프리스트레스 앵커 케이블 보강

외국은 일찍이 192 년대부터 광산과 수리건설에 암토 닻고정 기술을 적용해 왔으며, 6 ~ 8 년대는 고강도 저이완 스트랜드의 응용과 시공 기술이 발달하면서 대형 톤수의 사전 응력 닻줄이 광범위하게 적용되었고, 단일 닻줄의 적재력은 3kN 이상, 최대 165kN 에 달했다. 우리나라는 1964 년 안후이성 매산 저수지에서 24～32kN 의 사전 응력 닻케이블로 댐을 보강한 적이 있다. 198 년대 초 우리나라는 사전 응력 닻 기술을 산사태 예방 치료에 사용하기 시작했고, 나중에는 사전 응력 앵커 프레임 (격자 고정) 을 이용하여 산사태를 다스리는 것으로 발전하였다. 예를 들면 산시태원에서 고교 2 급 도로 K14 산사태의 통치, 더 많은 것은 사전 응력 앵커 프레임 (지량이나 닻) 과 미끄럼 방지 말뚝을 결합하여 산사태를 다스리고, 높은 경사면을 강화하여 산사태를 예방하는 것이다. 오늘날 앵커 기술은 도로 광산 수리 도시 건설 등 건설에 광범위하게 적용되었다. 산사태를 안정시키는 사전 응력 앵커 케이블은 슬라이딩 표면 (또는 잠재적 슬라이딩 표면) 아래의 안정된 지층에서 반력 장치 (파일, 프레임, 지보 또는 앵커) 를 통해 산사태를 앵커링 세그먼트로 밀어 산사태를 안정화시키는 데 사용됩니다. 따라서 사전 응력 앵커 케이블의 설계에는 앵커 케이블 자체의 설계와 반력 장치의 설계가 모두 포함됩니다. (1) 앵커 케이블의 파손 형태

1. 앵커 케이블의 유형 은 하중 전달 방법에 따라 직선 구멍 마찰형 앵커 (인장, 압축 앵커 포함), 지지형 앵커, 마찰-지지 복합 앵커 케이블의 세 가지 유형으로 나뉩니다. 단 하나의 힘 전달 방식과 자유 세그먼트 단일 앵커 케이블만 단일 앵커 케이블이라고 하며, 가장 일반적인 것은 마찰형 당기기 앵커 케이블이며, 이는 현재 가장 널리 사용되는 앵커 케이블입니다. 이런 종류의 앵커 케이블 구조는 간단하고 시공이 편리하다. 그러나 힘 상태의 힘 전달 메커니즘은 합리적이지 않아 앵커 세그먼트의 윗부분에 응력 집중이 발생하고, 앵커링 세그먼트의 마찰 저항을 따라 고르지 않게 분포되어 있으며, 앵커링 세그먼트의 길이가 1m 를 넘으면 앵커링 힘을 높이는 데 큰 영향을 주지 않으며, 부식을 방지하는 데 도움이 되지 않습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 힘명언) 그래서 최근 몇 년 동안 단공 복합 닻줄이 등장해, 한 다발의 앵커 케이블에는 업로드 힘이나 자유 세그먼트가 다른 강선으로 구성된 두 가지 닻줄이 모두 단공 복합앵커 케이블이라고 불린다. 단일 구멍 복합 앵커 케이블의 유형은 장력 분산 앵커 케이블, 압력 분산 앵커 케이블, 풀 압력 혼합 앵커 케이블, 리밍 앵커 케이블, 구멍 바닥 확장 앵커 케이블, 구멍 바닥 기계 내부 앵커 앵커 앵커 앵커 케이블입니다. 복합앵커링 시스템의 장점은 전체 앵커링 세그먼트 길이를 따라 응력 분포가 비교적 균일하여 주변암 (토양) 과 앵커 모르타르체 사이의 마찰 저항, 지층의 하중력을 최대한 활용하여 앵커 케이블의 앵커링 힘을 크게 높일 수 있다는 것입니다. 복합 앵커 케이블의 각 셀 본체의 자유 세그먼트 길이가 다르기 때문에 인장 잠금 시 장력을 보정하여 스트랜드 힘이 균일해지도록 해야 하며, 원칙적으로 각 스트랜드 선에 가해진 사전 응력 값은 자유 세그먼트 길이에 비례합니다.

