프리캐스트 콘크리트 리프팅 앵커 시스템

Precast concrete lifting anchor system

이 정보는 리프팅 설계 엔지니어가 고려한 몇 가지 기본적인 고려사항을 설명한다.

준수

AS3850과 같은 문항 "고장이 발생할 수 있는 모드 때문에 전체 시스템을 테스트하고 시스템을 구성하는 구성요소 그룹에서 얻은 값을 계산하지 않는 것이 필요할 수 있다. 개별 부품의 고장 모드가 반드시 시스템의 고장 모드를 반영하는 것은 아니다." 그러나 이 표준은 시험 방법, 시스템의 일부로 간주되어야 하는 구성요소, 다양한 고장 모드 및 각 고장 모드에 대한 시험 결과 해석에 관하여 요구되는 이해를 계속하지 않는다. 또한 AS3850에서 "A4.5항에 따른 시험 결과의 통계적 분석에 의해 강도 제한 상태 용량이 결정되어야 한다." 그리고 시험 데이터가 통계적으로 유효한 시험 방법에서 추출된다고 가정하면, 앵커에 대한 하중 저항 모델을 도출하기 위한 통계적 방법을 통해 데이터가 결정된다. 슬링 각도 하중 증폭, 주조 베드로부터의 흡입 및 다양한 동적 운송 하중 추정치에 사용할 수 있는 적절한 하중 케이스 계수가 있다. 호주 법규에 명시된 안전 하중 저항 계수 FOS는 일반적으로 재사용 가능한 리프팅 장비의 경우 5.0의 FOS와 리프팅 앵커의 경우 2.5의 FOS를 의미한다.

  • 그림 1: 벽면 패널에 부착된 앵커 시스템의 저항 요소 로드

  • 그림 2: 얇은 단면 벽 패널용 리프팅 시스템 모델

고정 장치 배열은 정적 불확실한 시스템이 반드시 설계 고려사항일 필요는 없지만 실제로 사용될 수 있는 적용 앵커 하중에 영향을 미칠 수 있다. 하중 저항 모델을 계산하는 동안 연결 시스템을 통한 하중 결정은 반드시 고려되어야 한다(그림 3 참조).

기본 원리

적절한 리프팅 닻을 사용하기 위해서는 수년간의 경험이 좋은 측정기를 설명하지만, 리프팅 닻을 선정하기 위해 보강재 제작자와 프리캐스트 공장 직원에게 맡겨서는 안 된다. 설계 엔지니어는 요소의 리프팅, 운반 및 배치(또는 재사용성 요건) 중에 예상되는 하중을 구체적으로 설명해야 한다. 굴곡부, 주조 베드 흡입부, 하중 방향(축 '텐실', 각도 '슬링', 가로 '쉘')도 요소의 리프팅 설계에서 고려해야 할 하중 고려사항이다. 추가 보강 및 연결 장치 배치와 함께 앵커 선택은 다음과 같은 영향을 받는다: - 원소의 사중량 - 원소의 앵커 수와 앵커 구성 - 리프팅 시 특정 콘크리트 압축 강도에 있는 앵커의 용량 - 리프팅 중 가해지는 동적 하중(첨부)주물침대 또는 크레인 역학) - 연결 구성 요소의 리프팅 설계 단계에서 위의 모든 요소를 고려해야 한다. 원소의 중량은 계산된 부피와 특정 중력(정상 중량 철근 콘크리트는 약 24 kN/m3)으로 결정할 수 있다. 리프팅 앵커 위치의 확립은 사용되는 연결 장치에 영향을 미치기 때문에 고정 장치의 정적 분석을 결정해야 한다. 특정한 연결 구성은 특정 작업 현장 또는 적절한 리프팅 고려사항에 더 적합할 수 있으며, 리프팅 설계는 그에 따른 가정을 나타내야 한다. 예를 들어, 하중의 결정이 항상 가능한 것은 아닌 그림 3에 나타낸 정적으로 결정된 시스템이다.

