KR20120083696A - 폭발하중에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)는 하부판부(110), 하부판부(110)의 상부에 배치되고, 중공을 형성하는 측벽을 갖는 측벽부(120), 측벽부(120) 상단에 배치되고, 내부에 구조물 시편(試片)을 구속하여 측벽부(120)를 밀폐하는 구조물 구속부(130), 외부 폭발력에 의해 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 파편을 수용하기 위하여 측벽부(120) 내부에 배치되는 파편 수용부(140), 구조물 시편의 변형률을 측정하기위하여 구조물 시편에 배치되는 구조물 변형 측정부(150) 및 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 압력센서부(160)를 포함한다.
구조물 시편이 받는 폭발하중을 정확하게 측정하고, 폭발하중에 따른 변형을 정밀하게 측정하여 구조물 시편의 방폭성능을 확인할 수 있다.
구조물 시편이 받는 폭발하중을 정확하게 측정하고, 폭발하중에 따른 변형을 정밀하게 측정하여 구조물 시편의 방폭성능을 확인할 수 있다.
Description
본 발명은 폭발하중에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치 및 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 토목ㆍ건축구조물에 사용되는 콘크리트 패널과 같은 구조물이 폭발하중에 의해 얼마나 변형되는지 정밀하게 측정하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.
폭발압력하중에 의한 콘크리트 구조물의 영향에 대한 연구는 제 2차 세계대전 이후부터 활발히 진행되었으며, 토목 및 군사구조물에 폭발, 충격, 테러, 전쟁 등에 의해 짧은 시간 내에 큰 압력하중이 작용하였을 경우에 구조물이 어떠한 거동을 보이는가에 대한 관심을 기울이기 시작하였다.
이러한 연구는 미국 및 유럽 등을 중심으로 현재까지도 진행 중이지만, 국가안보와도 밀접한 관계가 있는 분야이므로, 국방산업 혹은 석유화학산업 등과 같이 상대적으로 위험요소에 많이 노출되어 있는 분야의 기술자들에 의해 한정적으로 연구가 진행되어 왔다.
그러나 최근에는 9.11테러와 같은 테러 및 범죄의 증가로 인해 군사시설 뿐 아니라 사회기반시설물 및 민간시설물에도 방호설계 개념이 필요한 상태이며, 이를 위해 폭발하중을 받는 구조물의 거동에 관한 연구를 통한 독자적인 방호기술의 구축에 대한 필요성이 대두 되고 있다.
폭발하중에 대한 구조물의 거동은 설계 및 해석상의 편의를 위해 Biggs(1964)에 의해 단자유도계(SDOF)와 다자유도계(MDOF)의 lumped mass model을 이용하여 폭발하중에 대한 구조물의 거동을 평가하고 근사적으로 설계할 수 있는 기법을 제시하였다. 최근에는 이러한 근사적이며 단순화된 모델을 사용한 해석결과의 정확성 및 신뢰성의 향상을 위해 폭발하중 특성을 고려하여 강도증진효과 및 변형률 속도가 고려된 적절한 재료모델과 유한요소 모델링을 적용한 HFPB(High Fidelity Physics Based) 유한요소 해석기법에 관한 연구가 활발히 진행 중이다.
국내에서도 기존 단순해석기법에 비하여 높은 정확도를 확보할 수 있는 HFPB 유한요소 해석기법에 대한 연구가 수행되고 있으며 이는 군사시설 뿐 아니라 사회기반시설물에 대한 독자적인 구조물의 방호설계 및 해석을 구축하고 있다.
그러나 폭발하중에 대한 구조물의 거동(변형)을 해석하기 위해서는 해석기법 뿐만 아니라 구조물의 변형을 정밀하게 측정할 수 있는 장치 및 시스템이 필요한 실정이다. 폭발하중은 짧은 시간에 매우 큰 하중을 전달하기 때문에, 측정장치가 안정하고 정밀한 측정방법을 제공하지 않는다면, 측정장치의 손상 또는 부정확한 계측이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치 및 시스템은 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째, 본 발명은 폭발하중에 따른 구조물 변형 측정에 대한 정확도를 높이고자 한다.
둘째, 본 발명을 이용하여 콘크리트 구조물의 방폭 성능을 정확하게 측정하고자 한다.
셋째, 본 발명은 폭발하중에 따른 구조물 변형 측정을 안전하게 수행하도록 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치는 하부판부, 하부판부의 상부에 배치되고, 중공을 형성하는 측벽을 갖는 측벽부, 측벽부 상단에 배치되고, 내부에 구조물 시편(試片)을 구속하여 측벽부를 밀폐하는 구조물 구속부, 외부 폭발력에 의해 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 파편을 수용하기 위하여 측벽부 내부에 배치되는 파편 수용부, 구조물 시편의 변형을 측정하기위하여 구조물 시편에 배치되는 구조물 변형 측정부 및 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 압력센서부를 포함한다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치는 콘크리트 재질로 구성된 평판(平板) 형태이고, 하부판부가 상단에 배치되는 기초부를 더 포함한다.
