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과제기본정보

균열보수성능을 확보한 콘크리트용 후설치 앵커 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C157476-01
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 건설업
2순위 원자력 | 핵자료 기술 | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 None | None | None 과제유형 응용
과제명 균열보수성능을 확보한 콘크리트용 후설치 앵커 개발
주관연구기관 단국대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 박태원
소속 (학교)단국대학 직위 부교수
기관 대표번호 02-709-2458 FAX 02-794-7442
총 연구기간 2020-04-13 ~ 2021-12-31
당해연도 연구기간 2020-04-13 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 159,000,000 5,340,000 48,060,000 53,400,000 212,400,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 1. 최근 건설현장에서 후설치 앵커로 인한 다수의 사고 발생으로 많은 인명피해가 발생하고 있으며, 이로 인한 경제적인 손실이 급속히 확대되고 있음. 특히 후설치 앵커
는 구조체와 구조체간 또는 구조체와 비구조체를 연결시키는 중요한 건설재료임에도 국내건설시장에 관련 기준이 제정되지 않아 시급한 개선이 필요함.

2. 경주(2016) 및 포항(2017) 지진으로 인하여 국내에 내진보강공사가 급격히 증가하고 있으며 대부분의 내진보강공사는 기존구조물과 내진보강체 사이에 후설치 앵커
를 이용한 일체화가 진행되고 있으나 성능검토는 미흡한 실정임.

3. 후설치 앵커가 가져야 할 성능 중, 중요한 사항이 균열 하에서 성능임. 유럽기준(ETA)이나 미국(ACI)의 기준에는 균열하에서 비균열 앵커 성능의 일정비율을 확보하
여야 하며, 이에 따른 시험기준이 제시되어 있으나 우리나라의 경우, 이에 대한 기준이 부족함.

4. 후설치 앵커의 상세를 개선하여 콘크리트에 일정수준(0.05mm)의 균열이 발생하여도 에폭시 등을 추가 주입할 수 있는 상세를 개발하여 비균열 콘크리트에서 성능의
50% 이상을 발현하는 후설치 앵커의 개발을 목표로 함.
최종목표 후설치 앵커의 형상을 개선하여 균열상황(0.3mm)에 대해서도 정상상황의 50%이상의 성능을 발현하는 콘크리트용 후설치 앵커 개발

1) 기존 후설치 앵커의 인발 및 전단 성능을 개선한 후 후설치 앵커 개발 및 성능검토
2) 균열 상황(균열폭 0.3mm 이내)하에서 균열 전 상황의 50% 성능 발현
3) 균열 상황에서 균열버수용 에폭시 주입가능 앵커 개발 및 성능검토
4) 개선한 후설치 앵커의 다양한 구조물에서의 활용성 확보 및 국내 콘크리트 앵커 설계법의 기준으로 활용
연구내용 및 범위 1. 후설치 앵커 성능실험(비균열 콘크리트)
1) 비균열 콘크리트에서의 성능을 갖추기 위한 앵커를 개발하고 이에 대한 성능실험을 통해 앵커의 직경 등의 모델별 DB를 구축함. 우선 강재의 재료실험을 통하여 최
적 치수 및 천공비트의 크기를 제시하고 특성시험을 수행함. 이를 통하여 가급적이면 콘 파괴를 유도할 수 있는 유효계수를 결정함.
2) 기준시험 및 신뢰성 시험 ,사용조건 시험을 통하여 앵커 직경별 성능을 DB로 확보함. 또한 성능이 추가로 개선될 여지가 있는 factor을 도출하여 개선 가능성이 있는
부분에 대해 개선을 수행함. 전체 시험에 대한 변동계수는 15%를 넘지 않도록 관리함. 가장 많이 사용되고 있는 M10, M12, M16 등에 대한 DB를 구축함.
3) 개발된 후설치 앵커의 검증을 위한 기초자료로 DB를 구축하기 위한 실험을 수행하며 해당 제품에 대한 인증은 공동연구기관에서 필요시 받기로 함. 다만, 본 연구의
신뢰성을 높이기 위하여 실험데이터 구축을 통하여 DB가 구성된 후에는 KORAS인증기관에 DB에 대한 검증실험은 본 연구에서 진행하여 데이터의 신뢰성을 높일 예
정임.

