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Pull-out Capacity of Cast-in-place Anchor for Construction of Precast Concrete Segment Arch

프리캐스트 콘크리트 패널 분절 아치 시공을 위한 선설치 앵커의 인발 강도 평가

  • 안진희 (경남과학기술대학교 토목공학과) ;
  • 임홍재 (부산대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 방진수 (경북대학교 건설방재공학과) ;
  • 전석현 (경남과학기술대학교 토목공학과)
  • Received : 2020.03.19
  • Accepted : 2020.04.23
  • Published : 2020.04.30

Abstract

Precast concrete segment arch system has an economic and construct ability that combined with advantage of precast concrete and arch behavior. A precast concrete segment arch system with outrigger is consisted of segmented precast panels, a steel outrigger rib, and V-strip to connect precast panels with a steel outrigger rib and cast-in-place anchors in precast panels to connect V-strip should have sufficient pull-out capacity to form its arch shape by site lifting for assembled precast panels and outriggers. However, it is difficult to secure its embedment depth due to the relatively shallow thickness of precast panel. It can be also occurred that flexure deformation of precast panels caused by its pull-out behaviors. In this study, pull-out capacity of cast-in-place anchor was examined for construction of precast concrete segment arch system with outriggers. Therefore, a total of 24 precast panel specimens were fabricated to examine pull-out capacities of cast-in-place anchor in precast panels, and installation depth of anchors, diameter of anchors and wire mesh effects for the precast panel were examined. From this pull-out tests, its pull-out capacities and failure modes were evaluated and the type of the cast-in-place anchor applicable to the precast concrete segment panel arch system with outriggers was determined from comparison of the design specification values.

프리캐스트 콘크리트의 장점과 및 석조 아치의 거동을 접목한 콘크리트 패널 분절 아치 시스템은 가설재가 불필요한 시공성을 확보할 수 있는 경제적 시공법이다. 분절된 프리캐스트 콘크리트 패널의 연속 배치로 구성된 아치는 인양 및 시공을 위한 V형-스트립 연결부의 선설치 앵커 설치가 필수적이다. 그러나 좁은 폭과 얇은 두께의 콘크리트 패널은 선설치 앵커의 충분한 묻힘 깊이 확보를 보장할 수 없고 앵커 인발 거동 시 패널의 휨변형을 동반하는 등 앵커 저항성능 확보를 위한 콘크리트 패널의 기하학적 영향이 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 프리캐스트 패널과 강재 아웃리거로 구성된 아치구조의 제작시 설치되는 선설치 앵커의 인발 강도 평가를 위한 실험 연구를 수행하였다. 이를 위해 실제 아치 시스템과 동일한 크기의 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작하였으며, 선설 앵커의 직경, 앵커 묻힘 깊이, 와이어 매쉬 사용 등의 영향에 따라 총 24개 실험체의 선설치 앵커 인발 강도를 측정하였다. 또한 측정 변수에 따른 설계기준강도 확보 및 파괴 모드 평가를 통해 프리캐스트 콘크리트 패널 분절 아치 구조에 적용 가능한 선설치 앵커의 형태를 결정하였다.

Keywords

References

  1. Jeon, S.H., Cho, K.I., Huh, J.W., and Ahn, J.H. (2019). The Performance Assessment of a Precast, Panel-Segmented Arch Bridge with Outriggers, Applied sciences, 9(21), 4646. https://doi.org/10.3390/app9214646
  2. Fuchs, W., Eligehausen, R., and Breen, J. E. (1995). Concrete capacity design (CCD) approach for fastening to concrete. Structural Journal, 92(1), 73-94.
  3. ACI Committee 318 (2002). Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI 318-02, American Concrete Institute.
  4. Ozbolt, J., Eligehausen, R., Periskic, G., and Mayer, U. (2007). 3D FE analysis of anchor bolts with large embedment depths, Engineering Fracture Mechanics, 74(1-2), 168-178. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2006.01.019
  5. Delhomme, F., Roure, T., Arrieta, B., and Limam, A. (2015). Static and cyclic pullout behavior of cast-in-place headed and bonded anchors with large embedment depths in cracked concrete, Nuclear Engineering and Design, 287, 139-150. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2015.03.012
  6. Nilsson, M., Ohlsson, U., and Elfgren, L. (2011). Effects of surface reinforcement on bearing capacity of concrete with anchor bolts, Nordic Concrete Research, 2011(44), 161-174.
  7. Tian, K., Ožbolt, J., Periskic, G., and Hofmann, J. (2018). Concrete edge failure of single headed stud anchors exposed to fire and loaded in shear: Experimental and numerical study. Fire Safety Journal, 100, 32-44. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2018.07.001
  8. Nilforoush, R., Nilsson, M., and Elfgren, L. (2018). Experimental evaluation of influence of member thickness, anchor-head size, and orthogonal surface reinforcement on the tensile capacity of headed anchors in uncracked concrete. Journal of Structural Engineering, 144(4), 1-14.
  9. ACI Committee 318 (2011). Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI 318M-11, American Concrete Institute.