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문제 정의
- 이 연구에서는 우리나라의 시공 여건상 가장 빈번하게 발생하는 대표적인 결함을 인위적으로 모사한 실 규모의 현장타설 콘크리트말뚝을 설치한 후 충격 반향시험을 실시하고, 말뚝의 결함 유무와 그 유형 에 따라 신호 특성을 규명하고자 하였다. 지반조사와 현장시험을 통해 말뚝 주변 지반에 대한 말뚝의 강성비를 산정하여, 지반의 강성이 시험 결과에 미치는 영향을 분석하였다.
가설 설정
- 시험 결과로부터 각 말뚝에 대한 3회의 반복시험을 통해서 충격 반향시험의 재현성을 확인할 수 있다. 시험결과의 분석에서, 콘크리트 말뚝 내부를 통과하는 응력파의 속도는 3, 800m/s로 가정하였다.
- 충격반향시험의 결과 해석을 위한 다른 하나의 가정은 말뚝 내부를 통과하는 응력 파의 속도변화에 대한 것이다. 응력파 속도는 콘크리트의 강도에 비례하므로 강도가 작은 구간에서는 속도가 감소하게 되나, 이를 고려하는 것은 현실적으로 매우 어려우므로 말뚝 전체 길이에 대하여 응력파의 전달 속도가 일정하다고 가정한다.
- 콘크리트 내에서 응력파의 전달 속도를 4, 000m/s라고 보면, Im 직경의 말뚝에 대해서는 주파수가 4kHz보다 낮을 경우에만 상기 가정이 유효하며, 또한 말뚝의 직경이 2m일 때에는 파의 주파수가 2kHz보다 저주파이어야 한다. 충격반향시험의 결과 해석을 위한 다른 하나의 가정은 말뚝 내부를 통과하는 응력 파의 속도변화에 대한 것이다. 응력파 속도는 콘크리트의 강도에 비례하므로 강도가 작은 구간에서는 속도가 감소하게 되나, 이를 고려하는 것은 현실적으로 매우 어려우므로 말뚝 전체 길이에 대하여 응력파의 전달 속도가 일정하다고 가정한다.
- 충격반향시험의 해석시에는 말뚝 내에서 응력파가 전달되는 속도가 일정하다고 가정한다. 그러나 말뚝의 길이(L)를 정확히 아는 경우에는 선단에서 반사된 신호의 도달시간, G를 이용하여 식 (6)으로 응력파 속도 M 를 계산하고, 식 ⑺의 관계에 따라 말뚝 재료의 탄성계수(玖)를 추정할 수 있다.
- 한편, 충격반향시험의 경우 말뚝 머리에서 생성한 응력파는 그 파장이 말뚝의 직경보다 크기 때문에 주파수에 따라 파의 전달속도가 달라지는 분산현상이 일어나지 않는다고 보고, 파는 말뚝의 길이방향을 따라 1차원적으로 진행한다고 가정한다. 그러나 응력파의 파장이 말뚝의 직경보다 작을 경우에는 이러한 가정이 유효하지 않게 되며, 파는 분산되어 그 전달 속도는 주파수에 따라 달라지게 된다.
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