조적용 케미컬 앵커는 귀사 벽돌에서 한 다섯 번의 인발 시험에서 표준편차 3.4배를 뺀 값으로 평가됩니다

문서는 EAD 330076-01-0604, 2021년 5월, Metal injection anchors for use in masonry로, 유럽기술평가기구가 발행했으며 전문을 무료로 내려받을 수 있습니다. 이 사이트는 앵커를 다룬 적이 없는데, 설계 기준이 아니라 여기서 시작하는 데는 이유가 있습니다. 평가 문서는 숫자가 어떻게 만들어졌는지를 알려 주며, 이는 숫자를 어떻게 쓰는지와는 다르고 더 오래가는 지식입니다.

앞부분의 한 줄이 전체 틀을 정합니다. “이 제품은 유럽 정합 규격의 적용 대상이 아니다.”(번역) 조적용 주입식 앵커를 다루는 EN은 없습니다. 제품마다 따로 평가하고 각자 고유한 기술 평가서를 받습니다. 따라서 찾아볼 수 있는 케미컬 앵커 강도 일반표는 존재하지 않으며, 이는 구조적으로 그렇게 되어 있습니다.

문서가 말하는 앵커의 정체

후설치 금속 주입식 앵커는 조적체에 미리 뚫은 구멍에 설치되며 부착과 기계적 맞물림으로 고정됩니다. 삽입재는 나사봉, 이형 철근, 내부 나사 소켓 또는 다른 형상일 수 있고, 접착재는 시멘트계 모르타르, 합성 모르타르 또는 그 혼합물이며 충전재나 첨가제를 포함할 수 있습니다.

경계는 형용사가 아니라 숫자로 정해져 있습니다.

세 번째와 네 번째 행을 함께 읽으면 놓치기 쉬운 규칙이 나옵니다. 수지는 결코 반대쪽 면에 닿아서는 안 됩니다. 어느 방향에서 이 제약에 접근하든 앵커 끝 뒤에 30 mm의 벽돌이 남아 있어야 합니다.

솔리드와 중공의 경계

포럼 질문은 벽돌이 아마 중공일 것이라는 추측에서 시작했습니다. 문서는 그 경계를 눈대중이 아니라 두 개의 수치로 긋습니다.

즉 벽돌 단면의 6분의 1이 비어 있어도 솔리드로 시험할 수 있습니다. 그 이상이면 다른 모재 그룹에 속하며 앵커는 그 그룹에서 따로 시험되었어야 합니다. 세 그룹은 솔리드 조적체 b, 중공 또는 천공 조적체 c, 오토클레이브 경량 기포 콘크리트 d입니다. 한 그룹에서 평가된 앵커는 다른 그룹에서 평가된 것이 아닙니다.

시험은 귀사의 벽돌에서, 가장 나쁜 위치에서 합니다

질문 뒤에 숨은 질문에 답하는 부분입니다. 부속서 A는 여지를 남기지 않는 문장으로 시험 프로그램을 시작합니다.

그리고 시험체 조항에는 모든 것을 결정하는 지시가 있습니다. “시험은 주입식 앵커의 저항이 가장 낮게 나오는, 벽돌 안의 가장 불리한 설치 위치에서 수행해야 한다.”(번역)

중공 유닛에서는 이 지시가 조항의 전부입니다. 중공·천공 벽돌과 중공 블록의 시험체를 다루는 A.2.3절은 한 문장뿐입니다. 천공에 대한 앵커의 위치는 가장 작은 앵커 저항이 예상되도록 선택해야 한다. 형상도, 리브와 외벽에 관한 규칙도 없이, 가장 나쁘게 작동할 곳에 두고 당기라는 것입니다.

그래서 평가서는 벽돌을 명시해야 합니다. 기술 평가서에 적어야 할 항목에는 유닛 크기, 구멍·리브·외벽의 형상을 포함한 구체적인 조적 유닛, 평균 건조 총밀도, 압축 강도, 줄눈 폭, 모르타르 등급, 미장 여부, 그리고 설치 위치, 벽면 또는 개구부 측면, 줄눈까지의 거리가 포함됩니다. 이 목록에 묶이지 않은 킬로뉴턴 단위의 저항은 저항이 아닙니다.

시험 다섯 번, 그리고 다섯 번의 대가

기본 시험 시리즈 A1~A7은 각각 최소, 중간, 최대 앵커 크기에서 다섯 번의 시험을 요구합니다. 그다음 특성값을 도출하며, 문서는 통계 처리를 명확히 적고 있습니다.