본 발명에 따른 측벽부는 철재로 구성되고, 횡단면 모양이 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나인 기둥 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구조물 구속부는 측벽부의 상단에 배치되고, 구조물 시편과 같은 횡단면 형태를 가져 구조물 시편이 상부에 놓이는 수용 프레임 및 구조물 시편과 수용 프레임을 밀착시키는 하나 이상의 밀착수단을 포함하되, 수용 프레임은 측벽부의 측벽보다 외측 방향으로 더 연장된 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구조물 구속부는 수용 프레임과 구조물 시편 사이에 접촉 배치되고, 밀착수단이 압력을 가하는 구조물 시편의 부위에 접촉 배치되는 연성 재질의 보호판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 밀착수단은 구조물 시편과 수용 프레임을 클램프 결합시키는 하나 이상의 클램프인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파편 수용부는 구조물 구속부와 하부판부 사이에 배치되어 측벽부의 내부를 상부와 하부로 구획하는 판 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파편 수용부는 연성의 합성수지 또는 고무로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치는 구조물 변형 측정부는 구조물 시편의 상측면 또는 하측면 중 하나 이상의 측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 변형률 측정센서, 구조물 시편의 하측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 가속도 측정센서 및 본체는 하부판 상에 고정되어 있고, 구조물 시편의 거리 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 구조물 시편의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 포함하되, LVDT의 변위 전달부가 파편 수용부를 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부는 파편 수용부를 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폭발하중을 측정하는 장치는 본체는 하부판 상에 고정되거나, 측벽부의 측벽에 고정되면서, 구조물 구속부의 수용 프레임의 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 수용 프레임의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 더 포함하되, LVDT의 변위 전달부가 파편 수용부를 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부는 파편 수용부를 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압력센서부는 외부 폭발에 의한 반사압력을 포함하여 구조물 시편만이 받는 폭발압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템은 외부 폭발에서 구조물 시편(試片)에 전달되는 폭발하중을 연산하는 폭발하중 연산부, 구조물 시편이 받는 폭발 압력을 측정하는 압력게이지 및 구조물 시편의 변형률을 측정하기 위한 센서를 이용하여 구조물 변형을 측정을 위한 변형데이터를 산출하는 변형데이터 산출부, 변형데이터 산출부에서 산출되는 변형률 데이터를 수신하여 구조물 시편의 변형률을 연산하는 변형률 연산부, 변형데이터 산출부에서 산출된 변형데이터를 이용하여 구조물 시편에서의 흡수 에너지를 추정하는 흡수에너지 추정부 및 폭발하중 연산부에서 연산된 폭발하중 에너지에서 흡수에너지 추정부에서 추정된 흡수 에너지를 감산한 변형에너지와 변형률 연산부에서 연산된 구조물 시편의 변형률을 비교하는 변형률 검토부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 변형데이터 산출부는 하부판, 하부판의 상부에 배치되고, 중공을 형성하는 측벽을 갖는 측벽케이스, 측벽 상단에 배치되고, 내부에 구조물 시편을 구속하여 측벽케이스를 밀폐하는 구조물 구속판, 외부 폭발력에 의해 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 파편을 수용하기 위하여 측벽케이스 내부에 배치되는 파편 수용판, 구조물 시편의 변형률을 측정하기위하여 구조물 시편에 배치되는 구조물 변형률 측정센서군 및 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 압력게이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 측벽케이스는 철재로 구성되고, 횡단면 모양이 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나인 기둥 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구조물 구속판은 측벽케이스의 상단에 배치되고, 구조물 시편과 같은 횡단면 형태를 가져 구조물 시편이 상부에 놓이는 수용 프레임 및 구조물 시편과 수용 프레임을 밀착시키는 하나 이상의 밀착수단을 포함하되, 수용 프레임은 측벽케이스의 측벽보다 외측 방향으로 더 연장된 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구조물 구속판은 수용 프레임과 구조물 시편 사이에 접촉 배치되고, 밀착수단이 압력을 가하는 구조물 시편의 부위에 접촉 배치되는 연성 재질의 보호판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 밀착수단은 구조물 시편과 수용 프레임을 클램프 결합시키는 하나 이상의 클램프인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파편 수용판은 구조물 구속판과 하부판 사이에 배치되어 측벽케이스의 내부를 상부와 하부로 구획하는 판 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파편 수용판은 연성의 합성수지 또는 고무로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구조물 변형률 측정센서군은 구조물 시편의 상측면 또는 하측면 중 하나 이상의 측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 변형률 측정센서, 구조물 시편의 하측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 가속도 측정센서 및 본체는 하부판 상에 고정되어 있고, 구조물 시편의 거리 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 구조물 시편의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 포함하되, LVDT의 변위 전달부가 파편 수용판을 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부는 파편 수용판을 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 변형데이터 산출부는 본체는 하부판 상에 고정되거나, 측벽 케이스의 측벽에 고정되고, 구조물 구속부의 수용 프레임의 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 수용 프레임의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 더 포함하되, LVDT의 변위 전달부가 파편 수용판을 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부는 파편 수용판을 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압력게이지는 외부 폭발에 의한 반사압력을 포함하여 구조물 시편만이 받는 폭발압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 폭발 하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치 및 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 구조물 시편이 받는 폭발하중을 정확하게 측정하고, 폭발하중에 따른 변형을 정밀하게 측정하여 구조물 시편의 방폭성능을 확인할 수 있다.
둘째, 구조물 시편의 방폭성능에 따라 토목ㆍ건축구조물의 적재적소에 구조물 시편을 배치하여 토목ㆍ건축 구조물의 방폭성능을 효과적으로 향상시킨다.
셋째, 구조물 변형을 측정하는 장치에서 구조물 시편의 파괴에 따른 파편을 별도로 수용하여 측정 센서가 파괴되지 않고 정확하게 구조물 변형을 측정한다.
넷째, 폭발하중 및 구조물 시편이 받는 에너지를 측정하여, 본 발명의 구조물 변형 측정 장치가 정확하게 변형을 측정하였는지 검토가 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치에 대한 측단면도이다(각종 측정부는 미도시).
