S.A 앵커

 

앵커의 선단 확장은 공과 공사이의 쐐기효과에 의해 상호 보완하므로, 인장분포면적의 극대화로 전체의 보강구간을 일체화 시키는 공법.

1. 강연선 피복에 의해 그라우트에 압축력을 발생시킬수 있어, 압축파괴에 의한 급작스러운 하중저감이 발생되 지 않으며, 신율이 높아 정착에 의한 하중 손실이 극히 미비하다.
2. 천공 규격의 증가나 주변 구속압이 높은 암반까지 천공장을 길게 할 필요가 없이 예상 원호파괴면 밖의 최단거리까지만 천공하여 정착력을 극대화 시키므로 공사비의 대폭적인 절감과 공기를 단축시킬 수 있다.
3. 선단 정착장치가 확장되어 천공경을 100%이상 차지하고 있어 외벽(천공면)까지 완벽히 지지하고 있으므로 그라우팅이 제대로 이루어지지 않아도 앵커체가 지반에서 탈락하지 않는다.

 

- 강연선 피복에 의해 그라우트에 압축력을 발생시킬 수 있어 압축파괴에 의한 급작스러운 하중저감이 발생되지 않으며 신율이 높아 정착에 의한 하중 손실이 극히 미비하다. - Safety Anchor의 Fix Cone 확장은 공과 공사이의 쐐기효과에 의해 상호 보완하므로, 인장분포 면적의 극대화로 전체의 보강구간을 일체화 시키는 효과가 있다. - 천공 규격의 증가나 주변 구속압이 높은 암반까지 천공장을 길게 할 필요가 없이 예상 원호파괴면 밖의 최단거리까지만 천공하여 정착력을 극대화 시키므로 공사비의 대폭적인 절감과 공기를 단축시킬 수 있다. -기존 압축형 앵커는 천공경내에 Anchor체가 천공경의 60~65% 정도여서 단층지대나 누수층에 의해 몰탈이 제되로 되지 않을때 Anchor체가 빠져나올 수 있었으나, SA Anchor는 Fix Cone 자체가 확장되어 천공경을 100%이상 차지하고 있어 외벽(천공면)까지 완벽히 지지하고 있으므로 몰탈이 제되로 되지 않아도 절대 빠지지 않는다.

확장전	1차 확장후
확장후	부품사진

 

천공	앵커 삽입	삽입완료
그라우팅	인장	완료 후 전경

 

시험개요 Safety 영구 앵커에 대한 허용설계인발저항력 및 파괴시 거동특성의 확인을 위해서 경기도 안양시에 위치한 사면에서 현장인발시험을 실시하였다(그림4.1) 4본의 앵커에 대해서 실험을 실시하였으며, 2본의 앵커를 풍화암지반에 설치하여 인발시험을 실시하였다. 풍화암에 설치된 2본의 앵커들은 각각 일반 마찰형 앵커와 지압형 앵커로서 이것은 풍화암에 설치된 일반 마찰형 앵커 및 지압형 앵커의 거동특성을 비교.검토하기 위해서 실시하였다. 일발시험시 사용된 앵커의 제원은 간략하게 정리하면 표 4.1과 같다. 풍화암으로 이루어진 사면은 높이가 약 4m 정도이며, Safety 영구 앵커와 일반 마찰형 앵커의 길이는 동일하게 3m로 설정하였으며, load cell은 진동식 타입을 사용하였으며 변위는 두부변위를 다이얼 게이지를 통하여 측정하였다. 현장 암반은 화강편마암이며, 풍화암층의 RQD는 10, 불연속면의 간격은 60cm, 불연속면의 상태는 틈새가 거의 없는 상태였다. 틈새는 닫혀져 있는 상태였으며, 표면은 다소 거칠고, 충진물질이 없는 신선한 암반이었다. 풍화암층의 불연속면은 거의 수평인 두 가지의 절리군과 거의 연직에 가까운 절리군이 존재하며, 지하수위는 인발시험위치보다 하부에 위치하였다. 따라서, 풍화암층은 RMR값이 22로 판정되었으며, RMR 분류법상 불량한 암반으로 판명되었다. 시험은 인발시험시 앵커체의 인장력 부족에 의한 파괴가 아닌 암반 내부의 인발파괴를 유도하기 위하여 일반 마찰형 앵커의 경우, 앵커체를 따라서 길이 0.5m를 그라우트 처리하였으며, Safety 영구앵커에는 packer 그라우팅을 실시하지 않음으로써 지압형 앵커와 일반 마찰형 앵커공법의 거동을 비교. 검토하였다. 지압판을 지표면 위에 설치하고 유압잭의 하중 증가량을 5.0tonf으로 설정하여 단계적으로 하중을 증가시켜서 시험을 실시하였다
(a)Safety 영구 앵커	(b)일반 마찰형 앵커
그림4.1 현장인발시험 모습
- 표4.1 현장인발시험 개요
Satety 영구 앵커 일반 마찰형 앵커 앵커체 총길이(m) 3 3 그라우트 설치구간의 길이(cm) - 50 천공경(mm) 125 125 확경공(mm) 145 125 허용 설계인장하중(tonf) 70 70
- 표2. 현장암반에 대한 RMR 평가결과
암종 R.Q.D U.C.S (MPa) 지하수 절리간격 (mm) 절리면의 상태 절리의 주향과 경사 RMR 화강 편마암 10 26.5 습함 600 다소 거칠고 연약하며, 틈새는 거의 없다. 양호 22

인발시험기 게이지	인발시험기설치	인발시험기 설치
인발측정기 설치	인발시험중	인발시험중
인발시험중	인발시험중	인발시험중

   

