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기초공학/어스앵커, 소일 네일링

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어스앵커

배면천공 - 인장재 삽입 - 현탁액 주입, 정착.
버팀보 대신 설치하는 것.
토압이 흙막이 벽 - 띠장 - 어스 앵커로 전달.
소일네일링과 공통점은 절취면 보강공법이라는 것.
NATM공법의 선단정착형 록볼트(주동볼트(active bolt))와 유사.

그라우팅 방법

가압형 앵커(pressurized anchor)

케이싱 그라우트 가압(casing grout pressure)
- 정착 지반까지 천공 - 그라우팅 - tendon 삽입 - 천공용 케이싱을 두부까지 인발 - 케이싱 두부에 그라우팅용 호스 연결 - 압력 가함.
- 작업성 좋음. 일반적으로 사용.
패커 그라우트 가압(packer grout pressure)
- 조립 시 포대처럼 생긴 packer를 앵커 상부에 부착 - tendon 삽입 - 그라우팅 - 천공용 케이싱을 패커 상부까지 인발 - 패커에 그라우트 채움 - 패커, 앵커체 순 가압.
- 확실한 가압 가능.
- 품이 많이 들고 공정 복잡.
튜브 그라우트 가압(tube grout pressure)

중력식 앵커 : 그라우팅 후 가압 미실시하는 경우. 가압하는 게 좋다.

인장형 앵커, 압축형 앵커

정착부에 하중 가하는 방법에 따라 구분.

정착체가 인장력 받으면 인장형 앵커, 압축력 받으면 압축형 앵커

자유장, 정착장 길이

파괴면 각도

$\theta =45^{\circ }{\color {red}+}{\frac {\phi }{2}}$

토압계수랑 다르게 부호 +다!!! 주동토압일 때 뒤채움 흙의 파괴면을 생각해보면 알 수 있다.

자유장 길이 : 아래 둘 중 큰 값

파괴 가능면으로부터 1.5m
굴착깊이 H의 15% : 0.15 H

자유장 길이 최솟값 : 4.5m (통상 5.0m)

어스앵커 안정성 검토

$(\cdot )$ 단에서 설계 앵커력

$P_{(\cdot )w}={\frac {P_{(\cdot )}}{\cos \alpha }}$

$P_{(\cdot )}$ : $(\cdot )$ 단 지보재에 작용하는 힘
$\alpha$ : 앵커 설치각

설계 앵커력보다 아래 세 값이 커야 한다.

앵커 인장재 허용인장강도 T_a
앵커 인장재와 그라우트 사이 부착강도.
그라우트재와 주변 지반 사이 허용인발저항력.

앵커 인장재 허용인장강도

$T_{a}=\sigma _{allow}{\frac {\pi }{4}}{d_{p}}^{2}$

d_p : 인장재 직경
$\sigma _{allow}$ $\sigma _{allow}$ : 인장재 허용인장응력.
- 가설 앵커는 $\sigma _{allow}=0.80\sigma _{y}$
- 영구 앵커는 $\sigma _{allow}=0.75\sigma _{y}$
- $\sigma _{y}$ : 인장재 항복응력

앵커 인장재와 그라우트 사이 부착강도

인장재와 주입재 사이 허용부착력

$P_{ad,allow}=\tau _{pg}\pi d_{p}l_{p}$

$\tau _{pg}$ : 인장재와 그라우트 사이 허용부착강도
$l_{p}$ : 인장재 부착길이

그라우트재와 주변 지반 사이 허용인발저항력

$Q_{allow}={\frac {Q_{u}}{F_{s}}}$

$Q_{u}=\tau _{u}\pi D_{a}l_{a}$ $Q_{u}=\tau _{u}\pi D_{a}l_{a}$ : 앵커 극한인발저항력
- $\tau _{u}$ : 어스앵커 단위인발저항력
- D_a : 어스앵커 직경
- $l_{a}$ : 어스앵커 정착장

Littlejohn(1990)의 단위 인발저항력

$\tau _{u}=c_{a}+K\sigma _{n}\tan \delta$

c_a : 그라우트체와 지반 사이 부착력. $\approx c$
K : 토압계수
$\sigma _{n}$ : 앵커체 정착장 수직응력
δ : 그라우트체와 지반 사이 벽면마찰각. $\approx \phi$

이외에 아래의 방법들을 쓸 수 있다.

일본 지반공학회가 제안한 도표
가압형 어스앵커의 경우 경험식
중력식 어스앵커의 경우 경험식

어스앵커 극한인발저항력 계산 시 어스앵커 간격이 너무 좁으면 군항처럼 무리효과가 있다.

소일네일링

천공 - 보강재 삽입 - 그라우팅
어스앵커와 달리 흙막이 벽 없다.
숏크리트+소일네일링이 중력식 옹벽처럼 거동.
NATM공법의 전면 정착형 록볼트(수동볼트(passive bolt))와 유사.

NATM 공법

선단 정착형 록볼트

볼트 선단을 소성영역 밖에 정착, 두부에서 프리텐션 줌.
굴착으로 인해 록볼트 두부에 작용하는 축력을 정착부에서 저항.
견고한 지반에 채택.

전면 정착형 록볼트

록볼트 주면 전 길이를 시멘트 현탁액으로 그라우팅
록볼트에 프리텐션 하지 않음.
덜 견고한 지반에 채택.

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