전역 최적화 문제의 해를 유전 알고리즘을 사용하여 얻어 완전파형역산을 수행하고 층상 반무한체의 물성치를 추정하는 기법을 제안한다. 조화 수직 하중이 작용하는 층상 반무한체의 동적 응답을 측정하고, 이를 추정 물성치를 사용하여 계산된 응답과 비교한다. 응답의 추정치는 mid-point integrated finite element와 perfectly matched discrete layer를 사용하여 구성된 thin-layer model로부터 얻는다. 전역 최적화 문제의 목적 함수는 응답의 관측치와 추정치의 차이에 대한 L2-norm으로 계산된다. 유전 알고리즘을 사용하여 전역 최적화 문제의 해를 구하여 완전파형역산을 수행한다. 제안된 기법을 기본 진동 모드 뿐만이 아니라 고차 진동 모드도 우세한 다양한 층상 반무한 매질에 적용하여, 측정치가 잡음을 포함하지 않는 경우와 포함하는 경우 모두에 대해서 제안된 완전파형역산 기법은 층상 반무한체의 재료 특성을 추정하는데 적합함을 확인할 수 있다.

To calculate proper seismic design load and seismic design category, the exact site class for construction site is required. At present, the average shear-wave velocity for multi-layer soil deposits is calculated by the sum of shear-wave velocities without considering of vertical relationship of the strata. In this study, the transfer function for the multi-layered soil deposits was reviewed on the basis of the wave propagation theory. Also, the transfer function was accurately verified by the finite element model and the eigenvalue analysis. Three methods for site period estimation were evaluated. The sum of shear-wave velocities underestimated the average shear-wave velocities of 526 strata with large deviations. The equation of Mexican code overestimated the average shear-wave velocities. The equation of Japanese code well estimated the average shear-wave velocities with small deviation.

Spatial variations of a seismic wave are mainly wave passage and wave scattering. Wave passage effect is produced by changed characteristics of exciting seismic input motions applied to the bedrock. Modified input motions travel horizontally with time differences determined by apparent shear wave velocity of the bedrock. In this study, wave passage effect on the seismic response of a structure-soil system is investigated by modifying the finite element software of P3DASS (Pseudo 3-Dimensional Dynamic Analysis of a Structure-soil System) to apply inconsistent (time-delayed) seismic input motions along the soft soil–bedrock interface. Study results show that foundation size affected on the seismic response of a structure excited with inconsistent input motions in the lower period range below 0.5 seconds, and seismic responses of a structure were decreased considerably in the lower period range around 0.05 seconds due to the wave passage. Also, shear wave velocity of the bedrock affected on the seismic response of a structure in the lower period range below 0.3 seconds, with significant reduction of the seismic response for smaller shear wave velocity of the bedrock reaching approximately 20% for an apparent shear wave velocity of 1000m/s at a period of 0.05 seconds. Finally, it is concluded that wave passage effect reduces the seismic response of a structure in the lower period range when the bedrock under a soft soil is soft or the bedrock is located very deeply, and wave passage is beneficial for the seismic design of a short period structure like a nuclear container building or a stiff low-rise building.

콘크리트에서 강도는 콘크리트의 물리적 특성을 평가할 수 있는 중요한 인자 중 하나이며 콘크리트에 가장 많은 부피를 차지하는 것이 골재이다. 또한 시멘트는 콘크리트 만드는 결합재로서 이 역시 강도와 매우 밀접한 관계가 있다. 이러한 골재와 시멘트의 특성이 콘크리트 압축강도와 전단파 속도의 상관관계에 미치는 영향을 파악하고자 굵은 골재 최대치수와 시멘트 종류별로 실험을 실시하였다. 시멘트는 1종 시멘트와 초속경 시멘트를 사용했고, 골재는 서로 다른 지역의 3가지 골재를 사용하였다. 골재의 입도는 굵은 골재 최대치수 19mm와 13mm의 단입도 골재를 사용하여 동일 배합시 압축강도와 전단파 속도의 상관관계를 살펴보았다. 또한 골재의 특성을 정량화 하고자 LA마모시험을 실시하였다. 그 결과 압축강도와 전단파 속도의 상관관계는 시멘트 종류에 따라 달랐으나, 골재의 종류, 입도 및 마모감량에 관계없이 일정한 상관성을 보이는 것으로 나타났다.

