우 축력이동자(214)가 보(t3)의 상면과 직접 접촉하도록 테이블(310)의 상면에 세팅될 수도 있지만 보(t3)에 전단응력 또는 이와 유사한 축력이 가해질 수 있게 테이블(310)과 보(t3) 사이에 지점장치(B)가 설치되고, 보(t3)의 상면과 마주하는 축력이동자(214)의 저면에 요철이 형성된 플레이트를 설치하여 시험체의 성능을 테스트할 수도 있다.

도 12는 기둥의 상단과 하단에 각각 보가 결합된 시험체를 테스트하는 상태를 나타낸 도면이다. 이와 같은 시험체의 경우 기둥(t4)의 상단과 하단에 결합된 보(t5)가 각각 테이블(310)과 축력이동자(214)에 접촉된 상태에서 성능을 테스트하게 된다.

또한, 경우에 따라서는 기둥(t4)의 상단과 하단에 결합된 스터브(stub)(t5)가 테이블(310)과 축력이동자(214)에 의해 지지된 상태에서 기둥(t4)에 해당하는 부분에 횡력을 가하여 시험체(t)의 성능을 테스트하도록 세팅할 수 있다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 갠트리프레임(110)의 제1수평빔(112) 및 사이드프레임(120)의 고정브래킷(221)은 모터, 유압엑츄에이터와 같은 동력발생장치에 의해 그 높낮이가 조절될 수도 있을 것이다.

부연하자면, 제1수평빔(112) 및 고정브래킷(221)의 하부에 유압엑츄에이터가 설치되어 유압엑츄에이터의 작동에 따라 로드가 승강하여 제1수평빔(112) 및 고정브래킷(221)의 높낮이를 조절하거나 또는 제1수평빔(112) 및 고정브래킷(221) 각각에 래크가 형성되고, 상기 래크는 구동모터에 의해 회전하는 피니언과 맞물려 피니언의 정회전 또는 역회전에 따라 높낮이를 조절할 수도 있을 것이다.

또한, 경우에 따라서는 도 9에 도시된 바와 같이 갠트리프레임(110)에 횡력가이드(130)가 설치되어 횡력프레스(220)에 의해 직선이동하는 축력이동자(214) 또는 횡력이동자(225)를 가이드하여 횡력이동자(225) 및 축력이동자(214)의 파손을 방지할 수도 있을 것이다.

이러한 횡력가이드(130)는 갠트리프레임(110)의 제1수직빔(111)에 설치되는 것으로, 횡력이동자(225)와 마주하는 제1수직빔(111)의 내측면에 롤러 브래킷(132)이 설치되고, 상기 롤러 브래킷(132)에는 횡력이동자(225)의 측면과 접촉하여 구름운동하는 롤러(131)가 설치된다. 즉, 롤러 브래킷(132)은 도 9에 도시된 바와 같이 횡력이동자(225)나 축력이동자(214)의 측방에서 수직을 이루는 제1수직빔(111)에 설치된다.

이에 따라 횡력프레스(220)의 작동에 따라 횡력이동자(225)가 직선 이동할 때 횡력가이드(130)가 이를 안내하여 횡력프레스(220)가 급격하게 작동하더라도 횡력이동자(225)가 제1수직빔(111)과 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

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1 : 베드 2 : 프레스
3 : 무빙클램프 10 : 케이지프레임
110 : 갠트리프레임 111 : 제1수직빔
112 : 제1수평빔 120 : 사이드프레임
121 : 제2수직빔 122 : 제2수평빔
130 : 횡력가이드 131 : 롤러
132 : 롤러 브래킷 140 : 갠트리 높이조절유닛
141 : 승강 레일부 141a : 승강 레일
141b : 승강돌기 142 : 높이조절고정부
142a : 갠트리 관통홀 142b : 제1수평빔 관통홀
142c : 갠트리 고정구 210 : 축력프레스
211 : 축력프레스측 상부틸팅브래킷
212 : 축력실린더 213 : 축력프레스측 하부틸팅브래킷
214 : 축력이동자 215 : 연결구
216 : 평형연결대 217 : 연결링크
217a : 제1링크 암 217b : 제2링크 암
220 : 횡력프레스 222 : 횡력프레스측 전방틸팅브래킷
223 : 횡력실린더 224 : 횡력프레스측 후방틸팅브래킷
225 : 횡력이동자 230 : 사이드 높이조절유닛
231 : 사이드 레일부 231a : 사이드 레일
231b : 브래킷돌기 232 : 사이드 고정부
232a : 사이드 관통홀 232b : 고정브래킷 관통홀
232c : 사이드 고정구 310 : 테이블
311 : 조립홀 320 : 슬라이더
321 : 조립홀
330 : 패스너 331 : 슬라이더 브래킷
332 : 틸팅 브래킷 333 : 고정대
340 : 슬라이더 가이드 341 : 홈형 레일
342 : 삽입돌기 350 : 미세조절 가이드
t : 시험체

