물에 잠긴 다공 원통형 쉘의 경우 물에 잠긴 상태로 유한요소해석을 하기에는 거의 불가능하므로 등가물성치를 사용하여야 한다. 다공 평판의 경우 이에 대한 등가물성치를 ASME 코드에서 제시하고 있지만, 다공 원통형 쉘의 등가물성치에 대한 연구는 아직까지 수행된 적이 없다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 다공 원통형 쉘의 동적 해석에 이용할 수 있는 등가물성치를 제안하였고 그 타당성을 검증하였다.
다층 탄성모델에 근거한 철도노반 설계는 열차의 반복 윤하중에 의한 궤도 하부 구조의 거동을 반영하는 응력 의존적인 회복탄성계수$(E_R)$가 각 층의 중요한 입력물성치가 된다. 그러나 반복하중을 가하는 기존의 회복탄성계수 시험법은 비용이 고가이고 시험장비와 숙련도에 따라 결과의 일관성이 떨어지는 단점이 있어 실질적인 적용에 어려움이이었다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 동적물성치를 이용한 대체 회복탄성계수 시험법을 적용하여 철도노반의 회복탄성계수를 결정하였다. 강화노반에 주로 사용되는 쇄석의 회복탄성계수는 측정된 동적물성치와 열차 운행 중 경험하는 강화노반의 응력을 고려하여 결정되었고, 체적응력과 축차응력의 거듭제곱 형태로 예측모델을 나타내었다. 쇄석의 회복탄성계수는 체적응력이 증가함에 따라 전체적으로 증가하는 경향을 보였고 축차응력이 증감함에 따라 감소하였다. 상 하부노반의 주재료인 SM계열 토사 재료에 대하여 회복탄성계수를 평가하였고, 축차응력만을 이용한 거듭제곱 형태의 예측모델과 상관성이 매우 높게 나타났다.
경기도 하남시 풍산동 소재 시험시추공에서 획득된 SPS 속도검층자료를 이용하여 이 지역에 분포하는 호상편마암의 동적물성치를 추정하였다. 연구방법은 전처리과정과 속도분석, 감쇄지수와 관련된 Q factor를 도출하였고 단열정보와 탄성파 속도관계식을 산출하였다. 신선한 암반의 Vp는 5,559m/s, Vs는 3,063m/s로 나타났으며 포아슨비는 0.28로 해석되었다. 이를 이용하여 동적물성치를 구하였고 초음파 텔레뷰어로 산출한 단열정보를 이용하여 단열에 따른 초동지연, 진폭변화비, 속도와의 상관성을 파악하였다. 측정된 검층공은 미세단열이 대부분이며 이러한 경암내 미세단열 지역에서는 단열틈 크기와 단열빈도가 탄성파 속도의 변수로 작용하는 것으로 나타난다.
이 연구에서는 지반의 동적물성치 계측 기술로 시도된 인홀 시험법을, 경제성과 실용성 측면에서 개선하였다. 이전 연구에서 개발된 인홀 장비의 수동식 트리거(trigger) 시스템을 전기식 시스템으로 개량하였고, 발진기와 수신기 사이에 최적의 연결재를 개발하였다. 이로써, 암반뿐만 아니라 토사층에서도 이 기법을 사용하게 되었다. 이 장비를 여러 현장에서 크로스홀 시험과 인홀 시험을 통하여 그 성능을 검증하였다.
이 연구에서는 경제적이고 실용적인 지반의 동적물성치 계측 기술 개발을 위해 인홀시험법을 연구하였다. 이번 연구에서는 개발한 인홀 장비는 NX 크기의 검측공에서 사용할 수 있고 맨손으로 다룰 수 있을 정도로 작고 가볍다. 그리고 기존의 인홀 장비를 보다 편리하게 개량하였다. 또한, 인홀 시험에 있어서 최적의 댑퍼를 개발하였다. 이 장비는 여러 현장에서 크로스홀 시험과 인홀 시험을 통해 성능을 검증하였다.
본 연구에서는 입도분포가 액상화 저항강도 및 동적물성치에 미치는 영향을 실험적으로 검증하였다. 우리나라 준설매립토의 입도분포 조사를 통해 준설매립토의 보편적인 평균입경 4가지와 균등계수 3가지를 선정하였고 평균입경과 균등계수를 각각 달리한 총 12종류의 대표적 준설매립토의 입도분포를 선정, 시료를 제작하였다. 제작된 시료를 이용하여 진동삼축시험을 수행하여 평균입경과 균등계수가 액상화 저항강도에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 공진주시험을 수행하여 입도분포가 동적물성치에 미치는 영향도 분석하였다.
A series of seismic tests was carried out using piezoelectric elements called "bender elements". A pair of bender elements can be used as a source and a receiver respectively to measure dynamic properties of concrete. The most suitable bender elements were developed and implemented to measure P wave velocity changes due to the cracks of a concrete beam caused by bending.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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