[논문]유효묻힘깊이에 따른 후설치앵커의 인발성능평가

허무원; 채경훈; 안영승; 박태원

doi:10.7859/kief.2019.26.4.019

유효묻힘깊이에 따른 후설치앵커의 인발성능평가
An Performance Evaluation of Post-installed Anchor according to the Effective Embedment Length 원문보기

커뮤니티교육시설 : 한국교육시설학회논문집 = Community Education Facilities, v.26 no.4, 2019년, pp.19 - 25

허무원 (Department of Architectural Engineering, Dankook Univ.) , 채경훈 (Department of Architectural Engineering, Dankook Univ.) , 안영승 (WONJIN) , 박태원 (Department of Architectural Engineering, Dankook Univ.)

Abstract ▼ AI-Helper

Concrete wedge anchor is one of structural components to transfer load of an object attached to a primary structure. Recently, as retrofitting concrete structure is becoming a main issue, mechanical capacity of the anchor should be secured enough. In spite of the structural safety of Cast-in-place anchor, Post-installed anchor is more widely used with ease of placement or change of construction method. However, the post-installed anchors domestically produced have excessive coefficient of variation over 15% of ultimate tensile strength, which yields deteriorated quality in tensile strength. In this research, tensile strength test of anchors, which have improved sleeve and header and produced by a domestic company, was conducted for two variables, concrete strength and effective embedment depth. As a result, enough coefficients of variations were secured in all specimens. Also, in comparison to foreign products, the domestic ones have equal or higher performance.

주제어

표/그림 (14)

그림 Figure 1. Failure mode
그림 Figure 2. Preparation of specimens
그림 Figure 2 Anchor test set-up
표 Table 1. Test program for evaluating anchor systems(ACI 355-2)
표 Table 2 Installation torque
표 Table 3 Test variable
그림 Figure 4 Anchor location of specimen
그림 Figure 5 Test result(normal concrete)
표 Table 4 M12 anchor test result
표 Table 5 M16 anchor test result
표 Table 6 Mean ultimate resistance of anchors manufactured overseas(f_ck=20MPa)
표 Table 7 Normalized to 20MPa of test value
표 Table 8 Normalized effective embed depth of technical report
그림 Figure 6 Comparison of tensile performance

