콘크리트의 동결융해와 앵커의 부식에 따른 후 설치 앵커시스템의 성능평가

권민호,김진섭,정우영,권상원 한국구조물진단유지관리공학회 2013 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.17 No.5

In this study, performance of the post-installed anchor system was evaluated with reduced strength of concrete and anchor. One of the post-installed anchors was selected to performance evaluation. Concrete strength was reduced by freeze-thawing test, and the post-installed anchor strength was reduced by corrosion test. The post-installed Anchor was installed in concrete of freezing and thawing and original concrete, and corroded anchor was installed in original concrete only. Anchor diameter and installation depth of the anchor were the variable for each specimen. Performance of post-installed anchor system of each specimen was evaluated by pullout test. Anchor diameter and installation depth of anchor, it may affect the performance of the post-installed anchor system from the experimental test results. Fracture mode of each post-installed anchor system had occurred differently depending on the durability of concrete and anchor. The anchor pullout strength from the experimental test results was used in order to compare with the results of CCD (Concrete Capacity Design) method, and CCD equation was modified. Modified equation was able to predict the anchor pullout strength of post-installed anchor system in Original concrete and freezing and thawing of concrete.

현장 설치 조건을 고려한 발전설비 전기 캐비닛 정착부 앵커의 구조성능 평가

이상문,정우영 대한토목학회 2023 대한토목학회논문집 Vol.43 No.6

일반적으로 발전소 내 제어를 담당하는 대부분의 전기 설비는 자립식 캐비닛으로, 후설치 앵커를 사용하여 슬래브에 고정하는 정착 방식이 주로 사용된다. 정착부 앵커의 경우 외력이 작용될 시 모멘트 하중 등에 의한 전도의 위험성에 노출되지만 현행 앵커에 대한 성능 검토는 1축 재료 시험으로만 평가되고 있다. 따라서 본 연구는 현장 설치 조건이 반영된 후설치 앵커의 정적 성능 실험을 통하여 재료 시험과의 성능을 비교하고 앵커의 거동 특성을 분석하는 것이 주목적이다. 실제 캐비닛을 이용하여 실험을 진행하는 것이 타당하지만 경제적, 공간적 제약으로 수행하기에 어려움이 있어 강재 기둥과 받침으로 구성된 실험체로 대체하여 수행하였다. 결과적으로 현장 설치 조건을 반영한 앵커의 인발 성능이 재료 시험 대비 약 10 % 높게 측정되었으며, 앵커의 하중 감소 경향 및 최대 성능이 발현되는 시점도 상이한 것으로 나타났다. 한편, 실험적 연구의 신뢰성을 검증하기 위하여 3D FEM 해석을 수행하였으며, 이를 통해 향후 진동대를 이용한 전기 캐비닛의 구조 성능 평가 시 후설치 앵커에 전달되는 예측 가능한 하중 정보를 제공하고자 한다. In general, most of the electrical equipment responsible for control within power plants is housed in self-standing cabinets. These cabinets are typically fixed to a slab using post-installed anchors. Although the fixation method of using post-installed anchors provides stability, there is a risk of conductor failure due to external forces, including moments. However, the performance assessment of current anchors is only evaluated through uniaxial material tests. Therefore, the primary purpose of this study is to compare the static performance of post-installed anchors, considering on-site installation conditions, with their performance in material tests and to analyze the behavioral characteristics of the anchors. While conducting experiments using actual cabinets would be ideal, practical and spatial constraints make this approach difficult. As an alternative, experiments were conducted using a test specimen consisting of a steel column and a support. As a result, the pull-out performance of anchors reflecting on-site installation conditions was measured to be about 10% higher than that observed in material tests. The trends in load reduction and the point of maximum performance for the anchors also differed. To verify the reliability of the experimental study, a 3D FEM analysis was performed, which will provide predictive information on the loads transferred to the post-installed anchors for structural performance evaluations of electrical cabinets using shaking table test in the future.