도 2는 본 발명의 측벽부에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 2(a)는 사각 측벽 4개로 구성된 측벽부에 대한 사시도이고, 도 2(b)는 측벽부의 측벽 내측면에 대한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 구조물 구속부에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 3(a)는 구조물 구속부의 측단면도이고, 도 3(b)는 구조물 구속부(130)의 평면도이고, 도 3(c)는 구조물 구속부의 클램프가 설치된 부분 확대 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 파편 수용부에 대한 일 예를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치에 배치된 각종 측정부의 위치에 대한 일 예를 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 구조물 변형 측정부를 구성하는 센서 및 압력세선서부를 구성하는 센서의 위치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 구조물 시편에 설치되는 각종 측정장치의 위치에 대한 일예를 도시한 평면도로서, 도 7(a)는 구조물 시편의 상측면을 도시하고, 도 7(b)는 구조물 시편의 하측면을 도시한다.
도 8은 본 발명의 측벽부의 측벽에 배치되는 변형률 측정 센서의 위치에 대한 일예를 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 압력센서부가 내부에 배치되는 압력센서홀더에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 9(a)는 상측 평면도를 도시하고, 도 9(b)는 압력센서홀더 및 압력센서가 구조물 시편에 함입되어 있는 실제 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 11은 ConWEP 프로그램을 사용하여 구조물 시편이 받는 폭발압력하중을 계산한 화면을 도시한 그래프이다.
도 12는 구조물 시편이 받은 에너지를 계산하는 일 예를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 측벽부에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 2(a)는 사각 측벽 4개로 구성된 측벽부에 대한 사시도이고, 도 2(b)는 측벽부의 측벽 내측면에 대한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 구조물 구속부에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 3(a)는 구조물 구속부의 측단면도이고, 도 3(b)는 구조물 구속부(130)의 평면도이고, 도 3(c)는 구조물 구속부의 클램프가 설치된 부분 확대 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 파편 수용부에 대한 일 예를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치에 배치된 각종 측정부의 위치에 대한 일 예를 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 구조물 변형 측정부를 구성하는 센서 및 압력세선서부를 구성하는 센서의 위치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 구조물 시편에 설치되는 각종 측정장치의 위치에 대한 일예를 도시한 평면도로서, 도 7(a)는 구조물 시편의 상측면을 도시하고, 도 7(b)는 구조물 시편의 하측면을 도시한다.
도 8은 본 발명의 측벽부의 측벽에 배치되는 변형률 측정 센서의 위치에 대한 일예를 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 압력센서부가 내부에 배치되는 압력센서홀더에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 9(a)는 상측 평면도를 도시하고, 도 9(b)는 압력센서홀더 및 압력센서가 구조물 시편에 함입되어 있는 실제 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 11은 ConWEP 프로그램을 사용하여 구조물 시편이 받는 폭발압력하중을 계산한 화면을 도시한 그래프이다.
도 12는 구조물 시편이 받은 에너지를 계산하는 일 예를 도시한 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 폭발하중에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치 및 시스템에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
본 발명은 폭발에 의한 압력하중이 콘크리트 구조물에 미치는 영향 및 방호성능을 평가하기 위한 폭파실험을 수행할 경우, 콘크리트 구조물의 거동(변형)을 분석하기 위한 장치 및 측정 시스템에 관한 것이다.
폭발은 높은 열이나 충격에 의하여 높은 에너지가 매우 짧은 속도로 방출되는 일종의 화학작용을 의미하며, 일반적인 폭발물의 폭발속도는 4,000~8,400 m/s 범위이며, 대표적인 폭발물인 TNT의 폭발속도는 약 6,900 m/s이므로 일반적으로 토목ㆍ건축에서 고려되는 하중에 비하여 매우 빠르고 큰 특징을 갖는다.
폭발에 의해 발생하는 아주 짧은 시간 동안의 동적하중은 충격영역에 속하는 비진동 충격압력 하중이며, 작용시간이 약 1/1000초 단위로 매우 짧다. 일반적으로, 하중의 작용시간이 짧아짐에 따라 관성효과는 뚜렷해진다. 폭발은 고압의 가스와 함께 폭풍파(blast wave), 폭발물 혹은 구조물의 잔해에 의한 파편, 고온의 열 등으로 구성되며, 그 중에서도 구조물에 높은 온도와 압력으로 작용하는 폭풍파(blast wave)가 주요 압력하중으로 고려된다.
폭발물은 ANFO와 같이 폭발물 케이스가 없는 폭발물을 이용하는 것이 바람직하다. TNT 폭발물은 외부에 철제 케이스가 형성되어 있기 때문에 정확한 폭발압력의 측정의 어려움이 있으며, 철제 케이스가 콘크리트 시편에 순수압력 이외에 추가적인 손상을 가하게 되므로 정확한 측정이 어려울 수 있다.
구조물에 영향을 주는 폭발하중의 효과는 폭발 위치에 따라 대기 중 자유 폭발, 대기 폭발, 지표면 폭발 및 내부 폭발과 같이 크게 4가지로 구분할 수 있다. 본 발명을 위한 실험에서는 대기 중 자유폭발을 유도하여 콘크리트 슬래브 구조물에 폭발하중이 작용하도록 하였으며, 이와 같은 대기 중 자유폭발은 반사파 등의 압력의 방해 없이 초기 충격파를 측정할 수 있다.
