후시공 앵커를 적용한 접합부 설계 Part2_해석 결과 및 검증

Ⅳ. 해석 결과 및 검증

이 아래는 create report를 통해 뽑은 계산서의 결과이다.

문제는 앞서 언급한 대로 면내모멘트를 고려하는 브레이크 아웃의 계산 방식이 국내기준에 따라 진행되는 것으로 보이지 않는다는 점이다.

계산서에서 확인할 수 있듯이 Ca1 값은 연단 거리 200mm를 적용하고 있으며 브레이크 투영면적의 깊이는 1.5Ca1과 콘크리트 깊이 중 작은 값으로서 300mm가 된다.

값을 900,000로 계산하고 있다는 것은 300mm*3000mm로 계산하고 있다는 의미이며, 이때 3000mm는 볼트의 전체 배치길이 2400mm에서 양단부에 1.5Ca1을 더한 2400+300+300에 해당하는 값이다.

즉, 해당 프로그램이 제공하고 있는 계산서 상으로는 면내모멘트 받을 때 전체 배열에 대한 투영면적으로 계산이 진행 중이다.

또한 편심거리 계산에 대해서도 x, y방향에 대한 가중치를 두어 계산하는 것으로 추론되는데 이것은 KDS 14 20 54 : 4.4-4, 4.4-9와 그와 관련한 서술, 그리고 KDS 14 20 54 : 4.4.2-③의 내용과 비교해 봤을 때 국내 기준에 맞게 편심거리를 구했다고 보기 어렵다.

해당 부분이 우려가 되어 브레이크아웃 강도 검토를 아래와 같이 직접 계산을 진행하여 비교하여 보았다.

(브레이크 아웃 강도 계산을 위해 개별 앵커에 작용하는 전단력을 확인하여야 하므로 앵커 전단검토를 병행하였다.)

면내모멘트에 의한 브레이크 아웃 투영면적을 앞서 언급한 기준에 따라 보수적으로 반영하기 위해서는 아래 그림처럼 같은 방향의 하중을 받는 앵커의 투영면적에 대해서만 고려되어야 한다.

따라서 x방향에 대한 전단력에 의한 y방향 브레이크아웃 강도비 산정시에는 값을 900,000으로 계산하는 게 맞으나,

면내모멘트에 의한 전단력의 y방향 브레이크 아웃 강도 산정시에는 전단력이 연단면을 향해서 발생하는 볼트의 배치까지만 고려하여 300x(1050+300+300)=495,000 을 적용하는 게 적합하다.

본 설계 조건에 대한 그림이다.

작용 전단력의 편심거리는 아래에서 보여주는 계산 과정에서 각각의 앵커에 작용하는 전단력을 산정하여 계산을 진행하였다.

이에 따라 직접 계산을 진행한 결과는 다음과 같다.

Figure 17 검토결과

Ⅴ. 결론 및 남기는 말

이와 같이 계산한 경우 x방향 전단력에 대한 y방향의 브레이크 아웃 강도비가 0.31,

y방향 전단력에 대한 y방향 브레이크 아웃 강도비가 0.31이 되어 y방향 브레이크 아웃 강도비의 합산은 0.62가 되어 안전률에서 좀 더 여유치가 생긴다.

이때, 연단방향과 연단과 평행한 방향의 전단력이 동시에 작용하므로 보수적으로 평가하기 위해, 평행한 방향으로 작용하는 전단력에 대한 강도를 2배로 고려할 수 있다는 조항을 사용하지 않는다면 각 방향 DCR 값의 합산은 0.93이 된다.

이렇게 검토한 결과 값은 해당 예시에선 hilti 프로그램에서 검토한 방식과 결과적으로 유사한 DCR값이 나왔다.

이번 컨텐츠에서는 실무에서 직접적으로 자주 접하지만 다루기가 상당히 까다로운 콘크리트 앵커 설계기준에 대해 다루면서, 해당 기준에 맞춰 설계를 진행 할 수 있게 도움을 주는 무료프로그램을 소개하였습니다.

그러나 해당 기준상에서 주의할 사항들과 프로그램상에서 반영하지 못하고 있는 사항들을 같이 언급하면서 그 활용에 있어서 조심해야 할 부분들을 같이 언급하였습니다.

참고문헌

• KDS 14 20 54(2021): 구조설계기준 - 콘크리트용 앵커 설계기준

1. 힐티코리아, 2022년 10월 24일 웨비나 자료, KDS 14 20 54에 따른 후설치 앵커 설계 

About the Editor

GK. Jeong

구조 엔지니어, 블로거 경력 5년 이상

성능 설계 및 예비 설계 프로세스에 대해 전공하였던 엔지니어 입니다. 과거에 전시장, 종합체육관, 호텔, 아파트, 플랜트, 역사 등 다양한 설계 프로젝트에 참여하였고 현재는 댐퍼를 적용한 구조물의 성능설계를 일반적으로 하고 있습니다.

 

<정치,경제,철학,공학,과학, 온갖 지식에 대한 종합적 접근> 블로그를 운영하는 블로거로, 구조 엔지니어링에 필요한 전문 지식 외에도 엔지니어링 접근 방식에 있어 혁신적이고 창의적인 능력을 키우기 위해 여러 방면으로 공부를하고 있습니다.

 

초기 컨텐츠 제작자로 초대된 다른 분들만큼 높은 자격과 존경받을 지식을 가진 전문가라고 아직 스스로 생각하고 있지 않으나, 비루한 지식이라도 후배들에게 도움이 될 수 있도록 보다 성실히 글을 남기려 노력합니다.

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