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문제 정의
- 본 연구에서는 기존 액상화 상세평가법의 역학적 불합리성 및 국내 부적합성을 보완하기 위하여 보편적으로 수행되는 실내진동시 험결과로부터 액상화 발생 메카니즘을 분석하여 새롭게 지반거동의 변화상태를 분류하고 이를 토대로 변형률 및 과잉간극수압 시간이력, 응력-변형률 상관관계, 그리고, 유효 응력 경로 등의 다양한 진동시험결과를 이용한 새로운 개념의 액상화 평가법을 제안하고자 한다. 제안된 평가법에서는 지반의 한계저항 소성변형과 다양한 실지진 시간이력 입력의 지반응답해석을 통해 예측된 변형률 시간이 력으로부터 발생가능한 소성 변형을 비교함으로써 액상화 평가를 수행하도록 하였다.
- 본 연구에서는 실내진동시험시 비배수조건의 과잉간극수압의 변화에 기인하는 액상화 거동이 진동하중으로 발생되는 교란도의 증가 및 누적 소성변형과 관계가 있음(최재순 등, 2002)과 유효 응력 경로를 통해 나타난 지반의 동적거동이 보여주는 규칙적인 상태변화(최재순 & 김수일, 2003)에 기초하여 액상화 저항특성을 표현하였다.
- 본 연구에서는 제안된 평가법의 국내 적용성 연구를 위해 주문진 표준사를 대상으로 액상화 저항 특성치 산정을 위한 진동삼축시험과 지반응답해석의 입력자료 중 하나인 변형률수준별 전단탄성계수곡선 및 감쇠비 곡선의 선정을 위해 비틂전단시험을 수행하였다. 표 1과 같은 시료 및 시험조건하에서 진동삼축시험 및 비틂전단시험을 수행하였으며 각각의 결과는 그림 6과 그림 7에 나타난 바와 같다.
- 본 연구에서는 현행 국내 상세평가법이 실내진동시험으로부터 많은 자료를 이용할 수 있음에도 불구하고 기존의 등가전단응력개념에 기초하여 3회 이상의 시험시 최대전단응력과 액상화 발생시 진동재하횟수와 같은 단순자료만을 이용하는 단점을 보완하고자 액상화 거동에 대한 새로운 상태구분과 함께 지반재료의 변형특성과 지진으로 발생되는 변형특성을 비교하는 새로운 상세평가법을 제안하였다. 제안된 평가법은 유효응력경로와 응력-변형률 상관관계를 이용하여 지반의 한계소성저항특성을 결정하고 실지 진기록 입력의 지반응답해석을 이용하여 지진이 발생시킬 소성 변형특성을 산정비교하도록 하였다.
- 지진에 의한 발생특성치 산정에서 중요한 점은 지진의 지속시간 내에서 실제 액상화를 유발하는 자료가 어떤 것인지를 분석하는 것이다. 이와 관련하여 국내에서 연구수행된 충격형 및 진동형 실지진하중재하의 진동삼축시험결과(박성용, 2003)를 보면, 전반적으로 지진하중 재하시 일정수준이상의 경우에만 눈에 띄는 과잉간극수압의 변화를 볼 수 있었으며 그림 4의 충격형 하중재하의 경우에는 최대하중 재하시, 그림 5의 진동형 하중재하시에는 최대하중 재하후 후속된 일정수준이상의 큰 하중재하시에 초기 액상화가 발생한 것으로 나타났다.
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