외부 폭발에 의해 콘크리트 구조물 시편이 받는 폭발하중은 ConWEP 프로그램을 사용하여 측정하였다. ConWEP은 폭풍파, 파편, 지표면 충격, 탄공 등의 효과를 고려한 폭발하중의 계산이 가능하며, 그 중 폭풍파의 경우 폭발각도를 고려하여 자유공간, 지표면 근접 및 지표면 폭발시의 폭발하중을 산정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폭발 하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)에 대한 측단면도이다. 도 1에는 변형률을 측정하기 위한 센서는 도시되어 있지 않다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)는 하부판부(110), 하부판부(110)의 상부에 배치되고, 중공을 형성하는 측벽을 갖는 측벽부(120), 측벽부(120) 상단에 배치되고, 내부에 구조물 시편(試片)을 구속하여 측벽부(120)를 밀폐하는 구조물 구속부(130), 외부 폭발력에 의해 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 파편을 수용하기 위하여 측벽부(120) 내부에 배치되는 파편 수용부(140), 구조물 시편의 변형을 측정하기 위하여 구조물 시편에 배치되는 구조물 변형 측정부(150) 및 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 압력센서부(160)를 포함한다.
나아가 본 발명의 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)는 콘크리트 재질로 구성된 평판(平板) 형태이고, 하부판부(110)가 상단에 배치되는 기초부(170)를 더 포함할 수 있다.
본 발명을 위한 실제 실험에서는 콘크리트 구조물(패널)을 구조물 시편으로 사용했으나, 본 발명의 장치가 폭발하중에 의한 구조물의 변형을 측정하기 위한 것이므로, 구조물 시편은 이에 국한되지 않고, 철재 구조물 등 다양한 구조물이 이용가능하다.
본 발명의 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)는 변형을 측정하는 장치(100) 자체의 변형을 줄이고 콘크리트 구조물 시편에 예상치 않은 추가적인 압력이 작용하여 예측되는 콘크리트 구조물의 거동과 상이하게 발생되는 것을 방지하고, 순수한 폭발압력을 받아들이게 하기 위해 지면 밑에 측정 장치를 설치하고, 구조물 시편과 지면이 평면이 되도록 배치하는 것이 바람직하다.
도 1에서 하부판부(110)는 기초부(170) 상단에 배치되어 있고, 세트 앙카를 통해 기초부(170)에 고정되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기초부(170)는 하부판부(110)보다 측면으로 더 연장되어 보다 큰 구조를 갖는 것이 바람직하다. 하부판부(110)는 철재로 구성된 평판 형태인 것이 바람직하다.
도 1 및 이하 설명되는 도면에서 표시된 각 구성의 크기 및 위치는 실제 본 발명을 위한 실험에 사용된 수치에 불과하다. 시험을 수행할 구조물의 크기나 실험환경에 따라 다양한 크기의 각 구성을 갖는 측정 장치가 이용될 수 있음은 자명하다.
도 2는 본 발명의 측벽부(120)에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 2(a)는 사각 측벽 4개로 구성된 측벽부(120)에 대한 사시도이고, 도 2(b)는 측벽부(120) 측벽의 내측면에 대한 측면도이다.
측벽부(120)는 철재로 구성되고, 횡단면 모양이 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나인 기둥 형태일 수 있다. 도 2에서는 측벽부(120)가 4개의 벽으로 구성되어 횡단면이 정사각형인 형태를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 측벽부(120)의 각 측벽은 폭발하중에 의한 변형을 감소시키기 위해 측벽보강재(stiffener)로 보강되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 구조물 구속부(130)에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 3(a)는 구조물 구속부(130)의 측단면도이고, 도 3(b)는 구조물 구속부(130)의 평면도이고, 도 3(c)는 구조물 구속부(130)의 클램프가 설치된 부분 확대 측단면도이다.
구조물 구속부(130)는 측벽부(120)의 상단에 배치되고, 구조물 시편과 같은 횡단면 형태를 가져 구조물 시편이 상부에 놓이는 수용 프레임(131) 및 구조물 시편과 수용 프레임(131)을 밀착시키는 하나 이상의 밀착수단(132)을 포함한다. 나아가 수용 프레임(131)은 측벽부(120)의 측벽보다 외측 방향으로 더 연장된 형태인 것이 바람직하다.
수용 프레임(131)과 구조물 시편 사이에 접촉 배치되고, 밀착수단(132)이 압력을 가하는 구조물 시편의 부위에 접촉 배치되는 연성 재질의 보호판(133)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 연성 재질의 보호판(133)은 합성 수지 또는 고무와 같은 재질이 사용될 수 있다. 나아가 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 보호판(133) 위에 덮개금속판(134)을 설치하여 밀착수단(132)으로 구조물 시편과 수용프레임(131)과 고정하도록 할 수 있다.
도 3(a) 및 도 3(a)의 원형 표시 부분이 확대된 도 3(c)와 같이, 밀착수단(132)은 구조물 시편과 수용 프레임을 클램프 결합시키는 하나 이상의 클램프일 수 있다. 클램프는 구조물 시편을 확실하게 고정하도록 여러 측면에서 복수 개를 사용하는 것이 바람직하다.
하부판부(110), 측벽부(120) 및 구조물 구속부(130)는 내부에 중공이 형성된 하우징 구조를 형성한다. 구조물 구속부(130)가 측벽부(120) 상단에 장착되고, 구조물 구속부(130)에 수용되는 구조물 시편이 수용 프레임(131)에 밀착하면, 이 하우징 구조가 밀폐된 형태를 갖는다.
도 4는 본 발명의 파편 수용부(140)에 대한 일 예를 도시한 평면도이다.
파편 수용부(140)는 외부 폭발력에 의해 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 파편을 수용하기 위하여 측벽부(120) 내부에 배치되는 것이다. 파편 수용부(140)는 기본적으로 구조물 시편의 파편을 수용할 수 있는 영역에 위치한다. 파편 발생의 양태에 따라 적절한 위치에 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 파편 수용부(140)는 구조물 구속부(130)와 하부판부(110) 사이에 배치되어 측벽부(120)의 내부를 상부와 하부로 구획하는 판 형태인 것이 바람직하다.