이 두 숫자는 작은 표본의 대가이며 비율로 바꿔 볼 만합니다. 아래 계산은 저희가 한 것입니다. 특성값을 시험값의 기하 평균으로 나눈 값은 e의 마이너스 k_s 곱하기 s 제곱이며, s는 로그값의 표준편차입니다. 이 정도 산포에서 s는 변동 계수에 가깝지만 같지는 않습니다.

시험 횟수를 두 배로 늘리면 평균의 6~10포인트를 되찾으며, 재료가 들쭉날쭉할수록 더 많이 되찾습니다. 굳이 다섯 번보다 많이 시험하는 이유를 꽤 잘 설명해 줍니다.

그다음 산포는 한 번 더 불이익을 받습니다. 기본 시험의 변동 계수가 20 %를 넘으면 1/(1 + 0.03(v% − 20))의 추가 계수가 적용되고, 기능 시험의 경우 기준은 30 %입니다. 역시 저희 계산입니다. 산포 30 %인 기본 시험 시리즈는 1/1.3, 즉 0.769의 계수를 받습니다. 표의 0.36에 이를 곱하면 특성값은 평균 인발 하중의 약 28 %로 떨어집니다. 들쭉날쭉한 재료는 낮은 숫자를 한 번 받는 것이 아니라 두 번 받습니다.

함께 붙어 오는 조건

평가서는 숫자 하나가 아니라 숫자와 그 숫자가 입증된 범위입니다. 그중 몇 가지는 모르는 사이에 위반하기 쉬우므로 알아 둘 가치가 있습니다.

• 습윤과 건조, 두 번. 조건은 d/d(건조 설치, 건조 사용), w/d(건조 또는 습윤 설치, 건조 사용), w/w(건조 또는 습윤 설치, 건조 또는 습윤 사용)로 나뉩니다. 구멍과 사용 기간은 별개의 문제입니다
• 사용 온도 범위 두 가지. 범위 Ta는 영하 40도에서 영상 40도이며 장기 최고 온도는 영상 24도이고, 범위 Tb는 영하 40도에서 영상 80도이며 장기 최고 온도는 영상 50도입니다. 장기란 상당한 기간 동안 거의 일정하다는 뜻입니다
• 동결에는 별도의 정의가 있습니다. 표준 변동은 영하에서 영상 24도 이상으로 바뀌는 데 12시간보다 오래 걸리는 경우이고, 급속 변동은 같은 변화가 12시간 안에 일어나는 경우이며, 둘은 따로 평가합니다
• 경화 시간은 시험으로 확인하는 양입니다. 상온에서의 최소 경화 시간은 긴 경화 시간으로 수행한 기준 시험의 최소 0.9를 내야 하며, 문서는 긴 경화 시간을 수지는 24시간, 시멘트계 모르타르는 14일로 정의합니다

그 자체로 유용한 환산 규칙도 있습니다. 시험한 유닛 강도의 결과를 다른 유닛 강도로 옮길 때 하중은 강도비의 0.5제곱(점토, 콘크리트, 솔리드 규산칼슘 유닛) 또는 0.75제곱(천공 규산칼슘)으로 비례합니다. 따라서 대부분의 조적체에서 벽돌 강도를 두 배로 높이면 앵커 강도는 두 배가 아니라 40 %가량 늘어납니다.

경량 기포 콘크리트에 관한 한 가지 세부 사항

오토클레이브 경량 기포 콘크리트에는 별도의 시험체 조항이 있으며, 그 안에 재료에 관해 실질적인 사실을 알려 주는 요구 사항이 있습니다. 압축 강도를 구하는 시료 큐브는 시험체의 발포 방향에 대해 앵커 위치와 같은 높이에서 채취해야 하며, 그 이유는 발포 방향의 높이에 따라 강도가 다르기 때문입니다.

블록은 균일하지 않습니다. 부풀어 오르며 굳었고, 굳을 때 얼마나 높은 곳에 있었는지에 따라 약하거나 강합니다. 그래서 확인용 시편은 구멍과 같은 높이에서 나와야 합니다. 누군가 실제로 낭패를 본 뒤에야 쓰이는 종류의 요구 사항입니다.

