중국 기준에 따른 앵커 규정 검토

네 가지 앵커 볼트 유형이 있습니다:

• 직선형 
• 와셔 플레이트 - 원형 
• 와셔 플레이트 - 직사각형 

앵커의 규정 검토는 선택된 앵커 유형에 관계없이 사후 설치 앵커에 대해 JGJ 145-2013에 따라 수행됩니다.

프로젝트 설정에서 인장 및 전단력에 대한 콘크리트 콘 파괴 검토를 활성화/비활성화하는 설정을 사용할 수 있습니다. 콘크리트 콘 파괴 검토가 활성화되지 않은 경우, 전용 철근이 힘에 저항하도록 설계된 것으로 가정합니다. 힘의 크기는 현재 하중 효과에 대한 공식으로 제공됩니다. 

또한 콘크리트는 균열 또는 비균열로 설정할 수 있습니다. 비균열 콘크리트는 수축 균열을 방지하는 영구 압축 상태여야 합니다. 비균열 콘크리트의 저항력이 더 높습니다. 

일부 검토는 시험에 의해 결정되며 제조업체만 제공할 수 있고 관련 기술 제품 사양서에서 확인할 수 있으므로 수행되지 않습니다. 일부 파괴 모드는 적절한 상세 설계(예: 앵커 간격 또는 앵커와 단부 사이의 거리)로 방지할 수 있습니다. 해당 검토 항목은 다음과 같습니다:

• 패스너의 인발 파괴 (사후 설치 또는 기계식 앵커의 경우)
• 인발 및 콘크리트 파괴의 복합 파괴 (사후 설치 접착식 앵커의 경우)
• 콘크리트 쪼개짐 파괴
• 콘크리트 블로우아웃 파괴

앵커 인장 저항력

나사봉 형태의 앵커를 가정합니다. 앵커 인장 저항력은 JGJ 145-2013 – 6.1.2에 따라 검토됩니다:

\[N_{Rd,s} = \frac{N_{Rk,s}}{\gamma_{Rs,N}}\]

\[N_{Rk,s}=f_{yk}\cdot A_s\]

여기서:

• \(N_{Rk,s}\) – 강재 파괴 시 패스너의 특성 저항력
• \(\gamma_{Rs,N} = 1.3\) – 인장 시 강재 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)
• \(f_{yk}\) – 앵커 볼트의 특성 항복강도
• \(A_s\) – 앵커 인장 응력 면적

인장 시 앵커의 콘크리트 파괴 저항력 

JGJ 145-2013 – 6.1.3에 따라 공통 인장 파괴 콘을 형성하는 앵커 그룹에 대해 검토가 수행됩니다:

\[N_{Rd,c} = \frac{N_{Rk,c}}{\gamma_{Rc,N}}\]

\[N_{Rk,c} = N_{Rk,c}^0\cdot \frac{A_{c,N}}{A_{c,N}^0} \cdot \psi_{s,N} \cdot \psi_{re,N} \cdot \psi_{ec,N}\]

여기서: 

