안전하고 정확한 앵커링 설계

강재-콘크리트 연결 설계는 많은 시공 프로젝트에서 핵심적이고 안전에 중요한 작업입니다. 100명 이상의 현직 토목 엔지니어의 경험을 조사한 New Civil Engineer 매거진에 게재된 Hilti의 연구에 따르면, 79%가 일반적인 강재-콘크리트 연결 설계 및 보고서 작성에 최대 4시간을 소비한다고 답했습니다. 

엔지니어링 경험에 따르면, 적절한 소프트웨어 도구를 선택하면 개별 연결 하나의 설계 시간이 평균 50% 단축됩니다. 당사의 자체 연구에서 효율성 계산기에 데이터를 입력한 600명 이상의 구조 엔지니어를 대상으로 조사한 결과, 매우 복잡한 연결의 경우 시간 단축이 80%에 달할 수 있는 것으로 나타났습니다.

모두 규정에 따르지만, 어떤 규정인가요?

유로코드가 처음 개발되었을 때, 앵커링 설계는 EN 설계 기준에 포함될 만큼 충분히 확립되지 않았습니다. 대부분은 EOTA(유럽 기술 평가 기관)가 개발한 ETAG 001의 두 가지 핵심 부속서(C 및 E)에 의해 다루어졌습니다. 

설계 엔지니어의 편의를 위해 이러한 모든 설계 지침은 이제 새로운 설계 문서인 EN 1992-4로 통합되었으며, 이는 현재 EN 체계 하의 국가에서 시행 가능한 설계 기준으로 채택이 거의 완료되었습니다. 그러나 EN 1992-4의 핵심은 ETAG 001: Annex C, TR 029 및 TR 045의 많은 설계 조항을 계승하고 있어 차이점은 제한적입니다.

그러나 EN이 IDEA StatiCa에서 다루는 유일한 기준은 아닙니다. 아래 표에서 IDEA StatiCa의 앵커링에 포함된 모든 규정을 확인하세요. 

IDEA StatiCa에서 지원하는 앵커링 규정

IDEA StatiCa에서 지원하는 다른 규정(중국, 홍콩, 러시아, 인도)은 앵커링 설계에 대한 직접적인 규정이 없습니다. 압축 상태의 콘크리트 검토는 모든 규정에 대해 다루어집니다. 

IDEA StatiCa가 AISC/ACI, 유로코드 및 기타 규정을 충족하는 방법

CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 방법은 앵커링 설계를 위한 가장 강력한 두 소프트웨어인 IDEA StatiCa와 Hilti의 PROFIS Engineering Suite를 구동합니다. CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)은 콘크리트 블록을 2D 접촉 요소로 단순화하는 데 편리합니다. IDEA StatiCa가 강재-콘크리트 모델을 처리하는 방법에 대한 몇 가지 원칙은 다음과 같습니다: 

• 콘크리트와 베이스 플레이트 사이의 연결은 압축만 저항합니다. 
• 압축은 콘크리트 블록의 변형을 나타내는 Winkler-Pasternak 지반 모델을 통해 전달됩니다. 
• 베이스 플레이트와 콘크리트 블록 사이의 인장력은 앵커 볼트가 부담합니다. 
• 전단력은 베이스 플레이트와 콘크리트 블록 사이의 마찰, 전단 키 또는 앵커 볼트의 전단에 의해 전달됩니다. 
• 전단에서의 앵커 저항은 해석적으로 평가됩니다. 
• 마찰은 베이스 플레이트-콘크리트 접촉면에서 완전한 단일점 구속으로 모델링됩니다.
• 전단 키는 쉘 요소로 모델링되며, 그라우트를 제외한 콘크리트 블록의 매입 깊이 중간에 구속됩니다. 이는 콘크리트에 대한 전단 키의 균일한 지압 응력 가정에 해당합니다.

CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)에 사용되는 가장 중요한 원칙과 절차에 대해 더 알고 싶으시다면, 일반 이론적 배경을 검토하실 것을 강력히 권장합니다. 

이론적 배경에서 IDEA StatiCa가 규정별 요구사항의 관점에서 강재-콘크리트 연결을 어떻게 처리하는지도 확인할 수 있습니다. 

AISC

• 앵커 규정 검토
• 콘크리트 블록 규정 검토 

유로코드

• 앵커 규정 검토
• 콘크리트 블록 규정 검토

다른 국가 기준의 경우, 지원 센터를 확인하세요.

