[논문]풍화토 정착 인장형 앵커에서 주면전단거동분석을 위한 다중선형모델 적용 해석기법의 제안

정현식; 이영생

doi:10.7843/kgs.2018.34.11.5

풍화토 정착 인장형 앵커에서 주면전단거동분석을 위한 다중선형모델 적용 해석기법의 제안
Suggestion of Analytical Technique Applying Multi-Linear Models for Analysis of Skin Shear Behavior of Tension-Type Ground Anchors in Weathered Soil 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.34 no.11, 2018년, pp.5 - 19

정현식 (라온구조안전기술 기업부설연구소) , 이영생 (경기대학교 토목공학과)

초록
AI-Helper

지반앵커의 정착장에 작용하는 정착응력 분포 특성은 매우 비선형적이며 공학적인 메카니즘이 비교적 복잡하기 때문에 다양한 지반조건 및 비선형적 주면전단거동을 구체적으로 모사하여 지반앵커를 설계하는데 어려움이 크다. 이런 한계로 인하여 현재 대부분의 관련 설계 기준서에는 편의상 정착장 전장에 걸쳐 일정한 주면전단응력분포를 가정하여 설계에 적용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 인장형 앵커의 인발거동 특성을 분석하기 위하여 풍화토 지반조건을 대상으로 현장인발시험을 수행하였으며 이를 토대로 앵커 정착장의 주면전단거동을 정립하고, 정착장 거동특성을 비교적 간편하게 예측하기 위한 다중선형모델 및 이를 적용한 해석적 기법을 제안하였다. 현장시험결과와 해석적 결과가 상호 유사하게 나타남에 따라 본 연구에서 제시된 다중선형모델 및 이를 이용한 해석적 기법의 적용성 및 유효성을 확인할 수 있었다. 정착장 주면전단거동의 경우 최대인발하중 보다 작은 하중조건에서는 정착장 시작점에서 최대전단응력이 분포하게 되나 최대인발하중이 발생한 이후부터는 정착장 시작점에서 전단응력이 가장 작게 분포하고, 정착장 시작점으로부터 일정거리 이격된 지점에서 최대전단응력이 발생함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The characteristics of the skin shear stress distribution for the fixed length of the ground anchor are extremely nonlinear and the engineering mechanisms are complex relatively. So it is difficult to design the anchors simulating the actual behavior by considering various soil conditions and nonlinear behavior. Due to these limits, constant skin shear stress distributions for the whole fixed length of the ground anchor are usually assumed in the design for the sake of convenience. In this study, to assess the pull-out behavior of the tension-type ground anchors, the in-situ pull-out tests in weathered-soil conditions were carried out. Based on the test results, the skin shear behaviors for the fixed length of tension-type ground anchors were established and the multi-linear slip shear model predicting this behavior and an analytical technique applying this model were proposed. From the similarity between the results of the in-situ pull-out tests and those of the analytical technique, the applicability and availability of the multi-linear slip shear model and the proposed analytical technique were verified. The maximum shear stress was developed at the start point of the fixed length acting with the smaller load than the maximum pull-out load but the minimum shear stress was developed at the start point of the fixed length and the maximum shear stress was developed at the point apart from the start point of the fixed length after the maximum pull-out load.

주제어

표/그림 (20)

그림 Fig. 1. Schematic diagram tension-type ground anchors
그림 Fig. 2. Typical multi-linear slip and shear stress relations of fixed length (Benmokrane et al., 1995)
그림 Fig. 3. Equilibrium relationship of forces at each point of the fixed length
그림 Fig. 4. Linear elastic behavior condition to grout-ground Interface
그림 Fig. 5. Linear elastic-softening behavior condition to grout-ground Interface
그림 Fig. 6. Linear elastic-softening-residual behavior condition to grout-ground Interface
그림 Fig. 7. Cross-section condition of strand tendon and grout
표 Table 1. Nominal dimension and physical properties of strand tendon for pull-out test
표 Table 2. Dimension of test anchors for pull-out test
그림 Fig. 8. Pullout test of tension type ground anchors
그림 Fig. 9. Compressive strength of grout samples by curing time
그림 Fig. 10. Scheme of ground condition and measurement system installation
그림 Fig. 11. Plotting of performance test results : FT-1(S) and FT-2(N)
그림 Fig. 12. Plotting of elastic displacement and slip : FT-1(S) and FT-2(N)
그림 Fig. 13. Flowchart for the implementation of the skin shear stress-slip model using pullout test results
그림 Fig. 14. Slip-shear stress model of FT-1(S) and FT-2(N) anchors
그림 Fig. 15. Comparison between the experimental data and the analytical approach of P-δ_s relationships : FT-1(S) & FT-2(N)
표 Table 3. Values for set up of multi-linear model with FT-1(S) and FT-2(N) test results
그림 Fig. 16. Comparison between the experimental data and the analytical approach of axial load distribution : FT-1(S)
그림 Fig. 17. Comparison between the experimental data and the analytical approach of skin shear stress distribution : FT-1(S)