• \(N_{Rk,c}^0 = 7.0 \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot h_{ef}^{1.5}\) – 인접 패스너 또는 콘크리트 부재 단부의 영향에서 멀리 떨어진 균열 콘크리트에서 패스너의 특성 강도 
• \(N_{Rk,c}^0 = 9.8 \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot h_{ef}^{1.5}\) – 인접 패스너 또는 콘크리트 부재 단부의 영향에서 멀리 떨어진 비균열 콘크리트에서 패스너의 특성 강도 
• \(f_{cu,k}\) – 콘크리트 특성 압축 입방체 강도 
• \(h_{ef} = \min \left( h_{emb}, \max \left( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \frac{s_{max}}{3} \right) \right) \) – 매입 깊이
  • \( h_{emb}\) – 콘크리트에 매입된 앵커 길이 
  • \(c_{a,max}\) – 앵커에서 가장 가까운 세 단부 중 하나까지의 최대 거리 
  • \(s_{max}\) – 앵커 간 최대 간격
• \(A_{c,N}\) – 앵커 그룹에 대한 콘크리트 파괴 콘 면적 
• \(A_{c,N}^0 = (3.0 \cdot h_{ef})^2\) – 단부 영향을 받지 않는 단일 앵커의 콘크리트 파괴 콘 면적 
• \(\psi_{s,N} = 0.7+0.3\cdot \frac{c}{c_{cr,N}}\) – 콘크리트 부재 단부에 대한 패스너의 근접성으로 인한 콘크리트 내 응력 분포와 관련된 매개변수
• \(c\) – 앵커에서 단부까지의 최소 거리 
• \(c_{cr,N}=1.5\cdot h_{ef}\) – 인장 하중 하에서 콘크리트 파괴 시 앵커의 특성 저항력 전달을 보장하기 위한 특성 단부 거리 
• \(\psi_{re,N} = 0.5+\frac{h_{ef}}{200}\le 1.0\) – 표면 박리를 고려하는 매개변수
• \(\psi_{ec,N} = \psi_{ec,N,x} \cdot \psi_{ec,N,y}\) – 인장 시 편심 하중을 받는 앵커 그룹에 대한 수정계수
• \( \psi_{ec,N,x} = \frac{1}{1+2\cdot \frac{e_{N,x}}{s_{cr,N}}}\) – x방향 편심에 따른 수정계수 
  • \(e_{N,x}\)– x방향 인장 하중 편심 
  • \(s_{cr,N}\) – 인장 하중 하에서 콘크리트 콘 파괴 시 앵커의 특성 저항력을 보장하기 위한 앵커의 특성 간격 
• \( \psi_{ec,N,y} = \frac{1}{1+2\cdot \frac{e_{N,y}}{s_{cr,N}}}\) – y방향 편심에 따른 수정계수 
  • \(e_{N,y}\) – y방향 인장 하중 편심 
• \(\gamma_{Rc,N} = 3.00\) – 인장 시 콘크리트 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)

전단 저항력

앵커 전단 강재 저항력은 JGJ 145-2013 – 6.1.14에 따라 검토됩니다. 마찰은 고려하지 않습니다. 레버 암 유무에 따른 전단력은 베이스 플레이트 제작 작업 설정에 따라 구분됩니다. 

스탠드오프: 직접의 경우, 레버 암 없는 전단력을 가정합니다:

\[ V_{Rd,s} = \frac{V_{Rk,s}}{\gamma_{Rs,V}} \]

\[ V_{Rk,s} = 0.5 \cdot f_{yk} \cdot A_s \]

여기서:

• \(f_{yk}\) – 앵커 볼트의 항복강도 
• \(A_s\) – 인장 응력 면적 
• \(\gamma_{Rs,V} = 1.3\) – 전단 시 강재 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)

스탠드오프: 모르타르 줄눈의 경우, 레버 암 있는 전단력을 가정합니다:

\[ V_{Rd,s} = \frac{\min(V_{Rk,s1}, V_{Rk,s2})}{\gamma_{Rs,V}} \]

\[ V_{Rk,s1} = 0.5 \cdot f_{yk} \cdot A_s \]

\[ V_{Rk,s2} = \frac{\alpha_M \cdot M_{Rk,s}}{l_0} \]

여기서:

• \(V_{Rk,s1}\) – 레버 암 없는 강재 파괴 시 패스너의 특성 저항력
• \(V_{Rk,s2}\) – 레버 암 있는 강재 파괴 시 패스너의 특성 저항력
• \(\gamma_{Rs,V} = 1.3\) – 전단 시 강재 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)
• \(f_{yk}\) – 앵커 볼트의 항복강도 
• \(A_s\) – 인장 응력 면적 
• \(\alpha_M=2.0\) – 패스너의 구속 정도를 고려하는 계수 – 완전 구속 가정
• \(M_{Rk,s} = M^0_{Rk,s} \cdot \left(1 - \frac{N_{sd}}{N_{Rds}}\right)\) – 축력의 영향을 받는 패스너의 특성 휨 강도 
  • \(N_{sd}\) – 설계 인장력 
  • \(N_{Rds}\) – 강재 파괴에 대한 패스너의 인장 강도 
  • \(M^0_{Rk,s} = 1.2 \cdot W_{el} \cdot f_{yk}\) – 패스너의 특성 휨 강도 
  • \(W_{el} = \frac{\pi \cdot d_s^3}{32}\) – 패스너의 탄성 단면계수 
  • \(d_s\) – 나사산을 고려하여 감소된 앵커 직경 
• \(l_0 = 0.5 \cdot d + t_g + \frac{t_p}{2}\) – 레버 암 길이 
  • \(d\) – 앵커 직경 
  • \(t_g\) – 그라우트층 두께 
  • \(t_p\) – 베이스 플레이트 두께

