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문제 정의
- 이러한 평가 결과 ACI 318, 349 및 355는 CCD방법을 적용하는 쪽으로 진행하였고 ACI 318-08 부록 D와 ACI 349-01 부록 B의 설계규정은 CCD방법에 기초하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기존 연구를 중심으로 비균열 무근콘크리트에 매입된 여러타입의 후시공 앵커를 대상으로 앵커간격, 묻힘깊이 그리고 연단거리를 변수로 한 인발실험을 통하여 부착식 케미컬앵커의 인발강도에 미치는 제요소를 평가하고자한다.
제안 방법
- Table 1은 콘크리트 배합비로서, 콘크리트 타설과 동시에 압축강도용 표준 원통형 공시체 17개의 몰드를 제작했으며, 48시간 후 거푸집을 제거하고 콘크리트 블록과 공시체를 부직포로 덮은후 실내(20±3°C)에서 시료가 항상 습윤상태를 유지하도록 살수양생을 28일간 실시하였다.
- 레진을 이용한 비균열 무근콘크리트에 매입된 부착식 주입형 로드앵커, 철근앵커 그리고 캡슐앵커의 인발강도를 평가하기 위하여 앵커간격, 묻힘깊이 그리고 연단거리를 변수로 한 인발실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 실험용 콘크리트블록은 ASTM E488-96(1996)에서 제시하는 최소 클리어런스 및 실험체의 두께를 확보하기 위해 앵커의 삽입깊이, 연단거리 그리고 앵커군 간격에 대한 변수를 계산하여 비균열 무근콘크리트의 단면을 1,600×1,600×300mm인 직육면체의 거푸집을 제작후 레미콘을 사용하여 콘크리트를 타설하였다.
- 실험장비는 다양한 구성요소(인장, 압축, 전단, 비틀림)의 항복에 대해서 충분한 내력을 갖게 제작하였으며 앵커의 축과 평행하게 인발하중을 작용시켰다.
- 실험장비는 다양한 구성요소(인장, 압축, 전단, 비틀림)의 항복에 대해서 충분한 내력을 갖게 제작하였으며 앵커의 축과 평행하게 인발하중을 작용시켰다. 앵커간격에 따른 인발내력을 평가함에 있어, CCD설계기준에 준하여 앵커간격에 따라 2개의 앵커가 동시에 인발하중을 받을수 있도록 실험체 셋팅후 가력하였다. Fig.
대상 데이터
- Table 6은 케미컬 앵커의 앵커간격, 묻힘깊이 그리고 연단거리에 따른 실험계획으로, 로드앵커(M10, M12, M16, M20, M24), 철근앵커(D10, D13, D16, D19, D25), 그리고 캡슐앵커를 대상으로 인발실험을 계획하였다. Table 6에서 로드앵커는 앵커간격으로 M10은 90~210mm, M12는 90~210mm, M16은 120~280mm, M20은 160~420mm, M24는 240~320mm까지 각각 계획하였으며, 철근앵커는 묻힘깊이로서 D10은 50~110mm, D13은 50~110mm, D16은 50~170mm, D19는 50~200mm, D25는 50~230mm로 각각 계획하였다. 그리고 캡슐앵커는 연단거리로서 M10은 45~90mm, M12는 55~110mm, M16은 65~125mm, M20은 90~170mm, M24는 110mm까지 각각 계획하였다[20].
- 2는 인발하중 작용시 콘크리트에 매입된 부착식 앵커의 파괴모드로서, 일반적으로 앵커의 내력은 콘크리트 콘파괴, 콘크리트 쪼개짐 그리고 앵커의 뽐힘파괴중 하나에 의해서 결정된다. Table 6은 케미컬 앵커의 앵커간격, 묻힘깊이 그리고 연단거리에 따른 실험계획으로, 로드앵커(M10, M12, M16, M20, M24), 철근앵커(D10, D13, D16, D19, D25), 그리고 캡슐앵커를 대상으로 인발실험을 계획하였다. Table 6에서 로드앵커는 앵커간격으로 M10은 90~210mm, M12는 90~210mm, M16은 120~280mm, M20은 160~420mm, M24는 240~320mm까지 각각 계획하였으며, 철근앵커는 묻힘깊이로서 D10은 50~110mm, D13은 50~110mm, D16은 50~170mm, D19는 50~200mm, D25는 50~230mm로 각각 계획하였다.
이론/모형
- 실험은 ASTM E 488-96에 의하여 수행하였으며[4],[5], 가력방법은 로드셀(500kN)을 설치 후 하중은 유압장비(600kN)를 이용하여 하중제어 방법으로 증가시키며 주기적으로 재하하도록 계획하였다. 실험장비는 다양한 구성요소(인장, 압축, 전단, 비틀림)의 항복에 대해서 충분한 내력을 갖게 제작하였으며 앵커의 축과 평행하게 인발하중을 작용시켰다.
성능/효과
- (1) 로드앵커의 앵커간격에 따른 영향계수인 수평투영면적비를 평가하기 위하여 실험값을 기본형 시험체의 공칭인발강도비로 무차원화하여 분석한 결과, 앵커간격비 2.0 이하에서 약간의 편차는 있으나 실험값에 대한 공칭인발강도비는 일정하게 나타났다.
