KR20070053821A - 앵커링 장치 및 앵커 로드의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앵커링 모재(5)(콘크리트)의 천공된 구멍(4) 내부에 모르타르(3)를 이용하여 앵커링된 앵커 로드(2)를 포함하는 앵커링 장치(1)에 관한 것이다. 앵커링 장치(1)는 이하의 조건들이 충족되는 경우에 크랙 저항성을 갖는다.

및

Description

앵커링 장치 및 앵커 로드의 용도{ANCHORING ARRANGEMENT AND USE OF AN ANCHOR ROD}

본 발명은 청구항 1항의 전제부의 특징을 갖는 앵커링 장치 및 청구항 8항의 전제부의 특징을 갖는 앵커 로드의 용도에 관한 것이다.

앵커 로드를 앵커링 모재에 있는 보어내에서 모르타르를 이용하여 앵커링하는 앵커링 장치가 공지되어 있다. 앵커링 모재는, 예컨대, 석조 건축물(masonry)의 일부 또는 콘크리트 또는 콘크리트로 덮인 건물의 구성요소나 구조이다. "보어(bore)"라는 용어는 그 보어가 만들어지는 방법과는 무관하게 앵커링 모재에 있는 구멍을 의미하는 것으로 통상 이해된다. 모르타르로서 일성분 또는 다성분의 합성 수지 모르타르가 흔히 사용된다. 여기서 "모르타르"라는 용어는 경화가능한 혼합물을 의미하는 것으로 통상 이해된다. 물체는 앵커링 모재에 앵커링된 앵커 로드에 고정가능하다. 크랙 저항성 앵커링을 위해서는 특수한 앵커 로드가 요구된다. "크랙 저항성"이란 앵커링 모재에서의 크랙 형성에 의해 발생되는 발생가능한 보어 확대에 대한 저항성을 의미한다. 크랙이 앵커링 모재의 특히 인장 영역, 즉, 천장, 교각 또는 빔의 밑면에 형성될 수 있다. 이를 위해, 앵커링 부분에서 차례로 축방향으로 배치된 다수의 절두 원뿔을 구비한 앵커 로드가 공지되어 있다. 앵커 로드 의 앵커링 부분은, 보어안에 위치되어 모르타르에 의해서 둘러싸인 앵커 로드 부분이다. 상기 절두 원뿔은 서로 일체로 바람직하게 형성되며, 앵커 로드의 일체의(integral) 구성요소이다. 앵커 로드상에 인장 응력이 가해지고 보어가 더욱 확대되는 경우에, 앵커 로드가 보어로부터 축방향으로 짧은 거리 이동하고, 이러한 중에 익스팬더 바디(expander body) 역할을 하고, 그를 둘러싼 모르타르를 외측으로 가압하는 상기 절두 원뿔을 변위시킨다. 모르타르가 넓혀지게 되거나 또는 확장되며, 따라서 앵커 로드는 앵커링 모재에 앵커링 된 채로 유지된다. 앵커링 디바이스는, 크랙이 형성된 앵커링 모재(0.5 ㎜ 크랙)에서 얻을 수 있는 파괴 하중이 크랙이 형성되지 않은 앵커링 모재에서 그 앵커링 장치가 파괴되는 하중의 최소 80%인 경우에 크랙 저항성을 갖는 것으로 간주된다; 어떤 경우, 테스트 지침(guidelines)은 0.5㎜ 크랙의 경우와 0.3㎜ 크랙의 경우에 있어서의 파괴(failure) 사이의 비교에 있어서만 상기 80% 기준(criterion)을 요구한다.

본 발명의 기초가 되는 과제는 특수한 앵커 로드를 요구하지 않는, 모르타르를 이용한 크랙 저항성 앵커링 장치를 제안하는 것이다.

상기 과제는 청구항 1항 및 청구항 8항의 특징부에 의해 본 발명에 따라서 해결된다. 본 발명에 따른 앵커링 장치는 다음의 두 조건을 충족시킨다.