2. 앵커 케이블의 파괴 형태 앵커 케이블의 파괴는 일반적으로

1) 앵커 모르타르와 주변 암석 (토양) 사이의 마찰 저항이 크지 않아 앵커 본체가 구멍에서 뽑혔다.

2) 주변암 (토양) 압축 강도가 부족하거나 앵커 모르타르의 강도가 부족하여 앵커 케이블이 실패합니다.

3) 시멘트 모르타르와 스트랜드 사이의 그립력이 부족하여 스트랜드가 모르타르에서 뽑혔다.

4) 자유 세그먼트 길이 부족, 재료 불합격, 재료 안전계수가 하중 안전계수와 일치하지 않기 때문에 자유 세그먼트 스트랜드가 당겨집니다.

5) 앵커 클립 부적격으로 인해 스트랜드가 미끄러지거나 앵커 헤드에서 스트랜드가 끊어집니다.

6) 앵커 케이블은 주변 암석 (토양) 몸체와 함께 드래그됩니다.

7) 그룹 앵커 세그먼트의 하단은 동시에 관통 균열 표면 외부에 떨어지며 앵커 케이블이 힘을 받으면 암석 덩어리가 균열 면을 따라 느슨해집니다. 위의 6), 7) 두 가지 파괴 형태 가능성은 매우 낮으며, 국내외에서 지금까지 선례가 없기 때문에 일반적으로 검산을 하지 않고 설계를 통제하지 않는다. 시멘트 모르타르체의 스트랜드 간 그립력은 스트랜드의 극한 하중력과 모르타르체와 주변암 (흙) 사이의 마찰저항력보다 훨씬 크기 때문에 3) 파괴 형태도 나타나지 않아 검산이 필요 없다. 4), 5) 파괴 형태는 설계 실수와 닻의 품질이 열악하기 때문이다. 따라서 단일 인장형 앵커 케이블의 경우 1) 종, 즉 앵커 모르타르와 주변 암석 (흙) 사이의 마찰 저항을 검사하여 설계를 제어하고, 복합 앵커 케이블의 경우 1) 종과 2) 종의 파괴 형태를 동시에 점검해야 합니다. (2) 사전 응력 앵커 케이블의 설계

1. 사전 응력 앵커 케이블 설계 앵커링 힘 사전 응력 앵커 케이블 설계 앵커링 힘의 결정은 두 가지 상황으로 나눌 수 있습니다.

(1) 암석 산사태

는 극한 균형 방법에 따라 계산되며 사전 응력이 슬라이딩 표면을 따라 가해지는 미끄럼 방지 및 수직 슬라이딩 면에 의해 가해지는 수직 저항을 고려해야 합니다. 안정 계수 계산 공식 추천: 지질재해방지기술 그에 따라 사전 응력 고정력은 지질재해방지기술 식 (2-4) ~ 식 (2-43) 중: V 는 후연 균열 정수입니다 U 는 슬라이딩 표면을 따라 압력을 올리는 것이고 h 는 사면 높이 (m) 입니다. φ는 내부 마찰각 () 입니다. θ는 앵커 케이블 기울기 () 입니다. 은 닻줄과 경사각의 각도 () 로, 경사각 (α), 닻 기울기 (θ) 와의 관계는 β = α+θ 입니다. T 는 prestressed 앵커 케이블 앵커리지 력 (kn) 입니다. A 는 지진 가속도 (중력 가속도 g) 입니다. W 는 슬라이더의 단폭 중량 (kn/m) 입니다. C 는 슬라이딩 존 토양의 응집력 (kpa) 입니다. L 은 슬라이딩 면의 길이 (m) 입니다. 고정 앵커가 설계 앵커력의 5% 미만일 경우 사전 응력 앵커 케이블의 수직 저항력을 고려하지 않고 안정성 계수 계산 공식은 다음과 같이 단순화됩니다. 지질 재해 예방 기술 이에 따라 사전 응력 앵커링 힘은 지질 재해 예방 기술 식의 기호 의미와 동일합니다.

(2) 쌓인 층 (토질 포함) 산사태 는 사전 응력 앵커 케이블이 미끄럼면을 따라 가해지는 미끄럼 저항을 고려하여 수직 슬라이딩 표면에 의해 발생하는 수직 저항력을 고려하지 않습니다. 필요한 앵커링 힘은 지질 재해 예방 기술 형식 중: T 는 설계 앵커링 힘 (KN/M) 입니다. P 는 산사태 추력 (kn/m) 입니다. θ는 앵커 케이블 기울기 () 입니다. 또한 사전 응력 앵커 케이블 잠금을 수행할 때 잠금 앵커 힘은 산사태 구조 및 변형 조건에 따라 결정됩니다. 다음 세 가지 경우:

1) 산사태의 구조적 무결성이 좋을 때 고정력을 잠그면 설계 고정력의 1% 에 이를 수 있습니다.