- (2) 로드앵커의 앵커간격에 따른 실험값에 기본형 시험체의 영향계수를 적용한 5% 분위수의 값은 1.09로 나타나 앵커의 파괴가 대부분 부착파괴에 기인한 것으로 판단되며, 수평투영면적비의 영향을 고려한 앵커간격에 따른 5% 분위수의 값은 1.23으로 나타나 앵커간격에 따른 영향계수인 수평투영면적비는 합리적이고 안전측임을 알 수 있다.
- (3) 철근앵커의 묻힘깊이에 따른 인발강도 비교 시, 철근앵커의 실제 묻힘깊이가 표준묻힘깊이 이하인 경우 평균 값 이하로 떨어지는 것을 알 수 있으며, 실제 묻힘깊이가 작으면 작을수록 인발강도는 낮게 나타났다. 또한 실험결과를 정량적으로 평가하기 위해 선형회귀 분석한 결과, 실제 묻힘깊이가 표준묻힘깊이의 0.
- (4) 시험체의 공칭강도 비는 연단거리가 작을수록 약간 저하되는 것으로 나타나 CCD설계기준에서 제안하고 있는 연단계수효과가 필요함을 알 수 있다. 그리고 연단거리에 따른 수정계수인 수평투영면적비와 연단계수를 고려한 5% 분위수의 값은 1.
- (4) 시험체의 공칭강도 비는 연단거리가 작을수록 약간 저하되는 것으로 나타나 CCD설계기준에서 제안하고 있는 연단계수효과가 필요함을 알 수 있다. 그리고 연단거리에 따른 수정계수인 수평투영면적비와 연단계수를 고려한 5% 분위수의 값은 1.12으로 나타나 수평투영면적비와 연단계수효과는 합리적이고 안전측임을 알 수 있다.
- (3) 철근앵커의 묻힘깊이에 따른 인발강도 비교 시, 철근앵커의 실제 묻힘깊이가 표준묻힘깊이 이하인 경우 평균 값 이하로 떨어지는 것을 알 수 있으며, 실제 묻힘깊이가 작으면 작을수록 인발강도는 낮게 나타났다. 또한 실험결과를 정량적으로 평가하기 위해 선형회귀 분석한 결과, 실제 묻힘깊이가 표준묻힘깊이의 0.1배 작아질수록 철근앵커의 인발강도는 약 4.9% 낮게 나타났다.
- Table 9에서 철근앵커의 묻힘깊이에 따른 인발실험 결과, 앵커의 묻힘깊이가 표준묻힘깊이 이하인 경우 실험체의 인발강도는 묻힘깊이에 비례하여 낮게 나타났다. 또한 표준묻힘깊이 이하에서 철근앵커의 인발강도에 대한 타당성을 검토하기 위하여 앵커직경별로 묻힘깊이에 따른 실험값을 앵커직경별 기본형 시험체의 평균값과 비교 검토한 결과, 묻힘깊이에 비례하여 인발강도는 다소 크게 나타났다. Fig.
- 9는 묻힘깊이에 따른 실험값을 기본형 시험체 평균값의 비로 나타낸 것으로 철근앵커의 인발강도는 앵커의 실제 묻힘깊이가 표준묻힘깊이 이하인 경우 평균값 이하로 떨어지는 것을 알 수 있으며, 실제 묻힘깊이가 작으면 작을수록 인발강도는 낮게 나타났다. 실험결과를 정량적으로 평가하기 위해 선형회귀분석한 결과 실제 묻힘깊이가 표준묻힘깊이의 0.1배 작아질수록 철근앵커의 인발강도는 4.9% 낮게 나타났다. 따라서 철근앵커 시공 시 표준묻힘깊이 이하는 철근앵커의 내력을 정량적으로 평가하여 적용하여야 할 것으로 사료된다.
- 1990년대 중반 동안 ACI 349와 ACI 355 위원회의 주요한 활동은 CCD 방법과 34° 원추 방법을 데이타 베이스하여 평가하는 것이었다. 이러한 평가 결과 ACI 318, 349 및 355는 CCD방법을 적용하는 쪽으로 진행하였고 ACI 318-08 부록 D와 ACI 349-01 부록 B의 설계규정은 CCD방법에 기초하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기존 연구를 중심으로 비균열 무근콘크리트에 매입된 여러타입의 후시공 앵커를 대상으로 앵커간격, 묻힘깊이 그리고 연단거리를 변수로 한 인발실험을 통하여 부착식 케미컬앵커의 인발강도에 미치는 제요소를 평가하고자한다.
- Tables 7~8은 콘크리트 및 앵커의 재료시험 결과이다. 콘크리트 설계기준강도 21N/mm2 를 기준으로 배합설계한 17개 콘크리트 공시체의 평균압축강도는 26N/mm2 , 표준편차 2.53 그리고 변동계수는 9.7%로 나타나 콘크리트 품질관리는 비교적 양호하였으며 평균배합강도 24N/mm2 를 상회하여 설계기준의 규정을 만족하였다. KS B 0802에 준한 12개의 직경별 로드앵커(S20C, 아연도금)의 인장시험결과 평균항복강도 275N/mm2 , 평균인장강도 435N/mm2 , 평균항복비는 0.
후속연구
- 9% 낮게 나타났다. 따라서 철근앵커 시공 시 표준묻힘깊이 이하는 철근앵커의 내력을 정량적으로 평가하여 적용하여야 할 것으로 사료된다.
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