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문제 정의
- 본 연구는 콘크리트용 후설치 앵커의 일종으로 가장 경제적인 앵커로 알려져 있는 세트앵커의 인발파괴 거동에 매입깊이 및 콘크리트 강도가 미치는 영향을 규명하는 것을 목적으로 한다.
가설 설정
- CCD 설계방법은 파괴면과 콘크리트면 사이가 35° 기울어져 파괴가 일어난다고 가정하여 내력을 평가한다[4,5].
- 인장 하중에서 ACI 349 설계 기준은 45° 기울어진 원추형 파괴모양의 투영된 단면적에 균일한 인장응력이 작용한다고 가정하여 시험이 수행되었다.
제안 방법
- 본 실험에서 모든 변수의 실험은 24MPa 콘크리트 블록(2.6mx2mx0.4m)에서 초기 실험을 하였으며 같은 변수로 18MPa, 30MPa 콘크리트 블록에서 실험하고 비교하였다. 타설된 콘크리트 블록에 앵커를 설치하기 위하여 적정 위치에 천공하고 앵커를 설치하였다[Fig.
- 본 실험은 후설치 콘크리트 세트앵커시스템에 대한 부분적 실험으로서 직경 16mm 국내산 세트앵커를 사용하여 앵커의 매입깊이 변수는 4가지 경우로 실험하였고 앵커 직경의 10배인 160mm, 8배인 128mm, 6배인 96mm, 4배인 64mm 이었으며 28일 설계압축강도 18, 24 및 30MPa 콘크리트의 블록에서 인발실험을 수행하였다. Table 1은 실험체 일람표이며, 실험체 명명법은 다음과 같다.
- 본 연구는 콘크리트용 후설치 세트앵커의 매입깊이 및 콘크리트 강도를 변수로 하여 인발파괴실험을 수행하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 4m)에서 초기 실험을 하였으며 같은 변수로 18MPa, 30MPa 콘크리트 블록에서 실험하고 비교하였다. 타설된 콘크리트 블록에 앵커를 설치하기 위하여 적정 위치에 천공하고 앵커를 설치하였다[Fig. 1].
- 하중은 하이드로릭 펌프(hydraulic pump)를 이용하여 재하하도록 계획하였으며, 하중을 측정하기 위해 로드셀 (load cell)를 설치하였고, 앵커 변위를 측정하기 위하여 100mm LVDT를 2개 양쪽에 설치하였으며, 데이터로거를 이용하여 하중 및 변위량을 측정하였다[Fig. 2].
대상 데이터
- 실험(2)는 콘크리트 외부에 균열이 빨리 발생하며 최대 인발하중이 가장 낮게 나타났다. 실험(1)은 변위 21.33mm 일 때 앵커가 완전히 뽑혔고 하중을 더 이상 받지 않았으며 콘크리트의 균열이 발생한 부분이 들리는 것을 관찰하였다. 실험(2)는 인발하중 19.
- 33mm 일 때 앵커가 완전히 뽑혔고 하중을 더 이상 받지 않았으며 콘크리트의 균열이 발생한 부분이 들리는 것을 관찰하였다. 실험(2)는 인발하중 19.88kN 경과 변위 29.86mm 일 때 콘크리트에서 소리가 들렸으며 앵커 구멍 아래쪽과 실험체 앞부분에 균열이 관찰 되었고 하중이 급격하게 감소하였다. 실험(2)는 실험(1)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중도 더 크게 나타났다.
성능/효과
- (1) 콘크리트 압축강도가 클수록 최대 인발하중도 크다는 것을 알 수 있다. 콘크리트 강도 30MPa 같은 경우에는 매입깊이 변수의 영향을 많이 받은 것으로 나타났다.
- 8은 매입깊이 06, 04배 경우의 실험결과 그림이다. T16-06-30-No 실험체의 결과, 실험(1)은 실험(2)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중도 더 크게 나타났다. 실험(2)는 변위 43.
- T16-10-30-No 실험체의 실험(1), 실험(2)의 결과는 하중-변위 곡선이 비슷하게 나타났지만 실험(2)는 실험(1)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중이 더 크게 나타났다. T16-08-30-No 실험체의 실험(1), 실험(2)의 결과는 실험(1)은 실험(2)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중이 약 19% 더 크게 나타났다.
- 콘크리트 강도 24MPa의 매입깊이 변수가 10배인 최대 인발하중이 매입깊이 변수 8배의 최대 인발하중보다 작게 나타났지만 두 실험 모두 뽑힘 파괴가 발생하였으며 그 차이가 크지 않은 것으로 보아 콘크리트와 강재 특성에 의한 차이로 판단된다. 각 실험 결과를 보면 매입깊이 변수가 6배 이하인 경우 모두 콘크리트 파괴가 발생한 것으로 보아 매입깊이가 8배 이상이면 파괴모드는 콘크리트 강도의 영향을 받지 않는 것으로 판단된다. 콘크리트 강도가 클수록 최대 인발하중이 크게 나타났으며 슬리브의 팽창을 콘크리트가 더 잘 억제하기 때문에 인 것으로 추정된다.
- T16-06-24-No 실험체의 실험(1), 실험(2), 실험(3)의 결과, 세 실험 모두 뽑힘 및 콘크리트 파괴가 발생하면서 균열이 발생하였고 앵커도 완전히 뽑혔다. 실험(1)은 변위 17.12mm 일 때 콘크리트 내부에 균열이 발생하여 이후 하중이 감소하기 시작하였지만 실험(2)와 실험(3) 보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 실험(1)은 최대 하중이 제일 크게 나타났다. T16-04-24-No 실험체의 실험(1), 실험(2), 실험(3)의 결과, 세 실험 모두 뽑힘 및 콘크리트 파괴가 발생하면서 균열이 발생했고 앵커도 완전히 뽑혔다.
