KR102433300B1 - 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치 및 이를 이용한 시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부로 조적 시편이 안치되는 베이스부재; 상기 베이스부재의 상부로 이격되게 배치되며 내부에 중공이 형성되고 상기 베이스부재에 안치되는 조적 시편의 두께가 측정되는 측정구가 구성된 가이드부재; 상기 베이스부재와 상기 가이드부재 사이에 장착되는 지지부재; 상기 가이드부재의 중공에서 상, 하로 슬라이드 되며 상기 베이스부재에 안치되는 조적 시편을 가압하는 가압부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조적시편 압축강도 시험장치에 관한 것이다.

Description

보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치 및 이를 이용한 시험방법{Reinforced Masonry Specimens Shear Bond Strength Test Device and Test Method Using It}

본 발명은 보강 조적시편에 대한 전단 부착강도 시험장치 및 시험방법에 관한 것이다.

조적벽체는 돌, 벽돌, 콘크리트블록(concrete block) 등을 쌓아 올려서 벽을 만드는 건축구조로서, 보강재를 사용하지 않은 벽돌구조, 석조(石造), 콘크리트블록 구조를 순조적구조(純組積構造)라고도 한다. 일반적으로 내구성(耐久性)이 우수하고, 특히 석조는 오래 전부터 사용되었던 구조이다.

구조적으로도 지진이 적은 서유럽 등에서는 각종 구조법이 사용되고 의장적(意匠的)으로도 뛰어난 아치(arch)나 돔(dome) 등이 오래 전부터 완성되어, 현재도 벽돌구조 등은 널리 사용되고 있다.

벽돌구조는 단순히 벽돌만을 쌓는 것이 아니라 콘크리트 등으로 제작된 내벽의 외면에 벽돌을 쌓아올리는 것으로, 이 내벽과 벽돌간의 결합력이 매우 중요하다. 내벽과 벽돌벽 사이에 결합력이 떨어지는 경우 지진이나 충격 또는 풍압에 의해 조적하였던 벽돌이 무너져버리는 경우가 있다.

따라서 이들 조적된 벽돌을 내벽과 긴밀히 결합하도록 하여 벽돌이 무너져버리거나 하여 발생하는 각종 안전사고를 예방할 필요가 있는 바, 다양한 조적벽체에 대한 보강기술이 제시되고 있다.

한편 종래의 전단 부착강도 시험장치는 도면에 도시된 바는 없으나 블럭의 전단 부착강도를 측정하기 위하여 전체적으로 블록시험체를 위에서 부터 힘을 가하게 되는 가압판과 상기 블럭시험체를 밑에서 받쳐 주게되는 지지대로 구성되어 있다.

상기 가압판과 상기 지지대 사이에는 상기 시험체를 상하에서 고정시키고 있게 되는 상부 지지판과 하부 가압판이 설치되어 있되, 상기 하부 가압판은 상기 지지대 상면의 홈 속에 끼워져 있는 롤러에 의해 좌우 방향으로 유동 가능하도록 되어 있고, 상기 상부 지지판은 상기 지지대로 부터 연직 방향으로 확장되어 있는 바아의 선단에 체결되는 너트에 의해 고정되어 있다.

그러나 상기한 장치는 평면의 가압판과 하부가압판 사이에서 시편의 보강부분 등을 압축시키므로 시편의 보강부분 상, 하부면이 불규칙할 경우 압축력을 보강부분에 균일하게 가하지 못해 시험 결과의 신뢰성이 낮은 문제점이 있었던 것이다.