본 연구에서는, 필댐 사력죤의 전단파속도 특성을 분석하고자 하였으며, 필댐 사력죤의 특성상 주로 표면에서 비파괴적으로 수행되는 표면파 탐사 기법을 적용하여 전단파속도를 도출 하였다. 대표적 표면파 기법인 SASW기법과 새롭게 개발된 HWAW 기법을 이용하여 6개댐 사력죤에서 시험을 통해 심도별 전단파속도와 구속압에 따른 전단파속도를 산정하고 그 결과를 기존에 많이 사용되었던 Sawada와 Takahashi의 결과와 비교 분석하였다.

콘크리트에서 강도는 콘크리트의 물리적 특성을 평가할 수 있는 중요한 인자중 하나이며 압축강도의 경우 실험의 편리함과 범용성으로 인해 널리 사용되고 있다. 콘크리트는 재료와 양생조건 등에 따라 압축강도가 달라지며, 특히 동일 재료라 하더라고 양생조건에 따라 강도는 변한다. 그러므로 현장에서 시공한 콘크리트의 강도를 알기위해서는 현장과 동일한 양생조건에 놓여야만 정확하게 강도를 측정할 수 있다. 그러나 현실적으로 밤낮으로 변화하는 현장의 양생조건을 실내에서 묘사하기란 쉽지가 않다. 또한 실제 콘크리트 포장의 강도를 측정하기 위해 포장체에 코어를 뚫기 때문에 손상이 가해지는 걸 피할수는 없다. 이러한 한계를 극복하기 위해 이미 비파괴 기법에 대한 다양한 연구가 진행되어 왔으며 그중 탄성파를 이용해 이미 콘크리트의 압축강도와 탄성파 속도와의 상관관계가 높음이 입증되었다. 본 연구에서는 양생조건에 따른 압축강도와 전단파 속도의 상관성을 분석하기 위해 동일 시멘트 페이스트를 3가지 서로 다른 양생온도에서 재령별 압축강도와 탄성파 속도의 변화를 측정했으며, 이 두 변수간의 상관관계를 파악하였다. 그 결과 양생온도는 재령별 압축강도증진과 탄성파 속도증가에 각각 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 압축강도와 전단파 속도와의 상관관계에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 부지응답 해석 시 통제운동 지점의 전단파속도가 부지응답해석에 미치는 영향을 살펴보았다. 내진설계기준 연구(II)(건설교통부, 1997)에서는 '재현주기별 지진가속도의 작용 위치는 "기본적인 지진재해도는 보통암지반을 기준으로 평가한다."라고 정의하고 있다. 그러나 보통암지반(SB)의 전단파속도 범위가 760m/sec{\sim}1500m/sec로 폭넓게 분포되어 있어, 부지응답 해석 시 통제운동지점의 선택에 따라 해석의 결과에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 국내의 대표적인 해성퇴적지반층인 인천 및 부산지역의 상세부지조사결과를 바탕으로 1차원 등가선형해석을 수행하였다. 통제운동지점인 기반암 전단파속도에 따른 지층내 가속도의 크기 변화, 그리고 이에 따른 액상화 안전율 변화정도를 살펴보았다. 또한, 해석결과와 외국의 내진설계기준을 바탕으로 국내 내진설계기준의 개선방향에 대하여 살펴보았다.

