[논문]앵커 긴장력 상시확인을 위한 육안확인장치 개발

윤환희; 이용주; 오동욱; 김동현; 정혁상

doi:10.7474/tus.2018.28.5.493

앵커 긴장력 상시확인을 위한 육안확인장치 개발
Development of Visual Confirmation Device for Anchor Tensile Force 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.28 no.5, 2018년, pp.493 - 511

윤환희 (동양대학교 철도토목학과) , 이용주 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) , 오동욱 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) , 김동현 (동양대학교 철도건설안전공학과) , 정혁상 (동양대학교 철도건설안전공학과)

초록
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본 논문에서는 그라운드 앵커의 긴장력 손실에 대응하고자 긴장력 상시확인을 위한 앵커 긴장력 상시 육안확인장치에 대한 내용을 다루었다. 그라운드 앵커는 사회적 인프라 시설의 안정성을 확보하기 위해 시공되었지만 지속적인 긴장력 손실로 인해 시설물에 대한 안전이 심각하게 우려되고 있는 실정이다. 이에 앵커의 유지관리가 요구되지만 현재 잔존긴장력의 계측은 경제적인 측면을 고려하여 표본조사로 이루어지고 있어 정밀도에 대한 한계점을 지니고 있다. 따라서 본 논문에서는 앵커의 긴장력을 육안으로 확인할 수 있는 앵커 긴장력 상시 육안확인장치의 개발을 목적으로 개념설계, 실내 인장실험을 통한 규격화를 수행하였으며, 현장시험을 통해 성능을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper deals with visual confirmation device for tensile force verification in order to cope with tensile force loss of ground anchor. Ground anchors are constructed to ensure the stability of social infrastructure facilities, but continuous loss of tensile force is seriously concerned about safety of the facilities. This requires the maintenance of the anchors, but the current measuring of residual tensile force is done by sampling, taking into account economic aspects, which limits precision. In this paper, conducted a conceptual design, tensile experiment, and field test for the purpose of developing an anchor tensile force visual device to check the tensile force of the anchors.

주제어

표/그림 (22)

그림 Fig. 1. Components of ground anchor (FHWA, 1999)
그림 Fig. 2. Classification of ground anchor (Ministry of Land, 2009)
표 Table 1. Domestic and foreign in-depth inspection (KISTEC, 2009)
표 Table 2. Domestic and foreign anchor monitoring quantity (KISTEC, 2009)
그림 Fig. 3. Type of load cell (Ministry of Land, 2009)
그림 Fig. 4. Lift off load tests (Ministry of Land, 2009)
그림 Fig. 5. Components of ground anchor tensile force visual confirmation device
그림 Fig. 6. Principle of ground anchor tensile force visual confirmation device
그림 Fig. 7. Anchor tensile experiment
그림 Fig. 8. Method of anchor tensile experiment
표 Table 3. Specification of disc spring
그림 Fig. 9. Load-Displacement curve of elasticity reaction force device
표 Table 4. Result of restoration measurement
그림 Fig. 10. Result of standardization (Tensile force, Exposure)
그림 Fig. 11. Result of standardization (Restoration, Exposure)
표 Table 5. Result of tensile force and exposure
그림 Fig. 11. Result of standardization (Restoration, Exposure) (Continued.)
표 Table 6. Result of restoration and exposure
그림 Fig. 12. Construction of anchor
표 Table 7. Disc spring specification of field test
그림 Fig. 13. Installation process of visual confirmation device
표 Table 8. Result of field test

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 앵커의 잔존긴장력을 육안으로 모니터링 하기 위해 앵커 긴장력 상시 육안확인장치의 개념설계 및 시제품 제작을 실시하였다. 또한 실내 앵커인장실험기를 제작하여 실내실험을 통해 육안확인장치의 규격화를 실시하였고, 현장시험을 통해 그 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 그라운드 앵커의 잔존긴장력을 육안으로 모니터링하기 위해 앵커 긴장력 상시 육안확인장치를 개발하였다. 이에 육안확인장치에 대한 개념설계를 수행하고, 실내 인장실험을 통해 규격화를 실시하여 그 결과를 비교･분석하였다.
그라운드 앵커의 유지관리는 예비조사, 초기점검, 정기점검, 일상점검, 긴급점검, 정밀안전진단으로 분류된다. 예비조사는 앵커의 유지관리에 필요한 정보를 수집하기 위해 실시한다. 예비조사 결과 구형앵커일 경우와 과거에 변형 및 손상이 확인된 앵커는 초기점검을 실시하고, 그 외의 경우 일상점검을 실시한다.