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지반앵커의 구성은?	이러한 지반앵커의 구조는 Fig. 1에 나타낸 바와 같이 일반적으로 그라우트재와 주변지반과의 마찰저항이 발휘되는 정착장(fixed length, Lx)과 정착장에서 발휘되는 응력을 앵커리지에 전달하는 자유장(free length, Lf), 그리고 자유장을 통해 전달된 응력을 고정시키는 앵커리지(anchorage)로 구성된다(Xanthakos, 1991; FHWA, 1999; Kim et al., 2016).
	정착장의 거동분석을 하는데 있어 대부분의 관련 기준서에서 편의상 “일정한 주면전단응력분포” 또는 “일정한 정착응력”등으로 가정하는 이유는?	그러나 정착장의 거동분석을 위한 이러한 연구 자료는 실무적으로 적용함에 있어 매우 복잡하고 특히 모든 시공조건을 고려함에 있어 한계가 있는 관계로 현재 대부분의 관련 기준서에는 편의상 “일정한 주면전단응력분포” 또는 “일정한 정착응력” 등으로 가정하고 있다. 이러한 “가정”의 근본적인 원인은 앵커 주면전단응력 발현에 대한 공학적인 메카니즘이 비교적 복잡하고 또한 지반앵커를 설계함에 있어 다양한 지반조건 및 비선형적 주면전단거동을 포괄적으로 모사하는데 어려움이 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 정착장 주면의 응력분포특성을 예측함에 있어 기존의 “일정한 응력값으로 가정” 하는 방법을 좀 더 개선하고 또한 정착장 주면의 응력분포 특성 분석이 가능한 해석적 모델을 제안하고자 한다.
	정착장의 거동 예측이 어려운 이유는?	따라서 단일재료의 인장재(steel tendon)가 사용되는 자유장의 거동예측은 비교적 쉬운 편이다. 그러나 지반앵커의 정착장은 인장재와 그라우트 그리고 주변 지반과의 상호 역학적 관계에 크게 의존하는 관계로 이를 고려한 정착장의 거동 예측은 비교적 쉽지 않은 편이다. 따라서 정착장의 거동예측을 위해서는 정착장을 구성하는 각 재료적 특성과 주변지반과의 상호역학적 관계에 대한 규명이 매우 중요하다.

참고문헌 (30)

Barley, A. D. (1995), "Anchors in Theory and Practice", International Symposium on Anchors in Theory and Practice, pp.7-18.
Benmokrane, B., Chennouf, A., and Mitri, H. S. (1995), "Laboratory Evaluation of Cement-Based Grout and Grout Rock Anchors", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, Vol.32, No.7, pp.633-642.
British standard, BS 8081 (1989), "British Standard Code of practice for Ground anchorages", pp.5-63.
British standard, BS 1537 (2000), "Execution of special geotechnical work-Ground anchors", pp.30-35.
Coates, D. F. and Y. S. Yu. (1970), "Three Dimensional Stress Distributions Around a Cylindrical Hole and Anchor", Proc. 2nd Int. Conf. on Rock Mech., Belgrade, pp.175-182.
Farmer, I. J., (1975), "Stress Distribution along a Resin Grouted Rock Anchor", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, Vol.12, pp.347-351.