파편 수용부(140)는 연성의 합성수지 또는 고무로 구성되는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 파편 수용부(140)는 연성의 합성수지 등이 철재 프레임에 놓여 있는 형태이다. 도 4의 파편 수용부(140) 외각에 있는 구멍들은 파편 수용부(140)를 철재 프레임에 고정하기 위한 볼트 내지 클램프가 설치되는 위치이다.
도 5는 본 발명에 따른 구조물 변형을 측정하는 장치(100)에 배치된 각종 측정부의 위치에 대한 일 예를 도시한 측단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 구조물 변형 측정부(150)를 구성하는 센서 및 압력세선서부를 구성하는 센서의 위치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
구조물 변형 측정부(150)는 구조물 시편의 변형을 측정하기 위한 변형률 측정센서(strain gauge), 구조물 시편이 폭발 하중에 의해 균열이 일어나면서 하측으로 변위를 일으킨 경우 이를 측정하기 위한 가속도 측정센서(accelerometer), 및 구조물 시편의 하측 방향 변위가 얼마인지 측정하기 위한 LVDT(153)를 포함한다.
변형률 측정센서는 해당 분야의 통상의 지식을 가진자가 사용할 수 있는 다양한 센서가 사용 가능하다. LVDT(The Linear Variable Differential Transformer)는 선형 거리 차이를 측정하는 전기적 변환기 형태를 말하는데 3개의 솔레노이드 코일이 튜브 주변에 위치하고 있다. 실린더 형태의 자석 코어가 튜브 중심을 따라 이동하여 측정 대상의 위치값을 알려주는 장치이다.
구조물 변형 측정부(150)는 구조물 시편의 상측면 또는 하측면 중 하나 이상의 측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 변형률 측정센서, 구조물 시편의 하측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 가속도 측정센서 및 본체는 하부판 상에 고정되어 있고, 구조물 시편의 거리 변위를 측정하기 위한 변위 전달부(154)가 구조물 시편의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT(153)를 포함한다.
이때 LVDT의 변위 전달부(154)가 파편 수용부(140)를 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부(154)는 파편 수용부(140)를 관통하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
폭발하중을 받는 콘크리트 시편의 움직임에 따른 구조물 시편의 변위를 측정하기 위해 LVDT(153)는 크게 두가지 방식으로 선택되어 질 수 있다. 첫째로, 일반적으로 사용되고 있는 spring방식의 LVDT가 있으며, 이는 최대처짐만을 측정할 수 있는 방식이다. 둘째로, unspring방식의 behavior LVDT가 있다. 이는 구조물 시편이 폭발하중을 받음으로써 발생하는 거동의 변위를 측정할 수 있는 방식이다. 이와 같은 두 가지의 LVDT방식 중 사용자가 원하는 LVDT를 선택해야 하며, unspring 방식의 LVDT를 사용할 경우, 구조물 시편의 변위 측정위치에 LVDT 고정장치를 설치하여 나사와 같은 수단으로 연결해야 한다. 도 5 및 도 6은 구조물시편의 중심에 설치된 LVDT를 unsping 방식의 behavior LVDT를 사용한 예를 도시하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폭발하중을 측정하는 장치는 본체는 하부판 상에 고정되거나, 측벽부(120)의 측벽에 고정되면서, 구조물 구속부(130)의 수용 프레임의 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 수용 프레임의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 더 포함한다. 이때 LVDT의 변위 전달부가 파편 수용부(140)를 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부는 파편 수용부(140)를 관통하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
수용 프레임의 변위를 측정하는 이유는, 폭발하중에 의해 구조물 시편 뿐만 아니라 구조물 시편을 수용 내지 지지하는 수용 프레임, 측벽부(120) 등이 변형되는 경우를 고려하기 위한 것이다. 즉, 수용 프레임이 폭발에 의해 하측으로 이동했다면, 이 값을 측정하여, 구조물 시편만이 일으킨 변위 값만을 정확하게 측정하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명의 구조물 시편에 설치되는 각종 측정장치의 위치에 대한 일예를 도시한 평면도로서, 도 7(a)는 구조물 시편의 상측면을 도시하고, 도 7(b)는 구조물 시편의 하측면을 도시한다.
도 7에서는 60 mm의 변형률 측정센서가 콘크리트의 상측면에 중앙, 중앙에서 상측으로 100 mm 위치, 중앙에서 좌측 230 mm의 위치에 부착되었고(도 7(a)), 콘크리트 하측면에도 상측면에 대향되는 위치에 변형률 측정센서가 부착된 형태(도 7(b))를 도시한다.
도 8은 본 발명의 측벽부(120)의 측벽에 배치되는 변형률 측정 센서의 위치에 대한 일예를 도시한 측면도이다. 전술한 바와 같이, 측벽부(120)의 측벽에 발생하는 변형은 구조물 시편의 변형 측정에 영향을 주기 때문에, 측벽에 배치되는 변형률 측정 센서는 정확한 구조물 시편의 변형을 측정하기 위한 기준 보정값을 측정하기 위한 것이다. 도 8에서는 철근의 변형률을 측정하기 위해 5 mm의 변형률 게이지를 양단 철근의 인장부에 총 4개 부착한 형태가 도시된다.
도 9는 본 발명의 압력센서부(160)가 내부에 배치되는 압력센서홀더에 대한 일 예를 도시한 것으로, 도 9(a)는 상측 평면도를 도시하고, 도 9(b)는 압력센서홀더가 구조물 시편에 함입되어 있는 실제 사진이다. 도 6 및 도 7에 압력센서부(160)가 배치되는 위치의 일 예가 도시되어 있다.
