합성 강 상자형 도로교의 체계신뢰성 해석 및 안전도평가

조효남,이승재,강경구,Cho, Hyo Nam,Lee, Seung Jae,Kang, Kyoung Koo 대한토목학회 1993 대한토목학회논문집 Vol.13 No.2

본 연구에서는 각종 합성 강상자형 도로교에 대한 체계신뢰성 및 이에 기초한 내하력평가를 위하여 실용적이고 합리적인 신뢰성 모형과 해석방법을 개발하고자 한다. 합성 강상자형교의 신뢰성해석을 위해서는 휨강도 뿐만 아니라 휨, 전단 그리고 비틀림을 동시에 고려한 강도식에 기초하여 한계상태함수를 모형화 하였으며, 체계신뢰성 문제는 각 거더의 주요 파손기구에 기초한 FMA(Failure Mode Approach)방법을 사용하여 직 병렬 조합체계로서 정식화 하고 수치해석기법인 중요도표본추출기법(Importance Sampling Technique ; IST)을 사용하여 해석하였다. 특히 본 연구에서는 추정된 체계신뢰성지수를 일반적인 제 1계 2차모멘트(First Order Second Moment ; FOSM)방법의 형태로 표현하여 유도한 등가의 시스템 내하력으로서 합성 강상자형교의 내하력을 평가하는 실질적이고 합리적인 방법을 제안하였다. 기설 교량에 대한 내하력 및 안전도평가 결과 전체시스템으로서의 보유안전도와 내하력은 교량의 부정정성이 높아질수록 개별 요소의 경우에 비해서 그 차이가 크게 됨을 알 수 있었으며, 제안된 체계신뢰성에 기초한 내하력평가 방법은 기설 합성 강상자형교의 실질적인 내하력평가 방법을 위하여 합리적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. This paper develops practical and realistic reliability models and methods for the evaluation of system-reliability and system reliability-based rating of various types of box-girder bridge superstructures. The strength limit state model for box-girder bridges suggested in the paper are based on not only the basic flexural strength but also the strength interaction equations which simultaneously take into account flexure, shear and torsion. And the system reliability problem of box-girder superstructure is formulated as parallel-series models obtained from the FMA(Failure Mode Approach) based on major failure mechanisms or critical failure states of each girder. In the paper, an improved IST(Importance Sampling Technique) simulation algorithm is used for the system reliability analysis of the proposed models. This paper proposes a practical but rational approach for the evaluation of capacity rating in terms of the equivalent system-capacity rating corresponding to the estimated system-reliability index which is derived based on the concept of the equivalent FOSM(First Order Second Moment) form of system reliability index. The results of the reliability evaluation and rating of existing bridges indicate that the reserved reliability and capacity rating at system level are significantly different from those of element reliability or conventional methods especially in the case of highly redundant box-girder bridges.

강상판교의 다단계 최적설계

조효남,정지승,민대홍 漢陽大學校 工學技術硏究所 1999 工學技術論文集 Vol.8 No.1

최근 도심지의 극심한 교통체증의 해소를 위한 방안으로 강상판교의 채택이 증가하고 있다. 그 주된 이유는 신속한 시공과 콘크리트덱에 비하여 자중의 감소효과가 크고 보다 큰 강도와 효율적인 가설이 가능하기 때문이다. 본 연구의 목적은 최적설계프로그램을 이용한 강상판교의 가장 합리적인 형식결정에 관한 연구이다. 최적화의 목적함수는 최소 초기비용으로 정식화하였다. 설계 제약조건은 도로교시방서의 ASD설계기준에 맞추어 정식화하였으며 최적설계과정은 두 단계로 이루어져 있다. 첫 번째 단계는 박스 또는 플레이트주형에 대한 강상판교의 최적설계가 수행된다. 그리고 두 번째 단계에서 개단면 또는 폐단면리브를 갖는 강상판에 대하여 최적설계를 한다. 최적설계 프로그램의 구조해석은 주형에 대하여 격자해석 모델링을 이용하였고 강상판에 대해서는 Pelican-Esslinger법을 사용하였다. 최적화 기법은 SQP를 이용하였다. 적용예의 각 형식별 강상판교의 최적설계 결과의 비교를 통하여 비용의 효율성을 검토하였고 폐단면리브를 가지는 직선 형상의 박스거더 형식이 가장 효율적이고 경제적으로 판단된다. Recently, more and more othotropic steel plate deck bridges have been adopted as a solution against traffic congestion in urban area, mainly because of fast construction, reduced self-weight, higher stiffness and efficient erection compared to that of concrete decks. The main objective is to study on the most effective optimal type and proportioning of a rational othotropic steel plate deck bridges. The objective function for the optimization is formulated as a minimum cost design problem. The behavior and design constraints are formulated based on the ASD criteria of the Korean Bridge Design Code. The optimum design program developed in this study consists of two steps - the first step for the optimization of the steel box or plate girder viaducts, and the second step for the optimum design of the steel-decks with closed or open ribs. A grid model is used as a structure analysis model for the optimization of the main girder system, while the analysis of the deck system is based on the Pelican-Esslinger method. The SQP(Sequential Quadratic Program) is used as the optimization technique for the constrained optimization. By using a set of application examples, the rational type related to the optimized steel-deck system designs is investigated by comparing the cost effectiveness of each type. Based on the results of the investigation it may be concluded that the optimal linear box girder and deck system with closed ribs may be utilized as one of the most rational and economical viaducts.

