유한요소해석을 활용한 비틀림 제어 확장앵커의 비선형 인장거동 특성 분석
Nonlinear Tensile Behavior Analysis of Torque-controlled Expansion Anchors Using Finite Element Analysis
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초록
콘크리트용 앵커볼트는 콘크리트 구조물에 대한 비구조요소의 정착에 주로 사용되고 있으며, 시공성의 이점에 따라 후설치앵커가 주로사용되고 있다. 앵커의 저항 성능과 관련하여 콘크리트 쪼개짐 영향을 최소화하기 위한 위험 연단거리가 제시되고 있지만 실제 앵커의 경우 이상적인 연단거리를 확보하기 어렵다. 즉, 인장 하중에 따라 발생 가능한 콘크리트 쪼개짐 등 복합적인 요소가 포함된 앵커의 저항 성능과 인장거동 특성을 파악하기 위함이 본 연구의 목적이다. 표준시험방법을 바탕으로 인장실험을 진행하고 도출된 하중-변위 결과 및 파괴 형상을 분석하였다. 위험 연단거리가 확보되지 않은 앵커의 경우 인장력에 의해 콘크리트 쪼갬 파괴가 동반된 파괴 모드가 도출되고 저항 특성은 강성 구간으로 분류된다. 또한, 실험체 구성 요소를 바탕으로 비선형 유한요소모델을 구성하였으며, 앵커 거동을 모사하기 위해 구속 조건 및 연결요소조건에 따른 경계조건별 변수 해석을 수행하였다. 이에 따라 도출된 해석 결과는 콘크리트 내부 파괴 영향성 및 실제 앵커의 거동을 바탕으로검증하여 범용구조해석 프로그램 내 경계조건을 통한 저항 메커니즘 적용이 가능한 것으로 판단된다.
Abstract
Post-installed anchors were widely used due to its workable benefits. Regarding the resistance performance of anchors, the critical edge distanceis presented to minimize the impact of concrete splitting. In the case of actual anchors, however, it is difficult to obtain the ideal edge distance. Thepurpose of this study is to identify resistance performance and behavior characteristics that contain complex elements such as concrete crack occurringunder tensile load. Tensile tests were conducted based on the standard method. Failure shape and the resistance characteristics that do not have thecritical edge distance were derived by tensile load. Parametric analysis according to the boundary condition was performed to simulate the actual tensilebehavior, through a nonlinear finite element model based on the specimen. Consequently therefore, verifying analysis results the resistance mechanismcan be applied through boundary conditions.
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