제안 방법

1) 그라운드 앵커의 잔존긴장력을 육안으로 표본조사가 아닌 전수조사가 가능한 앵커 긴장력 상시 육안확인장치에 대한 개념설계를 실시하였다. 육안확인장치의 개념은 탄성반력체를 헤드와 지압판 사이에 설치하여 손실된 긴장력에 따른 탄성반력체의 복원량이 헤드로 전달되고, 그 변위가 증폭되어 표시패드가 노출되는 형식으로 탄성반력체의 복원과 변위증폭장치에 의한 표시패드 노출량이 주된 요소이다.
이에 탄성반력체의 복원량과 육안확인장치의 표시패드 노출량에 대한 규격화는 추후 표시패드를 통해 잔존긴장력을 확인하는데 있어 매우 중요한 요소이다. 따라서 육안확인장치의 규격화를 위해 앵커 인장실험기를 시작품으로 제작하였으며, 실내 인장실험을 통해 탄성반력체의 복원량과 잔존긴장력 대비 패드 노출량을 비교･분석하였다.
400 kN의 경우 규격번호 190027 2개의 병렬조합(Case-1(a))과 190028 단층(Case-1(b)), 190028 2개의 직렬조합(Case-1(c))으로 실험하였고, 500 kN의 경우 190027 2개의 병렬조합(Case-2)으로 실험하였다. 또한 600 kN과 700 kN은 190028 2개의 병렬조합(Case-3, Case-4)으로 실험하였으며, 인장실험 후 탄성반력체의 하중-변위곡선을 통해 하중재하시 변위량과 하중제거시 복원량을 확인하였다.
따라서 본 논문에서는 앵커의 잔존긴장력을 육안으로 모니터링 하기 위해 앵커 긴장력 상시 육안확인장치의 개념설계 및 시제품 제작을 실시하였다. 또한 실내 앵커인장실험기를 제작하여 실내실험을 통해 육안확인장치의 규격화를 실시하였고, 현장시험을 통해 그 성능을 검증하였다.
이에 앵커의 잔존긴장력에 대한 안정 수치인 20% 미만에 들어오는 적층방식은 직렬적층으로 확인되었다. 또한 앵커의 잔존긴장력과 표시패드 노출량의 관계식을 도출하였다. 이는 추후 표시패드의 노출량으로 잔존긴장력을 예상할 수 있을 것이라 판단되지만 수차례 반복실험을 통해 표시패드에 잔존긴장력을 눈금으로 표시하여 한눈에 잔존긴장력을 확인할 수 있도록 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이에 현장시험 장소에 대한 기초조사로 지반조사를 실시하였으며, 적용될 앵커의 제원을 결정하였다. 또한 잔존긴장력 계측을 위해 하중계를 설치하고, 탄성반력체와 육안확인장치를 설치하여 잔존긴장력 대비 표시패드의 노출량을 확인하였다.
이에 육안확인장치에 대한 개념설계를 수행하고, 실내 인장실험을 통해 규격화를 실시하여 그 결과를 비교･분석하였다. 또한 현장시험을 실시하여 앵커의 잔존긴장력 대비 표시패드의 노출량을 확인하였으며, 그 내용을 요약 정리하면 다음과 같다
그리고 유압실린더 및 유압펌프를 사용하여 긴장력 도입으로 인한 탄성반력체에 압축력을 발생시킨다. 설계 긴장력까지 도입 후 육안확인장치가 장착된 보호캡을 설치하고, 탄성반력체의 변위를 초기상태로 설정하기 위한 측정 샤프트의 영점세팅을 실시한다. 이후 설계 긴장력이 손실되면 하중손실에 따른 탄성반력체의 복원으로 변위가 발생하고, 발생된 변위는 앵커헤드로 전달된다.
리프트오프시험과 같이 앵커의 안정상태가 긴장력의 손실이 20% 미만이라고 했을 때의 노출량 측정결과, 직렬적층의 경우에만 긴장력 손실의 20% 미만에서 잔존긴장력의 확인이 가능하였다. 실험결과를 토대로 Fig. 10과 같이 잔존긴장력과 표시패드 노출량의 관계식을 도출하여 규격화를 수행하였다. 다양한 적층방식의 잔존긴장력 대비 표시패드 노출량을 규격화 하였으며, 이는 현장적용시 육안확인장치의 노출량을 통해 잔존긴장력 판단이 가능할 것으로 보인다.
실험방법은 재하대 안쪽에 강연선을 삽입한 후 유압실린더 부분에 인장헤드와 웨지를 설치하고 반대편 재하대에 지압판, 탄성반력체, 정착헤드, 웨지를 설치한다. 특히 탄성반력체가 설치되는 부분의 정착헤드는 편심하중을 방지하기 위해 헤드의 밑부분이 탄성반력체의 내경과 맞추어 가이드가 될 수 있게 가공하였다.
앵커 긴장력 상시 육안확인장치 시스템의 현장검증을 위해 인근 시공되어 있는 옹벽과 옹벽 상부지반에서의 육안확인장치 시공을 실시하였다. 이에 현장시험 장소에 대한 기초조사로 지반조사를 실시하였으며, 적용될 앵커의 제원을 결정하였다.
