콘크리트에 앵커 플레이트를 부착하기 위한 솔루션은 어떤 것들이 있을까요?

헤드볼트, 갈고리볼트, 헤드스터드, 확장앵커, 부착식앵커, 언더컷앵커, 스크류앵커 등 매우 다양한 솔루션이 있으며, 각 솔루션은 용도 및 설치환경에 따라 각기 다른 이점 (성능, 안정성, 시공속도 등)을 제공합니다.

그렇다면, 어떻게 적합한 솔루션을 선택할 수 있을까요?

첫 번째 단계는 유럽의 EAD, 미국의 ACI 355와 같은 공인된 평가기준에 따라 자격을 갖춘 평가기관에 의해 검증된 평가서(ETA, ICC-ESR 등)를 확인하여 용도에 적합한 앵커 솔루션의 목록을 추리는 것입니다. 예를 들어, 내진설계가 필요하다면 위에서 언급한 평가서(ETA, ICC-ESR)에서 내진설계 적합성 및 요구 성능이 검증된 앵커 솔루션만 고려하면 됩니다. 두 번째 단계는 유럽의 EN1992-4, 미국의 ACI 318, 한국의 KDS 14.20.54와 같은 적법한 설계기준에 따른 설계를 통해 하중조건을 만족하지 않는 모든 솔루션을 필터링하는 것입니다. 세 번째 단계는 생산성, 시공성, 경제성과 같은 측면을 고려해야 합니다. 마지막으로 각 솔루션에 적합한 시공 지침에 따른 시공자의 올바른 시공이 이루어져야 합니다. 적합한 설계와 시공을 돕기 위한 신뢰할 수 있는 소프트웨어와 엔지니어링 서비스, 안전하고 정확한 시공을 돕는 시공솔루션(토크 조절, 먼지제거 등)을 제공할 수 있는 제품인지도 선택 시 고려할 중요한 요소들입니다.

다양한 제조사와 다양한 제품의 앵커가 있지만 모든 후시공 앵커가 콘크리트에 하중을 전달하는 방법은 기본적으로 아래의 세가지 기본원리 중 하나 또는 세가지 원리가 조합된 것입니다. 

마찰력 (Friction)

앵커를 콘크리트 안에서 확장시켜 발생하는 마찰력(R)에 의해 인장 하중(N)이 콘크리트 모재에 전달됩니다. 마찰저항을 위해 필요한 확장력(Fexp)은 비틀림 또는 변위 제어를 통해 생성할 수 있습니다.
비틀림 제어 확장앵커의 경우 조임 토크를 가해 웨지 또는 슬리브를 확장시켜 횡방향 응력(확장력)을 발생시키는 앵커이며 HST3 또는 HSL-4같은 종류의 앵커가 해당됩니다.



걸림력 (Keying)
콘크리트의 안쪽을 깎아 고정장치(앵커)와 직접 맞물리는 힘(interlocking)에 의해 하중이 전달되는 원리입니다. 인장 하중(N)은 모재에 작용하는 반력(R)과 평형을 이룹니다.
HDA 언더컷 앵커 또는 HUS3 스크류 앵커 등이 이 원리를 이용하는 앵커입니다.



부착력 (Bonding)
앵커 로드와 콘크리트 천공 홀 벽 사이에 HIT-RE 500 V3 또는 HIT-HY 200-R과 같은 접착제를 채워 일체화 시킴으로써 부착력(τb)에 의해 하중을 전달하는 원리입니다.




3가지 기본원리의 조합 및 복합작용
많은 앵커가 위에서 언급한 3가지 기본원리의 조합으로 고정력을 얻습니다. 예를 들어, 슬리브 확장 앵커는 콘의 변위로 인해 확장된 슬리브가 콘크리트 천공 홀 벽에 팽창력을 가하여 마찰을 통해 축방향 힘을 콘크리트에 전달합니다. 동시에 이 팽창력은 콘크리트 모재의 영구적인 국부 변형을 유발하여 걸림력이 발생합니다.