AI 본문요약
AI-Helper

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제안 방법

지그는 로드셀(500kN)과 결속하였으며 로드셀 위에 실린더(300kN)를 설치하고 전산볼트(M24)로 앵커-지그-로드셀을 일체화하였다. LVDT(200mm)는 지그에 고정하여 변위를 측정하였고 유압잭(250kN)을 연결하여 하중을 가한 후 로드셀로 하중을 측정하였다. 제조사에서 제공한 토크 값은 Table 2에 나타내었으며 토크를 가한 후 10분이 경과하면 토크를 완전히 제거하고 다시 50%의 토크를 가하여 시험을 수행하였다.
Table 4와 Table 5에 M12와 M16의 앵커 시험결과를 나타내었다. M12 앵커의 경우 콘크리트구조기준에 제시된 유효 묻힘 깊이는 70mm이며, 짧은 묻힘 깊이 성능검토를 위해 묻힘 깊이 50mm에 대해서도 시험을 수행하였다. 일반강도 콘크리트 시험결과 유효 묻힘 깊이가 70mm인 경우 표준편차는 5.
시험체 명은 콘크리트 강도-직경-유효묻힘 깊이로 명명하였다. 기준시험의 경우 규정에 의해 시험군 당 최소 5개 이상의 앵커 시험체가 필요한데, 다수의 샘플로 정밀한 시험을 하기 위해 각 시험군마다 10개의 앵커 시험체를 제작하여 총 80개의 앵커 시험체에 대해 시험을 수행하였다.
또한, 위험연단거리를 고려하여 최소 연단거리 Cmin=8d0 이상을 유지하면서 앵커를 설치하였다.
이에 본 연구에서는 기계식 후설치 앵커 중 비틀림 제어 확장앵커를 비균열 콘크리트에 설치한 것으로 연구범위를 국한하고, 국내 A사의 앵커를 시험대상으로 선정하여 콘크리트 강도와 앵커의 유효묻힘 깊이를 변수로 단일 앵커에 대한 인장시험을 수행하였다. 또한, 인장시험 결과를 활용하여 해외 타사 제품과 비교 분석을 하였다.
본 연구에서는 국내에서 제작된 기계식 앵커를 대상으로 콘크리트의 강도와 앵커의 유효 묻힘 깊이를 변수로 단일 앵커의 인장시험을 수행하였다. 또한, 인장시험결과를 바탕으로 해외 타사 제품과 앵커의 직경 및 유효 묻힘 깊이에 따른 강도를 비교 평가하였다. 이로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
본 연구에서는 국내에서 제작된 기계식 앵커를 대상으로 콘크리트의 강도와 앵커의 유효 묻힘 깊이를 변수로 단일 앵커의 인장시험을 수행하였다. 또한, 인장시험결과를 바탕으로 해외 타사 제품과 앵커의 직경 및 유효 묻힘 깊이에 따른 강도를 비교 평가하였다.
이에 본 연구에서는 기계식 후설치 앵커 중 비틀림 제어 확장앵커를 비균열 콘크리트에 설치한 것으로 연구범위를 국한하고, 국내 A사의 앵커를 시험대상으로 선정하여 콘크리트 강도와 앵커의 유효묻힘 깊이를 변수로 단일 앵커에 대한 인장시험을 수행하였다. 또한, 인장시험 결과를 활용하여 해외 타사 제품과 비교 분석을 하였다.
LVDT(200mm)는 지그에 고정하여 변위를 측정하였고 유압잭(250kN)을 연결하여 하중을 가한 후 로드셀로 하중을 측정하였다. 제조사에서 제공한 토크 값은 Table 2에 나타내었으며 토크를 가한 후 10분이 경과하면 토크를 완전히 제거하고 다시 50%의 토크를 가하여 시험을 수행하였다.
앵커에 연결철물을 체결하고 앵커가 지그의 중심에 오도록 Figure 3과 같이 설치하였다. 지그는 로드셀(500kN)과 결속하였으며 로드셀 위에 실린더(300kN)를 설치하고 전산볼트(M24)로 앵커-지그-로드셀을 일체화하였다. LVDT(200mm)는 지그에 고정하여 변위를 측정하였고 유압잭(250kN)을 연결하여 하중을 가한 후 로드셀로 하중을 측정하였다.

대상 데이터

국내에서 제작한 앵커의 성능을 평가하고 유효 묻힘 깊이 및 콘크리트 강도에 따른 인장하중의 데이터를 얻기 위해 Table 3과 같이 시험군을 선정하여 시험을 수행하였다. 시험체 명은 콘크리트 강도-직경-유효묻힘 깊이로 명명하였다.
앵커를 설치하기 위해 1800×1800×250mm의 콘크리트 시편을 제작하였다.
콘크리트 시편은 Figure 2와 같이 최소 부재두께 hmin=1.5hef 이상으로 제작하였으며 쪼깸 방지 및 상호 영향을 주지 않기 위해 최소 앵커간격 smin=6d0 이상으로 앵커를 설치하였다.
앵커를 설치하기 위해 1800×1800×250mm의 콘크리트 시편을 제작하였다. 콘크리트 시편은 비균열 콘크리트이며, 콘크리트 파괴에 영향을 미치는 철근은 배근하지 않았다. 콘크리트 시편은 Figure 2와 같이 최소 부재두께 h_min=1.

이론/모형

또한, 위험연단거리를 고려하여 최소 연단거리 Cmin=8d₀이상을 유지하면서 앵커를 설치하였다. 콘크리트의 강도는 콘크리트용 앵커설계법 및 예제집(KCI, 2018)의 기준에 따라 일반강도 24MPa, 고강도 48MPa로 계획하였다. 28일 압축강도 시험 결과 일반강도는 28MPa, 고강도는 50.

