부착형 암반앵커기초의 인발지지력 및 설계파라메타 산정에 관한 연구

Abstract

송전철탑은 바람에 의한 활하중이 대단히 큰 특성을 가지고 있으며, 이로 인해 기초에는 큰 인발하중이 작용하여 설계를 지배하는 주요요소가 된다. 이와 같은 인발력에 저항하기 위해 기존의 역T형 기초 (Pad and Pier형태) 로 이루어진 기초를 사용하고 있으나 대단히 깊은 굴착 및 구조물의 대형화가 불가피 하여 시공비용의 증가의 원인이 되고 있다. 이에 양호한 암반에 앵커를 이용한 기초를 도입하면 기초크기 및 굴착량을 획기적으로 감소시킬 수 있어 경제적인 설계가 가능하다. 암반앵커를 적용하기 위해서는 현장의 엔지니어가 필수적으로 다음 사항들을 알아야 한다. 즉 앵커간격, 정착깊이, 개수, 앵커크기, 적용암반 및 분류기준, 인발저항력 평가방법 및 설계절차 등이다. 본 연구에서는 이와같은 설계파라메타 결정 및 인발저항력 평가방법을 제안하고자 국내 여러 site에 대해 현장실증시험을 수행하였다. 암반은 매우 신선한 화강암으로부터 풍화가 심한 혈암에 이르기 까지 정착깊이를 변화시키면서 총 54회 단일앵커시험을 수행하였으며, 4회의 실규모 앵커기초에 대해 검증시험을 실시하였다. 또한 앵커텐던과 그라우트 사이의 부착강도 및 방식쉬이스의 영향은 실내시험을 통해 평가하였다. 실험결과, 암반앵커의 인발저항력은 암반의 종류 및 암질, 앵커의 정착깊이, 불연속면의 특성, 텐던의 인장강도, 그라우트의 압축강도와 대단히 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 풍화가 심한 암반에 정착깊이 1.0m 이하일 경우 그라우트 암반사이의 부착파괴가 발생하였으며, 정착깊이가 깊어지면 암반파괴 또는 텐던의 파괴가 발생하였다. 또한 연암급 이상의 암반에서는 대단히 작은 깊이에서도 암반파괴가 관찰되었으며, 강도가 크게 나타났다. 한편 군앵커기초 시험을 통해 앵커의 군앵커 효과를 파악하였다. 본 연구를 통해 암반앵커기초의 인발저항력을 지배하는 요소를 도출하고 국내 송전철탑기초에 적용가능한 암반등급및 분류기준을 제시하였다. 또한 주어진 하중조건하에서 암반앵커기초를 경제적이고 간편하게 설계할 수 있는 설계절차 및 설계방법을 제안하였다.