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한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.13 no.2 = no.48, 2011년, pp.147 - 157
백인열 (경원대학교 토목환경공학과) , 상희정 (비엔에스엔지니어링)
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As a background study to apply the reliability-based resistance factors to the domestic concrete bridge design code, a comparative study is conducted for the design results and the reliability indexes obtained by adopting different resistance factor formats to yield the design strength of concrete s...
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 콘크리트 구조의 저항강도는 무엇으로 볼 수 있나요? | 콘크리트 구조의 저항강도는 재료강도의 편차, 시공오차, 해석오차 등 다양한 불확실성을 가진 설계변수들로 인하여, 확정된 값이기보다는 통계적인 분포를 갖는 통계변수로 볼 수 있다. 선진국의 설계기준서인 미국의 AASHTO LRFD(2007), ACI 콘크리트구조설계기준서(2008)와 유럽의 Eurocode(2002)는 설계에 관련된 저항강도와 하중을 통계변수로 보고 설계에 대한 안전율을 통계 및 신뢰도에 기반한 연구를 통하여 결정하고 있다. | |
| 신뢰도해석 및 민감도 분석을 수행한 연구 결과 어떤 결론을 얻었나요? | 1. 재료저항계수 γc=1.5, γs=1.15를 적용한 경우에 휨에 대하여는 단면저항계수 ∅eq=0.86를 적용한 효과를 주며, 전단에 대하여는 단면저항계수 ∅eq=0.87을 적용한 효과를 준다. 2. 국내 시공현장의 재료강도에 대한 통계 특성과 문헌자료를적용하여 콘크리트 교량의 보에 대한 통계특성을 구하였다. 보의 휨강도에 대하여는 편중계수 λR=1.23, 변동계수 VR=0.129로 산출되었고, 전단강도에 대하여는 λR=1.23, VR=0.144로 산출되었다. 단면저항계수체계와 재료저항계수체계로 설계된 경우에서 동일한 결과를 주었다. 3. 휨 저항강도에 대한 신뢰도해석 결과는 다음과 같다. 활하중을 극치분포로 가정할 때, 현 도로교설계기준의 ∅fK=0.85인 경우에 β=4.58, Eurocode의 재료저항계수는∅fA=4.48, AASHTO LRFD의 =0.90을 적용한 경우는 β=4.31로 산출되었다. 활하중의 분포형식을 극치분포 대신 정규분포로 가정하면 신뢰도지수가 평균적으로16~18% 증가하였다. 4. 전단 저항강도에 대한 신뢰도해석 결과는 다음과 같다. 현 도로교설계기준의 ∅vK=0.80인 경우에 β=4.82, AASHTO LRFD의 ∅vA=0.85를 적용한 경우는 β=4.56, Eurocode의 재료저항계수는 β=4.45 순서로 산출되었다. 활하중의 분포형식을 극치분포 대신 정규분포로 가정하면 신뢰도지수가 평균적으로 15~17% 증가하였다. 5. 설계식에 포함된 설계변수가 휨강도와 전단강도에 대한신뢰도지수에 미치는 영향을 알아보기 위하여 민감도 분석을 수행하였다. 휨강도와 전단강도의 신뢰도지수에 가장 큰 영향을 주는 변수는 철근 항복강도 fy와 활하중 L이었으며, 편중계수가 달라질 때는 유효깊이 d도 영향을미치는 것을 알 수 있었다. 6. 이 연구에서는 현행 도로교설계기준의 하중계수를 적용한 하중조합인 식 (1)에 대한 신뢰도지수를 구하였다. 저항계수를 현행 도로교설계기준의 값을 적용한 경우에 대하여신뢰도지수는 휨에 대하여 4.58, 전단에 대하여 4.82의 결과를 주었다. 현재 국제적인 교량 설계기준의 신뢰도지수는 3.5~3.8 수준이므로 이와 비교할 때, 현행 도로교설계기준의 하중계수 및 저항계수는 보수적인 안전율을 제공하고 있다고 할 수 있다. 7. 향후 국내 차량하중 특성에 맞는 차량 활하중 모델의 제시와 국제적인 신뢰도 수준에 상응하는 하중계수 및 저항계수의 보정 연구가 필요하다고 사료된다. | |
| 콘크리트 구조물의 단면 설계는 어떻게 해야 하나요? | 콘크리트 구조물의 단면 설계는 강도설계법에 따라 외부하중 효과로 인한 소요강도보다 구조물이 제공하는 설계강도가 크도록 하여야 한다. 이 연구에서는 콘크리트 구조의 설계강도는 현행 도로교설계기준(2010)과 AASHTO LRFD 및 Eurocode의 저항계수를 각각 적용하고, 하중에 의한 소요강도는 현행 도로교설계기준의 하중모델을 공통적으로 따른다. |
건설교통부 (2010), "도로교설계기준" , 한국도로교통협회
정영수, 신현목, 김우, 이재훈 (2005), "콘크리트 교량의 신뢰도기반 한계상태 설계기준 체계", 대한토목학회 학술발표회 논문집
황의승, 백인열 (2006), "신뢰도기반 설계기준의 기본 이론 및 설계일반", 교량설계핵심기술연구단
백인열, 심창수, 정영수, 상희정 (2011), "국내 현장의 콘크리트, 철근 및 강연선 재료강도에 대한 통계특성 분석", 콘크리트학회논문집, 제23권 4호.
American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). (1998 & 2004 & 2007), AASHTO LRFD Bridge Design Specifications. Washington, DC.
CEN, EN (2002), Eurocode 2: Design of Concrete Structures, European Committee for Standardization.
Ellingwood, B., Galambos, T.V., MacGregor, J. G., and Cornell, C. A. (1980), Development of a Probability Based Load Criterion for American National Standard A58, NBS Special Publication 577. Washington, DC: National Bureau of Standards.
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Nowak, A. S. and Szerszen, M. M. (2003), Calibration of Design Code for Buildings (ACI 318): Part 1 & Part 2, V.100, No. 3.
Nowak, A. S, Yamani, A. S, and Tabsh, S. W (1994), Probabilistic Models for Resistance of Concrete Bridge Girders, ACI Strucrural Journal, V.91, No. 3, May-June 1994, pp. 269-276.
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