콘크리트용 강재앵커

정의

콘크리트용 강재앵커는 콘크리트에 정착되어 하중을 전달하는 강재 부재다.

앵커는 콘크리트에 매입하거나 경화 후 설치되어 부착물을 붙들고 있다.

힘은 기계적 맞물림, 마찰, 접착 응력으로 콘크리트에 전달된다.

힘 전달 방식

앵커는 설치 시기와 힘 전달 방식에 따라 세 가지로 나눈다.

타설형은 콘크리트 타설 전에 묻고, 지압 응력으로 힘을 전달한다.

후설치 기계식은 팽창력 마찰, 접착식은 수지의 접착 응력으로 힘을 전달한다.

힘 전달 방식이 달라 설치 시기와 확인 사항도 달라진다.

파괴 모드

앵커의 파괴는 인장과 전단으로 나누어 모드를 따로 검토한다.

인장에서는 강재, 뽑힘, 콘크리트 콘, 쪼갬, 블로우아웃 파괴가 가능하다.

전단에서는 강재, 콘크리트 모서리, 뽑힘(Pry-out) 파괴가 가능하다.

콘크리트 파괴는 취성적으로 일어나므로 강재 파괴와 별도로 확인한다.

설계 검토 절차

설계는 계수하중을 먼저 구하고, 파괴 모드별 강도를 각각 계산한다.

강재 파괴는 단면적 Ase에 인장강도 futa를 곱해 구한다.

콘, 뽑힘, 쪼갬, 블로우아웃 등 콘크리트 측 모드도 빠짐없이 검토한다.

파괴 모드별 설계강도 중 최솟값이 계수하중 이상이면 안전하다.

계산 예제

이제 갈고리앵커볼트 M20으로 강재 파괴를 직접 계산해 본다.

단면적 Ase 245 mm²와 인장강도 futa 400 MPa를 곱하면 Nsa가 나온다.

245 × 400 = 98,000 N, 즉 98 kN이다. 계수 인장력은 30 kN이다.

강재 파괴에 대해서는 안전하다. 설계강도는 강도감소계수를 곱해 확인한다.

콘크리트 측 검토

콘크리트 측 파괴는 기초판의 균열과 보조철근 유무에 따라 판단한다.

콘 파괴와 뽑힘 파괴는 강재 파괴와 별도로 계산해야 한다.

이 예제에서는 hef와 헤드 지압 면적 값이 없어 콘크리트 저항을 계산하지 못한다.

보조철근이 없고 균열이 있으면 콘크리트 파괴 안전성을 입증할 수 없다.

매입 깊이와 헤드 치수를 확인하고, 필요하면 보조철근을 추가한다.

정리

방금 문제의 정답은 보조철근이 없으면 안전성을 입증할 수 없다는 것이다.

첫째, 인장과 전단의 파괴 모드를 나누어 모두 검토한다.

둘째, 강재 파괴와 콘크리트 파괴를 따로 계산한다.

셋째, 보조철근과 균열 유무에 따라 콘크리트 측 결론이 달라진다.