Claims (14)

1. 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체가 상부에 설치되는 베드; 및
   상기 베드의 측방이나 하부에 일부분이 일체적으로 연결되어 상기 베드의 일부분을 지지하는 케이지프레임;을 포함하고,
   상기 케이지프레임은,
   상기 베드의 양 끝단으로 연장 설치되는 다수의 제2수평빔과, 상기 베드의 양 끝단에서 수직하게 설치되어 상기 제2수평빔과 고정되는 제2수직빔으로 이루어져서 상기 베드의 상부에 공간을 제공하는 사이드프레임;을 포함하며,
   상기 베드와 직교상태를 이루면서 상기 베드의 상부를 향해 수직으로 설치되고, 상기 제2수평빔이 수평상태로 연결되는 다수의 제1수직빔;을 더 포함하는 구조물 성능 실험장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 케이지프레임은,
   상기 다수의 제1수직빔 및 상기 제1수직빔의 상단을 연결하는 다수의 제1수평빔으로 이루어져서 상기 베드의 상부에 상기 시험체의 삽입이 가능한 공간을 제공하는 갠트리프레임;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 갠트리프레임은,
   상기 시험체에 하중을 가하는 프레스;를 더 포함하며,
   상기 프레스는
   상기 갠트리프레임에 설치되어 상기 베드의 상부에 설치된 시험체의 상단에 축력을 가하는 축력프레스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 축력프레스는,
   상기 갠트리프레임의 제1수직빔 상단에 연결되는 제1수평빔이나 수평연결빔의 저면에 힌지로 결합되어 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 축력프레스측 상부틸팅브래킷;
   상기 축력프레스측 상부틸팅브래킷의 하단에 설치되어 상기 시험체를 향해 신축하는 로드에 의해 축력을 제공하는 축력실린더;
   상기 축력실린더의 로드에 힌지로 결합되어 상기 힌지를 중심으로 편축하는 축력프레스측 하부틸팅브래킷; 및
   상기 축력프레스측 하부틸팅브래킷의 하단에 설치되어 상기 시험체의 상단과 접촉하는 축력이동자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
   
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6. 청구항 1에 있어서, 상기 사이드프레임은,
   상기 시험체에 하중을 가하는 프레스;를 더 포함하며,
   상기 프레스는,
   상기 사이드프레임에 설치되어 상기 베드의 상부에 설치된 시험체의 측면에 횡력을 가하는 횡력프레스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 횡력프레스는,
   상기 사이드프레임의 제2수직빔에 설치되는 고정브래킷;
   상기 고정브래킷에 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 전방틸팅브래킷;
   상기 횡력프레스측 전방틸팅브래킷에 설치되어 상기 시험체를 향해 신축하는 로드에 의해 횡력을 제공하는 횡력실린더; 및
   상기 횡력실린더의 로드와 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 후방틸팅브래킷;을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 성능 실험장치.
   