압력센서부(160)는 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 구성이다. 압력센서부(160)는 외부 폭발에 의한 반사압력을 포함하여 구조물 시편만이 받는 폭발압력을 측정할 수 있다.
압력센서(압력게이지)부를 압력센서홀더부 내부에 배치한 이유는 압력센서부(160)가 구조물 시편의 상단에 배치된 상태에서 폭발하중을 받는다면 압력센서부(160)가 이동할 수 있기 때문이다. 즉 정확한 측정을 위해 압력센서홀더부를 사용하는 것이다.
이하 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템(200)을 설명하고자 한다. 구조물의 변형을 측정하는 시스템(200)은 전술한 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)를 일 구성으로 포함한다. 나아가 구조물 변형을 측정하는 장치(100)에서 정확한 변형률을 측정하였는지 재검토하는 구성을 갖는다. 전술한 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)와 공통된 구성에 대해서는 간략하게 언급하기로 한다.
도 10은 본 발명에 따른 폭발 하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템(200)의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템(200)은 외부 폭발에서 구조물 시편(試片)에 전달되는 폭발하중 에너지를 연산하는 폭발하중 연산부(210), 구조물 시편이 받는 폭발 압력을 측정하는 압력게이지(226) 및 구조물 시편의 변형률을 측정하기 위한 센서를 이용하여 구조물 변형을 측정을 위한 변형데이터를 산출하는 변형데이터 산출부(220), 변형데이터 산출부(220)에서 산출되는 변형률 데이터를 수신하여 구조물 시편의 변형률을 연산하는 변형률 연산부(230), 변형데이터 산출부(220)에서 산출된 변형데이터를 이용하여 구조물 시편에서의 흡수 에너지를 추정하는 흡수에너지 추정부(240) 및 폭발하중 연산부(210)에서 연산된 폭발하중 에너지에서 흡수에너지 추정부(240)에서 추정된 흡수 에너지를 감산한 변형에너지와 변형률 연산부(230)에서 연산된 구조물 시편의 변형률을 비교하는 변형률 검토부(250)를 포함한다.
폭발하중 연산부(210)는 외부 폭발로 인하여 구조물 시편이 받는 폭발하중을 연산하는 구성이다. 전술한 바와 같이, ConWEP 프로그램을 사용하여 폭발하중을 연산할수 있다. 폭발물의 종류, 폭발물의 무게, 폭발물과 측정거리(standoff)를 입력받고, ConWEP을 이용하여 발생된 폭발하중을 측정할 수 있다. 도 11은 ConWEP 프로그램을 사용하여 구조물 시편이 받는 폭발압력하중을 계산한 화면을 도시한 그래프이다.
변형데이터 산출부(220)는 전술한 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치(100)에 해당하는 구성이다. 즉 구조물 변형을 측정하는 장치(100)를 통해 산출되는 데이터를 변형데이터라고 명명한 것이다.
변형데이터 산출부(220)는 하부판(221), 하부판의 상부에 배치되고, 중공을 형성하는 측벽을 갖는 측벽케이스(222), 측벽 상단에 배치되고, 내부에 구조물 시편을 구속하여 측벽케이스를 밀폐하는 구조물 구속판(223), 외부 폭발력에 의해 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 파편을 수용하기 위하여 측벽케이스 내부에 배치되는 파편 수용판(224), 구조물 시편의 변형률을 측정하기위하여 구조물 시편에 배치되는 구조물 변형률 측정센서군(225) 및 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 압력게이지(226)를 포함한다.
측벽케이스(222)는 철재로 구성되고, 횡단면 모양이 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나인 기둥 형태인 것이 바람직하다.
구조물 구속판(223)은 측벽케이스(222)의 상단에 배치되고, 구조물 시편과 같은 횡단면 형태를 가져 구조물 시편이 상부에 놓이는 수용 프레임 및 구조물 시편과 수용 프레임을 밀착시키는 하나 이상의 밀착수단을 포함하되,수용 프레임은 측벽케이스의 측벽보다 외측 방향으로 더 연장된 형태인 것이 바람직하다.
구조물 구속판(223)은 수용 프레임과 구조물 시편 사이에 접촉 배치되고, 밀착수단이 압력을 가하는 구조물 시편의 부위에 접촉 배치되는 연성 재질의 보호판을 더 포함할 수도 있다.
밀착수단은 구조물 시편과 수용 프레임을 클램프 결합시키는 하나 이상의 클램프인 것이 바람직하다.
파편 수용판(224)은 구조물 구속판과 하부판 사이에 배치되어 측벽케이스의 내부를 상부와 하부로 구획하는 판 형태인 것이 바람직하다. 나아가 파편 수용판(224)은 연성의 합성수지 또는 고무로 구성되는 것이 바람직하다.
파편 수용판(224)에 파편이 수용되는 경우, 구조물 시편이 받는 폭발하중에 따라 파편의 개수 및 파편이 침투한 깊이 등이 달라질 것이다. 따라서, 이러한 구조물 시편의 파편(파괴 형태)의 양태를 분석하여, 폭발하중에 따라 구조물 시편이 받은 에너지 측정 내지 변형률 측정에 이용할 수도 있다.
구조물 변형률 측정센서군(225)은 구조물 시편의 상측면 또는 하측면 중 하나 이상의 측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 변형률 측정센서, 구조물 시편의 하측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 가속도 측정센서 및 본체는 하부판 상에 고정되어 있고, 구조물 시편의 거리 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 구조물 시편의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 포함하되, LVDT의 변위 전달부가 파편 수용판을 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부는 파편 수용판을 관통하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
변형데이터 산출부(220)는 본체는 하부판 상에 고정되거나, 측벽 케이스의 측벽에 고정되고, 구조물 구속판(223)의 수용 프레임의 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 수용 프레임의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 더 포함하되, LVDT의 변위 전달부가 파편 수용판을 지나는 경우, LVDT의 변위 전달부는 파편 수용판을 관통하는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 LVDT는 전술한 바와 같이 수용 프레임 또는 측벽 케이스(222) 등 구조물 시편을 지지하는 구성의 변위를 별도로 측정하기 위한 것이다.
