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안벽 설계변수의 신뢰성 해석과 생애주기비용 분석
Life Cycle Cost & Reliability Analysis of Quaywall Design Parameters 원문보기

한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회, 2008 Oct. 10, 2008년, pp.508 - 518  

김홍연 (인하대학교 토목공학과) ,  윤길림 (한국해양연구원 연안개발.에너지연구부) ,  윤여원 (인하대학교 토목공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Reliability and sensitivity analysis of the design parameters for a section of caisson type quaywall which is the most applicable in Korea were performed. It was tried to estimate probabilities of failure for the system of the multiple failure modes and to analyze LCC in the quaywall structure. The ...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 안벽구조물중 국내에서 가장 적용성이 큰 케이슨식 안벽에 대하여 신뢰성 해석에 의한 설계변수의 민감도를 분석하고 최적화 설계를 위한 생애주기비용 분석을 시도하였다. 그리고, 안벽의 다중 파괴모드에 대한 시스템 파괴확률을 산정하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 각 비용간의 관계식을 이용하여 케이슨의 폭을 일정하게 변화시키며 그에 따른 초기공사비와 파괴 손실비용 변화, 그리고 궁극적으로 ETC 변화곡선을 산정하였으며, 그로부터 최저 ETC를 얻었다. 또한 최적의 케이슨 단면을 결정하고자 시도하였다.
  • 본 연구에서는 안벽구조물중 국내에서 가장 적용성이 큰 케이슨식 안벽에 대하여 신뢰성 해석에 의한 설계변수의 민감도를 분석하고 최적화 설계를 위한 생애주기비용 분석을 시도하였다. 그리고, 안벽의 다중 파괴모드에 대한 시스템 파괴확률을 산정하고자 하였다.
  • 시스템(system) 파괴확률은 본래 요소(component)의 파괴확률을 가지고 전반적인 구조물의 안정성을 파악하기 어려움으로 인해 전 시스템의 파괴확률을 산정하고자 제안되었다. 본 연구에서는 활동, 전도 및 지지력에 대한 파괴확률을 요소 파괴확률로 간주하고 이들의 시스템 파괴확률을 산정하고자 하였다. Stuart에 따르면 단순한 시스템의 경우 파괴모드별 상관성을 고려하여 식 13에 따라 시스템 파괴확률을 구할 수 있다(1958).
  • 시스템(system) 파괴확률은 본래 요소(component)의 파괴확률을 가지고 전반적인 구조물의 안정성을 파악하기 어려움으로 인해 전 시스템의 파괴확률을 산정하고자 제안되었다. 본 연구에서는 활동, 전도 및 지지력에 대한 파괴확률을 요소 파괴확률로 간주하고 이들의 시스템 파괴확률을 산정하고자 하였다.

가설 설정

  • 케이슨식 안벽구조물의 공용기간은 EU에서 제안하는 “빌딩 및 일반구조물의 설계공용연수”에 해당하고 국내외에서 통상적으로 적용하고 있는 50년으로 가정하였다. Cf는 파손시 단위복구비용과 단위운영손실비용으로 합산하는데, 본 연구에서 단위복구비용은 기존 Ozaki 등(2007)의 연구결과를 참고하여 초기 건설비용의 150%로, 단위운영손실비용은 단위복구비용의 150%로 가정하였다. CM은 국내 법령에 규정한 CI의 11%와 표 3의 국내 연구결과(2003)를 참고하여 2003년까지 유지보수비 비율의 평균치인 CI의 10.
  • 이러한 개념을 안벽구조물의 다중 파괴모드에 적용할 수 있다. 여기서는 활동, 전도, 지지력 파괴중 어느 하나가 발생한다면 선박 접안과 구조물의 이용이 불가능하게 된다는 가정하에 직렬시스템을 적용하였다. 앞서 FORM에 의해 산정한 요소 파괴확률과 직렬의 시스템 파괴확률을 산정하는 식 14를 이용하여 시스템 파괴확률을 구하였다.
  • 케이슨식 안벽구조물의 공용기간은 EU에서 제안하는 “빌딩 및 일반구조물의 설계공용연수”에 해당하고 국내외에서 통상적으로 적용하고 있는 50년으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
안벽구조물이란 무엇인가? 안벽구조물은 컨테이너선이나 여객선 등 선종을 막론하고 선박의 접안이 필요한 지점에는 필수적으로 요구되는 대표적인 항만시설이다. 그 종류도 접안되는 선박의 종류와 규모뿐 아니라 조류변화, 지반조건 등에 따라 중력식, 잔교식, 널말뚝식 등 매우 다양하다.
해수면 상승 및 기상이변에 따라 발생하는 자연재해는 항만시설에 어떤 영향을 주는가? 그 종류도 접안되는 선박의 종류와 규모뿐 아니라 조류변화, 지반조건 등에 따라 중력식, 잔교식, 널말뚝식 등 매우 다양하다. 근래에 진행되고 있는 해수면 상승 및 기상이변에 따라 발생하는 자연재해는 항만시설에도 많은 피해를 야기시키고 있다. 일본의 고베항 지진피해, 한신 대지진 피해, 부산항 태풍피해 등은 안벽구조물과 관련하여 파괴를 일으킨 대표적인 예이다.
안벽구조물의 종류는 무엇인가? 안벽구조물은 컨테이너선이나 여객선 등 선종을 막론하고 선박의 접안이 필요한 지점에는 필수적으로 요구되는 대표적인 항만시설이다. 그 종류도 접안되는 선박의 종류와 규모뿐 아니라 조류변화, 지반조건 등에 따라 중력식, 잔교식, 널말뚝식 등 매우 다양하다. 근래에 진행되고 있는 해수면 상승 및 기상이변에 따라 발생하는 자연재해는 항만시설에도 많은 피해를 야기시키고 있다.
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