앵커의 경사는 지반조건에 따라 옹벽구간은 하향 20°, 옹벽 상부지반구간은 수직90°로 설계하였으며, 각각 3공씩총6공의 앵커를 시공하였다.
앵커의 경사는 지반조건에 따라 옹벽구간은 하향 20°, 옹벽 상부지반구간은 수직90°로 설계하였으며, 각각 3공씩총6공의 앵커를 시공하였다. 앵커의 시공절차는 코어천공 및 지반천공을 실시하고, 앵커를 삽입하여 그라우팅을 실시하였다. Fig.
정착 후 육안확인장치의 보호캡 설치를 위해 강연선의 길이를 알맞게 절단하고, 보호캡을 설치해 영점세팅을 실시한다. 육안확인장치의 설치가 끝나면 초기 긴장력 손실에 대한 하중계측과 표시패드 노출량을 측정하여 실제현장에서 육안확인장치의 적용성을 분석한다. 육안확인장치의 적용과정과 실제 시공된 앵커 6공에 적용된 탄성반력체의 적층 방식은 Fig.
육안확인장치의 잔존긴장력 상시확인의 가능여부를 검증하기 위해 잔존긴장력과 육안확인장치 표시패드 노출량에 대한 실내실험과 잔존긴장력 대비 육안확인장치의 노출량에 대한 규격화를 실시하였다. 하중제거시 잔존긴장력에 따라 표시패드의 최초 노출량을 측정하였으며, 이후 50 kN의 하중손실 때마다 노출량을 측정하였다.
육안확인장치의 적용 전 현장시험 장소의 지반조사와 앵커의 설계 및 시공을 실시하였다. 지반조사 결과, 시공현장의 지반은 3.
8mm 이상은 확보해야할 것으로 판단된다. 이러한 분석결과를 토대로 탄성반력체의 복원량 대비 육안확인장치의 노출량의 관계식을 도출하였다. 이는 추후 현장에서의 표시패드 노출량으로부터 탄성반력체의 복원량을 예상하여 앵커 두부에 발생되는 변위를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.
하지만 이와 같은 잔존긴장력 확인 방법들은 경제성 등의 문제로 인해 전수조사가 아닌 표본조사로 제한되어 점검 결과의 정밀도에 대한 문제점을 지니고 있어 인디게이터나 하중계와 같은 부수장비 없이도 앵커의 잔존긴장력을 확인하여 이상 유무를 쉽게 감지할 수 있는 시스템이 요구된다. 이에 사면, 가시설 등의 시설물에 적용된 앵커의 성능을 육안으로 확인할 수 있고, 전수조사가 가능한 앵커 긴장력 상시 육안확인장치를 제작하였다.
탄성반력체와 육안확인장치의 규격화를 위한 실내 앵커인장실험은 한국산업규격(Korean Industrial Standards)에 규정되어 있지 않다. 이에 앵커 인장실험기를 시작품으로 제작하여 탄성반력체 및 육안확인장치의 규격화를 실시하였다. 인장실험기는 크게 재하대, 하중계, 유압실린더, 변위계, 인디게이터로 구성되어 있으며, 하중계와 유압실린더는 최대 1000 kN의 하중용량을 수용할 수 있도록 제작되었고, 인디게이터를 활용하여 하중과 변위를 쉽게 파악하도록 제작되었다.
본 논문에서는 그라운드 앵커의 잔존긴장력을 육안으로 모니터링하기 위해 앵커 긴장력 상시 육안확인장치를 개발하였다. 이에 육안확인장치에 대한 개념설계를 수행하고, 실내 인장실험을 통해 규격화를 실시하여 그 결과를 비교･분석하였다. 또한 현장시험을 실시하여 앵커의 잔존긴장력 대비 표시패드의 노출량을 확인하였으며, 그 내용을 요약 정리하면 다음과 같다
또한 표시패드의 최초 노출시 탄성반력체의 적층방식에 따른 복원량을 파악하여 20%의 긴장력이 손실되었을 때 확보해야할 복원량의 확인이 요구된다. 이에 탄성반력체의 복원량과 육안확인장치 노출량에 대한 실험결과를 비교･분석하였고, 분석결과에 따라 규격화를 수행하였다.
탄성반력체는 앵커의 헤드와 지압판 사이에 위치하며, 손실된 긴장력에 의해 발생되는 변위를 헤드로 전달시키는 역할을 한다. 이에 탄성반력체의 재료는 앵커의 설계 긴장력에 따른 적정한 하중과 변위 및 복원력을 보유하고 있어야하므로 고하중을 견딜수 있고, 피로수명과 내구성이 우수한 디스크 스프링을 사용하였다. DIN 2093에 따르면, 디스크 스프링은 축하중을 받는 원형 형태의 판 스프링으로 하중 수용력이 우수하고, 공간의 활용도가 좋으며, 직렬과 병렬의 적층 조합으로 다양한 거동특성을 보인다.