이 글이 알려 주지 않는 것

특정 벽이 특정 물건을 버틸지 여부입니다. 그것은 여기서 아무도 본 적 없는 벽에 관한 구조 문제이며, 이 문서는 설계 기준이 아니라 평가 방법입니다. 설계 방법을 다루는 기술 보고서도 내려받았지만 읽지 않았으므로 부분 안전 계수나 설계 저항에 관한 내용은 여기에 없습니다. 어떤 앵커나 수지 제품도 거명하지 않습니다. EAD가 참조하는 조적, 내진, 경량 기포 콘크리트 규격에서도 인용하지 않습니다. 그것들 역시 읽지 않았기 때문입니다.

이 문서가 뒷받침하는 것은 평가서를 읽는 방법입니다. 또한 포럼의 직관에 근거를 줍니다. 그곳의 마지막 답글은 강도가 조적 종류, 구멍 준비, 수지 시스템, 경화 시간, 하중에 달려 있다는 목록으로 끝났습니다. 그 목록은 옳으며, EAD는 같은 목록에 숫자와 기준값과 항목별 시험을 붙인 것입니다.

활용하는 방법

• 어느 모재 그룹인지 물으십시오. 솔리드, 중공 또는 천공, 경량 기포 콘크리트는 따로 평가되며 한 그룹에서 승인된 앵커는 다른 그룹에서 승인된 것이 아닙니다
• 어떤 유닛인지 물으십시오. 평가서에는 구멍·리브·외벽의 형상, 밀도, 압축 강도를 포함한 구체적인 조적 유닛이 적혀 있어야 합니다. 그것이 그 숫자가 속한 조건입니다
• 설치 위치를 물으십시오. 벽면 또는 개구부 측면, 줄눈까지의 거리는 선언된 파라미터이며 시험은 가장 나쁜 위치에서 수행되었습니다
• 평균보다 한참 낮은 숫자를 예상하십시오. 시험 다섯 번에는 통계 계수 3.40이 붙고, 기본 시험에서 산포가 20 %를 넘으면 다시 불이익을 받습니다
• 킬로뉴턴만이 아니라 범위를 확인하십시오. 습윤 또는 건조 설치와 사용, 사용 온도 범위, 최소 경화 시간, 설치 온도에는 각각 별도의 시험 시리즈가 있습니다

메시 슬리브에 관한 질문에는 만족스러운 답이 있습니다. 슬리브는 구조 부품이고 문서가 그렇게 말합니다. 하지만 가져갈 만한 답은 숫자가 어디에서 왔는가에 관한 것입니다. 그것은 수지의 성질이 아닙니다. 누군가 귀사가 가진 것과 같은 벽돌을, 찾을 수 있는 가장 나쁜 위치에 뚫고, 빠질 때까지 당기기를 다섯 번 한 결과입니다.

이미 뭉개진 구멍은 또 다른 대상이며, 공개된 관계식에는 그것을 위한 변수가 없습니다.

이 글은 1단계: 모재를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.

자주 묻는 질문

케미컬 앵커는 중공 벽돌에서 어떻게 버팁니까?

두 메커니즘이 동시에 작용합니다. EAD 330076-01-0604는 후설치 금속 주입식 앵커를 미리 뚫은 구멍에 설치하고 부착과 기계적 맞물림으로 고정하는 것으로 설명하며, 모르타르가 금속 요소를 구멍 벽에 접착합니다. 금속 또는 플라스틱 메시 슬리브는 포장재가 아니라 앵커 시스템의 일부로서 같은 문서의 적용 대상입니다.

케미컬 앵커 강도의 일반표가 있습니까?

없습니다. 평가 문서가 그 이유를 말합니다. 이 제품은 유럽 정합 규격의 적용 대상이 아니므로 제품마다 따로 평가하고 고유한 기술 평가서를 받습니다. 저항은 케미컬 앵커라는 부류가 아니라 특정 조적 유닛에 설치한 특정 제품에 속합니다.

벽돌은 언제 중공이 아니라 솔리드로 간주됩니까?

문서는 솔리드 유닛이 단면의 15퍼센트까지의 수직 천공 또는 손잡이 구멍, 또는 벽돌 부피 기준 20퍼센트까지의 홈을 가질 수 있다고 하며, 솔리드 재료에서의 시험이 그 한도 안의 유닛을 포괄한다고 말합니다. 그 한도를 넘으면 중공 또는 천공 그룹에 속하며 별도의 시험이 필요합니다.

앵커는 벽돌의 어느 위치에서 시험합니까?

가장 나쁜 위치입니다. 문서는 주입식 앵커의 저항이 가장 낮게 나오는, 벽돌 안의 가장 불리한 설치 위치에서 시험하도록 요구합니다. 중공 또는 천공 유닛에서는 이 지시가 시험체 조항의 전부입니다. 천공에 대한 위치는 가장 작은 앵커 저항이 예상되도록 선택해야 합니다.