2) 산사태가 눈에 띄게 미끄러워지고 사전 응력 닻과 미끄럼 방지 말뚝이 결합되는 경우 고정 고정력은 설계 고정력의 5 ~ 8% 여야 합니다.

3) 산사태의 구체적인 붕괴 특성이 있을 때 고정력을 잠그는 것은 설계 앵커력의 3 ~ 7% 여야 합니다.

2. 앵커 케이블 루트 수 계산

지질 재해 예방 기술

형식 중: n 은 앵커 케이블 루트 수입니다. P 는 현장 실험을 통해 얻은 단일 앵커 케이블의 인장력 (kN) 입니다. E 는 산사태의 하강력 (kn) 이다. φ는 슬라이딩 표면의 내부 마찰각 () 입니다. α는 앵커 케이블과 슬라이딩 표면 사이의 각도 () 입니다. K 는 안전계수로 값 2. ~ 4. 을 사용하며 일반적으로 2. 을 권장합니다.

3. 유효 앵커 길이 유효 앵커 세그먼트 길이는 다음 세 가지 방법에 따라 종합적으로 결정될 수 있으며, 그 중 경험적 유추 방법이 더 중요하다. 규범은 유효 앵커리지 세그먼트의 길이가 1m 를 초과해서는 안 된다고 규정하고 있다.

(1) 이론 계산

1) 닻줄 몸체에 따라 접착체에서 뽑을 때 앵커링 길이를 계산하는 공식은 지질재해 예방 기술 식이다. Lm1 은 접합체에서 닻줄을 빼는 데 필요한 유효 앵커링 길이 (M) 를 피한다. T 는 앵커리지 력 (kn) 을 설계하는 것입니다. K 는 안전계수로, 값은 2. ~ 4. 이며, 일반적으로 2. 을 권장합니다. N 은 스트랜드 루트 수입니다. D 는 스트랜드 직경 (mm) 입니다. C1 은 모르타르와 스트랜드 허용 결합 강도 (MPa) 입니다.

2) 접합체와 닻줄을 따라 구멍 벽을 따라 미끄러지며 앵커링 길이를 계산하는 공식은 지질재해방지기술 식이다. Lm2 는 접합체와 닻줄이 함께 구멍 벽을 따라 미끄러지는 것을 막기 위해 필요한 유효 앵커 길이 (M) 입니다. D 는 조리개 (mm) 입니다. C2 는 모르타르와 암석의 접합 계수 (MPa) 로, 모르타르 강도의 1/1 을 안전계수 (안전계수 1.75 ~ 3.) 로 나눕니다. 다른 기호의 의미는 이전과 같다.

(2) 유추법 체인 벼랑위암체 앵커공사 등의 경험에 따르면 효과적인 앵커링 길이는 표 2-16 에 나와 있습니다.

(3) 인장 시험 산사태의 지질 조건이 복잡하거나 예방 공사가 중요한 경우 위의 두 가지 방법을 결합하고 앵커 케이블에 대한 파괴적인 실험을 수행하여 효과적인 앵커 길이를 결정할 수 있습니다. 항발 실험은 7 일, 14 일, 28 일 세 가지 상황으로 나눌 수 있으며, 물회비는 .38 ~ .45 로 배합된다. 표 2-16 앵커 길이 권장 값

4. 사전 응력 앵커 기울기 사전 응력 앵커 케이블 경사각은 주로 시공 조건에 의해 결정됩니다. 단일 묶음 앵커 케이블의 설계 하중력은 P 로, 제공된 미끄럼 방지 (F) 는 지질 재해 예방 기술 입니다. θ = φ 일 때 최대 미끄럼 저항을 얻을 수 있지만 앵커 케이블이 너무 길어서 시공이 어렵고 경제적이지 않습니다. 세타가 너무 크면 앵커 케이블의 길이가 줄어들지만 제공되는 미끄럼 방지력도 줄어들고 경제적이지 않기 때문에 최적의 기울기 각도를 선택하는 문제가 있습니다. 다음 두 가지 방법에 따라 최적의 기울기를 종합적으로 고려할 수 있습니다.

