Studies on the characteristics of stone structures by shape reversal, geotechnical and dynamic structural engineerings

석조구조물의 효율적 유지관리를 위한 형상역공학적, 지반공학적 및 구조동역학적 특성연구 - 첨성대를 중심으로 -

Structures show the phehomena of deformation and lowering of function with time-lapse by artificial environments and changes of geotechnical conditions or accumulation of initial deformation elements. This study aims the structural assessment of cultural property, Chum-Sung-Dae, located in Kyeongju city, Korea. It was built about 1,300 years ago, and has undergone deformation and ground-subsidence with time-lapse. Non-destructive evaluation techniques were applied to the Chum-Sung-Dae, to protect it from survey Because of this reason, 3D precise laser scanning surveying system was applied to measure the exact size of Chum-Sung-Dae, displacement and declining angles. Geophysical exploration also was applied to study the subsurface distribution of geotechnical parameters or physical properties. Natural frequencies were measured from real and model of Chum-Sung-Dae to study the dynamic characteristics of vibration and/or earthquake load and stiffness of structures.

구조물의 시간경과에 따른 변형 및 성능저하 현상은 인위적 요인 및 시간경과에 따른 지반상태의 변화 혹은 지반 변위요인의 누적에 의해 발생한다. 본 연구에서는 경상남도 경주시에 위치한 첨성대를 연구대상으로 설정하였다. 첨성대는 약 1,300여 년 전 건립된 석축구조물로서 지반침하로 약간 기울어져 있으며, 일부 석재 사이의 틈이 벌어져 있는 상태이다. 본질적인 대책수립을 위하여 본 연구에서는 이러한 목적을 위하여 3차원 레이저스캐닝시스템에 의한 (형상)역공학적 연구, 물리탐사에 의한 지반공학적 특성 연구 및 고유진동수 측정에 의한 첨성대의 동적특성 등의 다음과 같은 연구들을 수행하였다. 첫째, 정밀측량에 의한 첨성대의 정밀한 변형량 측정 및 지속적인 변위측정을 위하여 3차원 레이저 스캐닝에 의한 첨성대의 3차원 공간위치정보를 취득하여 형상역공학에 의한 3차원 벡터이미지 형상구현 및 첨성대의 크기, 변위량, 변위방향 등 여러 가지 제원을 구하고자 하였다. 둘째, 다양한 비파괴적 물리탐사 방법들을 적용하여 첨성대 및 주변 지반의 물성분포 및 지반특성을 파악하고자 하였다. 한편, 다양한 물리탐사를 통하여 향후 유사한 조사에 있어서 적절한 물리탐사 방법을 제시하고자 하였다. 셋째, 경주 첨성대의 1/10 모형에 대한 동적특성실험 및 실물에 대한 고유진동수 측정을 통해 첨성대의 구조적 특성을 연구하여 첨성대의 구조특성 및 상태판단 및 동적특성 파악에 의한 내진성능을 판단하고자 하였다.