후 설치 앵커 성능평가와 해석모델

김진섭,권민호,서현수,박재훈 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.2

post-installed anchor is installed in non-cracked concrete. and pullout and shear strength of the anchor were investigated. pullout and shear test was conducted Torque, diameter, insertion depth of the anchor of a couple of variables. if it receive pullout load, Torque, diameter and insertion of the anchor were affected. if it receive shear load, diameter and insertion of the anchor were affected but Torque was less affected. pull-out failure mode, steel failure of the anchor and concrete cone failure occurs. and shear failure mode, Most of the tests showed shear failure of the anchor. using structural analysis program ABAQUS, pull-out and shear of te anchor were analyzed. When the interpretation of the available anchor system are derived for finite element modeling of concrete structure, interpreted the resulted with the installation of a target anchor for a relatively accurate prediction was possible. 후 설치 앵커인 Set Anchor를 비 균열 콘크리트에 설치하여 앵커의 인발 및 전단 내력에 대하여 고찰 하였다. Torque, 앵커의 직경, 앵커의 삽입 깊이의 변수를 두어 인발 및 전단 실험을 진행 하였으며 인발 하중을 받는 경우에는 Torque, 앵커의 직경 및 삽입 깊이에 영향을 받는 것으로 나타났으며 전단 하중을 받는 경우에는 앵커의 직경 및 삽입 깊이에 영향이 있으나 Torque의 크기에는 영향이 적은 것으로 나타났다. 본 실험에서 앵커와 모재인 콘크리트의 파괴모드는 인발 실험인 경우 앵커 강재 파괴 및 콘크리트 콘 파괴가 발생 하였으며 전단 실험인 경우에는 대부분의 실험에서 앵커의 전단 파괴가 나타났다. 앵커의 인발 및 전단 내력을 범용 구조해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 앵커시스템의 해석 시 사용가능한 유한요소 모델링을 도출하여 해석한 결과 콘크리트 구조물에 후 설치 앵커를 사용한 해석대상에 대하여 비교적 정확한 예측이 가능한 것으로 나타났다.

후설치 콘크리트 세트앵커의 인발파괴거동에 관한 실험적 연구

숫러타,유승운 한국구조물진단유지관리공학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.18 No.1

최근 토목구조물의 보수. 보강 및 리모델링시 구조부재를 부착시키거나 고정하는데 있어서 시공의 유연성 및 용이성으로 후설치 앵커의사용량이 증가하고 있는 실정이지만 현재 우리나라에서는 설계자와 시공자가 신뢰할 수 있는 명확한 설계기준이 없는 상태로서 외국의 설계기준에 의존하고 있는 실정이다. 무근콘크리트에 매입된 앵커에 인발하중이 작용할 때 앵커의 다양한 파괴모드는 콘크리트 파괴, 쪼갬파괴, 강재파괴, 뽑힘파괴 및 측면파괴가 발생한다. 이것은 강재의 인장 강도, 콘크리트 강도, 매입 깊이, 앵커 간격, 연단거리와 인접 앵커의존재에 따라 달라진다. 본 연구에서는 매입깊이, 앵커간격 및 연단거리를 변수로 한 후설치 콘크리트 세트앵커의 인발파괴실험을 통하여무근콘크리트에 매입된 후설치 세트앵커의 인발거동에 미치는 영향을 규명하는 것을 그 목적으로 한다. Recently the use of concrete post-installed set anchors has been increasing because this constructing method is flexible and easy to attach or fix structural members when we repair, reinforce, or remodel structures. Accordingly, designers and builders of Koreadepend on foreign design codes since there are no exact domestic anchor design codes that they could credit. The anchor in plainconcrete loaded in tensile exhibits various failure modes such as concrete breakout, splitting, steel failure, pull-out and side-face blowout, that depending on the tensile strength of the steel, the strength of concrete, embedment depth, interval, the edge distance and the presence of adjacent anchor. The objective is to investigate the effects of the variations like anchor embedment depth, interval and edge distance on pull-out fracture behavior of post-installed concrete set anchor embedded in plain concrete.

유효 묻힘 깊이와 콘크리트 강도를 고려한 후설치 앵커의 설계식 평가

허무원 ( Moo-won Hur ),채경훈 ( Kyoung-hun Chae ),원재식 ( Jae-sik Won ),박태원 ( Tae-won Park ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.25 No.3