8. 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체가 상부에 설치되는 베드; 및
   상기 베드의 측방이나 하부에 일부분이 일체적으로 연결되어 상기 베드의 일부분을 지지하는 케이지프레임;을 포함하고,
   상기 케이지프레임은,
   상기 베드의 양 끝단으로 연장 설치되는 다수의 제2수평빔과 상기 베드의 양 끝단에서 수직하게 설치되어 상기 제2수평빔과 고정되는 제2수직빔으로 이루어진 사이드프레임;을 포함하며,
   상기 사이드프레임은,
   상기 시험체에 하중을 가하는 프레스;를 더 포함하며,
   상기 프레스는,
   상기 사이드프레임에 설치되어 상기 베드의 상부에 설치된 시험체의 측면에 횡력을 가하는 횡력프레스;를 포함하고,
   상기 횡력프레스는,
   상기 사이드프레임의 제2수직빔에 설치되는 고정브래킷;
   상기 고정브래킷에 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 전방틸팅브래킷;
   상기 횡력프레스측 전방틸팅브래킷에 설치되어 상기 시험체를 향해 신축하는 로드에 의해 횡력을 제공하는 횡력실린더; 및
   상기 횡력실린더의 로드와 힌지로 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 편축회전하는 횡력프레스측 후방틸팅브래킷;을 포함하며,
   상기 제2수직빔은,
   상기 고정브래킷의 높이를 조절할 수 있게 사이드 높이조절유닛;을 더 포함하고,
   상기 사이드 높이조절유닛은,
   상기 고정브래킷이 상기 제2수직빔을 따라 승강하도록 안내하는 사이드 레일부; 및
   상기 사이드 레일부에 의해 높이조절된 상기 고정브래킷을 고정하는 사이드 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 사이드 레일부는,
   상기 제2수직빔에 수직하게 형성되는 사이드 레일; 및
   상기 고정브래킷에 형성되어 상기 사이드 레일에 삽입되는 브래킷돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
   
10. 청구항 8에 있어서, 상기 사이드 고정부는,
    상기 제2수직빔을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 복수의 사이드 관통홀;
    상기 고정브래킷에 형성되되 상기 사이드 관통홀과 일치하는 축선을 갖는 고정브래킷 관통홀; 및
    상기 고정브래킷 관통홀과 사이드 관통홀에 삽입되어 상기 제2수직빔과 고정브래킷을 일체로 고정하는 사이드 고정구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
    
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 횡력프레스에 의해 직선이동하는 횡력이동자나 축력이동자를 가이드하는 횡력가이드;를 더 포함하되,
    상기 횡력가이드는,
    상기 횡력이동자나 축력이동자의 양측면과 접촉하여 구름운동하는 롤러; 및
    상기 롤러가 설치되고 상기 횡력이동자나 상기 축력이동자의 측방에서 수직을 이루는 제1수직빔에 설치되는 롤러 브래킷;을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
    
12. 기둥형 또는 평판형의 구조물로 이루어진 시험체가 상부에 설치되는 베드; 및
    상기 베드의 측방이나 하부에 일부분이 일체적으로 연결되어 상기 베드의 일부분을 지지하는 케이지프레임;을 포함하고,
    상기 케이지프레임은,
    상기 베드의 상부에 설치되는 시험체의 사방에 설치되는 다수의 제1수직빔과 상기 제1수직빔의 상단을 연결하는 다수의 제1수평빔으로 이루어진 갠트리프레임;을 포함하며,
    상기 제1수평빔은,
    상기 제1수직빔을 따라 그 높이를 조절할 수 있게 갠트리 높이조절유닛;을 더 포함하고,
    상기 갠트리 높이조절유닛는,
    상기 제1수평빔이 상기 제1수직빔을 따라 승강하도록 안내하는 승강 레일부; 및
    상기 승강 레일부에 의해 높이조절된 상기 제1수평빔을 고정하는 높이조절고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
    
13. 청구항 12에 있어서, 상기 승강 레일부는,
    상기 제1수직빔에 수직하게 형성되는 승강 레일; 및
    상기 제1수평빔에 형성되어 상기 승강 레일에 삽입되는 승강돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.
    
14. 청구항 12에 있어서, 상기 높이조절고정부는,
    상기 제1수직빔을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 복수의 갠트리 관통홀;
    상기 제1수평빔에 형성되되 상기 갠트리 관통홀과 일치하는 축선을 갖는 제1수평빔 관통홀; 및
    상기 갠트리 관통홀과 제1수평빔 관통홀에 삽입되어 상기 제1수직빔과 제1수평빔을 일체로 고정하는 갠트리 고정구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 성능 실험장치.

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