Ground anchors are reinforcing systems that are designed primarily to resist tensile loads; e.g., to ensure the stability of foundations and retaining walls, to restrain the buoyancy of tanks, to stabilize various types of offshore construction, and to decrease the possibility of overturning for tall structures.
The mechanics of anchor behavior are still not well known; therefore, research is needed to provide a thorough understanding of anchor behavior during uplift by laboratory and field tests. In particular, the number of studies on underreamed anchors is inadequate in contrast to the numerous investigations on shaft anchors and plate anchors.
Underreamed anchors are composed of a reamed plate part and a friction part. In this study, a series of laboratory model tests was carried out in sand to investigate the pullout capacity of an underreamed anchor. Instrumentation was employed to determine the separated resistances which the shaft portion and the reamed plate of underreamed anchor undertake, respectively. Based on the test results, we analyzed how the pullout resistances of the friction part and plate part affect the resistance of the underreamed anchor under the same test conditions.
The analysis of the pullout resistance-displacement relationship of each test result reveals that the separated friction and bearing resistances of the expanded tension anchorage are smaller than the pullout resistance of friction anchorage and plate anchorage, respectively, when the tests are carried out in the same test conditions. Based on the results, it has been proposed that the pullout resistance of the underreamed anchorage could be expressed using reduction coefficients, respectively multiplied to the pullout resistances of friction and plate anchorages carried out in the same test conditions.
With an increase in the reaming ratio, the section area of the reamed portion is reduced because the shaft section area diminishes and hence the coefficient α increases. On the other hand, the enlargement of the failure bulb causes the effective length of the friction shaft to shorten and thus the coefficient β diminishes with an increase in the reaming ratio. The material property in the sand bed does not affect coefficients α and β.
Besides, an artificial neural network model was utilized to reliably estimate the respective friction and plate anchorage resistances. The results of this study indicate that a reliable evaluation of reduction coefficients, with considering the most influencing factors, can make it possible to properly evaluate the pullout resistance of an underreamed anchorage.
지반 보강재로 널리 이용되는 지반 앵커와 지반 네일의 인발 저항력을 증진시키기 위한 방법으로 저면을 확공하는 방법에 대한 다양한 시도가 이루어져왔다. 이러한 확공형 앵커와 확공형 지반네일은 형태가 거의 동일하며 지반 보강재로 이용될 때의 거동 역시 동일한 양상을 보이므로 확공형 보강재로 정의할 수 있다. 그러나, 마찰형 앵커나 지압형 앵커에 대하여 많은 연구가 수행된 것에 반해 확공형 보강재에 대한 연구는 상대적으로 미미하며 특히 확공형 보강재의 인발 저항력 산정에 관한 연구는 초보적인 단계에 머물고 있는 실정이다. 본 연구에서는 마찰부분과 지압부분의 저항력과 확공형 보강재의 인발 저항력과의 상관관계를 연구하기 위하여 실내에서 토조를 이용하여 모형지반을 조성하고 마찰저항과 지압에 의한 저항력을 서로 분리하여 측정할 수 있는 확공형 보강재 모형을 이용하여 실내 실험을 수행하였다. 또한 확공형 보강재의 거동과 밀접한 관련이 있는 마찰형 보강재와 지압형 보강재에 대해서도 동일한 조건에서 모형실험을 수행함으로써 확공형 보강재의 저항력에 미치는 마찰부분과 지압부분의 영향을 비교 분석 하였다. 확공형 보강재와 마찰형 및 지압형 보강재의 모형을 이용하여 동일한 지반조건에서 인발 실험을 수행한 결과 확공형 보강재에서 마찰부분과 지압부분의 상호작용이 있음을 확인 하였고, 이러한 효과를 고려하여 독립적인 마찰형 및 지압형 보강재의 인발 저항력에 감소계수를 곱한 형태의 합으로 확공형 보강재의 인발 저항력을 산정하고자 하였다. 또한 기존의 다양한 마찰형 보강재 및 지압형 보강재에 대한 자료를 확보하여 다양한 지반 조건에 대한 매개변수들의 상관성에 대한 연구(parametric study)를 수행함으로써 본 연구에서 실험을 수행하지 못한 지반조건에서의 적용성을 검토하였다. 그리고 각각의 과정에서 마찰형 보강재의 저항력과 지압형 보강재의 저항력을 보다 신뢰성 있게 산정하기 위하여 기존 연구자들의 자료와 본 연구의 실험 결과를 바탕으로 인공신경망 이론을 적용하였다.