모르타르를 이용한 앵커링을 위해 천공된 보어는 통상 앵커 로드의 직경보다 2 ㎜가 더 큰 직경을 갖는다. 직경이 12 ㎜인 앵커 로드의 경우, 예컨대, 상기 조건 (Ⅱ)의 상한값 0.85는, 직경에 있어 대략 2 ㎜ 더 큰 보어를 얻도록 한다. 그러므로, 본 발명에 따라서 알 수 있는 바는, 지금껏 관례보다 더 큰 직경의 보어를 천공하는 것(상기 조건 (Ⅱ)의 상한값으로 그 조건(Ⅱ)에 표시된 범위의 최소 보어 직경이 얻어진다.), 즉 앵커 로드와 보어의 벽 사이에 더 넓은 공간을 제공하는 것을 포함한다. 공간이 가능한 좁을수록, 즉 앵커 로드와 보어의 벽 사이의 공간이 가능한 좁을수록, 앵커링 장치의 가장 약한 요소인 모르타르가 작은 공간만을 채워야하기 때문에, 더욱 양호한 앵커링 값을 보여주어야 한다는 것이 실제 추정되지만, 앵커 로드와 보어의 벽 사이의 공간이 넓으면, 즉 주어진 앵커 로드 직경에서 보어 직경이 더욱 크면, 크랙 저항성에 있어 어떤 경우라도, 더욱 유리하다는 것을, 즉 더욱 큰 파괴 하중을 발생시킬 수 있음이 놀랍게도 발견되었다.

그러나, 보어의 직경만을 단순히 증가시키는 것은 충분하지 못하다; 모르타르의 강도 또한 앵커링에 중요하다. 상기 조건(Ⅰ)에서, 모르타르의 강도가 부착 응력과 함께 고려되고 있다. 부착 응력(N/㎟)은 주어진 조건들(특히 앵커 로드 직경/보어 직경)하에서 모르타르가 파괴되는 때에 앵커 로드에 의해 모르타르에 가해지는 단위면적당의 힘이다. 상기 부착 응력은 크랙이 형성되지 않은 앵커링 모재에서 측정된다. 상기 부착 응력은 당해 모르타르에만 유일하게 의존하는 재료 상수가 아니라, 보어의 직경에도 의존하고 앵커링 깊이에도 또한 의존한다. 상기 부착 응력은 다음 식에 따라 산출된다.

분모의 항은 따라서 이른바 부착 표면적에 해당한다. 상기 조건이 준수되는 경우에 앵커링 장치가 크랙 저항성을 갖는 것이 발견되었다. 크랙 저항성에 대한 기준은, 크랙이 형성된 앵커링 모재에서의 앵커 로드가, 크랙이 형성되지 않은 앵커링 모재에서 그 앵커링 장치가 통상 모르타르의 파괴의 결과로 파괴되기 전까지 받을 수 있는 하중의 최소 80%를 받을 수 있는 것이다. 앵커링 모재는 통상 크랙 형성시에 보어를 관통하는 0.5 ㎜ 폭의 크랙을 갖는 콘크리트이다. 보어는, 따라서, 길이방향 중심 평면에 수직으로 0.5 ㎜ 만큼 확장된다.

본 발명에 따른 앵커링 장치는 그 앵커링 장치가 크랙 저항성을 갖는 앵커링을 위한 특수한 앵커 로드를 필요로 하지 않는다는 장점을 갖고 있다.

조건(Ⅰ)의 값은 바람직하게는 상대적으로 높고, 최소 14 에 대신하여 대략 17 내지 20이다. 상기 조건(Ⅱ)의 범위는, 상한값으로써 0.85 대신에 대략 0.7이 선택되기 때문에 마찬가지로 제한된다. 조건(Ⅱ)에 대한 보다 작은 상한값은, 주어진 앵커 로드 직경에서 더 큰 보어 직경을 가져온다는 것을 다시 언급한다. 앵커 로드와 보어의 벽 사이의 최소 공간은 표시된 범위의 감소에 의해 증가된다.