(1) 이론공식 이론분석에 따르면 닻 경사각이 하식을 만족시킬 때 가장 경제적인 지질재해방지기술 식 중: θ= 닻 경사각 (도); α는 슬라이딩 표면 기울기 () 입니다. φ는 슬라이딩 표면 내의 마찰각 () 입니다.

(2) 실제 경험 자유 그라우팅 앵커 케이블의 경우 앵커 케이블 경사각은 11 보다 커야 합니다. 그렇지 않으면 압력 그라우팅을 위해 정지 링을 추가해야 합니다.

5. 앵커 간격 및 그룹 앵커 효과 사전 응력 앵커 케이블의 수는 산사태로 인한 추력 및 예방 엔지니어링 안전 계수에 따라 달라집니다. 앵커 케이블 간격은 4m 보다 커야합니다. 앵커 케이블 간격이 4m 미만인 경우 그룹 앵커 효과 분석이 필요합니다. 권장 공식은 다음과 같습니다.

1) 일본 "VSL 앵커링 설계 시공 사양" 공식: 지질 재해 예방 기술 형식 중: D 는 앵커 케이블의 최소 간격 (M) 입니다. D 는 앵커 케이블 드릴링 구멍 지름 (m) 입니다. L 은 앵커 케이블 길이 (m) 입니다.

2) "장강 삼협 공사 저수지 지역의 산사태 예방 설계 및 시공 기술 규정" 권장 공식: 지질 재해 예방 기술 식 중: T 는 닻고정력 설계 (KN) 입니다. ρ 보정 계수 (15 kn2 m); 다른 기호의 의미는 이전과 같다.

6. 앵커 케이블의 안쪽 끝 배열 인접 앵커 케이블은 등길이 설계가 아니어야 하며, 암석 강도와 무결성에 따라 길이 차이가 1 ~ 2M 사이일 수 있습니다.

7. 앵커 케이블의 사전 응력 손실 앵커 케이블의 사전 응력 손실은 일반적으로 세 부분으로 구성됩니다.

1) 사전 응력을 적용할 때 상단 압력 작업 앵커 클램프에서 발생하는 손실은 불가피합니다. 이 부분의 사전 응력 손실은 상단 압력 앵커 클램프를 사용할 때 고압 펌프 압력계의 부가가치에 따라 계산됩니다 (일반적으로 5)

2) 사전 응력 잠금을 적용한 후 잭 언 로딩 중 발생하는 사전 응력 손실도 불가피합니다. 잠금 후, 잭이 하역되는 순간, 스트랜드는 균형을 잃고, 클램프를 가지고 구멍으로 움츠러들어 가속 운동을 하면 약간의 미끄러짐이 생길 수 있다. 이 부분의 손실은 앵커에서 앵커 케이블 스트랜드의 수축 길이 및 반력 교각 변위를 측정하여 계산할 수 있습니다.

3) 위에서 언급한 경우를 제외하고 지층의 크립, 스트랜드 릴랙스, 앵커 헤드 풀림 등의 요인으로 인해 사전 응력 손실이 발생할 수 있습니다.

8. 앵커 케이블의 부식 방지 앵커 케이블의 부식은 앵커 케이블의 수명에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 앵커 케이블 부식의 주요 원인은 지층과 지하수의 침식, 앵커 보호 시스템 고장, 바이메탈 작용, 지층수의 표류전류 등이다. 그것들은 전면적인 부식, 국부 부식, 응력 부식과 같은 다양한 형태의 부식을 일으킬 수 있다. 침식 매체로 인한 부식 외에도 고인장 응력 작용에 따른 응력 부식 및 이로 인한 파괴로 인해 와이어 및 스트랜드 파손이 직접 발생할 수 있습니다. 프랑스 주크스 댐과 같이 지지력이 13kN 인 앵커 사전 응력 강선은 단 몇 달 만에 끊어지고, 와이어에 사용되는 응력은 한계치의 67% 입니다. 여러 차례의 실험을 거쳐 높은 인장 응력 상태의 녹이 와이어 파괴의 주요 원인이라는 결론을 내렸다. 앵커 케이블 방부 조치는 많지만 국내든 해외든 시멘트 모르타르로 스트랜드를 골고루 감싸는 것이 가장 기본적이고 효과적인 조치다. 또한 이중층 보호, 즉 파형 금속관으로 스트랜드 바깥쪽에 박아 모르타르, 수지 그라우트, 파형관 보호대 * * * 를 주입하여 이중층 보호를 형성하지만, 비용이 많이 들고, 일반적으로 중요한 공사와 강한 침식이 있는 환경 조건에서 채택된다.