농업토목 수리구조물 안전도평가 시스템 개발에 관한 연구

조효남,김성훈,최영민,이승재 한국전산구조공학회 1993 한국전산구조공학회논문집 Vol.6 No.1

본 연구는 개인용 컴퓨터를 이용하여 농업토목 수리구조물의 안전도평가시스템을 개발하는데 목적이 있다. 본 시스템은 상호 유기적인 관계를 가지고 있는 데이타베이스, 구조해석, 안전도분석/평가, 입출력도식화의 4가지 서브시스템으로 구성되었으며, 사용자 위주의 풀다운식 메뉴드라이빙 형태로 개발되었다. 노후손상된 구조물의 안전도평가에 사용된 주요 알고리즘은 신뢰성이론에 의한 합리적 내하력 평가방법에 기초하였다. 본 연구에서 개발된 안전도평가 시스템은 노후손상된 농업토목 수리구조물의 안전도 및 내하력 평가를 위한 효율적인 수단으로서 실무에서 널리 사용될 수 있을 것이라고 사료된다. This study is directed for the development of a computer aided safety assessment system for agricultural irrigation structures. The developed system is composed of four subsystems that incorporate database, structural analysis, safety assessment, and postprocess, which are made to be interfaced systematically. It is developed in the user-friendly menu driving form with pull-down type interaction on a personal computer. The main algorithm for safety assessment of deteriorated structures utilizes a rational rating system based on the reliability method. From this study, it may be stated that the proposed rating and safety assessment system provide an effective tool and thus it can be widely used in practice for the assessment of safety and load carrying capacity of existing deteriorated or damaged agricultural irrigation structures.

GFRP적층복합재료관의 신뢰성 해석

조효남,이승재 한국전산구조공학회 1993 한국전산구조공학회논문집 Vol.6 No.1

일반적으로 복합재료 적층원통관의 강도와 강성은 세장모수, coupling 강성모수, 섬유배향각, 적층방법, 그리고 적층수 등의 변동성에 매우 민감하게 변화한다. 본 논문에서는 복합재료 적층원통관의 합리적인 신뢰성해석을 수행할 수 있는 강도 및 좌굴한계상태함수를 제안하고, 전술한 인자들이 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 미치는 영향을 고찰하였다. 이들은 복합재료 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 매우 다양하고 복합적인 영향을 미치기 때문에 최적설계기법이나 설계규준의 개발등을 통하여 설계관련 인자들을 설계에 합리적으로 반영하므로서 실무에서 균형설계(Balanced Design)를 위한 일관성 있는 안전도/신뢰도의 확보가 가능하다고 사료된다. In general, the strength and stiffness of laminated composite cylindrical shells are very sensitive to the variation of slenderness parameters, some coupling-stiffness parameters, lamination angles, stacking sequence and number of layers. In this paper, the effects of these factors on the strength and buckling reliabilities of GFRP laminated cylindrical shells are investigated based on the proposed strength and buckling limit state models. As these factors have various and complicated effects on the strength and buckling reliabilities of GFRP laminated cylindrical shells, the results should be incorporated into the design formula such that optimum design technique and design code which provide uniform consistent reliability for balanced design in practice

교량구조의 체계 신뢰성 해석을 위한 중요도 표본추출 기법

조효남,김인섭 한국전산구조공학회 1991 한국전산구조공학회논문집 Vol.4 No.2

본 논문은 교량구조의 체계신뢰도를 추정하기 위한 효율적인 중요도 표본추출기법의 개발을 목적으로 한다. 기존의 체계신뢰성 해석을 위한 방법은 1차 모멘트법, 2차 모멘트법, AFOSM 근사해법, 그리고 시뮬레이션 방법등이 있다. 중요도 표본추출기법은 아주 적은 경비와 노력으로 정확한 해를 구하는 시뮬레이션 방법이다. 적용 예를 통하여 중요도 표본추출기법은 교량구조의 체계신뢰성해석에 아주 효과적인 방법임을 알 수 있었다. This study is directed for the development of an efficient Importance Sampling Technique for system reliability analysis of bridge structures. Many methods have been proposed for structural reliability assessment such as the First-order Second-Moment Method, the Advanced Second-Moment Method, Monte Carlo Simulation, etc. The Importance Sampling Technique can be employed to obtain accurate estimates for the system reliability with reasonable computation effort. Based on the results of example analysis, it may be concluded that Importance Sampling Technique is a very effective tool for the system reliability analysis.