강재-콘크리트 연결을 모델링하는 3가지 방법

이론은 충분합니다, 이제 실습해 봅시다! 설계 가능성에 관해서는 모델링하고 계산해야 하는 앵커링 연결의 유형이 실제로 중요하지 않습니다. IDEA StatiCa의 유연성을 통해 토폴로지에 제한 없이 기둥 베이스, 난간, 레일링 또는 봉 앵커링을 모델링할 수 있습니다. 

세 가지 다른 방법으로 연결을 모델링할 수 있습니다. 

첫 번째 방법은 연결 마법사를 사용하여 연결을 모델링하는 것입니다. 여기서 모멘트 또는 전단 연결 선택의 설계 가능성과 함께 네 가지 다른 토폴로지를 활용할 수 있습니다. 

마법사의 설계 제한을 두려워할 필요가 없습니다. 방대한 양의 재료와 제작 작업 중에서 선택할 수 있는 가능성은 상상력과 설계 예술의 날개를 펼칠 수 있게 해줍니다. 

경우에 따라 처음부터 연결을 설계해야 할 수도 있습니다. 이 경우에도 복잡한 과정을 두려워할 필요가 없습니다. 대부분의 앵커링 상세는 몇 분 안에 설계할 수 있습니다. 

3분 이내에 강재-콘크리트 연결을 설계하는 방법을 확인하세요. 

마지막으로, BIM 링크를 사용하여 CAD 소프트웨어에서 앵커링 모델을 가져올 수 있습니다. Autodesk 제품(Advance Steel 및 Revit)의 경우 콘크리트 블록이 모델 내에서 가져와집니다. Tekla Structures의 경우 이 제한을 극복하기 위해 우회 방법을 사용해야 합니다. 

FEA 소프트웨어의 BIM 링크도 사용할 수 있습니다. 이 경우 IDEA StatiCa에서 직접 콘크리트 블록을 모델링할 준비가 되어 있어야 합니다. 

강재-콘크리트 연결의 규정 검토

IDEA StatiCa는 모든 필요한 베이스 플레이트 검토, 콘크리트 및 앵커에 대한 대부분의 검토를 다룹니다. IDEA StatiCa는 사후 설치 앵커의 모든 검토를 다루지는 않습니다. 그 이유는 접착 앵커의 접착제 전단 저항이나 토크 제어 패스너의 분열력과 같은 정보가 누락되어 있기 때문입니다. 이를 위해서는 전문 소프트웨어를 사용해야 합니다. 여기서 제안은 매우 간단합니다 - CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)을 사용하는 유일한 소프트웨어는 Hilti의 PROFIS입니다. PROFIS Engineering Suite에 사용된 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 방법에 대해 더 읽어보세요. 

와셔 플레이트가 있는 앵커(매립형): 

• 인장 상태의 강재
• 전단 상태의 강재(레버 암 유무)
• 인장 상태의 콘크리트 파괴(콘)
• 뽑힘
• 전단 상태의 콘크리트 프라이아웃
• 콘크리트 블로우아웃
• 콘크리트 단부 파괴
• 불가능 - 콘크리트 분열 - 제조업체 정보 참조

직선 앵커(사후 설치):

• 인장 상태의 강재
• 전단 상태의 강재(레버 암 유무)
• 인장 상태의 콘크리트 파괴(콘)
• 전단 상태의 콘크리트 프라이아웃
• 콘크리트 단부 파괴
• 불가능 - 뽑힘 - 제조업체 정보 참조
• 불가능 - 복합 뽑힘 및 콘크리트 파괴 - 제조업체 정보 참조 
• 불가능 - 콘크리트 분열 - 제조업체 정보 참조

과거에 IDEA StatiCa가 처리할 수 없었던 부분 지지 베이스 플레이트 검토 요구사항을 매우 자주 접했습니다. 버전 20부터 이 누락된 검토가 가능해졌습니다.   

안전하게, 시간을 절약하고, 최적화하세요!

강재-콘크리트 연결 설계는 매우 시간이 많이 걸리고 까다로운 작업일 수 있지만, 올바른 도구 세트는 작업량을 빠르게 줄일 수 있습니다. 그것이 바로 콘크리트 블록의 강재 기초 연결 계산이 IDEA StatiCa에서 가장 많이 사용되고 요구되는 기능 중 하나인 이유입니다. IDEA StatiCa가 앵커링을 더 빠르고 효율적으로 설계하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 확인하고 싶으시다면, 14일 무료 체험을 해보실 수 있습니다. 

앵커링은 당사 웨비나에서 가장 자주 다루는 주제 중 하나이기도 합니다. 녹화본은 지원 센터에서 이용 가능합니다.