특성 저항 뒤에는 몇 번의 시험이 있습니까?

기본 시험 시리즈마다 앵커 크기별로 다섯 번이며, 최소, 중간, 최대 크기에서 수행합니다. 특성값은 로그 정규 분포와 모집단 표준편차 미지를 가정하고 신뢰 수준 90퍼센트로 계산한 5퍼센트 분위수이며, 통계 계수는 시험 다섯 번일 때 3.40, 열 번일 때 2.57입니다.

작은 표본은 강도에서 얼마를 잃게 합니까?

표준 공식으로 저희가 직접 계산하면, 특성값을 기하 평균으로 나눈 값은 e의 마이너스 통계 계수 곱하기 로그값 표준편차 제곱입니다. 시험 다섯 번, 산포 0.15이면 평균의 약 0.60이고 시험 열 번이면 약 0.68입니다. 산포 0.30이면 각각 약 0.36과 0.46입니다.

산포가 크면 불이익을 두 번 받습니까?

그렇습니다. 분위수 계산과 별도로, 기본 시험에서 극한 하중의 변동 계수가 20퍼센트를 넘으면 1/(1 + 0.03 × 초과분)이라는 추가 계수가 적용되며, 기능 시험의 기준은 30퍼센트입니다. 저희 계산으로는 산포 30퍼센트인 기본 시험이 약 0.36의 분위수 비율에 더해 0.769의 계수를 받아 평균의 약 28퍼센트가 남습니다.

앵커 저항은 벽돌 강도에 따라 어떻게 변합니까?

비례하지 않습니다. 평가 문서의 환산은 유닛 압축 강도비를 점토, 콘크리트, 솔리드 규산칼슘 유닛에서는 0.5제곱, 천공 규산칼슘에서는 0.75제곱합니다. 따라서 대부분의 조적체에서 유닛 강도를 두 배로 하면 하중은 40퍼센트가량 늘어납니다.

경량 기포 콘크리트 시험 큐브는 왜 특정 높이에서 채취해야 합니까?

재료가 부풀어 오른 방향으로 균일하지 않기 때문입니다. 문서는 재료 특성을 구하는 시료를 발포 방향에 대해 앵커 위치와 같은 높이에서 채취하도록 요구하며, 발포 방향의 높이에 따라 강도가 다르다고 밝힙니다.

참고 자료

• EAD 330076-01-0604, 2021년 5월, Metal injection anchors for use in masonry, EOTA 발행. 1.1, 1.2.1, 2.2.2항, 부속서 A.1, A.2, 부속서 B.1~B.5
• r/AskEngineers, 이 글의 출발점이 된 질문과 강도의 출처에 관한 답글 여섯 개
• 콘크리트 웨지 앵커는 얼마나 버티는가 — 콘크리트용 기계식 앵커의 ETA 수치

평가 문서는 미리보기가 아니라 유럽기술평가기구가 발행한 79쪽 분량의 무료 PDF 전문으로 읽었습니다. 2021년 5월의 EAD 330076-01-0604이며 2014년의 EAD 330076-00-0604를 대체합니다. 다음은 문서의 진술이 아니라 저희 계산입니다. 특성값 대 기하 평균의 비율표, 표본을 두 배로 하면 6~10포인트를 되찾는다는 관찰, 산포 30퍼센트인 기본 시험 시리즈에서 평균의 약 28퍼센트라는 수치입니다. 이 정도 산포에서 로그값의 표준편차는 변동 계수에 가깝지만 같지 않으며, 위의 표는 어떤 제품의 값이 아니라 공식을 예시한 것입니다. 금속 주입식 앵커를 이용한 정착부 설계 방법에 관한 EOTA 기술 보고서는 내려받았지만 읽지 않았으므로 설계 저항, 부분 안전 계수, 정착부 치수 결정에 관한 내용은 여기에 없습니다. EN 1996, EN 1998, EN 12602, EN 771, 772, 998 시리즈는 EAD가 그 이름을 든다는 것 외에 인용하지 않았습니다. 어떤 앵커, 수지, 조적 제품도 거명하지 않으며, 이 글은 특정 벽이 특정 하중을 견딜지 평가하지 않습니다. 포럼 스레드의 한 답글은 출처 없이 특정 브랜드 제품의 인발 수치를 인용했는데, 여기서는 사용하지 않았습니다. 스레드는 질문의 출처로만 인용합니다.