앵커의 설계, 배치 | 설치각도, 설치간격 | 외력의 크기, 작용방향 | 앵커정착부의 위치

2.3 그라운드앵커의 설계

그라운드앵커는 가설 토류벽이나 지반 등의 일시적인 보강공법, 비탈면의 붕괴 방지 및 안정공법, 구조물의 안정 등을 위해 다양한 용도로 사용되며, 단기간에 사용되는 가설앵커 및 장기간 사용되는 영구앵커로 대별된다. 

따라서 앵커 자체의 안정이나 앵커로 보강되는 구조물의 안정을 확보하는 것뿐만 아니라 경제성, 시공성 및 주위환경에 미치는 영향도 역시 고려해야한다. 

또한 공사완료 후의 최종적인 안전뿐 만 아니라 시공 중의 안정과 함께 내구성이나 내부식성 등 재료적으로도 안전하도록 검토하여 설계하여야 한다.

2.3.1 앵커의 배치
앵커는 정착지반이나 앵커 구조물을 포함한 주변지반의 전체적인 안정, 인접구조물의 영 향 등을 고려하여 설치목적을 효과적으로 달성할 수 있도록 배치한다.

앵커의 계획이 부적절한 경우에는 비경제적인 설계가 되거나 시공단계에서 문제가 발생하는 경우가 있으므로 앵커체의 설치위치 및 앵커의 방향이나 간격 은 설계단계의 초기에 미리 산정하여야 한다.

앵커의 간격 및 길이는 앵커로 보강되는 구조물 및 앵커를 설치하는 지반에 대해 구조물 전체의 안정을 고려하여 결정한다.

가. 인접구조물의 영향
앵커를 배치할 때에는 인접구조물에 대한 영향을 우선적으로 고려하여 결정 해야한다. 즉, 앵커를 설치할 대상지반 중의 매설물, 구조물, 말뚝 등에 대해서 앵커를 계획하기 전에 충분히 조사할 필요가 있다.

 이러한 조사결과를 토대로 천공된 구멍이 이루는 곡선 등을 고려하여, 앵커의 경사, 앵커의 방향 등에 대 해서도 충분히 검토한 후 설계하여야 한다.

 (앵커의 타설방향에 지중매설물, 구조물, 말뚝 등이 있는 경우에는 앵커의 설치 위치나 앵커각을 바꿔줄 필요가 있으며, 앵커의 시공으로 인하여 앵커 및 앵커로 보강된 구조물이 인정되는 구 조물에 영향을 미치지 않도록 주의해야 한다.)

또한, 기존 구조물의 시공시 발생한 지반의 교란 및 되메우기 불량 등에 따른 앵커체가 설치될 부위의 느슨해짐 등의 영향과 함께 앵커의 설치위치에 따라서는 앵커천공기로 시공할 수 없는 경우도 있으므로 이에 대한 충분한 검토가 필요하다. 

참고로 영국의 설계기준(British Standard Institution: British Standard Code of Prctice for Ground Anchorages, 1989)에서는 앵커와 인접하는 기초, 지하구조물과는 수평거리로 3.0m 이상이 되도록 규정하고 있으므 로 3.0m 이내로 하는 경우 인접구조물 등의 안전성에 대한 특별한 검토가 필요 하다.

나. 앵커의 설치각도
앵커에 가해지는 힘의 작용선의 방향은 앵커의 축방향과 일치시키는 것이 가장 유리하지만 앵커를 설치하는 지반 혹은 앵커로 지지되는 구조물의 형상 및 설치위치 등에 따라 반드시 일치시키기는 매우 어렵다. 또, 앵커의 경사(a), 앵커의 수평각()이 커질 경우 앵커분력이 발생하기 때문에 분력에 대한 검토도 필요하다. 

따라서 앵커를 계획할 때 그 설치각도는 단지 역학적 측면만을 고려할 것이 아니라 다양한 조건을 고려하여 결정하여야 한다. 앵커의 설치각도인 a는 일반적으로 a545°의 조건을 만족하도록 설계하는데 이 경우 앵커의 경사를 - 50~+5의 범위로 하면 시공할 때 그라우트의 경화에 따라 발생하는 잔류 슬라임 및 블리딩이 앵커 내하력에 크게 영향이 미칠 가능성이 있으므로 이 범위는 피해야 한다.

다. 앵커체 설치간격
앵커체 설치간격은 설계앵커력, 앵커체의 굵기, 앵커의 정착장 등 앵커제원에 의해 결정되는데, 앵커의 설치간격이 너무 좁을 경우, 인접한 앵커에 대해 영향을 주거나 그룹효과에 의해 인발저항력을 저하시키는 등 영향을 줄 수도 있다. 

앵커의 그룹효과에 의한 영향은 앵커체 설치간격, 앵커정착장, 앵커체의 굵기, 지반과의 관계에 의해 좌우되는데, 기존의 경험으로부터 앵커체의 설치 간격이 앵커체 직경의 4배 이상 혹은 1.5m 이상이 확보되면 일반적인 경우 그룹효과를 고려하지 않는다.

라. 앵커체 토사피복
앵커체에 대한 토사피복 두께는 구조계 전체의 안정도 고려하여 결정해야 하지만 그라우트 주입 중 그라우트재의 누출방지와 앵커의 허용내하력을 얻기 위해 상재압의 확보를 위해서도 필요하므로 일반적인 경우 <그림 2.6>과 같이 5.0m를 앵커체의 최소 토사피복 두께로 한다.

마. 외력의 크기, 작용방향
앵커 1본당 기대할 수 있는 하중(외력)에 따라서 단위면적당 앵커의 본수가 결정되며, 하중의 작용방향에 맞춰 앵커를 설치하는 것이 효율측면에서는 유리 하나 정착체가 위치할 지반의 지층 위치에 따라서 앵커의 길이가 길어지는 경우도 있으므로 이를 고려하여 검토할 필요가 있다.

바. 앵커정착부의 위치
어떤 지반에 혹은 어느 위치에 정착시킬 것인지에 따라 앵커 1본당 기대 할 수 있는 하중이나 앵커의 길이가 달라지므로 앵커의 시공성, 공사의 경제성 등을 고려해서 예상 활동면의 바깥쪽에 앵커체가 위치하도록 한다.

앵커체 최소 토사피복 두께

출처 국토교통부 그라운드 앵커 설계, 시공 및 유지관리 매뉴얼