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도로교설계기준(한계상태설계법)의 콘크리트부재 설계를 위한 재료계수 결정법 및 신뢰도 분석
New Approaches for Calibrating Material Factors of Reinforced Concrete Members in Korean Highway Bridge Design Code (Limit State Design) and Reliability Analysis 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.39 no.1, 2019년, pp.13 - 24  

이해성 (서울대학교 건설환경공학부) ,  송상원 (서울대학교 건설환경공학부) ,  김지현 (서울대학교 교량설계핵심기술연구단)

초록
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이 연구에서는 국내 도로교 한계상태설계법에서 콘크리트부재의 설계를 위하여 적용하고 있는 재료계수의 문제점을 제기하고, 잘 정립된 최적화 과정에 의한 재료계수를 제안하였다. 신뢰도분석을 통하여 현 설계기준의 하중계수와 제안 재료계수가 목표신뢰도지수 보다 높은 신뢰도수준을 확보하고 있음을 보이고, 역신뢰도해석을 통하여 목표신뢰도지수를 잘 근사할 수 있는 하중계수를 제시하였다. 유로코드에서 제시하고 있는 기본 개념에 근거하여 신뢰도기반 하중-재료계수 결정법을 정식화하였다. 제안된 접근법이 신뢰도개념에 의하여 유도되었지만, 이 접근법에 의하여 계산된 하중-재료 계수가 목표신뢰도지수를 정확히 만족시키지 못하는 요인으로서 재료와 부재간에 존재하는 불확실성의 차이를 지적하고, 이러한 차이를 고려하지 않는 유로코드의 개념적 문제점을 제기하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper brings up fallacy of material factors specified for the design of concrete members in the current Korean limit state design code for highway bridges, and proposes new material factors based on a robust optimization scheme to overcome the fallacy. It is shown that the current load factors ...

주제어

#도로교설계기준   #한계상태설계법   #신뢰도기반 설계기준   #저항계수   #재료계수  

표/그림 (15)

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
AASHTO 교량설계기준(AASHTO, 2014)와 유로코드(CEN, 2002)의 차이점은? 국내외적으로 교량의 설계기준에 신뢰도에 기반한 한계상태설계법이 널리 적용되고 있으며, 우리나라에서는 2010년에 도입되어 현재 국내 교량설계에 적용되고 있다. 국외의 AASHTO 교량설계기준(AASHTO, 2014)와 유로코드(CEN, 2002)는 모두 한계상태설계법에 기반하고 있어 개념적으로는 상당히 유사하지만 콘크리트부재를 설계하는 방식이 서로 다르다. AASHTO 교량설계기준에서는 부재강도 전체의 불확실성을 고려하여 부재저항계수를 정의하고 있으며, 유로코드에서는 재료저항의 불확실성을 고려한 재료계수를 제시하고 있다.
재료계수의 정의는 무엇인가? 부재저항계수는 재료의 공칭강도와 실제 강도의 차이, 부재의 제작 오차, 그리고 부재 강도 추정 및 구조 해석의 불확실성을 고려하기 위한 부분안전계수로 설계강도는 부재저항계수를 공칭강도에 곱한 값으로 정의된다. 반면에 재료계수는 재료의 공칭강도에 곱하여 재료의 설계 값을 설정하기 위하여 설정되는 부분안전계수이며, 이 때의 설계강도는 재료의 설계 값으로 계산되는 강도로 정의된다.
유로코드의 접근법의 유도과정에서 문제점은? 유로코드에서는 신뢰도기반 부분안전계수의 기본 개념에 맞추어 재료계수를 정의하고 있지만, 유도과정에서 몇 가지 문제점을 발견하여 이에 대한 해결책을 제시하였다. 유로코드에서의 문제점으로 콘크리트와 철근의 파괴점에서 한계상태식의 단위법선벡터 성분을 동일하게 가정한 점, 하중계수를 고려하지 않은 상태에서 재료계수를 독립적으로 결정한 점, 그리고 복합재료의 부재거동에 대한 불확실성을 고려하지 않은 점을 들 수 있다. 이 논문에서는 유로코드의 접근법의 단점을 해결하기 위하여 신뢰도해석을 통하여 콘크리트와 철근의 파괴점에서 한계상태식의 단위법선벡터 성분을 계산하였으며, 그 대표값을 적용하여 재료계수를 결정하였다.
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참고문헌 (16)

  1. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) (2014). AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Washington, DC. 

  2. Der Kiureghian, A., Zhang, Y. and Li, C.-C. (1994). "Inverse reliability problem." Journal Eng. Mech., Vol. 120, No. 5, pp. 1154-1159. 

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  3. European Committee for Standardization (CEN) (2002). Eurocode 0: Basis of Structural Design EN 1990, Brussels, Belgium. 

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  5. Haldar, A. and Mahadevan, S. (2000). Probability, Reliability and Statistical Methods in Engineering Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, pp. 181-224. 

  6. Kim, J. H. and Lee, J. H. (2000). "Material resistance factors for reinforced concrete flexural and compression members." Journal of the Korea Concrete Institute, KCI, Vol. 12, No. 2, pp. 21-30 (in Korean). 

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  10. Lee, J. H. (2015). Prestressed concrete: strength design and limit state design, Dong Myeoung publishers, pp. 180-182 (in Korean). 

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  12. Ministry of Construction and Transportation (MOCT) (2005). Korean Highway Bridge Design Code, MOCT (in Korean). 

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  14. Nowak, A. S. (1999). Calibration of LRFD bridge design code, NCHRP Report 368, Transportation Research Board, Washington, D.C. 

  15. Paik, I., Hwang, E. S. and Shin, S. (2009). "Reliability analysis of concrete bridges designed with material and member resistance factors." Computers and Concrete, Techno-Press, Vol. 6, No. 1, pp. 59-78. 

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  16. Rackwitz, R. and Fiessler, B. (1978). "Structural reliability under combined random load sequences." Comput. Struct., Vol. 9, No. 5, pp. 489-494. 

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