- T16-10-24-No 실험체의 실험(1), 실험(2), 실험(3)의 결과, 세 실험 모두 뽑힘 파괴가 발생하였지만 균열이 발생하지 않고 앵커도 완전히 뽑히지 않았다. 실험(1)은 슬리브와 앵커가 제일 빨리 같이 뽑히는 듯이 최대 인발하중이 제일 낮게 나타났다. 실험(2)는 실험(1)과 실험(3)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중이 제일 크게 나타났다.
- T16-04-18-No 실험체의 실험(1), 실험(2)의 결과는 실험(2)는 실험(1)보다 콘크리트 파괴 시의 변위가 더 작게 나타났지만 두 실험 모두 뽑힘 및 콘크리트 파괴가 발생하면서 균열이 발생하였고 앵커도 완전히 뽑혔다. 실험(1)은 실험(2)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑혔고 균열도 늦게 발생하였으며 최대 인발하중이 더 크게 나타났다.
- T16-10-18-No 실험체의 실험(1), 실험(2)의 결과, 두 실험 모두 뽑힘 파괴가 발생하였지만 균열이 발생하지 않고 앵커도 완전히 뽑히지 않았다. 실험(1)은 실험(2)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑혔고 앵커가 뽑히다가 다시 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑혀 올라오면서 하중이 다시 높게 증가하였다. T16-08-18-No 실험체의 실험(1), 실험(2)의 결과는 두 실험 모두 뽑힘 파괴가 발생하였지만 균열이 발생하지 않고 앵커도 완전히 뽑히지 않았다.
- 실험(3)은 콘크리트 외부에 균열이 빨리 발생하며 최대 인발하중이 제일 낮게 나타났다. 실험(1)은 실험(2)와 실험(3)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 균열도 늦게 발생하여 최대 인발하중이 제일 크게 나타났다.
- T16-06-30-No 실험체의 결과, 실험(1)은 실험(2)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중도 더 크게 나타났다. 실험(2)는 변위 43.45mm 일 때 균열이 발생하면서 하중이 감소하기 시작하였다. T16-04-30-No 실험체의 실험(1), 실험(2)의 결과, 두 개의 실험 모두 뽑힘 및 콘크리트 파괴가 발생하면서 균열이 발생하였고 앵커도 완전히 뽑혔다.
- 실험(1)은 슬리브와 앵커가 제일 빨리 같이 뽑히는 듯이 최대 인발하중이 제일 낮게 나타났다. 실험(2)는 실험(1)과 실험(3)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중이 제일 크게 나타났다. T16-08-24-No 실험체의 실험(1), 실험(2), 실험(3)의 결과, 세 실험 모두 뽑힘 파괴가 발생하였지만 균열이 발생하지 않고 앵커도 완전히 뽑히지 않았다.
- 86mm 일 때 콘크리트에서 소리가 들렸으며 앵커 구멍 아래쪽과 실험체 앞부분에 균열이 관찰 되었고 하중이 급격하게 감소하였다. 실험(2)는 실험(1)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중도 더 크게 나타났다.
- T16-04-30-No 실험체의 실험(1), 실험(2)의 결과, 두 개의 실험 모두 뽑힘 및 콘크리트 파괴가 발생하면서 균열이 발생하였고 앵커도 완전히 뽑혔다. 실험(2)는 콘크리트 외부에 균열이 빨리 발생하며 최대 인발하중이 가장 낮게 나타났다. 실험(1)은 변위 21.
- 실험(1)은 앵커가 뽑히다가 다시 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑혀 올라오면 하중이 다시 높게 증가하였다. 실험(3)은 실험(1)과 실험(2)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 최대 인발하중도 제일 크게 나타났다.
- T16-04-24-No 실험체의 실험(1), 실험(2), 실험(3)의 결과, 세 실험 모두 뽑힘 및 콘크리트 파괴가 발생하면서 균열이 발생했고 앵커도 완전히 뽑혔다. 실험(3)은 콘크리트 외부에 균열이 빨리 발생하며 최대 인발하중이 제일 낮게 나타났다. 실험(1)은 실험(2)와 실험(3)보다 앵커, 슬리브가 콘크리트와 잘 부착 되어 함께 뽑히는 결과를 보였으며 균열도 늦게 발생하여 최대 인발하중이 제일 크게 나타났다.
- 콘크리트 강도 18MPa 및 24MPa의 경우는 인발강도에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다. 콘크리트 강도 24MPa의 매입깊이 변수가 10배인 최대 인발하중이 매입깊이 변수 8배의 최대 인발하중보다 작게 나타났지만 두 실험 모두 뽑힘 파괴가 발생하였으며 그 차이가 크지 않은 것으로 보아 콘크리트와 강재 특성에 의한 차이로 판단된다. 각 실험 결과를 보면 매입깊이 변수가 6배 이하인 경우 모두 콘크리트 파괴가 발생한 것으로 보아 매입깊이가 8배 이상이면 파괴모드는 콘크리트 강도의 영향을 받지 않는 것으로 판단된다.
- 콘크리트의 강도가 클수록 앵커 본체가 슬리브 내부로 관입 될 때 슬리브가 벌어지면서 콘크리트와의 마찰력이 커지면서 최대 인발하중이 더 크게 나타나는 것으로 판단된다. 콘크리트 암축강도가 낮은 경우에는 인발강도에 미치는 영향이 높은 경우 보다는 적은 것으로 나타났다.
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