콘크리트 프라잉 저항력 

콘크리트 프라잉 저항력은 JGJ 145-2013 – 6.1.26에 따라 공통 베이스 플레이트 위의 앵커 그룹에 대해 수행됩니다. \(N_{Rk,c}\) 계산 시 모든 앵커는 인장 상태로 가정합니다. 따라서 인장 시 콘크리트 콘 파괴 계산과 다를 수 있습니다.

\[V_{Rd,cp} = \frac{V_{Rk,cp}}{\gamma_{Rcp}} \]

\[V_{Rk,cp} = k \cdot N_{Rk,c}\]

여기서: 

• \(k = 2.0\) – 패스너 매입 깊이를 고려하는 계수 
• \(N_{Rk,c}\) – 패스너 또는 패스너 그룹의 특성 콘크리트 콘 파괴; 모든 앵커는 인장 상태로 가정 
• \(\gamma_{Rcp} = 2.50\) – 콘크리트 프라잉 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)

콘크리트 단부 파괴 저항력

콘크리트 단부 파괴는 취성 파괴이며, 최악의 경우를 검토합니다. 즉, 단부 근처에 위치한 앵커만이 전체 베이스 플레이트에 작용하는 전체 전단 하중을 전달하는 것으로 가정합니다. 앵커가 직사각형 패턴으로 배치된 경우, 검토 단부의 앵커 열이 전단 하중을 전달합니다. 앵커가 불규칙하게 배치된 경우, 검토 단부에 가장 가까운 두 앵커가 전단 하중을 전달합니다. 전단 하중 방향의 두 단부를 검토하며, 최악의 경우가 결과에 표시됩니다.

전단력 합력 방향에 따른 검토 단부 

검토는 JGJ 145-2013 – 6.1.15에 따라 수행됩니다.

\[V_{Rd,c} = \frac{V_{Rk,c}}{\gamma_{Rc,V}}\]

\[V_{Rk,c} = V_{Rk,c}^0 \cdot \frac{A_{c,V}}{A_{c,V}^0} \cdot \psi_{s,V} \cdot \psi_{h,V} \cdot \psi_{\alpha,V} \cdot \psi_{re,V} \cdot \psi_{ec,V}\]

여기서:

• \(V_{Rk,c}^0 = 1.35 \cdot d^{\alpha} \cdot l_f^{\beta} \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot c_1^{1.5}\) – 균열 콘크리트에서 패스너의 특성 전단 강도 초기값
• \(V_{Rk,c}^0 = 1.9 \cdot d^{\alpha} \cdot l_f^{\beta} \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot c_1^{1.5}\) – 비균열 콘크리트에서 패스너의 특성 전단 강도 초기값
• \(d\) – 앵커 직경
• \(\alpha = 0.1 \cdot \left( \frac{l_f}{c_1} \right)^{0.5}\) – 계수
• \(l_f = \min(h_{ef}, 8 \cdot d)\) – 패스너 길이와 관련된 매개변수
  • \(h_{ef}\) – 콘크리트에 매입된 앵커 길이
• \(\beta = 0.1 \cdot \left( \frac{d}{c_1} \right)^{0.2}\) – 계수
  • \(f_{cu,k}\) – 콘크리트 특성 압축 입방체 강도
  • \(c_1\) – 하중 방향의 단부를 향한 방향 1에서 패스너의 단부 거리
• \(A_{c,V}\) – 이상화된 콘크리트 파괴체의 실제 면적
• \(A_{c,V}^0 = 4.5 \cdot c_1^2\) – 파괴 콘의 기준 투영 면적
• \(\psi_{s,V} = 0.7 + 0.3 \cdot \frac{c_2}{1.5c_1} \leq 1\) – 콘크리트 부재 단부에 대한 패스너의 근접성으로 인한 콘크리트 내 응력 분포와 관련된 매개변수
  • \(c_2\) – 방향 1에 수직인 패스너의 단부 거리로, 복수의 단부 거리를 가진 좁은 부재에서 가장 작은 단부 거리
• \(\psi_{h,V} = \left( \frac{1.5 \cdot c_1}{h} \right)^{0.5} \geq 1\) – 얕은 콘크리트 부재에 위치한 앵커에 대한 수정계수
  • \(h\) – 콘크리트 부재 두께
• \(\psi_{\alpha,V} = \sqrt{ \frac{1}{(\cos \alpha_V)^2 + (0.4 \cdot \sin \alpha_V)^2} } \geq 1\) – 콘크리트 단부와 각도를 이루며 하중을 받는 앵커에 대한 수정계수
  • \(\alpha_V\) – 패스너 또는 패스너 그룹에 작용하는 하중과 검토 중인 자유 단부에 수직인 방향 사이의 각도
• \(\psi_{re,V} = 1.00\) – 표면 박리 효과를 고려하는 매개변수, 단부 철근 또는 스터럽 없음으로 가정
• \(\psi_{ec,V} = \frac{1}{1 + \frac{2e_V}{3c_1}} \leq 1\) – 전단력에 편심 하중을 받는 앵커 그룹에 대한 수정계수
  • \(e_V\) – 전단 하중 편심
• \(\gamma_{Rc,V} = 2.5\) – 프로젝트 설정에서 수정 가능한 콘크리트 단부 파괴에 대한 부분 안전계수