앵커 긴장력 상시 육안확인장치 시스템의 현장검증을 위해 인근 시공되어 있는 옹벽과 옹벽 상부지반에서의 육안확인장치 시공을 실시하였다. 이에 현장시험 장소에 대한 기초조사로 지반조사를 실시하였으며, 적용될 앵커의 제원을 결정하였다. 또한 잔존긴장력 계측을 위해 하중계를 설치하고, 탄성반력체와 육안확인장치를 설치하여 잔존긴장력 대비 표시패드의 노출량을 확인하였다.
긴장력 도입이 완료되면 탄성반력체가 설치된 부분에 육안확인장치 보호캡을 설치 후 영점세팅을 실시하고 유압밸브를 서서히 풀어 인위적인 긴장력 손실을 일으킨다. 이후 하중계와 변위계, 인디게이터를 이용해 잔존긴장력과 탄성반력체의 복원량을 측정하여 변위증폭장치에 의한 표시패드 노출량을 확인해 규격화를 실시한다. 실내 앵커 인장실험에 쓰인 디스크 스프링은 Mubea사의 190027, 190028 규격의 스프링을 사용하였으며, 시험하중에 따라 직렬과 병렬 적층을 병용하여 실험하였다.
탄성반력체와 육안확인장치 노출량의 규격화에 앞서 앵커 인장실험을 실시하여 탄성반력체의 복원량을 측정하였다. 인장실험 시 설계 긴장력은 400 kN~700 kN으로 설정하였으며, 탄성반력체의 허용하중에 따라 단층 및 병렬과 직렬의 조합으로 실험하였다. 400 kN의 경우 규격번호 190027 2개의 병렬조합(Case-1(a))과 190028 단층(Case-1(b)), 190028 2개의 직렬조합(Case-1(c))으로 실험하였고, 500 kN의 경우 190027 2개의 병렬조합(Case-2)으로 실험하였다.
이에 앵커 인장실험기를 시작품으로 제작하여 탄성반력체 및 육안확인장치의 규격화를 실시하였다. 인장실험기는 크게 재하대, 하중계, 유압실린더, 변위계, 인디게이터로 구성되어 있으며, 하중계와 유압실린더는 최대 1000 kN의 하중용량을 수용할 수 있도록 제작되었고, 인디게이터를 활용하여 하중과 변위를 쉽게 파악하도록 제작되었다.
초기하중은 잔존긴장력이 초기 긴장력보다 낮은 경우가 있으므로 약간 낮게 설정하며, 측정간격은 일반적으로 10~20 kN으로 측정한다. 측정항목은 하중과 긴장재의 두부 변위량이며, 하중-변위 곡선을 작성하여 변곡점의 하중으로 잔존긴장력을 판단한다. 시험결과의 평가는 앵커의 정착시 지반의 크리프와 강재의 릴랙세이션 등을 고려하여 잔존긴장력이 정착시 긴장력의 80% 이상이면 안전하다고 평가한다.
탄성반력체와 육안확인장치 노출량의 규격화에 앞서 앵커 인장실험을 실시하여 탄성반력체의 복원량을 측정하였다. 인장실험 시 설계 긴장력은 400 kN~700 kN으로 설정하였으며, 탄성반력체의 허용하중에 따라 단층 및 병렬과 직렬의 조합으로 실험하였다.
실험방법은 재하대 안쪽에 강연선을 삽입한 후 유압실린더 부분에 인장헤드와 웨지를 설치하고 반대편 재하대에 지압판, 탄성반력체, 정착헤드, 웨지를 설치한다. 특히 탄성반력체가 설치되는 부분의 정착헤드는 편심하중을 방지하기 위해 헤드의 밑부분이 탄성반력체의 내경과 맞추어 가이드가 될 수 있게 가공하였다. 이후 탄성반력체가 설치된 헤드부분에 변위계를 설치하고, 유압펌프를 이용하여 강연선에 긴장력을 도입한다.
앵커헤드에 변위가 발생함으로서 영점세팅이 완료된 측정 샤프트와 변위증폭장치로 인해 표시패드가 노출되며, 하중손실이 클수록 표시패드의 노출량도 많아지게 된다. 표시패드의 노출 후 앵커의 잔존긴장력 확인은 육안확인장치의 규격화 실험을 통해 잔존긴장력 대비 표시패드 노출량의 관계식을 도출해 노출량을 육안으로 확인하여 잔존긴장력을 예상할 수 있도록 하였다. Fig.
육안확인장치의 잔존긴장력 상시확인의 가능여부를 검증하기 위해 잔존긴장력과 육안확인장치 표시패드 노출량에 대한 실내실험과 잔존긴장력 대비 육안확인장치의 노출량에 대한 규격화를 실시하였다. 하중제거시 잔존긴장력에 따라 표시패드의 최초 노출량을 측정하였으며, 이후 50 kN의 하중손실 때마다 노출량을 측정하였다.
현장에 시공된 앵커에 육안확인장치를 적용하여 잔존긴장력 대비 표시패드의 노출량을 확인하기 위해 하중계를 통한 잔존긴장력 계측을 실시하였다. 육안확인장치의 적용단계는 먼저 강연선이 삽입된 구간에 하중계측을 위한 하중계를 설치한다.

