건축물 확률에 기초한 신뢰성 해석 및 국내 구조물 내진 설계 기준

소개글

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목차

1. 확률에 기초한 신뢰성해석(Reliability analysis based on probability) 개념
2. 국내 구조물 내진설계기준(Structure seismic design standards) 개념

본문내용

- 확률에 기초한 신뢰성해석(Reliability analysis based on probability) 개념

구조물에 대한 해석 및 설계에 있어, 하중 및 재료물성치, 제원 등에 포함되어있는 불확실성을 고려한 구조해석은 신뢰성 해석이라 할 수 있다. 신뢰성 해석은 기존 허용응력설계에서 다루기 어려웠던 하중을 비롯하여 재료물성치, 제원 등 설계변수에 포함되어 있는 불확실성을 정량적으로 다룰 수 있기 때문에, 구조물의 수명 및 중요도 등에 따른 목표 신뢰도 지수를 만족하는 경제적인 설계가 가능하도록 한다. 신뢰도 해석은 여러 사회기반시설물을 대상으로 많은 연구가 진행 된 바가 있는데 대표적으로 Frangopol et al(2001)은 고속도로의 수명주기관리(Life cycle management)에 대해 기존 방법(Markovian)이 구조물의 전체 수명을 고려할 수 없다는 단점을 보완하기 위해 신뢰성 기법을 도입하여 불확실한 요소들을 합리적으로 고려함으로써 이와 같은 단점을 보완할 수 있음을 제시했다. 또 다른 예로 Park et al.(2001)은 지반 공학적 문제와 관련된 불확실성을 확률론적 기법을 토대로 하여 터널 지보 시스템의 신뢰성을 평가할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 그리고 신뢰성 해석기법과 유한요소법을 통합한 복합 알고리즘을 개발하여 실구조물에 적용함으로써 적용성을 입증하였다.

이처럼 확률론 기반의 신뢰성 해석은 하중 및 재료물성치에 포함되어 있는 불확실성을 합리적으로 고려할 수 있다는 장점 때문에 다양한 분야에서 많은 연구개발이 진행되고 있다.

<한계상태식>

신뢰성 해석에 있어 다양한 한계상태함수(Limit state function)를 고려해야 한다. 본 자료에서는 교량의 사용성과 관련하여 허용 처짐(δallow)과 최대 처짐( δ(X) )을 비교하는 사용성 한계상태(serviceability limit state Fδ(X) (Eq. (1))와 안전성과 관련하여 부재의 허용응력(σallow)과 최대응력( σ(X) )를 비교하는 응력한계상태(stress limit state, Fδ(X) ) (Eq. (2))를 한계상태함수로 각각 고려하여 신뢰성 해석을 서술하겠다.

참고 자료

구조손상 및 확률변수간 구조물의 신뢰성 해석
국내 내진 설계 제도 및 기준에 대한 고찰 (정길호 저)
국가 내진설계기준의 현황 및 개선방향