또한 종래 시험장치를 이용하여 조적벽체의 전단 부착강도를 측정하는 경우 조적벽체의 보강수준에 따른 부착강도의 측정이 용이하지 않은 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-0215139호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 조적벽체의 보강부분에 대한 정확한 전단 부착강도 측정이 가능하고, 조적벽체의 보강에 따른 부착강도 변화가 용이하게 측정될 수 있는 장치 및 시험방법을 제공하고자 함이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치(이하 "본 발명의 장치"라함)는 상부로 조적시편이 안치되며 조적시편 중 보강부분에 대향하는 위치에 요홈이 형성되고 조적 시편의 두께가 측정되는 측정구가 구성되는 베이스부재; 상기 베이스부재의 상부로 이격되게 배치되며 내부에 중공이 형성되는 가이드부재; 상기 베이스부재와 상기 가이드부재 사이에 장착되는 지지부재; 상기 가이드부재의 중공에서 상, 하로 슬라이드 되며 상기 베이스부재에 안치되는 조적 시편 중 보강부분을 가압하는 가압부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 가압부재는 하면에 반구형 홈이 형성되는 상부몸체와 상면에 상기 홈과 대향하는 반구형 돌기가 형성되는 하부몸체가 체결되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 상부몸체에는 하면 테두리에 복수의 볼트공이 형성되며, 상기 하부몸체에는 상기 볼트공에 대향하되 볼트공보다 직경이 큰 관통공이 형성되고 상기 관통공과 연통하며 상기 관통공보다 직경이 큰 걸림공이 형성되고, 상기 상부몸체와 상기 하부몸체는 볼트에 의해 체결되되 볼트몸체가 상기 볼트공에 체결되면서 상기 관통공을 관통하고 볼트머리가 상기 걸림공에 걸리도록 체결되어 가압해제시는 하부몸체의 자중에 의해 걸림공에 볼트머리가 걸린 상태가 되며 가압시는 상기 하부몸체가 상기 조적시편의 보강부분 상면과 접하도록 각도조절이 되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 요홈에는 충격완화패드가 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 측정구는 베이스부재에서 고정되어 베이스부재에 안치되는 조적시편의 일측면에 접하는 고정자와, 상기 베이스부재에서 슬라이드 되어 상기 조적시편의 타면에 접하도록 하는 측정자와, 상기 베이스부재에 형성되어 측정자의 위치로 조적시편의 두께가 측정되도록 하는 안내눈금을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명에서는 상기 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치를 이용한 전단 부착강도 시험방법에 대해서도 개시한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 장치는 보강 조적시편의 신뢰성 있는 전단 부착강도값을 도출할 수 있는 것은 물론 조적벽체의 보강에 따른 전단부착강도의 측정이 용이하도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 장치가 장착된 상태를 나타내는 측면도이고,
도 2는 본 발명의 장치를 나타내는 측면도이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 있어 가압부재의 작동상태를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명에 있어 측정구의 작동상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 장치(1)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 상부로 조적시편(a)이 안치되며 조적시편(a) 중 보강부분(a-2)에 대향하는 위치에 요홈(31)이 형성되고 조적시편(a)의 두께가 측정되는 측정구(33)가 구성되는 베이스부재(3); ; 상기 베이스부재(3)의 상부로 이격되게 배치되며 내부에 중공(41)이 형성되는 가이드부재(4)와; 상기 베이스부재(3)와 상기 가이드부재(4) 사이에 장착되는 지지부재(5); 상기 가이드부재(4)의 중공에서 상, 하로 슬라이드 되며 상기 베이스부재(3)에 안치되는 조적시편(a)의 보강부분(a-1)을 가압하는 가압부재(6);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스부재(3)는 도 1에서 보는 바와 같이 만능재료 시험기(2)에 안치되며 상기 베이스부재(3)의 상부에는 도면에서 보는 바와 같이 조적시편(a)이 안치되는 것이다.

또한 상기 베이스부재(3)에는 조적시편(a) 중 보강부분(a-2)에 대향하는 위치에 요홈(31)이 형성되도록 하여 조적시편(a) 중에서 보강부분(a-2)에 대한 전단 부착강도가 측정이 되도록 한다.

그런데 가압에 의해 보강부분(a-2)이 탈리되는 경우 보강부분(a-2)이 낙하에 의해 만능재료 시험기(2)에 충격을 가할 수 있는 바, 상기 요홈(31)에는 충격완화패드(32)가 구성되도록 하여 이러한 충격을 완화시킬 수 있도록 하여야 한다. 상기 충격완화패드(32)는 탄성재질이면 그 재질을 한정하지 않는다.

도면에 도시된 바는 없으나 상기 베이스부재(3)에서 조적시편(a) 중 조적 벽체부분(a-1)은 고정이 됨이 타당한데 베이스부재(3)에서 조적시편(a) 중 조적 벽체부분(a-1)의 고정은 다양한 지그에 관한 공지기술이 존재하는 바, 상세 설명은 생략한다. 또한 베이스부재(3)와 상기 만능재료 시험기(2)의 고정은 다양한 공지기술이 적용될 수 있으므로 그 상세 설명은 생략한다.

상기 측정구(33)은 도 4에서 보는 바와 같이 조적시편(a)의 두께가 측정되도록 하는 구성으로서 조적벽체에 있어 보강두께에 따른 압축강도의 변화가 용이하게 측정되도록 하는 구성이다. 조적시편(a)은 도면에서 보는 바와 같이 조적 벽체부분(a-1)과 보강부분(a-2)으로 구성되는 바, 이러한 보강부분(a-2)에 따른 압축강도의 변화가 용이하게 측정되도록 하기 위한 것이다.