  • 그림 3: 앵커당 부하 공유를 결정하는 구성 연결

리프팅 설계에서 고려된 동적 하중은 초기 리프트의 주조 베드로 흡입한 후 크레인 진동에서 유도된 동적 하중의 두 단계로 설명된다. 이러한 크레인 충격 하중은 야드 및 현장 운송 중에 설명되어야 하며, 계수는 오버헤드 갠트리 크레인에서 거친 지형을 넘어 이동하는 크레인까지 증가한다. 리프팅 설계 시 전체 운송 부하를 고려해야 한다. 인장 하중(축), 슬링 각도(사각형) 및 전단 하중(횡단)에 대한 앵커 용량 또는 하중 저항을 고려해야 한다. 서로 다른 하중 조합을 고려할 경우 리프팅 인서트로부터 광범위한 변형이 필요할 수 있다. 생산, 운송 및 배치 중 하중 방향은 주의 깊게 고려해야 한다. 계획된 하중 방향에 따라 리프팅 설계에 다른 닻을 포함시킬 수도 있고, 또는 요소 굴곡 균열 손상의 가능성을 줄이기 위해 보강을 포함할 수도 있다. 이 보강재의 구성(크기, 위치 및 수량)은 리프팅 설계의 적절한 용량을 보장하기 위해 요소 보강 설계로 보완되어야 한다. 리프팅 설계는 선택한 특정 앵커의 강철/콘크리트 상호작용에 의해 영향을 받는다. 리프팅 설계 엔지니어는 다양한 하중 사례를 고려한다. 예를 들어, 가장자리 거리에 대한 앵커 감수성, 배치 민감도 및 리프팅 시점의 특정 콘크리트 강도에서의 앵커 용량. 예를 들어, 발 달린 핀 머리 스타일 앵커는 헤어핀 스타일 앵커보다 가장자리 거리에 더 취약할 수 있다. 또는 표시된 앵커는 등가 앵커 길이로 동일한 인장/축 용량을 가지지 않는다(유효한 임베드먼트는 등가 전체 길이의 splayed 앵커보다 발이 달린 앵커에 더 크다(그림 4 참조).

  • 그림 4: 이 두 앵커의 전체 길이는 같을 수 있지만 유효 내장 깊이, hef)는 매우 다를 수 있다.

  • 그림 5: 이 2개의 앵커는 서로 다른 콘크리트 하중 상호작용을 가지고 있으며, 발판 앵커는 얇은 벽 섹션의 측면 블로아웃에 더 취약하다.

예

실용적 적용은 하중 저항 ≥ 가해진 하중을 고려해야 한다.

  • 표 1: 주조 베드 흡입 계수 [3]

  • 표 2: 리프팅 장비 동적 계수 [3]

  • 표 3: 장비 슬링 각도 계수 연결 [3]

적용 하중 필요한 닻을 결정하기 위해서는 제조 공장 취급과 현장 취급이 별도로 고려되어야 한다. 예: 길이 6.0m, 폭 3.0m, 두께 150mm의 얇은 벽면 직사각형 구간은 오버헤드 갠트리 크레인을 사용하여 수평 강바닥에서 가장자리를 들어올린 다음, 타워 크레인을 사용하여 현장에서 들어올린 것으로 간주되고 있다. 패널 회전을 고려하지 않고 있다.

