앵커이야기
그라운드 앵커는 P.C 강연선 등 고강도의 인장재를 구조물과 지반내부 양쪽에 고정하고 선행하중(Pre-Stress)를 부여하여, 구조물을 지반에서 발생하는 과도한 응력, 변형, 변위 등으로부터 안정시키는 시스템으로, 실용화 이후 지금까지 50년 이상 높은 경제성과 탁월한 시공성으로 국내외 많은 건설, 토목 현장에서 구조물을 안정시키기 위하여 널리 사용되고 있습니다.
- 건축현장 터파기 시공시 흙막이 공사
- 석축 및 옹벽의 보강 및 안정
- 터널 갱구부의 보강 및 안정
- 송전철탑과 같은 탑상 구조물의 안정
- 도로신설 및 증설공사를 위해 절취한 사면의 보강 및 안정
- 지하수위 이하 구조물에 대한 부력 방지
- 지진으로부터 구조물과 기초구조물을 안정
- 현수교 등 교량의 기초안정
그라운드 앵커는 정착 지반종류, 설치되는 방향, 그라우트 방법, 사용기간, 지지방식 등으로 분류할 수 있으며 가장 일반적인 분류는 다음 표와 같습니다.
먼저 사용기간에 의한 분류로서 가설 벽이나 지반을 일시적으로 지지하기 위해 사용하는 앵커를 가설 앵커 (Temporary Anchor)라 하며, 구조물의 잔존 기간과 관련이
있고 보통 2년 이상 장기간 하중을 유지하기 위하여 사용하는 앵커를 영구앵커(Pemanent Anchor)라 합니다.
또한 정착지반의 지지방식에 의해서 그라우트와 지반의
마찰력으로 지지되는 마찰형 앵커, 지압판이나 파일 등을 사용하여 지반의 수동저항력으로 앵커력이 확보되는 지압형 앵커 그리고 이들 두 가지 기능을 복합시킨
복합형 앵커 등으로 분류되며, 마찰형 앵커는 그라우트에 하중이 가해지는 방식에 따라 다시 인장형 앵커와 압축형 앵커로 분류할 수 있습니다. 또한 하중이 가해지는
분포에 따라 하중집중형 앵커와 하중분산형 앵커로 분류됩니다.
| 사용기간에 의한 분류 |
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| 지지방식에 의한 분류 |
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| 사용목적에 의한 분류 |
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- 하중집중 인장형
- 인장형 앵커를 긴장하게 되면 강연선과 그라우트의 부착력을 통해 앵커의 정착장으로 하중전이가 이루어지게 된다. 인장형 앵커는 하중 긴장시 하중 집중으로 인해 강연선과 그라우트의 부착부에 자유화(Debonding)가 진행되면서 크랙(Crack) 및 하중감소가 발생하게 된다. 또한 하중집중 구간이 대상지반의 극한주면 마찰력을 상회하게 될 경우 진행성 파괴(Progressive Debonding) 및 시간의존성 하중감소(Creep)가 발생한다는 단점이 있다. (그림A)에서 보여지듯이 초기인장력은 1과 같은 상태를 보이다가, 강연선과 그라우트의 부착부가 자유화 되면서 2와 같은 상태로 변화가 된다. 상대적으로 집중된 앵커의 주면마찰력은 지반과 그라우트 구근과의 허용치를 넘기게 되어 3과 같은 상태로 진행되면서 하중감소가 발생하게 된다.
- 하중집중 압축형
- 압축형 앵커는 PE 코팅된 PC 강연선을 통하여 선단에 위치한 정착체에 하중을 전이하는 구조로 되어있다. 인장형앵커와는 다르게 그라우트에 적용되 는 하중이 압축력으로 작용한다는 장점이 있으나 고강도의 그라우트를 사용해야 하며 하중집중으로 인해 연약한 지반에서는 소정의 앵커력을 확보할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 압축형 앵커도 인장형 앵커의 경우와 마찬가지로 하중집중 구간이 대상지반의 극한 주면 마찰력을 상회하게 될 경우 진행성파괴 (Progressive Debond ing) 및 시간의존성 하중감소(Creep)가 나타나게 되어 (그림B) 와 같이 1의 상태를 보이다가 집중된 하중으로 인해 그라우트의 압축파괴 및 대상지반과 의 이완이 발생하면서 2와 3과 같은 상태로 하중감소가 발생하게 된다.
- 하중분산형
- 앞에서 살펴 보았던 하중 집중형 앵커들의 단점들은 그라운드 앵커의 정착효율, 허용 극한주면 마찰력 및 그라우트 강도와 밀접한 관계가 있다. 요구되는 앵커의 하중이 증가될 수록 앵커의 정착장은 길어져 위와 같은 요인들에 의한 영향은 뚜렷하게 나타난다. 따라서 언급된 3가지 요인들을 보완 하기 위해 하중 분산형 앵커가 개발되어 사용되고 있다. 하중분산형 앵커의 경우 하중이 정착장내에 균등하게 분산되어 작용되므로 그라우트의 강도 및 대상지반의 극한 주면 마찰력에 대한 제약이 적어 일반 토사 지반에서도 고하중을 발현할 수 있다. 최근에는 인장형 하중분산 앵커가 개발 되었으며, 그라우트 강도 및 편심에 의한 영향이 적어 점토층 등 상대적으로 연약한 지반내에서도 안정적인 하중 할 수 있다는 장점이 있다. 하중분산형 앵커는 (그림)에서 볼수 있듯이 하중이 분산되어 지반에 가해지므로 하중감소가 극히 적고 시간의 존성 하중감소가 적어 초기 하중 분포를 유지하게 된다.