이를 위해 상기 측정구(33)는 베이스부재(3)에서 고정되어 베이스부재(3)에 안치되는 조적시편(a)의 일측면에 접하는 고정자(331)와, 상기 베이스부재(3)에 형성된 슬라이드홀(334)에서 슬라이드 되어 상기 조적시편(a)의 타면에 접하도록 하는 측정자(332)와, 상기 베이스부재(3)에서 상기 슬라이드홀(334)에 표시되어 측정자(332)의 위치로 조적시편(a)의 두께가 측정되도록 하는 안내눈금(333)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 4에서는 2가지 시편에 대해 측정하고 있는 예를 도시하고 있는 것으로 조적 벽체부분(a-1)만의 두께와 조적 벽체부분(a-1)에 더하여 보강부분(a-2)을 포함하는 시편의 두께가 측정되는 예를 도시하고 있다.

이러한 두께 측정을 통해 보강정도에 따라 전단 부착강도가 달라짐에 따른 평가가 용이해지는 것이다.

이렇게 측정된 두께는 도면에 도시된 바는 없으나 모니터부에 자동적으로 표시가 되도록 할 수 있다.

상기 가이드부재(4)는 상기 베이스부재(3)의 상부로 이격되게 배치되며 내부에 중공(41)이 형성됨을 특징으로 한다.

상기 중공(41)을 통해 상기 가압부재(6)가 상,하로 슬라이드 되도록 하는 것으로 도면에 도시된 바는 없으나 상기 가이드부재(4)에는 상기 가압부재(6)를 고정하는 고정수단이 구성되어 시험 전에는 고정수단에 의해 가이드부재(4)에 가압부재(6)가 고정이 되도록 하고 시험시 고정수단을 해체하여 가이드부재(4)에서 가압부재(6)가 자유로이 상,하로 슬라이드가 되도록 함이 타당하다.

상기 지지부재(5)는 상기 베이스부재(3)와 상기 가이드부재(4) 사이에 장착되어 조적시편(a)의 크기에 따라 높이가 조절되도록 하는 구성으로 상기 지지부재(5)가 상기 베이스부재(3)와 상기 가이드부재(4) 사이는 장착되는 구조는 다양한 공지의 구조가 적용될 수 있으므로 그 상세 설명은 생략한다.

상기 가압부재(6)는 상기 가이드부재(4)의 중공(41)에서 상, 하로 슬라이드 되는 구성으로서 상기 가압부재(6)는 도면에서 보는 바와 같이 하면에 반구형 홈(611)이 형성되는 상부몸체(61)와 상면에 상기 홈(611)과 대향하는 반구형 돌기(621)가 형성되는 하부몸체(62)가 체결되는 것을 특징으로 한다.

이를 더욱 상세히 설명하면 상기 상부몸체(61)에는 하면 테두리에 복수의 볼트공(612)이 형성되며, 상기 하부몸체(62)에는 상기 볼트공(612)에 대향하되 볼트공(612)보다 직경이 큰 관통공(622)이 형성되고 상기 관통공(622)과 연통하며 상기 관통공(622)보다 직경이 큰 걸림공(623)이 형성되도록 한다.

또한, 상기 상부몸체(61)와 상기 하부몸체(62)는 볼트(63)에 의해 체결되되 볼트몸체(631)가 상기 볼트공(612)에 체결되면서 상기 관통공(622)을 관통하고 볼트머리(632)가 상기 걸림공(623)에 걸리도록 체결되어 가압해제시는 하부몸체(62)의 자중에 의해 걸림공(623)에 볼트머리(632)가 걸린 상태가 되며 가압시는 상기 하부몸체(62)가 상기 조적시편(a)의 보강부분(a-2) 상면과 접하도록 각도조절이 되는 것을 특징으로 한다.

즉 도 3b에서 보는 바와 같이 보강부분(a-2) 상면의 각도(∂)에 따라 하부몸체(62)가 조절되도록 하는 것이다.

도 3b에서 도시한 바와 같이 하부몸체(62)는 반구형 돌기(621)를 통해 회동하여 시편(a)중 보강부분(a-2)의 상부면이 불규칙하거나 미세한 경사가 있는 경우 경사면에 밀착되게 회동함으로써 보강부분(a-2)의 상부면을 균일하게 가압할 수 있게 위치변경이 가능하게 되는 것이며, 시험후에는 하부몸체(62)는 자중에 의해 원위치가 되는 것이다.

이는 어떠한 스프링의 작용이 게재된 상태로 각도가 변화하도록 하고 시험후에는 원위치 시키도록 하는 것이 아니므로 측정의 정확성을 더욱 높일 수 있도록 하는 것이다. 스프링에 의한 탄성력이 압축강도의 측정에 간섭을 줄 수 있는 바, 본 발명에서는 하부몸체(62)의 각도변화에 어떠한 외부 힘이 게재되지 않도록 하는 것이다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 장치(1)를 이용하여 도 1에서 보는 바와 같이 만능 재료 시험기(2)에 적용하여 압축시험이 진행되도록 할 수 있는 것이다. 여기서 만능 재료 시험기(2)는 다양한 공지기술이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다.