2. 후설치 앵커 성능실험(균열 콘크리트)
1) 후설치 앵커의 비균열 콘크리트의 성능을 확인 한 후, 비균열 콘크리트까지 연구범위를 확대함. 연구진은 해당분야의 연구를 수행하기 위하여 2019년 2월 독일의 시
험기관인 MPA에 시험기관을 방문하여 개략적인 실험 노하우에 대한 지식을 습득하였음. 특히 균열 콘크리트를 제작하기 위한 노하우를 습득하고 해당 시스템을 구축
하였음.
2) 비균열 콘크리트 실험을 수행한 개발 앵커에 대하여 이에 대한 성능실험을 통해 앵커의 직경 등의 모델별 DB를 구축함. 우선 강재의 재료실험을 통하여 최적 치수 및
천공비트의 크기를 제시하고 특성시험을 수행함. 이를 통하여 가급적이면 콘파괴를 유도할 수 있는 유효계수를 결정하고 이를 균열콘크리트에 적용시킴.
3) 기준시험 및 신뢰성 시험, 사용조건 시험을 통하여 앵커 직경별 성능을 DB로 확보함. 또한 성능이 추가로 개선될 여지가 있는 factor을 도출하여 개선가능성이 있는
부분에 대해 개선을 수행함. 전체 시험에 대한 변동계수는 15%를 넘지 않도록 관리함. 가장 많이 사용되고 있는 M10, M12, M16 등에 대한 DB를 구축함.
4) 본 연구에서 수행되는 기준 실험을 통하여 개발된 앵커의 파괴양상 및 뽑힘파괴나 강제파괴는 지양하고 콘크리트 콘 파괴를 유도함. 이를 통하여 유효계수를 산정하
여 설계에 반영하도록 함. 본 앵커의 설계프로그램을 엑셀로 작성하여 설계매뉴얼을 제시함.

3. 후설치 앵커 시험용 균열콘크리트 제작
1) 일반적으로 앵커성능실험을 위해서는 900mm×900mm 높이 150mm의 시편을 제작하여 1개의 앵커에 대한 실험을 수행하나 균열콘크리트에 대한 실험은 콘크리트 모
재에 균열을 발생시키고 실험도중 이를 일정하게 유지시키기 어려워 1800mm×900mm 이상의 모재를 제작하여 실험을 수행하는 경우가 다수임. 특히 1개 이상의 균열
콘크리트에 대한 실험을 진행하는 경우, 상호 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 선행연구를 수행한 후, 본 연구를 진행할 예정임.
2) 모재 콘크리트를 제작 하고 균열을 유발시킨 후에 균열을 일정하게 유지시키기 위한 가력장비가 필요함. 본 연구진은 연구가 종료된 이후에도 실무에서 사용되는 앵
커의 성능실험을 지속적으로 수행하고, 우리나라에 균열콘크리트에 대한 후설치 앵커의 성능실험이 가능한 곳이 없는 것을 고려하여 시스템을 지속적으로 운영할 예
정임. 이를 위해 본 연구진이 보유한 실험실 일부에 셋팅을 풀지 않고 지속적인 실험을 수행할 수 있도록 할 예정임.