9. 외부 앵커 헤드와 압력 반력 장치 설계 앵커는 사전 응력 앵커 케이블의 중요한 부분이므로 품질이 믿을 수 있는 정형 세트 제품을 선택해야 합니다. 다음은 주로 압력 반력 장치인 닻, 지보, 프레임의 설계에 대해 설명합니다.

(1) 앵커 설계 앵커 부두의 구체적인 크기는 하중 크기와 경사체의 하중 용량에 의해 결정됩니다. 미끄럼틀암체가 완전하고 강도가 높고 하중력이 큰 경우 닻을 작은 크기로 설계할 수 있습니다. 반면 미끄럼틀 표면이 토층이거나 느슨한 암체가 깨진 경우 앵커 밑면의 크기를 베어링 용량 크기로 제어하여 크기가 너무 작고 하중력이 부족하여 앵커 케이블의 사전 응력 손실을 방지해야 합니다. 닻의 크기는 다음과 같은 요구 사항을 충족해야 합니다. 지질 재해 예방 기술 식 중: P 는 단일 앵커 케이블용으로 설계된 인장력 (KN) 입니다. A 는 앵커 부두 바닥 면적 (m2) 입니다. 은 슬라이딩 표면의 암토의 허용 하중력 (kN/m2) 입니다. 또한 앵커 밑면은 앵커 케이블에 수직인 것이 좋습니다. 사이각이 있을 경우, 닻의 힘이 고르지 않고 힘을 받은 후 경사를 따라 미끄러질 가능성을 고려해야 한다. 닻은 일반적으로 위아래로 큰 사다리꼴 횡단면으로 설정되어 앵커 케이블의 경사면 압력을 분산시켜 압축 변형으로 인한 표토의 사전 응력 손실을 줄입니다. 일반적으로 철근 콘크리트 앵커 교각입니다. 앵커 스틸 패드 아래에 보강 철근 배치를 적절히 암호화하고 앵커 교각과 앵커 사이에 강철 압력판 또는 구멍을 추가하여 나선형 보강 철근을 설정해야 합니다. 토질 사면의 경우, 표토 하중력이 작기 때문에 큰 닻이 필요하고 외관이 좋지 않기 때문에, 일반적으로 지량이나 프레임을 반력 장치로 사용한다.

(2) 바닥 빔의 설계 바닥 빔의 단면 크기는 두 가지 요인에 의해 제어됩니다. 하나는 앵커 케이블 설계 장력의 크기입니다. 둘째, 경사면 암석 및 토양의 지지력. 경사면 암토가 약하고 앵커 케이블 장력이 큰 경우 보의 폭을 늘려 하중 면적을 늘려 사전 응력 손실을 방지해야 합니다. 앵커리지 세그먼트의 간격이 너무 가까워서는 안 된다는 점을 고려하면 지반보 간격은 일반적으로 3 ~ 4M 입니다. 빔 계산은 비교적 간단합니다. 여전히 탄성 기초 빔으로 계산됩니다. 산사태 추력은 빔 길이 범위 내에서 직사각형으로 균일하며 앵커 케이블을 받침점으로 사용합니다. 한 빔에 앵커 케이블 두 개를 얹을 때 단순지지 빔으로 계산됩니다. 세 개 이상의 앵커 케이블을 라우팅할 때 연속 빔으로 계산됩니다. 각 빔이 받는 산사태 추력은 인접한 빔 간격 폭의 산사태 추력입니다. 산사태의 추력이 클 때, 지보는 상하 다행으로 설계할 수 있다. 보 설계는 철근 콘크리트 보 설계와 동일합니다. 여기서는 자세히 설명하지 않습니다. 주목할 만한 문제는 다음과 같은 다섯 가지 측면입니다.

1) 지보는 두 가지 힘 단계에 따라 설계 계산 및 보강을 수행합니다. 첫 번째는 산사태가 상대적으로 안정된 상태이며, 지보에 작은 산사태 추력만 작용하지 않고, 지보는 주로 앵커 케이블에 가해진 사전 응력, 즉 사전 응력 단계를 견디며, 이때 빔 중간의 외부 굽힘 모멘트가 크고 보강이 많다. 두 번째는 사전 응력 적용 후 산사태 추력이 설정된다는 것이다.