본 발명의 시험방법은 시편(a)의 높이에 맞게 베이스부재(3)와 가이드부재(4)사이에 지지부재(5)를 장착하는데, 일단 상기 베이스부재(3)를 만능 재료 시험기(2)에 고정시킨다. 여기서 당연히 가압부재(6)의 중심과 만능 재료 시험기(2)의 상부 프레임에 구비되어 가압부재(6)의 상부를 가압하는 가압구의 센터가 일치되게 장착되어야 한다.

이후 조적시편(a)을 상기 베이스부재(3) 상에 올려놓고 만능 재료 시험기(2)를 상부 프레임이 하강되도록 작동시킨다. 만능 재료 시험기(2)는 상부 프레임을 하강시켜 상부 프레임의 중앙에 위치한 가압구가 상기 가압부재(6)를 밀어 하강시키게 되고, 가압부재(6)는 하강하면서 상기에서 언급한 바와 같이 하부몸체(62)가 시편(a)의 보강부분(a-2) 상면과 접하게 되는 것이다.

그 다음 상기 측정구(33)을 작동시켜 조적시편(a)의 두께가 측정되도록 하는데 측정된 두께는 도면에 도시된 바는 없으나 모니터부에 표시되도록 한다.

두께가 측정된 후에는 보강부분(a-1)의 상부를 가압하여 압축시키게 되는 것이다. 그리고 압축된 시편(a)이 파괴되는 시점에서의 전단 부착강도가 모니터부를 통해 표시되어 시험자가 이를 확인하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명의 장치 2 : 만능 재료 시험기
3 : 베이스부재 4 : 가이드부재
5 : 지지부재 6 : 가압부재

Claims (6)

1. 상부로 조적시편이 안치되며 조적시편 중 보강부분에 대향하는 위치에 요홈이 형성되고 조적 시편의 두께가 측정되는 측정구가 구성되는 베이스부재;
   상기 베이스부재의 상부로 이격되게 배치되며 내부에 중공이 형성되는 가이드부재;
   상기 베이스부재와 상기 가이드부재 사이에 장착되는 지지부재; 및
   상기 가이드부재의 중공에서 상, 하로 슬라이드 되며 상기 베이스부재에 안치되는 조적 시편 중 보강부분을 가압하는 가압부재;를 포함하며,
   상기 조적시편은,
   상기 베이스부재 고정되는 조적 벽체부분과 상기 가압부재가 가압하는 보강부분으로 구성되고,
   상기 측정구는,
   상기 베이스부재에서 고정되어 베이스부재에 안치되는 조적시편의 일측면에 접하는 고정자와, 상기 베이스부재에서 횡방향을 따라 슬라이드 되어 상기 조적시편의 타면에 접하도록 하는 측정자와, 상기 베이스부재에 형성되어 측정자의 위치로 조적시편의 두께가 측정되도록 하는 안내눈금과, 측정된 두께가 표시되는 모니터부를 포함하며, 조적 벽체부분만의 두께와 조적 벽체부분에 더하여 보강부분을 포함하는 시편의 두께를 측정하여 조적벽체에 있어 보강두께에 따른 보강정도에 따라 전단 부착강도의 변화가 측정되게 하는 것을 특징으로 하는 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가압부재는 하면에 반구형 홈이 형성되는 상부몸체와 상면에 상기 홈과 대향하는 반구형 돌기가 형성되는 하부몸체가 체결되는 것을 특징으로 하는 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 상부몸체에는 하면 테두리에 복수의 볼트공이 형성되며, 상기 하부몸체에는 상기 볼트공에 대향하되 볼트공보다 직경이 큰 관통공이 형성되고 상기 관통공과 연통하며 상기 관통공보다 직경이 큰 걸림공이 형성되고, 상기 상부몸체와 상기 하부몸체는 볼트에 의해 체결되되 볼트몸체가 상기 볼트공에 체결되면서 상기 관통공을 관통하고 볼트머리가 상기 걸림공에 걸리도록 체결되어 가압해제시는 하부몸체의 자중에 의해 걸림공에 볼트머리가 걸린 상태가 되며 가압시는 상기 하부몸체가 상기 조적시편의 보강부분 상면과 접하도록 각도조절이 되는 것을 특징으로 하는 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 요홈에는 충격완화패드가 구성됨을 특징으로 하는 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치.
   
5. 삭제
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 보강 조적시편 전단 부착강도 시험장치를 이용한 전단 부착강도 시험방법.

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