후설치 앵커는 기존 콘크리트 부재에 구조 및 비구조 부재를 접합시키는 구조재료로 그 사용빈도가 점점 증가하고 있다. 하지만, 실제 현장에서 내부 철근 및 시공오류로 성능저하가 일어나는 경우가 종종 발생하고 있어 그 성능평가 과정이 필요하다. 본 연구에서는 비틀림 제어 확장형 후설치 앵커 성능을 평가하기 위하여 모재 콘크리트 압축강도와 유효 묻힘깊이를 변수로 한 단일앵커 인발시험을 수행하였다. 실무에서 가장 많이 쓰이는 M10과 M20의 인발강도 시험을 수행한 결과, M10 및 M20앵커 모두 변동계수 15% 이내 값을 가지고 있어 KCI 2012에서 제시하는 신뢰도를 모두 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 묻힘깊이 및 콘크리트 강도가 인발강도에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 영향 계수를 확인하기 위하여 기존 유사연의 결과 및 본 연구 결과를 바탕으로 후설치앵커의 설계식을 수정 제안하여 그 결과를 비교하였다. Post-installed anchor is a structural material that connects structural and non-structural members to existing concrete members. However, there are cases where rebar interception and construction error occur at the site. In that case, measures are needed to prevent performance degradation of the rear-installation anchors. In this study, in order to evaluate the performance of torsional control expandable post-installed anchors for compressive strength and effective depth of the reference concrete was tested. The results of the most commonly used tests of M10 and M20 showed that had variable coefficients within 15%, satisfying the reliability presented in KCI(2017). It was also confirmed that the depth of the buried and the strength of concrete affect the strength of the pavement. Based on the results of the existing similar studies and the results of this study, the design equation of the post-installed anchor was proposed and the results were compared with the existing design.

슬리브 및 헤드 길이에 따른 후설치 앵커의 인발성능평가

허무원 ( Moo-won Hur ),채경훈 ( Kyoung-hun Chae ),안영승 ( Yeong-seung An ),박태원 ( Tae-won Park ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.25 No.2

본 연구에서는 기존의 후설치 앵커의 헤드 부분과 확장슬리브 부분을 개선한 후설치 앵커를 개발하고자 한다. 최적형상을 시뮬레이션 해석을 수행하여 후설치 행커의 확장슬리브와 헤더의 길이를 결정하였다. FEM 해석 결과, 최적 슬리브 길이(9.0㎜)와 헤더 길이(3.0㎜)를 선정하였다. 개선 후 후설치 앵커의 인발강도 실험 결과, 모든 실험체에서 변동계수 15%를 만족하는 것으로 나타났다. 개선 전ㆍ후의 묻힘 깊이에 따른 인발강도를 비교한 결과, 묻힘 깊이가 50㎜인 경우에는 1.25배 증가하였고, 묻힘깊이가 70㎜인 경우에는 1.54배 증가하였다. 고강도 콘크리트의 경우에는 묻힘 깊이가 50㎜인 경우에는 1.28배 증가하였고, 묻힘깊이가 70㎜인 경우에는 1.55배 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 전단강도 실험결과, 개선 후 앵커가 내력이 1.38배 증가하는 것으로 나타났다. This study presents post-installed anchors whose heads and extension sleeves are improved. The optimal lengths of the extension sleeves and headers were analytically determined by simulations. As a result of analysis using Finite element method (FEM), 9.0mm and 3.0mm were determined as the optimal lengths of sleeves and headers respectively. In pull-out tests using the improved post-installed anchors, all specimens satisfied the coefficient of variation of 15%. Comparing the pull-out strengths of existing anchors and the improved anchors, it was increased by 1.25 times for anchors embedded with a depth of 50mm, and 1.54 times for 70mm. In the cases of high-strength concrete, the strengths were increased by 1.28 and 1.55 times for 50mm and 70mm respectively. Moreover, as a result of shear tests, the improved anchors perform the greater strength of 1.38 times than the existing anchors.

A Multi-layer Parallel Crack Extension Model for Deformational Response of Post-installed Anchor

Muhammad Saleem,Asad Ullah Qazi,Asif Hameed,Muhammad Aun Bashir 대한토목학회 2013 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.17 No.5

A simultaneous crack extension pull-out model for post-installed anchor bar is presented. The anchor bar is such that used in various strengthening techniques to strengthen reinforced concrete structures. The properties of the infill material used for postinstalled anchor bar are characterized by a nonlinear interface between the surrounding concrete and the anchor bar. This is a new type of anchor-infill assembly in which the infill material is divided into two layers for the purpose of providing a larger failure path length resulting in increase of the energy absorption and pull-out load capacity. The mechanical properties of the infill layer are different from the surrounding concrete. Therefore the existing pull-out model of deformed bars cannot be applied directly in this case. The interfacial de-bonding is examined by the strength criterion expressed in terms of interfacial shear stress. Pre-existing cracks representing artificial notches are assumed at the top of infill layers for identifying crack location and stabilizing its propagation direction. All the possibilities associated with two-cracks in the close vicinity have been investigated in detail. The objective of the analysis is to predict a set of material properties which result in simultaneous crack extension at the two interfaces and also to identify a simultaneous crack extension length which results in increasing the pull-out load capacity, increase in energy absorption and increased failure path length but achieved at lowest increase in pull-out deformation thereby proving the effectiveness of two-layer model. Limiting the pull-out deformation is desirable from the point of view of limiting damage.