해석 결과 및 분석 앵커의 인발시험결과에 대한 분석법은 Leos와 Josef(1983) , FHWA(1999) 및 일본지반공학회(1991) 등 여러 문헌에 제시되어 있으나 지합형 앵커와 같이 탄성거동구간이 길고 급속한 파괴에 이르는 경우에 대한 항복인장력 결정법은 현재 제시되어 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 수치해석을 통하여 얻어진 Safety 영구 앵커와 일반 마찰형 앵커의 항복인장력을 FHWA(1993)에서 제시한 변위예측법을 이용하여 수치해석결과로 도출된 두부 하중-변위 관계로부터 항복인장력을 결정하였다(그림 5.9). 그림 5.10에 풍화암과 연암에 설치된 Safety 영구 앵커와 일반 마찰형 앵커에 대한 FLAC 2D 프로그램을 이용하여 현장인발을 모델링하여 해석결과로 도출된 앵커 두부의 하중-변위곡선을 제시되어 있다. 이러한 해석결과의 분석을 위하여 먼저, 초기 인발력에 의한 두부 하중-변위 관계가 선형인 구간을 결정하기 위하여 초기 두부 하중-변위 데이터 중 계측된 값을 증가시켜서 상관계수가 0.9이상인 최대 데이터들을 선형구간이라고 가정하였다. 그림 5.10에 이러한 선형구간을 결정하기 위한 과정이 제시되어 있다. 그리고 이러한 선형구간에 대한 추세선을 구하고, 이 추세선의 기울기로 부터 5배되는 기울기를 구하였으며, 인발시험 데이터 중 선형구간내에서 최대인발력이 작용하는 점을 지나고 선형구간의 기울기에 비해 5배 기울기를 갖는 직선을 그어서 두부 하중-변위곡선과 만나는 점을 항복강도로 결정하였다(그림 5.11) 그림 5.12에는 이렇게 도출한 직선과 수치해석결과로 도출된 두부의 하중-변위 관계자료로 이루어진 곡선이 만나는 지점이 한계인발력에 해당한다. 이렇게 하여 도출된 풍화암 및 연암에서 Safety 영구 앵커와 일반 마찰형 앵커의 한계 인발저항력은 표 5.2와 같다.
그림5.9 인발저항력 발현에 대한 실험치와 이론치의 비교(FHWA, 1993)
(a)풍화암에 설치된 Safety 영구 앵커	(b)풍화암에 설치된 일반 마찰형 앵커
(c)연암에 설치된 Satety 영구 앵커	(d)연암에 설치된 일반 마찰형 앵커
그림 5.10 수치해석결과로 도출된 두부 하중-변의 곡선
(a)풍화암에 설치된 Safety 영구 앵커	(b)풍화암에 설치된 일반 마찰형 앵커
(c)연암에 설치된 Safety 영구 앵커	(d)연암에 설치된 일반 마찰형 앵커
그림 5.11 선형구간 회귀분석 결과
(a)풍화암에 설치된 Safety영구 앵커	(b)풍화암에 설치된 일반 마찰형 앵커
(c)연암에 설치된 Safety 영구 앵커	(d)연암에 설치된 일반 마찰형 앵커
그림 5.12 최종 한계인발력 결정결과
표 5.2 수치해석 결과를 이용한 한계 인발저항력 산정 결과
암의 분류 일반 마찰형 앵커 Safety 영구 앵커 풍화암 100kN 170kN 연암 105kN 470kN
그림 5.10으로 부터 알 수 있듯이, 각 하중단계별로 Safety 영구 앵커의 변위가 일반 마찰형 앵커의 두부 변위에 비해서 같은 두부 하중에 대해서 변위가 크게 발생하는 것을 볼 수 있다. 이것은 Safety 영구 앵커의 경우 일반 마찰형 앵커에 비해서 인발저항시 마찰력에 더불어 지압력을 발휘하기 위한 앵커체 자체의 변형이 수반되며 이것은 결국 앵커체 두부의 변위로 연결되기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 당연한 결과로 판단되지만, 지압형 앵커의 경우가 일반 마찰형 앵커의 항복 인발력보가 월등히 큰 것을 볼 수 있으며, 이것은 지압형 앵커가 사면 보강용 공법으로 일반 마찰형 앵커에 비해서 큰 효용성이 있음을 보여주는 결과로 판단된다.

앵커의 인장력은 적용 대상으로하는 지반에 대해서 인장력이 비교적 크기 때문에 앵커인장재를 지반에 직접 정착은 할 수 없다. 수압내력이 작은 지반에 앵커인장력을 정착하는 빔이나 판의 침하가 진행이 되므로 프리케스트 콘크리트 구조체와 같은 적당한 수압구조물을 설치해야 한다.
1)수압구조체
프레케스트 수압구조체는 적용사례가 증가하는 격자블럭형태가 있다.
이 수압구조체는 설계앵커력과 지반반력을 고려해서 적절한 구조체를 선정해야 한다. 프리케스트 구조체를 사용하는 경우에는 앵커가 타설된 다음에 구조체가 설치되게 되므로 지상에 돌출된 앵커인장재는 유연성이 있는 강재를 선택하여 설치하여야 하며 PC강봉과 같이 유연성이 없는 경우에 설치 및 인장시 취급이 어려우므로 앵커케이블 선정도 신중하여야 한다. 따라서 유연성이 좋은 PC강연선 12.7mm x n 본이라는 인장 재가 이상적이다.
2)프리케스트 격자블럭
크로스빔 격자블럭으로 중심부에서 사방으로 뻗이는 보에 의한 사면안정용 구조물이다. 크로스빔은 여러부류의 사면상에 설치해서 사면전체의 안정을 도모한다.
격자블럭 현장제작	격자블럭 설치전경

 

 

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