[사례16] 어스앙카 긴장력 소실

[장과장]

사 례 16 (어스앙카 긴장력 소실)

구조기술사 백 정 수

제목 : 부적합한 사제품 JACK사용 토류벽 어스앙카 시공

연대 : 1995년

상황 :부산시 영도구 신선1동 아파트 부지 배산 경계부 절취 공사중 설치한 토류가설벽의 어스앙카가 갑자기 정착구에서 이완되면서 토류벽이 밀리고 배산비탈에 균열이 생긴 긴급대책이 없는 위험한 상황이 되었던 일이 있었다.

이러한 현상은 대부분 어스앙카의 지중정착부 길이가 짧거나 정착그라우트가 부실하여 어스앙카가 뽑혀 나오는 경우에 흔히 볼 수 있다. 그러므로 어스앙카체의 결함을 찾기 위하여 여러 가지 조사를 하였으나 토질상태나 천공과 그라우트에는 의심되는 곳이 없었고 PC강선이 4~5㎝ 정착구에서 빨려 들어간 다음 진행성이 없는 것으로 보아 정착구의 마찰력 부족에 의심을 두고 조사를 하였다.

정착구는 표준규격과 똑 같은 크기이고 모양도 KS규격대로 이었는데 원추체 정착구와 PC스트랜드 사이에 끼이는 숫 콘이 강도가 다소 약한 사제품이었다. 마찰력 시험을 위하여 KS규격품으로 마찰력 시험을 하고 사용하던 콘으로 시험한 성과는 별 차이가 없었다. 즉 콘이 사제품이어서 정착구에서 슬립이 생긴 것이라고는 할 수 없었다.

원인규명 : 어스앙카의 시공 방법과 제품에서 결함을 찾을 수는 없었으므로 고심 끝에 PC강선을 긴장하여 정착시키는 JACK을 면밀히 관찰하였는데 의외로 JACK에서 원인을 발견하였다. PC강선이나 PC강 연선(Strand)을 긴장하여 정착시키는 JACK은 PC강재에 소요의 인장력이 주어지도록 당기고 있으면서 콘을 압력으로 밀어 넣어 물리게 되었을 때 JACK의 긴장력을 풀어 주는 복동 JACK이다. 그런데 이 공사에 사용하였던 JACK은 복동 JACK이 아니고 제작도 쉽고 작업도 용이하도록 만든 사제품 단동 JACK이었다.

그 구조를 설명하기는 어려워 이해할 수 있을지가 의문이지만 숫 콘을 밀어 넣지 않고 긴장하였던 PC강 연선이 빨려들어 가면서 숫 콘을 끌고 들어가 정착이 되도록 한 구조이었다. 이러한 JACK은 PC강재의 늘음량(Elongation)이 작은 경우는 긴장력이 소실되어 버린다.

이 공사에서는 어스앙카의 자유장이 짧아 늘음량이 작았으므로 긴장력이 거의 다 소실된 상태로 있다가 굴토를 깊게 해나감으로써 토압이 커지고 느슨하게 물려있던 정착구에서 PC강 연선은 미끌려 들어가고 토류벽은 그만큼 밀려나온 것이었다.

이 사고가 있고 원인이 규명된 후는 복동JACK으로 바꾸었고 밀려난 토류벽과 유사한 징후가 있는 토류벽은 긴장부의 잔여 PC 강선을 절단 해 버렸으므로 재긴장을 할 수가 없어 새로 어스앙카를 추가하였다.

이와 유사하게 제작된 JACK이 여러 굴토 공사현장에서 이용되고 있고 정착구에서 슬립현상이 생겨 인접지 피해는 물론이고 토류가설물의 사고원인이 되기도 하지만 원인도 모르고 사용되고 있다. 이런 JACK이 교량 상부 PC구조물 시공에 사용된다면 예상하지 못한 슬립량 때문에 Prestress가 부족하여 교량구조물에 균열이 생길 수밖에 없다. PC교량에서 종종 원인 모를 휨 균열과 전단균열을 볼 수 있는데 이런 원인일 수도 있다.