공진주 시험 (동탄성계수, 감쇠비)

지진, 진동이 토사에 미치는 영향을 확인하려면,

공진주 시험 (Resonant Column Apparatus, RCA)

1. 목적
지진해석을 위한 지반 조사의 일환으로 탄성파 전달이론에 따라 지반의 탄성계수 또는 전단탄성계수(Gmax)와 감쇠비(Dmin)를 구하는 시험.

2. 원리
진동에 따른 가속도, 변형률을 측정함.
주로 암반에 사용.
감쇠 : 진동 또는 지진파의 에너지가 시간 또는 거리가 증가함에 따라 감소하는 현상. 이를 수치적으로 측정/환산.

3. 시험방법
- 구성 : 가진장치, 가속도계, 측정기
- 원통형(50x100 or 70x140)의 공시체에 진동수를 바꿔가면서 Torsional Excitation 가함
- 가진장치로 탄성파 발생 (Ball Drop, Instrument Hammer)
- 주파수 응답곡선 작성 (f-A, A : Accelerometer, Max. A - Resonance)
- 공진주파수 확인 – 전단탄성계수, 전단파 속도 측정 (E=2(1+v)G)
- 감쇠곡선을 이용하여 감쇠비 결정
- 구성 : Drive system – Confinement System – Monitoring system (height/motion)

4. 시험결과 활용
- 전단변형율-전단탄성계수 (감소 그래프)
- 비선형 거동을 보이는 탄성 한계 변형율을 표에서 찾아 적용. (10^-3 %(저변형과 중변형의 경계) 부근)
- 자유진동감쇠곡선 도표하여 적용.
- G=p(밀도) x Vs^2 (전단파 속도)