가력각도에 의해 하중조합이 변화하는 후설치 앵커의 단조하중 실험

김호선(Kim, Ho-Seon),박지훈(Park, Ji-Hun) 대한건축학회 2016 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.32 No.1

The performance of post-installed anchors subjected to combined tension and shear loads is investigated experimentally in terms of strength and displacement. Monotonic loading tests subjected to different loading angles between 0 and 90 degrees are performed for specimens with hexagonal section. Experimental strengths are compared with calculated strengths based on design codes and interaction curves. Anchor displacements at different load levels are investigated to examine current design code or guideline. In addition, an interpolation method is proposed to estimate anchor displacements under combined action using those under single-component action. The proposed method interpolates experimental anchor displacements at design strength levels appropriately, and thus can be used to evaluate the rigidity of post-installed anchor connections.

ACI 355.2에 의한 콘크리트 확장앵커의 유효계수(k값) 결정방법

이병수 ( Lee Byung Soo ) 한국건축시공학회 2020 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.20 No.1

Recently, concrete expansion anchors which are a type of post-installed mechanical anchors are widely used in reinforcement concrete structures. In order to be used in the reinforced concrete structures designed in accordance with ACI 318-19 or ACI 349-13, the structural performance tests of the concrete expansion anchors should be conducted in accordance with ACI 355.2. The effectiveness factor(k) of concrete expansion anchors should be determined through the reference tests and used for the design of anchorage to concrete according to ACI 318-19 or ACI 349-13. In this study, we will look into the method for determining the effectiveness factor(k) of concrete expansion anchors and anchorage design process of concrete expansion anchors by using the effectiveness factor(k) in accordance with ACI 349-19.

콘크리트용 후설치 세트앵커의 매입깊이 및 콘크리트 강도에 따른 인발특성에 관한 실험적 연구

숫러타(Suth, Ratha),유승운(Yoo, Seung-Woon) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.10

최근 많은 교량들이 점증하는 교통량에 의해 상부슬래브 폭이 부족해지거나 침식으로 인해 하부구조가 구조 적으로 취약해지는 경향이 있다. 이 경우 상부슬래브나 교각을 확장하여 보강하는 것이 경제적이기 때문에 실험 자료 와 현장의 시공경험 등을 통해 교량의 적절한 확장방안을 확립할 필요가 있다. 그렇지만, 후설치 콘크리트 세트앵커 를 사용하여 교량의 하부구조를 보수. 보강하는 경우 신구 콘크리트의 일체성 확보와 관련된 기존 실험자료는 매우 부족한 실정이며, 이에 따라 후설치 콘크리트 세트앵커를 사용하여 구조적인 일체성을 확보하기 위한 실험적인 연구 가 매우 시급하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 매입깊이 및 콘크리트 강도를 변수로 한 후설치 콘크리트 세트앵커의 인발파괴실험을 통하여 무근콘크리트에 매입된 후설치 세트앵커의 인발특성에 미치는 영향을 규명하는 것을 그 목적 으로 한다. 매입깊이에 따른 영향은 콘크리트 강도가 클수록 최대 인발하중도 크다는 것을 알 수 있다. 콘크리트 강 도에 상관없이 매입깊이 변수가 6배 이하인 경우 모두 콘크리트 파괴가 발생한 것으로 보아 매입깊이 변수가 8배 이 상일 경우 파괴모드는 콘크리트 강도의 영향을 받지 않는 것으로 추정된다. Recently, many bridges become not only functionally obsolete of bridge dick due to inadequate width but also structurally deficient of substructure due to erosion. In these case widening is almost always more economical than complete replacement, and therefore there is a need to make available the results of research and field experience pertaining to the widening of bridge substructure. But, an experimental study for the guarantee of unification between existing and new substructure with post-installed concrete set anchor is so insufficient that the development of post-installed concrete set anchor system for the unification should be settled promptly. The objective is to investigate the effects of anchor embedment depth and concrete strength on pullout characteristics of post-installed concrete set anchor embedded in plain concrete. The effects of embedment depth variable is depending on concrete strength as strong as concrete strength is pullout load is high. Regardless of concrete strength, embedment depth that less than 6 times appeared concrete failure mode but for embedment depth that over 8 times concrete strength has no affection on failure mode.