강재에서 인장력과 전단력의 상호작용 

사후 설치 패스너의 인장력과 전단력의 상호작용은 강재 및 콘크리트 파괴 모드에 대해 별도로 결정됩니다. 강재에서의 상호작용은 JGJ 145-2013 – 6.1.28에 따라 검토됩니다. 강재에서의 상호작용은 각 앵커에 대해 개별적으로 검토됩니다.

\[ \left ( \frac{N_{sd}}{N_{Rd,s}} \right )^2 + \left ( \frac{V_{sd}}{V_{Rd,s}} \right )^2 \le 1.0 \]

콘크리트에서 인장력과 전단력의 상호작용

 콘크리트에서의 상호작용은 JGJ 145-2013 – 6.1.29에 따라 검토됩니다.

\[ \left ( \frac{N_{sd}}{N_{Rd,i}} \right )^{1.5} + \left ( \frac{V_{sd}}{V_{Rd,i}} \right )^{1.5} \le 1.0 \]

서로 다른 파괴 모드에 대해 \(N_{Ed} / N_{Rd,i} \) 및 \(V_{Ed} / V_{Rd,i} \)의 최대값을 사용해야 합니다. \(N_{Ed}\) 및 \(N_{Rd,i}\)의 값은 종종 앵커 그룹에 속한다는 점에 유의하십시오.

스탠드오프 앵커

스탠드오프 앵커는 전단력, 휨 모멘트, 압축력 또는 인장력을 받는 바 요소로 설계됩니다. 이러한 내력은 유한요소 모델에 의해 결정됩니다. 앵커는 양쪽이 고정되며, 한쪽은 콘크리트 면에서 0.5×d 아래에, 다른 쪽은 플레이트 두께의 중간에 위치합니다. 좌굴 길이는 안전측으로 바 요소 길이의 두 배로 가정합니다. 소성 단면계수를 사용합니다. 바 요소는 GB 50017-2017에 따라 설계됩니다. 전단력은 강재의 항복강도를 감소시킬 수 있지만, 베이스 플레이트 아래에 너트를 수용하기 위한 앵커의 최소 길이는 전단력이 전단 저항력의 절반에 도달하기 전에 앵커가 휨으로 파괴되도록 보장합니다. 따라서 감소는 필요하지 않습니다. 휨 모멘트와 압축력 또는 인장 강도의 선형 상호작용을 가정합니다.