콘크리트 압축강도는 신설된 콘크리트 포장과 공용중인 콘크리트 포장의 품질관리 인자로 매우 중요하게 여겨져 왔다. 다양한 배합설계를 이용하는 실험실이나 도로포장 시공 현장처럼 동일배합으로 지속적으로 시공하는 경우에도 압축강도는 콘크리트의 강도 평가용으로 많이 제작하여 측정하고 있는 실정이다. 하지만 동일배합에 동일다짐을 한 압축강도 공시체라 하더라도 강도시험시 오차가 발생하는 것이 현실이다. 이는 수동으로 재하속도나 변위를 조절하는데서 기인한 압축강도시험 장비의 오차일수 있고 공시체의 편심으로 인한 강도차이 등으로 인한 오차가 발생할 수 있다. 또한 시공현장에서 동일한 배합의 재령별 압축강도를 매 시공때 마다 조사할 경우 수많은 공시체 제작이 필요하며 이에 따른 인력과 비용이 발생하게 된다. 이러한 반복적 압축강도 시험을 대체하기 위한 수단으로 비파괴를 이용한 압축강도 추정이 필요로 하게 된다. 본 연구에서는 다양한 비파괴 실험 방법 중에서 탄성파를 이용하였으며 그 중에서 구속조건에 따라 크게 영향이 없는 전단파 속도를 이용하여 콘크리트 압축강도를 재령별로 추정하였다. 그 결과 전단파 속도와 압축강도의 상관관계는 매우 우수한 것으로 나타났다.

다양한 탄성파 시험으로부터 획득할 수 있는 전단파속도(V_S)는 주로 지진공학 분야에서의 내진 설계 및 내진 성능 평가를 위한 대표적 지반 동적 특성으로 강조되어 왔다. 일반적인 지반공학적 부지 조사 기법의 지반지진공학적 활용을 목적으로, 표준관입 시험(SPT)과 피에조콘관입시험(CPTu)을 국내 여러 부지들을 대상으로 다양한 시추공 탄성파시험과 함께 수행하였다. 본 연구에서는 현장시험 자료들의 통계학적 모델링을 통해 전단파속도와 표준관입시험의 타격수(N 값)및 선단저항력(q_t), 주면마찰력(f_s)과 간극수압계수(B_q)로 구성되는 피에조콘관입 자료 간의 상관관계를 도출하고 전단파속도 결정을 위한 경험적 방법으로 제안하였다. 비록 일반적인 지반공학적 관입시험과 시추공 탄성파시험의 대상 변형률 수준이 상이하다 할지라도, 본 연구에서 제안된 상관관계들은 국내 토사 지층의 예비적 전단파속도 산정에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

미국 서부 지역을 근간으로 도출된 30m 심도까지의 평균 전단파속도(Vs30)는 부지 증폭 정도에 따른 설계 지진 지반 운동 결정을 위한 현행 지반 분류 기준이다. 부지의 Vs30을 산정하기 위해서는 현장탄성파 시험으로부터 적어도 30m 심도까지의 전단파 속도(Vs) 분포를 획득해야 한다. 그러나 많은 경우에서 현장의 불리한 여건 및 적용 시험 기법의 제한으로 인해 Vs분포 결정 심도가 30m에 이르지 못할 수 있다. 본 연구에서는 국내 총 72개소 부지들에서 다양한 탄성파 시험 수행을 통해 30m 이상 심도까지 Vs 분포를 획득하여 Vs30과 30m보다 얕은 심도까지의 평균 전단파속도(VsDs)들을 산정하고, 이로부터 Vs30과 VsDs간의 상관관계를 도출하였다. 또한, 모든 Vs 분포 자료의 평균에 근거한 형상 곡선을 작성하여 Vs 분포를 얕은 심도부터 30m까지 외삽할 수 있는 기법을 개발하였다. 얕은 심도 Vs 분포로부터의 Vs30 산정을 위하여 VsDs와 형상 곡선을 이용하는 두 기법은 최하단 Vs를 30m 심도까지 동일하게 연장하는 단순 기법에 비해 편향 정도가 적었으며, 특히 최소 10m 이상 심도까지 확보된 Vs분포의 경우 유용하게 적용될 수 있을 것으로 보인다.