성능/효과

2) 앵커의 잔존긴장력과 탄성반력체의 복원량에 대한 규격화를 위해 실내 앵커 인장실험을 실시한 결과, 탄성반력체의 단층과 병렬적층의 경우 각각 초기 긴장력의 12.5%, 25%에서 초기복원량이 확인되었고, 직렬적층의 경우 2.5%에서 초기복원량이 발생해 육안확인장치의 표시패드 노출에 대해 가장 유리한 적층 방식은 직렬적층방식으로 확인되었다.
3) 앵커의 잔존긴장력 대비 육안확인장치의 노출량 측정 결과, 병렬적층은 긴장력 손실량이 50~60% 범위에서 표시패드가 최초로 노출되었고, 단층의 경우 57.5%, 직렬의 경우 17.5% 손실시 패드가 노출되었다. 이에 앵커의 잔존긴장력에 대한 안정 수치인 20% 미만에 들어오는 적층방식은 직렬적층으로 확인되었다.
4) 탄성반력체의 복원량 대비 육안확인장치 노출량 측정결과, 표시패드가 최초로 노출될 때의 복원량의 크기는 병렬적층, 단층, 직렬적층 각각 0.75 mm, 1 mm, 0.65 mm로 나타났다. 이에 20%의 긴장력 손실시 표시패드가 노출되어 육안으로 확인하기 위해서는 0.
5) 현장시험 결과, 앵커의 정착 후 긴장력은 236 kN~350 kN으로 측정되었고, 1일, 3일, 7일차의 잔존긴장력 계측시 긴장력은 꾸준히 감소하는 경향을 보였다. 그러나 긴장력 손실치는 미세하여 표시패드의 노출량은 확인이 불가하였다.
5%에서 발생하였다. 그러나 최대변위와 초기복원이 비교적 우수함에도 복원량의 크기는 미미한 것으로 확인되었다. 탄성반력체의 직렬적층의 경우 앞선 병렬적층과 단층의 변위량 및 복원량의 결과보다 비교적 우수한 것으로 나타났다.
75mm로 나타났고, 단층의 경우 1mm로 나타났다. 또한 직렬적층의 경우 표시패드가 최초로 노출된 탄성반력체의 복원량은 0.65mm로 확인되었다. 이와 같이 탄성반력체의 복원량이 발생하였을 때 표시패드의 노출량은 1.
5 mm의 표시패드가 노출되었다. 리프트오프시험과 같이 앵커의 안정상태가 긴장력의 손실이 20% 미만이라고 했을 때의 노출량 측정결과, 직렬적층의 경우에만 긴장력 손실의 20% 미만에서 잔존긴장력의 확인이 가능하였다. 실험결과를 토대로 Fig.
측정항목은 하중과 긴장재의 두부 변위량이며, 하중-변위 곡선을 작성하여 변곡점의 하중으로 잔존긴장력을 판단한다. 시험결과의 평가는 앵커의 정착시 지반의 크리프와 강재의 릴랙세이션 등을 고려하여 잔존긴장력이 정착시 긴장력의 80% 이상이면 안전하다고 평가한다. 리프트오프시험의 점검조사 수량은 안정성판정으로 정밀안전진단이 필요한 앵커와 그 주위 및 그것을 뺀 본수의 10% 또는 3본 이상인 표본조사로 실시한다(Ministry of Land, 2009)
실험결과, 병렬적층의 경우 긴장력 손실량이 약50~60%의 범위에서 약2~3 mm의 표시패드가 최초로 노출되었고, 1개의 탄성 반력체를 사용한 경우 57.5%의 긴장력이 손실되었을 때 최초로 5 mm의 표시패드가 노출되었다. 또한 직렬적층의 경우 17.
실험결과, 병렬적층의 경우 표시패드가 최초로 노출될 때 복원량의 크기는 평균적으로 0.75mm로 나타났고, 단층의 경우 1mm로 나타났다. 또한 직렬적층의 경우 표시패드가 최초로 노출된 탄성반력체의 복원량은 0.
실험결과, 탄성반력체의 병렬적층의 경우 하중 수용력은 비교적 우수하였으나 최대변위 및 복원량은 미흡한 것으로 나타났다. 초기복원은 설계 긴장력의 약20~25% 범위에서 발생했으며, 복원량의 크기도 미미하였다.