  • 패널
    • 체적: V = w x h x d = 6.0m x 3.0m x 0.15m = 2.7m3
    • 중량: W = V x 콘크리트 비중 = 2.7m3 x 24kN/m3 = 64.8kN
  • 계산된 주조 베드 흡인자
    • 흡입 영역: A = w x h = 6.0m x 3.0m = 18m2
    • 유화강재 거푸집에 1.0 kN/m가2 적용된다고 가정
    • 흡입력: S = A x 1.0 kN/m2 = 18 x 1.0 = 18 kN
  • 요소 리프팅 시 가해진 하중(슬링 각도 및 측면 장력)
    • F = W x Ksl x Ks x 0.5 = 64.8 x 1.16 x 1.2 x 0.5 = 45.1kN
  • 초기 리프트를 위한 앵커 용량
    • F/n = 초기 리프트 중 앵커당 23kN(n = 리프팅 앵커 2개)
  • 야드 및 현장 운송 하중
    • 리프팅 장치 동적 계수를 고려한 계산이므로 주물 침대 접착에 의한 흡입은 고려되지 않는다.
    • S = (W x Ksl x Kd) / n = (64.8 x 1.16 x 1.2) / 2 = 앵커당 필요한 45.1kN 하중 저항
  • 현장 리프트를 위한 앵커 용량
    • F/n = 현장 리프팅 중 앵커당 23kN(n = 리프팅 앵커 2개)
    • 리프팅 시 특정 콘크리트 강도에 대한 앵커 선택을 위해 앵커 제조자가 제공하는 하중 표를 참조해야 한다. 따라서 초기 리프트의 콘크리트 강도에 필요한 두 개의 계산된 앵커 용량 중 큰 용량이 일반적으로 선택된다.

앵커 교호작용

닻을 선택할 때에는 콘크리트를 주입하기 전과 주입하는 동안 닻의 배치 및 고정 용이성과 요소 형태에 대해 고려한다. 예를 들어, 그림 4-6에 표시된 앵커 중 일부는 앵커 의자가 요소 두께에 상대적인 위치를 유지하므로 얇은 벽 요소에 배치할 수 있다. 보이드의 방향이 리프팅 클러치의 리프트 위치를 결정하므로 와이어 의자는 콘크리트 주입 및 설정 중에 이 방향을 유지하기 위해 요소 보강재에 대해 고정될 수 있다. 앵커 하중 저항성이 하중 감소 계수를 고려해야 하는 경우, 이는 특별히 선택한 앵커는 다른 고장 균열 구역을 형성한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 그림 5에서 묘사된 앵커, 발 고정 앵커는 얇은 벽 패널에서 콘크리트 커버에 과부하하는 경향이 있으므로, 그림 8에서 묘사된 헤어핀 스타일 앵커보다 측면 블로아웃에 더 취약하다.

  • 그림 6: 일반적인 틸트업 페이스리프트 시스템 – 면 리프팅에 필요한 얇은 벽 패널 또는 얇은 단면 요소

  • 그림 7: 일반적인 일반 요소 시스템 – 일반적으로 일반적인 프리캐스트 요소에 배치되는 페이스리프트 앵커

  • 그림 8: 일반적인 가장자리 리프팅 시스템 – 대부분의 벽면 패널 가장자리 리프팅에 사용

결론

올바르게 수행된 경우 리프팅 설계는 콘크리트 요소의 운송 하중 주기를 통해 고려해야 하는 많은 측면을 고려할 것이다. 고려사항은 리프팅 시스템 모델과 하중 저항 모델을 포함해야 한다. 리프팅 설계를 부정확하게 하는 결과는 치명적일 수 있으므로 적절한 자격을 갖춘 숙련된 엔지니어를 사용하는 것이 권장된다. 리프팅 설계를 수정하고, 앵커 수 최적화, 요소의 정확한 보강 세부사항, 앵커 유형의 올바른 선택 및 연결 구성의 복잡성을 최소화함으로써 효율을 얻을 수 있다.

참조

  • [1] PCI(Prestressed Concrete Institute) PCI 설계 핸드북. 제6판 시카고(IL): Precast/Prestressed Concrete Institute; 2004.
  • [2] 오스트레일리아 표준 3600(AS) 콘크리트 구조 (AS3600-2009), 시드니 오스트레일리아, 표준 오스트레일리아; 2009
  • [3] 오스트레일리아 표준 3850(AS) Sydney Australia, Standards Australia, 2003, 틸트업 콘크리트 시공