압력게이지는 외부 폭발에 의한 반사압력을 포함하여 구조물 시편만이 받는 폭발압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 폭발 하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 것을 특징으로 한다.
변형데이터 연산부(230)는 변형 데이터에서 송신한 데이터를 수신하여 구조물 시편의 변형률을 연산하는 구성이다.
본 발명에 따른 구조물 변형 측정 시스템에서 중요한 부분은 변형률 검토부(250)이다. 변형률 검토부(250)는 폭발하중 연산부(230)에 연산된 폭발하중 에너지에서 흡수에너지 추정부(240)에서 추정된 흡수 에너지를 감산한 변형에너지와 변형률 연산부(230)에서 산출된 구조물 시편의 변형률을 비교한다. 변형에너지와 구조물 시편의 변형률이 동일 내지 적어도 극히 유사하다면, 본 발명의 변형률 연산은 정확하다고 할 수 있다. 만약 많은 오차를 보인다면, 부정확한 데이터가 산출된 것이므로, 변형률 연산부에 재차 변형률을 연산하는 것이 바람직하다.
흡수에너지 추정부(240)는 구조물 시편이 흡수한 에너지를 추정하는 구성인데, 변형데이터 산출부의 압력게이지에서 측정된 폭발 압력을 이용하는 것이 바람직하다. 즉 압력게이지에서 측정되는 반사압력 및 구조물 시편의 변위값을 이용하여 구조물 시편이 흡수한 에너지를 추정할 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이,X 축을 구조물 시편의 변위값(탄성처짐값)으로 두고, Y 축을 압력게이지에서 측정된 반사압력 값으로 하여 그래프를 그리면 일정한 면적을 갖는 그래프가 나타난다. 이 면적이 구조물 시편이 흡수한 에너지 값이 된다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : 구조물의 변형을 측정하는 장치 110 : 하부판부
120 : 측벽부 130 : 구조물 구속부
131 : 수용 프레임 132 : 밀착수단
133 : 보호판 134 : 덮개금속판
140 : 파편 수용부 150 : 변형 측정부
151 : 변형률 측정센서 152 : 가속도 측정센서
153 : LVDT 154 : LVDT의 변위 전달부
155 : 수용 프레임에 배치되는 LVDT 160 : 압력센서부
170 : 기초부
200 : 구조물의 변형을 측정하는 시스템 210 : 폭발하중 연산부
220 : 변형데이터 산출부 221 : 하부판
222 : 측벽케이스 223 : 구조물 구속판
224 : 파편 수용판 225 : 변형률 측정 센서군
226 : 압력게이지 230 : 변형률 연산부
240 : 흡수에너지 추정부 250 : 변형률 검토부
120 : 측벽부 130 : 구조물 구속부
131 : 수용 프레임 132 : 밀착수단
133 : 보호판 134 : 덮개금속판
140 : 파편 수용부 150 : 변형 측정부
151 : 변형률 측정센서 152 : 가속도 측정센서
153 : LVDT 154 : LVDT의 변위 전달부
155 : 수용 프레임에 배치되는 LVDT 160 : 압력센서부
170 : 기초부
200 : 구조물의 변형을 측정하는 시스템 210 : 폭발하중 연산부
220 : 변형데이터 산출부 221 : 하부판
222 : 측벽케이스 223 : 구조물 구속판
224 : 파편 수용판 225 : 변형률 측정 센서군
226 : 압력게이지 230 : 변형률 연산부
240 : 흡수에너지 추정부 250 : 변형률 검토부
Claims (22)
- 하부판부;
상기 하부판부의 상부에 배치되고, 중공을 형성하는 측벽을 갖는 측벽부;
상기 측벽부 상단에 배치되고, 내부에 구조물 시편(試片)을 구속하여 상기 측벽부를 밀폐하는 구조물 구속부;
외부 폭발력에 의해 상기 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 상기 파편을 수용하기 위하여 상기 측벽부 내부에 배치되는 파편 수용부;
상기 구조물 시편의 변형을 측정하기위하여 상기 구조물 시편에 배치되는 구조물 변형 측정부; 및
상기 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 상기 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 압력센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제1항에 있어서,
콘크리트 재질로 구성된 평판(平板) 형태이고, 상기 하부판부가 상단에 배치되는 기초부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 측벽부는 철재로 구성되고, 횡단면 모양이 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나인 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 구조물 구속부는 상기 측벽부의 상단에 배치되고, 상기 구조물 시편과 같은 횡단면 형태를 가져 상기 구조물 시편이 상부에 놓이는 수용 프레임; 및
상기 구조물 시편과 상기 수용 프레임을 밀착시키는 하나 이상의 밀착수단을 포함하되,
상기 수용 프레임은 상기 측벽부의 측벽보다 외측 방향으로 더 연장된 형태인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제4항에 있어서,
상기 구조물 구속부는 상기 수용 프레임과 상기 구조물 시편 사이에 접촉 배치되고, 상기 밀착수단이 압력을 가하는 구조물 시편의 부위에 접촉 배치되는 연성 재질의 보호판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 밀착수단은 상기 구조물 시편과 상기 수용 프레임을 클램프 결합시키는 하나 이상의 클램프인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 파편 수용부는 상기 구조물 구속부와 상기 하부판부 사이에 배치되어 상기 측벽부의 내부를 상부와 하부로 구획하는 판 형태인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제1항 또는 제 7항에 있어서,
상기 파편 수용부는 연성의 합성수지 또는 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 구조물 변형 측정부는 상기 구조물 시편의 상측면 또는 하측면 중 하나 이상의 측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 변형률 측정센서;
상기 구조물 시편의 하측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 가속도 측정센서; 및