65 mm로 나타났다. 이에 20%의 긴장력 손실시 표시패드가 노출되어 육안으로 확인하기 위해서는 0.8 mm 이상의 복원량을 확보해야할 것으로 판단된다. 또한 탄성반력체의 복원량과 표시패드 노출량의 관계식을 도출하였고, 이는 추후 표시패드 노출량으로 탄성반력체의 복원량과 앵커 두부의 변위를 예상할 수 있을 것이라 판단된다.
65mm로 확인되었다. 이와 같이 탄성반력체의 복원량이 발생하였을 때 표시패드의 노출량은 1.5~5mm로 미세한 값이지만 20%의 긴장력 손실시 3개의 적층방법의 평균 복원량인 0.8mm 이상은 확보해야할 것으로 판단된다. 이러한 분석결과를 토대로 탄성반력체의 복원량 대비 육안확인장치의 노출량의 관계식을 도출하였다.
이는 긴장력 손실로 인한 표시패드의 노출량을 확인하고자 상대적으로 약한 지반에 시공하여 설계축력에 미치지 못한 것으로 판단된다. 정착 후 7일까지 잔존긴장력과 표시패드의 계측을 실시한 결과, 잔존긴장력은 꾸준히 감소하고 있지만 그 값이 미미하여 표시패드의 노출은 없는 것으로 확인되었다. 또한 탄성반력체의 용량이 400kN이기 때문에 표시패드의 노출량을 확인하기 위해서는 장기적인 계측을 실시해야할 것으로 사료된다.
육안확인장치의 적용 전 현장시험 장소의 지반조사와 앵커의 설계 및 시공을 실시하였다. 지반조사 결과, 시공현장의 지반은 3.5 m 심도에서 매립층으로 확인되었으며, 12 m에서는 풍화토, 심도 24 m의 지반은 풍화암으로 조사되었다. 지반조사의 결과에 따라 앵커의 설계축력은 옹벽구간과 옹벽 상부지반구간 모두 400 kN으로 설계하였다.
탄성반력체의 적층없이 1개의 디스크 스프링을 사용한 인장실험결과 병렬적층에 비해 변위의 발생량과 복원력이 더 큰 것으로 나타났다. 최대변위는 동일하중에 대한 다른 규격의 병렬조합에 비해 약1.2배 크게 나타났고, 초기복원의 경우 설계 긴장력의 약12.5%에서 발생하였다. 그러나 최대변위와 초기복원이 비교적 우수함에도 복원량의 크기는 미미한 것으로 확인되었다.
탄성반력체의 직렬적층의 경우 앞선 병렬적층과 단층의 변위량 및 복원량의 결과보다 비교적 우수한 것으로 나타났다. 최대변위량은 5.61 mm로 동일 하중의 병렬적층과 단층에 비해 2배 이상 나타났으며, 초기복원의 경우 설계 긴장력의 약2.5%에서 발생하였다. 초기복원시 발생한 변위량은 다소 미미하였지만 하중재하시와 하중제거시 거동은 다른 적층방법에 비해 유사하여 복원에 유리할 것으로 보인다.
이는 설계 긴장력 20~25% 범위 미만의 손실에 대한 모니터링을 할 수 없는 한계점을 지니며, 초기복원에 대한 개선이 필요할 것으로 사료된다. 탄성반력체의 적층없이 1개의 디스크 스프링을 사용한 인장실험결과 병렬적층에 비해 변위의 발생량과 복원력이 더 큰 것으로 나타났다. 최대변위는 동일하중에 대한 다른 규격의 병렬조합에 비해 약1.
그러나 최대변위와 초기복원이 비교적 우수함에도 복원량의 크기는 미미한 것으로 확인되었다. 탄성반력체의 직렬적층의 경우 앞선 병렬적층과 단층의 변위량 및 복원량의 결과보다 비교적 우수한 것으로 나타났다. 최대변위량은 5.
현장계측 결과, 앵커의 정착 후 긴장력은 236kN~350kN의 범위를 보였으며, 설계축력인 400kN에 미치지 못하는 것으로 확인되었다. 이는 긴장력 손실로 인한 표시패드의 노출량을 확인하고자 상대적으로 약한 지반에 시공하여 설계축력에 미치지 못한 것으로 판단된다.