본 발명에 따른 바람직한 구성에서, 부착 응력은, 또한 바람직하게 준수되어야 하는 조건(Ⅰ)과 무관하게, 최소 6 N/㎟이고, 바람직하게 10 N/㎟이다. 높은 부착 응력은, 조건(Ⅰ)및 조건(Ⅱ)의 준수와는 무관하게, 간단한 앵커 로드의 사용이, 크랙이 형성된 앵커링 모재에서, 종래 기술(Eligehausen, Mallee : "Befestigungstechnik im Beton-und Mauerwerkbau", Verlag Ernst & Sohn, 2000, 특히 pp182-185 참조)에서 기대되는 것보다 현저히 더 나은 고정 값(holding value)을 얻는다는 관점에서 중대하다. 예컨대, 특히 10 N/㎟ 보다 큰, 높은 부착 응력에서의 시험에서, 보어의 직경과는 무관하게, 크랙이 형성되지 않은 콘크리트와 비교하여 크랙이 형성된 콘크리트에서의 성능상의 저하는 예상외로 낮았음이 발견되었다. 간단한 앵커 로드들은 단순한 제조 방법, 특히 냉간 소성 기술(cold-forming techniques)에 의해 제조가능한 앵커 로드를 의미하는 것으로 이해된다. 간단한 앵커 로드는, 콘(cone)을 구비한 특수한 앵커 로드와는 달리, 앵커링 영역에서의 최대 외경에 대한 최소 외경의 비가 0.8에서 1, 특히 0.85에서 0.95이며 통상 현저히 낮은 정도의 쉐이핑을 갖는다. 앵커링 영역은 앵커 로드로부터 경화된 모르타르로 힘들이 실질적으로 전달되는 앵커 로드의 부분으로 이해된다. 그리하여, 놀랍게도, 조건(Ⅰ) 및 조건(Ⅱ)과는 무관하게, 예컨대, 표준 스레드(standard threaded) 로드를 사용하더라도, 크랙이 형성된 앵커링 모재에서 예전에는 불가능하다고 여겨지던 매우 양호한 고정 값(holding value)을 얻을 수가 있다. 조건(Ⅰ) 및 조건(Ⅱ)을 준수함으로써, 상기 양상(behavior)은 더욱 개선될 수 있다.

사용되는 앵커 로드는 임의의 것이 될 수 있다. 앵커 로드는 바람직하게는 매끈한 벽을 가지는 것이 아니고, 표면-쉐이핑을 가져야 한다. 본 발명에 따른 앵커 로드는, 예컨대, 철근(reinforcing bar), 예컨대 이른바 디비닥(Dywidag(ribbed)) 바이다. 스레드 로드는 또한 본 발명에 따른 앵커링 장치를 위한 앵커 로드로서 적합한 표면-쉐이핑을 갖는 로드이다.

모르타르가 경화될 때까지 보어내에 앵커 로드를 중심맞춤하기 위해서, 본 발명에 따른 구성은 중심맞춤 요소를 제공한다. 이 중심맞춤 요소는, 예컨대, 앵커 로드를 보어내에 중심맞춤하는 탄성 리브(rib)들을 갖고 있는 플라스틱 구성요소이다. 플라스틱 슬리브는 앵커 로드상에 배치되는 것도 또한 가능한데, 이 슬리브는 앵커 로드를 보어의 입구에서 중심맞춤한다. 중심맞춤 요소는 앵커 로드상에 예비 결합(pre-mounted)될 수 있으며 세팅 깊이 마커 또는 세팅 깊이 스톱을 형성한다. 중심맞춤 요소는, 앵커 로드와 보어의 벽 사이의 거리가 그 바깥둘레에서 일정하게 유지되고 따라서 모르타르에 작용하는 하중이 균일하게 되는 것을 보장하는데, 이는 높은 앵커링 능력에 대한 필요조건이다.

