앵커의 안전율 | 앵커를 포함한 전체 구조계 | 흙막이 벽체의 지지력, 터파기 밑면의 안정, 배면지반의 안정
앵커의 안전율
앵커로 보강된 구조물의 안정해석에 작용하는 앵커의 극한인발력에 대한 안전은 가설 앵커의 경우 1.5, 영구앵커의 경우 2.5로 정한다.
앵커로 보강된 구조물의 안정해석에 적용하는 앵커의 극한인발력에 대한 안전율 기준은 <표 2>와 같다.
<표 2.5> 앵커로 보강된 구조물의 안정해석에 적용하는 안전율(Fs)
| 앵커의 종류 | 공용기간 | 극한인발력에 대한 안전을 | |
| 가설앵커 | 2년 미만 | 1.5 | |
| 영구앵커 | 평상시 | 2년 이상 | 2.5 |
| 지진시 | 2년 이상 | 1.5-2.0 | |
앵커를 포함한 전체 구조계
앵커를 설계할 때에는 앵커를 포함한 전체 구조계의 안정에 대하여 검토해야 한다
가. 깊은 굴착의 흙막이
흙막이 벽제의 안정에 관한 검토는 다음과 같다.
1) 흙막이 벽체의 지지력
흙막이 벽체의 지지력 검토는 흙막이 벽체의 자중, 재하중 및 앵커의 수직 분력에 대하여 실시하며, 흙막이 벽체의 근입깊이부가 충분한 지지력을 갖고 있어야 한다. 흙막이 앵커는 하향방향으로 타설되므로 수직성분에 대한 긴장력의 지지력이 부족하면 흙막이 벽체는 침하하여 앵커의 긴장력이 감소하고 흙막 이 벽체가 밀려나올 가능성이 있다.
이에 대한 대책으로는 흙막이 벽체의 근 입깊이를 늘리거나 또는 앵커 경사각을 여유있게 하는 방법이 있다.
또한, 공내 슬라임(5lime)을 완전하게 제거하지 않은 상태에서 H-Pile 근입 후 지지력 확 인을 위한 경타를 실시하는 방법도 있다. 흙막이 벽체의 지지력 검토는 말뚝의 지지력 공식을 사용한다.
2) 터파기 밑면의 안정
터파기 밑면의 안정검토는 근입부의 측압의 균형, 히빙, 보일링에 대하여 실시한다. <그림 2.11>과 같이 히빙은 연약한 점성토 지반을 터파기한 경우에 흙막이벽 배면에 위치한 흙의 중량에 의해서 터파기한 밑면의 흙이 전단파괴를 일으키고, 굴착내측으로 흙이 밀려들어가는 현상을 말한다.
보일링(그림 2.12 참조)에 대한 검토방법으로는 Terzaghi의 방법이 사용되고 있다. 보일링에 대한 안정성을 확보하기 위해서는 흙막이 벽체의 근입깊이를 깊게 하는 방법, 앵커위치를 터파기면에 인접시키는 방법, 앵커단수를 늘리는 방법이 있으며, 지반의 전단저항을 늘리는 방법도 있다.
3) 배면지반의 안정
배면지반의 안정은 앵커를 포함한 흙막이 배면 토체 전체의 안정에 대하여 검토한다. 이 검토는 일반적으로 내적안정과 외적안정에 대하여 검토하는데 이중 내적안정의 검토방법은 일반적으로 Kranz의 방법이 사용된다.
외적안정은 앵커체와 구조물을 포함한 지반전체의 붕괴에 대한 안정을 말 한다. 외적안정에 대한 계산방법으로는 앵커선단근처 및 바닥 붙임면 깊이를 지나는 원호붕괴에 대한 안정성 검토를 하는 것이 일반적이다.
나. 비탈면의 안정
비탈면의 안정에 대한 구조계의 안정검토는 앵커로 보강된 구조물 및 지반 을 포함한 앵커선단을 지나는 활동면에 대해서 실시하고, 지질, 지하수, 붕괴형 태를 고려하여 실시해야 한다.
비탈면의 붕괴형태는 일반적으로 지질형태에 따라 다르고 비탈면의 안정해 석에 있어서는 붕괴형태 외에 외력조건을 생각해서 적절한 해석법을 선택하는 일이 중요하다. 안정해석은 앵커로 보강된 구간의 내부와 외부로 발생하는 모든 파괴형태에 대하여 안정하도록 앵커의 길이와 간격을 조절하면서 반복적으로 수행한다. 해석의 토질정수로 점착력, 내부마찰각, 단위중량이 일반적으로 사용되고 있다. 일반적으로 비탈면 안정에 사용하는 앵커는 계획안전율에 대하여 부족한 저항력을 보강하도록 계획한다.
다. 부력 등 수직하중을 받는 구조물의 안정
부력 등 수직방향의 하중을 받는 구조물의 안정에 관한 검토는 지금까지 설 명한 흙막이 비탈면안정의 경우와 달리 구조물의 자중 및 앵커 주위에 위치한 지반의 하중(즉, 흙 하중)을 고려한다.
또한, <그림 213>과 같이 흙하중의 형상을 원추상의 흙덩어리로 가정하여 인발하중과의 관계를 조사한다. 앵커를 좁은 간 적으로 많이 사용한 경우, 앵커의 인내력에 영향을 미치는 앵커간의 상호작용을 군앵커효과 혹은 그룹효과라 한다. 즉, 앵커를 상호로 접근하여 설치한 경우 외관상 단독으로 설치한 앵커에 비해서 인발저항력은 작아진다.
이 저하 하는 비율은 앵커체의 배치, 앵커길이, 앵커지름 뿐 아니라 지반성상도 복잡하게 관련되어 해결되지 않은 문제 중 하나이다. 그롬효과를 조사하기 위해 Hanna 등에 의한 실내시험 등의 원위치실물대실험이 실시되고 있다. 또 이 상호작업을 보완한 결과로서 인발력에 대한 카운트웨이트로서의 흙덩어리 중량과의 관계를 고려할 수 있다.
이것은 영국의 BSI에 준한 것으로 일본 건축학회지침에서도 채용하고 있다. <그림 2.14>에 표시한 카운트웨이트를 고려하면 안전율은 다음 식으로 주어진다.
F8=(흙덩어리중량+콘크리트중량)/수직하중방향
Wd 엥카가 지배하는 흙의 중량
Td 앵커에 작용하는 힘