전단 저항력 (JGJ 145-2013 – 6.1.14):

\[ V_{Rd,s} = \frac{V_{Rk,s}}{\gamma_{Rs,V}} \]

\[ V_{Rk,s} = 0.5 \cdot f_{yk} \cdot A_s \]

여기서:

• \(f_{yk}\) – 앵커 볼트의 항복강도 
• \(A_s\) – 인장 응력 면적 
• \(\gamma_{Rs,V} = 1.3\) – 전단 시 강재 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)

인장 저항력 (JGJ 145-213 – 6.2.1):

\[N_{Rd,s} = \frac{N_{Rk,s}}{\gamma_{Rs,N}}\]

\[N_{Rk,s}=f_{yk}\cdot A_s\]

여기서:

• \(N_{Rk,s}\) – 강재 파괴 시 패스너의 특성 저항력
• \(\gamma_{Rs,N} = 1.3\) – 인장 시 강재 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)
• \(f_{yk}\) – 앵커 볼트의 특성 항복강도
• \(A_s\) – 앵커 인장 응력 면적

압축 저항력 (GB 50017-2017 – 7.2.1):

\[ N_{c,Rd,s} = \frac{\varphi \cdot A_s \cdot f_{yk}}{\gamma_{Rs,N}} \]

여기서:

• \( \varphi = \frac{1}{2 \cdot \lambda_n^2} \cdot \left[ (\alpha_2 + \alpha_3 \cdot \lambda_n + \lambda_n^2) - \sqrt{(\alpha_2 + \alpha_3 \cdot \lambda_n + \lambda_n^2)^2 - 4 \cdot \lambda_n^2} \right]\) – 좌굴 감소계수 (GB 50017-2017 – D.0.5)
• \(  \alpha_1 = 0.73 \) – c급 계수 (GB 50017-2017 – 표 D.0.5)
• \(  \alpha_2 \)  – c급 계수, \(\lambda_n \le 1.05\)일 때 \(\alpha_2 = 0.906\), \(\lambda_n > 1.05\)일 때 \(\alpha_2 = 1.216\) (GB 50017-2017 – 표 D.0.5)
• \(  \alpha_3 \)  – c급 계수, c급 계수, \(\lambda_n \le 1.05\)일 때 \(\alpha_3 = 0.595\), \(\lambda_n > 1.05\)일 때 \(\alpha_3 = 0.302\) (GB 50017-2017 – 표 D.0.5)
• \(\lambda_n = \frac{\lambda}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{E}{f_{yk}}} \) – 상대 세장비 (GB 50017-2017 – 식 (D.0.5-2))
• \(\lambda = \frac{l_{cr}}{i}\) – 앵커 볼트 세장비 (GB 50017-2017 – 식 (7.2.2-1))
• \(l_{cr} = 2 \cdot l_0\) – 좌굴 길이 (볼트가 콘크리트에 고정되고 베이스 플레이트에서 자유롭게 회전할 수 있다는 안전측 가정)
• \(l_0 = 0.5 \cdot d + t_g + \frac{t_p}{2}\) – 레버 암 길이
• \(d\) – 앵커 직경
• \( t_g \) – 간격 높이
• \(t_p\) – 베이스 플레이트 두께
• \(i = \sqrt{\frac{I}{A_s}}\) – 앵커 볼트의 회전 반경
• \(I = \frac{\pi \cdot d_s^4}{64}\) – 볼트의 단면 2차 모멘트
• \(d_s = \sqrt{4 \cdot A_s / \pi}\) – 나사산을 고려하여 감소된 직경
• \(A_s\) – 나사산을 고려하여 감소된 앵커 면적
• \(f_{yk}\) – 앵커 항복강도
• \(E\) – 탄성계수
• \(\gamma_{Rs,N} = 1.30\) – 인장 시 강재 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)

휨 저항력 (JGJ 145-2013 – 6.1.26):

\[ M_{Rd,s} = \frac{M_{Rk,s}}{\gamma_{Rs,V}} \]

\[ M_{Rk,s} = 1.2 \cdot W_{el} \cdot f_{yk} \]

• \( W_{el}= \frac{\pi d_s^3}{32} \) – 볼트의 탄성 단면계수
• f_yk – 볼트 항복강도
• γ_Rs,V =1.3 – 전단 시 강재 파괴에 대한 부분 안전계수 (프로젝트 설정에서 편집 가능)

앵커 강재 이용률

\[ \frac{N_{sd}}{N_{Rd,s}} + \frac{M_{sd}}{M_{Rd,s}} \le 1 \]

여기서:

• N_sd – 인장 (\(N_{sd}\)) 또는 압축 (\(N_{c,sd}\)) 설계력
• N_Rd,s – 인장(양수) 또는 압축(음수 부호) 설계 저항력
• M_sd – 설계 휨 모멘트
• M_Rd,s = M_pl,Rd – 설계 휨 저항력