본 발명에 따른 일 구성은 상기 앵커 로드의 전방 단부에 커터(cutter)를 제공한다. 커터는 앵커 로드상에 배치되거나 또는 나사결합될 수 있다. 커터는, 앵커 로드를 보어내로 삽입함으로써 분쇄되는 모르타르 카트리지가 그 보어내로 도입될 때 제공된다. 쐐기형상 팁(wedge tip)은 모르타르 카트리지의 분쇄를 촉진하고, 보어내에서 모르타르의 분배를 일으키고, 그 모르타르 성분의 혼합을 향상시킨다. "커터"라는 용어는 형상이 아닌 작용에 따라 이해되어야 한다.

도 1 은, 본 발명에 따른 앵커링 장치의 축방향 단면도.

이하, 도면에 도시된 실시형태를 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.

도면에 도시된 본 발명에 따른 앵커링 장치(1)는 앵커링 모재(5)에 있는 보어(4)내에서 모르타르(3)를 이용하여 앵커링되는 앵커 로드(2)를 갖는다. 앵커 로드(2)로는 스레드 로드가 사용된다. 앵커링 모재(5)는, 예컨대, 콘크리트로 이루어진다. 모르타르(3)는 바람직하게는 2-성분의 합성 수지 모르타르이지만, 다른 합성 수지 모르타르, 또는 본 발명의 조건, 특히 충분히 높은 부착 응력을 충족시키는 다른 모르타르를 사용할 수도 있다.

플라스틱 슬리브(6)는 앵커 로드(2)상에 놓이고 두 가지 기능을 가지는데, 보어(4)내로 앵커 로드(2)가 도입되는 동안에, 앵커 로드(2)상에 장착된 플라스틱 슬리브(6)는 보어(4)의 입구내로 가압되고, 앵커 로드(2)를 보어(4)내에서 중심에다 고정한다. 따라서, 플라스틱 슬리브(6)는 앵커로드(2)에 대한 중심맞춤 요소를 형성한다. 또한, 플라스틱 슬리브(6)는 세팅 깊이 마커를 형성한다. 세팅 깊이 마커는 앵커 로드(2)상에서 소정 위치에 배치되며, 보어(4)의 입구에서 플랜지(7)에 의해 앵커링 모재(5)상에 안착되고 그리하여 앵커 로드(2)의 세팅 깊이를 한정한다. 플라스틱 슬리브(6)는 과잉의 모르타르(3)를 위한 배출 개구(미도시)를 가질 수 있다.

커터 부재(8)는 보어(4)내에 위치된 앵커 로드(2)의 전방 단부상에 놓이거나 또는 스크류 고정된다. 커터 부재(8)는 보어(4)에 대해 가로방향으로 또는 경사지게 신장하는 커터(9)를 갖거나, 또는 대안적으로 첨단(point)을 갖는다. 커터(9)는 주로 앵커 로드(2)의 전방 단부상에 형성될 수 있다. 커터는 모르타르 카트리지를 분쇄하는 역할을 하며, 또한 보어(4)내에서 그 모르타르 카트리지에 포함된 모르타르 성분을 혼합 및 분배하는 역할을 한다. 통상적으로 유리(glass)로 구성되고 둘 이상의 모르타르 성분을 서로 분리된 상태로 포함하는 이러한 모르타르 카트리지는 이미 알려져 있으며 여기서 설명할 필요가 없다. 모르타르(3)는 다른 방식으로 보어(3)내로 도입될 수도 있는데, 예컨대, 어플리케이터 건(applicator gun)을 사용하여 주입될 수도 있다. 이 경우, 커터 부재(8)는 필요가 없다.