상세보기
Federal Highway Administration, FHWA (1999), Ground Anchors and Anchored Systems, pp.4-12, 46-77.
GEOSPEC-1 (1989), Model Specification for Prestressed Ground Anchors, Geotechnical control office, Civil Engineering Services Department Hong Kong, pp.46-65.
Hong, W. P., Yun, J. M., and Song, Y. S. (2004), "Lateral Earth Pressure Acting on Anchored Retention Walls Installed in Cut Slope", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.24, No.2C, pp.125-133.
Ivering, J. W. (1981), "Development in the Concept of Compression Tube Anchors", Ground Engineering, 14, pp.31-34.
Jeong, H. S., Han, K. S., and Lee, Y. S. (2017), "Numerical Study on the Skin Friction Characteristics of Tension Type Ground Anchors in Weathered Soil", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.33, No.1, pp.39-56.
Kame, G. S. and Dewaiker, D. M. (2012), "Pullout Capacity of a Vertical Plate Anchor Embedded in Cohesion-less Soil", Earth Science Research, Vol.1, No.1, pp.27-56.
Kim, J. H. and Jeong, H. S. (2014), "Characteristics of Multi Load Transfer Ground Anchor System", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol.16, No.01, pp.25-50.
Kim, J. H. and Jeong, H. S. (2016), Ground Anchor technique for executives, first edition, CIR, pp.17-52. 105-132.
Kim, N. K. (2001), "Load Transfer of Tension and Compression Anchors in Weathered Soil", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.17, No.3, pp.59-68.
Kim, Y. M., Cho, K. W., Kim, W. K., and Kim, H. M. (2004), "Load Distribution and Pullout Capacity of Compression Anchors", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, pp.4219-4224.
Lee, J. U. (2014), Effect of Multi-Compression Type Anchor with the Installation Space of Compression Tube, Ph D Thesis, Daejin University, pp.75-85.
Littlejohn, G. S. (1980), "Design Estimation of Ultimate Load Holding Capacity of Ground Anchors", Ground Engineering Publ., Essex, England. pp.25-39.
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs of Korea, Manual for Design, construction and maintenance of ground anchors, 2009, pp.86-101.
Martirosyan, A.Z., Martirosyan, Z.G., and Avanesov, A.V. (2016), "Estimation of Residual Stress at the Interface between Ground Anchor and Surrounding Soil under Pressure Grouting", 15th Russian- Slovak Seminar-Theoretical Foundation of Civil Engineering, pp. 754-760.
Mastrantuono, C. and A. Tomiolo. (1977), "First Application of a Totally Protected Anchorage", proc. 9th Int. Conf. on Soil Mech. and Found. Eng., Tokyo. Speciality Session, pp.107-112.
Mecsi, J. (1997), "Some Practical and Theoretical Aspects of Grouted Soil Anchors. Institution of Civil Engineers Conference on Ground Anchors and Anchored Structures, London, March 1997, pp.119-130.
Muller, H. (1966), "Erfahnungenmit Verankerungen System BBRV in Fels-und Lock-ergesteinen", Schweizerische Bauzeitung, 84(4), 77-82.
National Emergency Management Agency, NEMA (2011), Development of slope reinforcing and monitoring system using FBG sensor embedded anchor, Development of natural disaster mitigation technologies, Report No.2010-37, pp.156-61.
Ostermayer, H. (1974), "Construction, Carrying behavior and Creep Characteristics of Ground Anchors", ICE Conf. on Diaphargm Walls and Anchorages, London, pp.141-151.
Ostermayer, H. and Scheele, H. (1977), "Research on Ground Anchors in Non-Cohesive Soils", Revue Francaise de Geotechnique, Vol.3, pp.92-97
Post-Tensioning Institute, PTI (2004), Recommendations for Prestressed Rock and Soil Anchors, pp.35-50.
Sung, H. J. (2012), Tension Force Monitoring of Ground Anchor Using Fiber Optic Sensors Embedded Tendon, Ph D Thesis, Chonnam National University, pp.69-144.
Vukotic, G. and Gonzalez G. J. (2013), "The Influence of Bond Stress Distribution on Ground Anchor Fixed Length Design. Field Results and Proposal for Design Methodology", Proceddings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, pp.2119-2122.
Xanthakos, P. P. (1991), Ground Anchors and Anchored Structures, A Wiley-Interscience Publication, pp.123-195.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증