성능/효과

(1) M12와 M16의 인장강도 시험결과, 파괴 형태는 대부분 콘크리트 파괴가 지배적으로 발생하였다. 또한, 콘크리트구조기준에서 제시하고 있는 유효 묻힘 깊이를 적용한 결과, M12는 변동계수가 12.
(2) 짧은 묻힘깊이를 검토하기 위한 시험 결과, M12 및 M16 앵커 모두 건축구조기준에서 제시하고 있는 변동계수 제한치를 만족하는 것으로 나타났다. 하지만, 유효 묻힘 깊이가 짧아져 각각의 시험체들의 최대하중 편차가 증가하는 것으로 나타났다.
(3) 인장시험 결과를 해외 타사 제품과 비교분석한 결과, 앵커의 직경이 작고 유효 묻힘 깊이가 얕은 구간에서는 해외 B사의 인장하중보다 비슷하거나 떨어지는 수준을 나타내었지만, 직경이 크고 유효 묻힘 깊이가 긴 경우에는 해외 B사의 제품보다 국내 제품의 인장하중이 크게 나타났다. 이러한 결과로 볼 때 적정한 유효 묻힘 깊이 확보가 중요한 것으로 판단된다.
(1) M12와 M16의 인장강도 시험결과, 파괴 형태는 대부분 콘크리트 파괴가 지배적으로 발생하였다. 또한, 콘크리트구조기준에서 제시하고 있는 유효 묻힘 깊이를 적용한 결과, M12는 변동계수가 12.6%로 나타났고, M16은 변동계수가 11.6%로 나타나 기준에서 제시하고 있는 변동계수 제한치를 모두 만족하는 것으로 나타났다.
M12 앵커 중 짧은 묻힘 깊이인 묻힘 깊이 50mm인 경우에는 앵커의 묻힘 깊이가 짧아져 각각의 시험체의 최대하중 편차가 커지는 결과가 나타났다. 이로 인해 변동계수가 증가한 것으로 나타났지만 기준에서 제시하는 변동계수 15%는 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 고강도 콘크리트 시험결과 유효 묻힘 깊이가 70mm인 경우 표준편차는 5.
짧은 묻힘 깊이인 묻힘 깊이 50mm인 경우에도 변동계수는 만족하는 것으로 나타났다. 하지만, 일반강도 콘크리트와 유사하게 묻힘 깊이가 짧아지면 최대하중의 편차가 증가하여 변동 계수가 증가하는 것을 알 수 있었다.

후속연구

하지만, 직경이 크고 유효 묻힘 깊이가 긴 경우에는 해외 B사의 제품보다 국내 A사의 제품의 인장하중이 크게 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 콘크리트구조기준해설에서 제시하고 있는 표준 유효 묻힘 깊이 확보가 중요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내의 후설치 앵커의 성능평가 및 설계 기준은 어떤것이 있는가?	2, 2011; ACI 318, 2011)와 유럽의 Euro code(ETAG, 1997)가 주로 활용되고 있다. 국내의 경우 ACI를 근간으로 하여 콘크리트구조기준해설(KBC, 2016)의 부록에 콘크리트용 앵커 설계에 관한 내용이 수록되어 있고 콘크리트용 앵커설계법 및 예제집(KCI, 2018)에 앵커시스템의 성능평가를 위한 시험방법들이 수록되어 있다.
	콘크리트에 설치되는 앵커란 무엇인가?	콘크리트에 설치되는 앵커는 피부착 구조물에 작용하는 하중을 모재에 전달하는 구조용 부재로서 최근 들어 콘크리트 구조물 보강의 중요성이 대두됨에 따라 그 성능확보 가 매우 중요하다.
	콘크리트용 앵커설계법 및 예제집(KCI, 2018)에 따른 앵커 분류법은?	콘크리트용 앵커설계법 및 예제집(KCI, 2018)에 따르면 앵커는 콘크리트 타설 시 매립하는 선설치 앵커와 후설치 앵커로 분류할 수 있고 후설치 앵커는 기계식 후설치 앵커와 부착식 후설치 앵커로 분류할 수 있다. 기계식 후설치 앵커에는 비틀림 제어 확장앵커, 언더컷앵커, 변위 제어 확장앵커 등이 있다.

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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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