후속연구

10과 같이 잔존긴장력과 표시패드 노출량의 관계식을 도출하여 규격화를 수행하였다. 다양한 적층방식의 잔존긴장력 대비 표시패드 노출량을 규격화 하였으며, 이는 현장적용시 육안확인장치의 노출량을 통해 잔존긴장력 판단이 가능할 것으로 보인다. 하지만 추후 수차례 반복실험을 통해 표시패드에 잔존긴장력을 눈금으로 표시하여 표시패드 노출량을 보고 잔존긴장력을 한눈에 확인할 수 있도록 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료되며, 잔존긴장력 대비 표시패드의 실험결과는 Table 5에 정리하여 나타내었다.
6) 본 논문에서 개발한 육안확인장치는 지압판과 헤드 사이에 탄성반력체를 설치해야하므로 신설용 앵커에 국한 되어있다. 따라서 추후 운영중인 앵커에 탄성반력체를 설치할 수 있는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
그러나 긴장력 손실치는 미세하여 표시패드의 노출량은 확인이 불가하였다. 또한 설계긴장력을 400 kN으로 설정하여 그에 대응하는 용량의 탄성반력체를 설치함으로서 표시패드의 노출은 장기적인 계측이 필요할 것으로 판단된다.
8 mm 이상의 복원량을 확보해야할 것으로 판단된다. 또한 탄성반력체의 복원량과 표시패드 노출량의 관계식을 도출하였고, 이는 추후 표시패드 노출량으로 탄성반력체의 복원량과 앵커 두부의 변위를 예상할 수 있을 것이라 판단된다.
정착 후 7일까지 잔존긴장력과 표시패드의 계측을 실시한 결과, 잔존긴장력은 꾸준히 감소하고 있지만 그 값이 미미하여 표시패드의 노출은 없는 것으로 확인되었다. 또한 탄성반력체의 용량이 400kN이기 때문에 표시패드의 노출량을 확인하기 위해서는 장기적인 계측을 실시해야할 것으로 사료된다. 장기계측을 통해 잔존긴장력과 표시패드의 노출량을 실내실험에서 도출한 규격화 결과와 비교･분석하면 본 논문에서 개발한 앵커 긴장력 상시 육안확인장치의 좀 더 높은 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
육안확인장치의 노출량은 탄성반력체의 복원력과 관계가 깊고, 이에 따른 규격화가 필요하다. 또한 표시패드의 최초 노출시 탄성반력체의 적층방식에 따른 복원량을 파악하여 20%의 긴장력이 손실되었을 때 확보해야할 복원량의 확인이 요구된다. 이에 탄성반력체의 복원량과 육안확인장치 노출량에 대한 실험결과를 비교･분석하였고, 분석결과에 따라 규격화를 수행하였다.
초기복원은 설계 긴장력의 약20~25% 범위에서 발생했으며, 복원량의 크기도 미미하였다. 이는 설계 긴장력 20~25% 범위 미만의 손실에 대한 모니터링을 할 수 없는 한계점을 지니며, 초기복원에 대한 개선이 필요할 것으로 사료된다. 탄성반력체의 적층없이 1개의 디스크 스프링을 사용한 인장실험결과 병렬적층에 비해 변위의 발생량과 복원력이 더 큰 것으로 나타났다.
또한 앵커의 잔존긴장력과 표시패드 노출량의 관계식을 도출하였다. 이는 추후 표시패드의 노출량으로 잔존긴장력을 예상할 수 있을 것이라 판단되지만 수차례 반복실험을 통해 표시패드에 잔존긴장력을 눈금으로 표시하여 한눈에 잔존긴장력을 확인할 수 있도록 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이러한 분석결과를 토대로 탄성반력체의 복원량 대비 육안확인장치의 노출량의 관계식을 도출하였다. 이는 추후 현장에서의 표시패드 노출량으로부터 탄성반력체의 복원량을 예상하여 앵커 두부에 발생되는 변위를 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 탄성반력체 복원량 대비 표시패드의 노출량의 관계는 다음 Fig.
또한 탄성반력체의 용량이 400kN이기 때문에 표시패드의 노출량을 확인하기 위해서는 장기적인 계측을 실시해야할 것으로 사료된다. 장기계측을 통해 잔존긴장력과 표시패드의 노출량을 실내실험에서 도출한 규격화 결과와 비교･분석하면 본 논문에서 개발한 앵커 긴장력 상시 육안확인장치의 좀 더 높은 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. Table 8은 앵커의 정착시기부터 7일까지의 잔존긴장력 계측결과를 표로 보여주고 있다.