본 발명에 따르면, 모르타르(3)는 최소 6 N/㎟의 부착 응력을 갖고, 부착 응력은 단위 부착 표면적당 파괴 하중(즉, 모르타르(3)가 파괴될 때 앵커 로드(2)에 가해지는 인장력)이다. 본 발명에 따른 앵커링 장치(1)의 다른 조건은, 보어의 직경을 앵커 로드 직경으로 나눈 값에 부착 응력을 곱한 값은 최소 14, 바람직하게는 17~20이라는 것이다. 보어의 직경에 대한 앵커 로드의 직경의 비는 최소 0.4이고 최대 0.85이고, 바람직하게는 최대 0.7이다. 시험(이하의 표를 참조)은 주어진 조건이 준수되었을 경우에 본 발명에 따른 앵커링 장치(1)가 크랙 저항성을 가지는 것을 보여주었다. 앵커링 장치(1)는, 크랙이 형성된 앵커링 모재(5)에서의 그 앵커링 장치의 파괴 하중이 크랙이 형성되지 않은 앵커링 모재(5)에서의 그 파괴 하중의 최소 80%인 경우에, 크랙 저항성을 갖는 것으로 간주되며, 앵커링 모재(5)는 콘크리트이다. 크랙은 축방향 평면에서 보어(4)를 관통하는 평행(parallel) 크랙이고 0.5 ㎜의 폭을 갖는다. 보어(4)는 그 크랙에 대해서 크랙의 폭 만큼 가로방향으로 보다 확대된다.

95 ㎜의 앵커링 깊이 및 0.5 ㎜의 넓은 평행 크랙에서 직경 M12의 앵커 로드(2)를 가지고서 한 시험은 이하의 표에 열거된 값들이 얻어지게 한다.

앵커 로드: 스레드 로드 M12

앵커링 깊이 : 95 ㎜

모르타르 : fischer FIS EM 390 S

0.5 ㎜ 평행 크랙

상기 표는 더 큰 보어 직경은 상기 기준에 따라서 크랙 저항성을 가져오게 됨을 보여준다. 매뉴얼 블로우-아웃(blow-out) 디바이스를 사용하여 보어를 2회 블로운 아웃시킨 경우인 상기 표의 마지막 행이 보여주는 바와 같이 보어를 세정하는 것은 그 앵커링에 있어 중요한 결과를 갖는다. 다른 시험에서는, 압축 공기를 가지고서 및/또는 브러싱을 함으로써 보어를 더욱 양호하게 세정하였고, 따라서 파괴 하중이 상당히 증가되었다.

본 발명은 앵커 로드를 앵커링 모재에 있는 보어에서 모르타르를 이용하여 앵커링하는데 이용가능하다.

Claims (8)

1. 앵커링 모재(5)에 있는 보어(4)내에서 모르타르(3)를 이용하여 앵커링 되는 앵커 로드(2)를 갖는 앵커링 장치로서, 다음의 조건들

   

   및

   

   을 충족시키는 것을 특징으로 하는 앵커링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 다음의 조건

   

   을 충족시키는 것을 특징으로 하는 앵커링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 다음의 조건

   

   을 충족시키는 것을 특징으로 하는 앵커링 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 부착 응력은 10 N/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 앵커링 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 앵커 로드(2)는, 특히 스레드 로드인, 표면-쉐이핑을 가지는 로드인 것을 특징으로 하는 앵커링 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 앵커링 장치(1)는 상기 앵커 로드(2)를 보어(4)내에 중심맞춤하는 중심맞춤 요소(6)를 가지는 것을 특징으로 하는 앵커링 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 앵커 로드(2)가 커터(9)를 가지는 것을 특징으로 하는 앵커링 장치.
8. 크랙이 형성된 앵커링 모재(5)에서 모르타르(3)를 이용한 앵커 로드(2)의 용도로서,

   상기 앵커 로드(2)는 앵커링 영역으로서 표준(standard) 스레드, 및/또는 널링(knurling) 및/또는 표면-쉐이핑을 갖는 철근(reinforcing bar)이며, 및/또는 상기 앵커 로드(2)의 앵커링 영역에서의 최대 외경에 대한 최소 외경의 비는 0.8 내지 1, 특히 0.85 내지 0.95이고

   또한,

   상기 부착 응력은 6 N/㎟ 보다 크고, 특히 10 N/㎟ 보다 큰 것을 특징으로 하는, 크랙이 형성된 앵커링 모재에서 모르타르를 이용한 앵커 로드의 용도.

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