[논문]쐐기형 그라운드앵커의 인발 거동 특성

김정무; 정원용; 윤용수; 정민규; 장순호; 이용준

쐐기형 그라운드앵커의 인발 거동 특성
Pullout Resistance Characteristics of the Wedge-shaped Ground Anchor 원문보기

김정무 ((주)삼안 연구개발원) , 정원용 ((주)삼안 연구개발원) , 윤용수 (장평건설) , 정민규 (장평건설) , 장순호 (포스코건설) , 이용준 (포스코건설)

Ground anchors are mostly used to improve the resistance capacity of retaining walls. The end of the anchor is connected to retaining wall through tendons and the forces in tendons are transferred to ground. In this study, we plan that the new anchor system increases the tension force in tendons and improves the pullout resistance characteristics of the system. In order to increase the pullout resistance capacity of existing anchor system, the new anchor system is made by attaching four steel sticks to the tip of anchor end. So the field test results showed that the pullout resistance capacity of the wedge-shaped ground anchor was acceptable to elastic displacement range.

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문제 정의

본 연구에서는 그라운드 엥커 시공시 일반적으로 사용되는 앵커의 선단부에 강재로 된 날개를 쐐기형태로 부착하여 만든 ‘쐐기형 그라운드 앵커(wedge-shaped ground anchor)’를 개발하였다.

가설 설정

본 연구는 토사 및 전석층에 시공된 쐐기형 그라운드 앵커의 적합성을 평가하고자 현장 인발시험을 수행한 것으로, 최대 인발력은 50tf으로 가정하였으며 DIN 4125의 허용탄성범위내에 탄성변위가 존재하는지를 판단하여 앵커의 적합성을 평가하였다. 특히 앵커의 완전한 인발, 재하와 제하 및 재재하의 단계를 계획하였으나 현장여건상 재하만을 순차적으로 실시하였다.

제안 방법

2의 재하하중, 하중 재하시간 및 이에 따른 변위량을 하나의 그래프로 표시한 것이다. No.1의 하중재하는 단계하중 8tf씩 4단계인 32tf까지 재하하였으며 그 이후로는 인발에 대한 정확한 하중을 산정하고자 5tf의 단계하중을 적용하여 50tf까지 인발시험을 수행하였다. No.
1의 하중재하는 단계하중 8tf씩 4단계인 32tf까지 재하하였으며 그 이후로는 인발에 대한 정확한 하중을 산정하고자 5tf의 단계하중을 적용하여 50tf까지 인발시험을 수행하였다. No.2의 하중재하는 단계하중 10tf씩 5단계인 50tf까지 재하하여 인발시험을 수행하였다.
쐐기형 그라운드 앵커는 설치 후 앵커 선단부에 부착된 날개가 쐐기 형태로 원 지반에 박히도록 하여 지반 변형시 기존 앵커공법에서 앵커체(앵커두부 + 그라우팅재)의 저항이 주로 마찰력에 의해서만 발휘되는 한계를 보완하고 인발에 대한 저항 능력이 증가되도록 고안된 것이다. 개발된 앵커의 인발거동 특성을 평가하기 위해 DIN 4125의 허용탄성범위내에 탄성변위가 존재하는지를 판단하여 앵커의 적합성을 평가하였다.
시공은 장비로 지반을 천공하고 미리 제작된 PS강선을 삽입하여 설치한 후 지반과 PS강선 사이를 시멘트 그라우트로 충진하여 일체화 시킨다. 시멘트 그라우트가 양생된 후 앞쪽 띠장을 설치하고 강선에 인장력을 가한 상태로 띠장에 고정시켜 배면 토압을 지지토록 한다. 주로 가설 토류벽의 지보공, 영구앵커 토류벽, 송전탑 기초, 댐의 보강, 지하 구조물의 부력 앵커, 사면 보강 등에 사용된다.
시험에 사용된 앵커는 공장조립을 실시하였으며 시험앵커의 규격 및 PC Strand의 KS 사양은 다음 표 4와 같다. 앵커에 작용하는 하중은 로드셀로 측정하였으며 앵커두부에 발생하는 변위는 LVDT를 이용하여 계측하였다.
본 연구는 토사 및 전석층에 시공된 쐐기형 그라운드 앵커의 적합성을 평가하고자 현장 인발시험을 수행한 것으로, 최대 인발력은 50tf으로 가정하였으며 DIN 4125의 허용탄성범위내에 탄성변위가 존재하는지를 판단하여 앵커의 적합성을 평가하였다. 특히 앵커의 완전한 인발, 재하와 제하 및 재재하의 단계를 계획하였으나 현장여건상 재하만을 순차적으로 실시하였다. 연구결과는 다음과 같다.

대상 데이터

본 시험은 OO건설에서 시공중인 OO구역 재개발 아파트 신축현장에서 전석층 지반에 적용할 쐐기형 그라운드 앵커의 시험시공을 실시하였으며 앵커형식과 규격은 표 1과 같다. 시험시공 과정은 표 2의 과정으로 이루어졌으며 W/C는 약 45%로 하였다.
시험에 사용된 앵커는 공장조립을 실시하였으며 시험앵커의 규격 및 PC Strand의 KS 사양은 다음 표 4와 같다. 앵커에 작용하는 하중은 로드셀로 측정하였으며 앵커두부에 발생하는 변위는 LVDT를 이용하여 계측하였다.

성능/효과

1) 두 개의 시험결과 모두 탄성변위가 허용범위내에 존재하여 적절하게 정착되었음을 알 수 있었다.
위의 결과로 그래프를 그려보면 No.1 앵커의 경우 실제 탄성변위량이 50tf의 하중이 재하될 때 까지 상한 및 하한 한계곡선 내에 존재하고 있어 50tf의 하중에서도 인발되지 않은 것으로 나타났다.

후속연구

2) 최대인발력 50tf에서도 인발되지 않아 단부에 부착된 쐐기형 날개가 어느 정도 인발 하중에 의한 앵커의 변형을 억제하는데 기여를 하는 것으로 판단된나 정확한 작용 크기에 대해서는 이후 추가 연구가 요구된다.
향후, 본 공법으로 시공이 이루어 질 경우 앵커의 적합성시험과 적용성 시험에 대해서 좀더 상세히 시험할 필요가 있으며, 특히 일반앵커와의 비교를 통해 쐐기형 날개의 인발저항력 및 변형억제 능력에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

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