본체는 상기 하부판 상에 고정되어 있고, 상기 구조물 시편의 거리 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 상기 구조물 시편의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 포함하되,
상기 LVDT의 변위 전달부가 상기 파편 수용부를 지나는 경우, 상기 LVDT의 변위 전달부는 상기 파편 수용부를 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제9항에 있어서,
상기 폭발하중을 측정하는 장치는
본체는 상기 하부판 상에 고정되거나, 상기 측벽부의 측벽에 고정되면서, 상기 구조물 구속부의 수용 프레임의 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 상기 수용 프레임의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 더 포함하되,
상기 LVDT의 변위 전달부가 상기 파편 수용부를 지나는 경우, 상기 LVDT의 변위 전달부는 상기 파편 수용부를 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 압력센서부는 외부 폭발에 의한 반사압력을 포함하여 상기 구조물 시편만이 받는 폭발압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 장치. - 외부 폭발에서 구조물 시편(試片)에 전달되는 폭발하중을 연산하는 폭발하중 연산부;
상기 구조물 시편이 받는 폭발 압력을 측정하는 압력게이지 및 상기 구조물 시편의 변형률을 측정하기 위한 센서를 이용하여 구조물 변형을 측정을 위한 변형데이터를 산출하는 변형데이터 산출부;
상기 변형데이터 산출부에서 산출되는 변형률 데이터를 수신하여 구조물 시편의 변형률을 연산하는 변형률 연산부;
상기 변형데이터 산출부에서 산출된 변형데이터를 이용하여 상기 구조물 시편에서의 흡수 에너지를 추정하는 흡수에너지 추정부; 및
상기 폭발하중 연산부에서 연산된 폭발하중 에너지에서 상기 흡수에너지 추정부에서 추정된 흡수 에너지를 감산한 변형에너지와 상기 변형률 연산부에서 연산된 구조물 시편의 변형률을 비교하는 변형률 검토부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 변형데이터 산출부는
하부판;
상기 하부판의 상부에 배치되고, 중공을 형성하는 측벽을 갖는 측벽케이스;
상기 측벽 상단에 배치되고, 내부에 구조물 시편을 구속하여 상기 측벽케이스를 밀폐하는 구조물 구속판;
외부 폭발력에 의해 상기 구조물 시편의 파편이 발생하는 경우, 상기 파편을 수용하기 위하여 상기 측벽케이스 내부에 배치되는 파편 수용판;
상기 구조물 시편의 변형률을 측정하기위하여 상기 구조물 시편에 배치되는 구조물 변형률 측정센서군; 및
상기 구조물 시편 상측면에 함입된 압력센서홀더부 내부에 배치되는 것으로, 외부 폭발력으로부터 상기 구조물 시편이 받는 폭발압력을 측정하는 압력게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 측벽케이스는 철재로 구성되고, 횡단면 모양이 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나인 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 구조물 구속판은 상기 측벽케이스의 상단에 배치되고, 상기 구조물 시편과 같은 횡단면 형태를 가져 상기 구조물 시편이 상부에 놓이는 수용 프레임; 및
상기 구조물 시편과 상기 수용 프레임을 밀착시키는 하나 이상의 밀착수단을 포함하되,
상기 수용 프레임은 상기 측벽케이스의 측벽보다 외측 방향으로 더 연장된 형태인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 구조물 구속판은 상기 수용 프레임과 상기 구조물 시편 사이에 접촉 배치되고, 상기 밀착수단이 압력을 가하는 구조물 시편의 부위에 접촉 배치되는 연성 재질의 보호판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 밀착수단은 상기 구조물 시편과 상기 수용 프레임을 클램프 결합시키는 하나 이상의 클램프인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 파편 수용판은 상기 구조물 구속판과 상기 하부판 사이에 배치되어 상기 측벽케이스의 내부를 상부와 하부로 구획하는 판 형태인 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항 또는 제18항에 있어서,
상기 파편 수용판은 연성의 합성수지 또는 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 구조물 변형률 측정센서군은 상기 구조물 시편의 상측면 또는 하측면 중 하나 이상의 측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 변형률 측정센서;
상기 구조물 시편의 하측면에 접촉 배치되는 하나 이상의 가속도 측정센서; 및
본체는 상기 하부판 상에 고정되어 있고, 상기 구조물 시편의 거리 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 상기 구조물 시편의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 포함하되,
상기 LVDT의 변위 전달부가 상기 파편 수용판을 지나는 경우, 상기 LVDT의 변위 전달부는 상기 파편 수용판을 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 변형데이터 산출부는
본체는 상기 하부판 상에 고정되거나, 상기 측벽 케이스의 측벽에 고정되고, 상기 구조물 구속부의 수용 프레임의 변위를 측정하기 위한 변위 전달부가 상기 수용 프레임의 하측면에 접촉되어 있는 하나 이상의 LVDT를 더 포함하되,
상기 LVDT의 변위 전달부가 상기 파편 수용판을 지나는 경우, 상기 LVDT의 변위 전달부는 상기 파편 수용판을 관통하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 압력게이지는 외부 폭발에 의한 반사압력을 포함하여 상기 구조물 시편만이 받는 폭발압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 폭발 하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 것을 특징으로 하는 폭발하중에 따른 구조물의 변형을 측정하는 시스템.
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