다양한 적층방식의 잔존긴장력 대비 표시패드 노출량을 규격화 하였으며, 이는 현장적용시 육안확인장치의 노출량을 통해 잔존긴장력 판단이 가능할 것으로 보인다. 하지만 추후 수차례 반복실험을 통해 표시패드에 잔존긴장력을 눈금으로 표시하여 표시패드 노출량을 보고 잔존긴장력을 한눈에 확인할 수 있도록 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료되며, 잔존긴장력 대비 표시패드의 실험결과는 Table 5에 정리하여 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	앵커의 긴장력 감소 원인 무엇인가?	앵커의 긴장력 감소 원인은 지반의 크리프나 긴장재의 릴랙세이션으로 인해 미세하게 감소하며, 지반침하 또는 외력의 변화에 크게 감소하게 된다. 또한 헤드부에서 발생하는 변위가 원인인 비탈면의 표면 요철, 비탈면의 표면 강도, 주면마찰력 감소, 단기변형 등에 의해 감소하게 된다. 비탈면의 표면 요철은 블록과 표면의 공간발생으로 인해 블록의 파괴나 표면 침하가 발생하여 응력집중으로 앵커의 긴장력 감소를 발생시킨다.
	그라운드 앵커란?	그라운드 앵커는 지반에 설치되는 구조로 강재에 도입된 긴장력을 지반에 전달하는 공법이며, 앵커는 Fig. 1과 같이 헤드부, 자유부, 정착부로 구성되어 있다.
	그라운드 앵커의 유지관리은 어떻게 이루어져 있는가?	현재 국내에서 그라운드 앵커의 유지관리는 초기점검, 일상점검, 정기점검, 긴급점검, 정밀안전진단 등을 통해 이루어지고 있다. 대부분 앵커두부의 변형･손상 유무를 육안이나 타음을 통해 확인하거나, 앵커에 하중계(Load cell) 설치 또는 리프트오프시험(Liftoff load tests)을 통해 앵커의 잔존긴장력을 확인한다(KISTEC, 2009).

참고문헌 (12)

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British Standards Institution, 1989, BS 8081 : British Standard Code of Practice for Ground Anchorages, London.
D.H., Kim, 2017, Tensible force loss of ground anchor based on field soil condition, Master's Theis Inje University.
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Korea Expressway Corporation, 2016, Investigation of application condition and making the performance improvement technique of permanent ground anchor, 114p.
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PTI, 1996, Recommendations for Prestressed Rock and Soil Anchors, 41p.
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The Japanese Geotechnical Society, 2000, Standard for Design and Construction of Ground Anchors, JGS4101-2000.

저자의 다른 논문 :

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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].

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