4. 미국 ACI 355.4 및 ETA 기준에 적합한 실험 실시
1) 본 연구진이 수행하는 연구결과는 DB를 확보하기 위함이며 공동연구기관이 해외진출을 위한 성적서로 활용할 수는 없음. 이는 해외 시험기관의 인증비용이 과다(1개
직영에 대한 인증실험비용으로 약 250,000유로)하므로 본 연구를 통하여 충분히 실험을 수행하여 DB를 확보할 예정임. 또한, 본 연구에서는 연구결과에 대해 KCL 등
의 기관의 입회하에 공인성적서를 발행할 예정임.
2) 우리나라 콘크리트구조 학회기준(2017)에는 후설치 앵커의 설계기준이 제시되어 있으나 이를 시험하는 방법을 제시하거나 인증을 받는 방안을 제시하고 있지는 않으
므로 추후 해당기관에서 인증을 받을 수 있도록 해당기관에서 제시하는 시험방법을 인용하여 실험을 진행할 예정임. 이를 위하여 미국 콘크리트 학회 및 ETA에서 제
시한 실험기준 만족을 목표로 연구를 진행할 예정임.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 전단 / 인발 및 균열 보수 성능이 개선도니 후설치 앵커 개발 1. 전단/인발능력이 향상된 콘크리트용 후설치 앵커 개발
2. 균열 보수 성능을 확보한 콘크리트용 후설치 앵커 개발
3. 재료 시험 및 개발된 앵커 시제품 제작 및 콘크리트 모재 실험 수행
4. 균열 콘크리트에 대한 특성 / 기준 / 신뢰성 / 사용조건 실험
5. 국내 기준 및 해외기준(ACI 및 ETA)에 적합한 성능 검토(실험포함)
6. 미국 내진설계기준 부합 검토 / KORAS 인증기관 시험 / 설계매뉴얼 제시
연구성과 기술적 기대성과 1. 고성능 앵커 개발을 통한 해외기술 의존도 해소 및 세계 동등수준 기술 확보
2. 건축 및 토목 구조물 등 사회기반 시설물에 대한 내구성능 향상 기술 확보
3. 균열 보수가 가능한 후설치 앵커의 개발을 통한 선진기술 수준 도약
사회 경제적 파급효과 - 사회적 측면
1) 앵커 주위 균열로 인한 2차 사고방지를 통한 안전한 사회 구축
2) 내진보강공사에 사용되는 앵커 성능 향상을 통한 내진보강사업 현실화

- 경제적 및 산업적 측면
1) 균열 후 앵커의 보수방안을 제시하여 구조체의 수명연장
2) 국내제품 해외수출을 위한 성능평가 DB 구축 및 외산자재 국산화대체
활용방안 1. 활용범위의 확대

1) 다양한 구조물에 활용이 가능한 고성능 건설자재 및 소재의 생산성 향상과 적용기술 개발 활용
2) 본 연구개발 단계에서 실시되는 실험 데이터 구축을 통해 해외기준 검증 및 국내기술에 부합한 콘크리트 앵커 설계법 제안의 기초원천 자료로써 활용 가능
3) 초고층 커튼월, 석재, 외장 패널, 설비 및 휀스 등 다양한 건설 기반 시설에 적용 가능하며, 인명과 직접적 관계가 있는 엘리베이터 레일 고정, 도로공사 및 교
각 구조물 등의 시설물에도 활용이 가능함.

2. 국내 상황을 고려한 콘크리트 앵커 설계법의 기준으로 활용

1) 본 앵커 시스템 개발을 통해 파악한 이론 및 실험적 데이터를 통해 콘크리트용 앵커 시스템 설계에 활용이 가능하며, 기존 설계식과의 적합성 평가 및 구조
물 안정성 검토에 활용
2) 엘리베이터, 덕트, 커튼월, 마감재 및 구조물, 가로등, 표지판, 내진보강, 터널 대피소 등 건축 / 토목 산업 전반에 걸친 활용 및 확대 적용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 균열콘크리트 후설치 앵커 보수성능 - -
영문 Crack Concrete Post-installed Anchor Repair performance - -
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 균열보수성능을 확보한 콘크리트용 후설치 앵커 개발 최종보고서_Final.pdf   다운로드
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