신뢰성에 기초한 강상형 보도육교의 안전도 및 내하력 평가

조효남,최영민,이은철 한국전산구조공학회 1997 한국전산구조공학회논문집 Vol.10 No.2

국내 보도육교의 경우, 단순한 구조형식과 공장제작에 의한 현장조립의 신속한 시공 및 유지관리상의 장점들로 인하여 표준화된 강상형 보고육교가 교통혼잡이 심한 도심지와 각종 국도상에 다수 건설되어 왔지만, 이중 상당수의 육교가 공용년수 증가와 더불어 열화손상되어 안전도 및 사용성이 매우 불량한 상태에 있다. 본 논문에서는 열화손상된 기존의 강상형 보도육교의 실제적인 안전도 및 잔존내하력을 평가하기 위하여 선진각국에서는 이미 일반화되고 있는 von Mises'조합응력항복기준에 기반을 둔 한계상태설계법에 기초하여 각 구조부위의 항복 및 좌굴에 대한 각각의 비선형 한계상태모형을 제안하고 이를 실구조물에 적용해서 안전도평가 및 신뢰성평가를 수행하여 제안된 모형의 타당성을 고찰하였다. 뿐만아니라 노후된 기존 강상형 보도육교에 대한 현장재하시험 방법과 이들 시험결과를 이용한 실용적이고 합리적인 잔존내하력 평가방법을 제안하고 각국 시방서별/설계방법별로 비교, 고찰하였다. A number of standard type of steel-box pedestrian bridges are constructed in th metropolitan high way or heavy traffic urban area. Although it has the advantage of speedy construction because of its simple structural form and prefabricated erection method, it has been reported that many of these bridges are deteriorated or damaged and thus are in the state such that it would give unsafe and uncomfortable feeling to pedestrians. In the paper, for the realistic assessment of safety and load carrying capacity of deteriorated and/or damaged steel box pedestrian bridges, an interactive non-linear limit state model is formulated based on the von Mises' combined stress yield criterion. It has been demonstrated that the proposed model is effective for the reliability-based safety assessment and load carrying capacity evaluation of steel-box pedestrian bridges. In addition, this study suggests an effective and practical field load test method for pedestrian bridges.

신뢰성에 기초한 고속철도 교량의 안전도 및 내하력평가

조효남,곽계환,이승재 한국전산구조공학회 1997 한국전산구조공학회논문집 Vol.10 No.3

한국에서는 서울-부산간 고속철도건설이 5년전 시험구간의 시공을 시작으로 본격적인 고속철도건설이 진행중에 있다. 본 연구에서는, 고속철도교량의 전산화 유지관리를 위한 신뢰성에 기초한 건전성 평가모델을 개발하는데 중점을 두고 있다. 신뢰성 해석을 위한 PC철도교의 강도한계상태모형은 휨 또는 전단강도와 같이 단일 파괴모드뿐만아니라 휨, 전단 및 비틀림을 동시에 고려하는 조합상관식도 고려되었다. 실제적인 내하력 평가를 위해 체계신뢰성에 기초한 등가내하력 평가방법을 사용하였으며 이로부터 얻은 결과를 요소신뢰성과 재래적인 방법에 의한 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제안한 모델은 실재하는 고속철도교량의 신뢰성에 기초한 실제적인 안전도 및 내하력평가를 위한 적절한 모델임을 알 수 있었다. In Korea, the construction of the first high-speed railroad on the Seoul-Pusan Corridor has already started 3 years ago, in the paper, an attempt is made to develop reliability-based safety and capacity evaluation models for the computer-aided maintenance of the high-speed railroad bridges. The strength limit state models of PC railroad bridges for reliability analysis encompass both the single failure mode such as bending or shear strength and the combined interaction equations which simultaneously take into account flexures, shear and torsion. Then, the actual load carrying capacity and the realistic safety of bridges are evaluated using the system reliability-based equivalent strength, and the results are compared with those of the element reliability based or conventional methods. It is concluded that the proposed models may be appropriately applied in practice for the realistic assessment of safety and capacity of high-speed railroad bridges.

체계신뢰성방법에 기초한 강사장교의 안전도평가

조효남,임종권,박경훈 한국전산구조공학회 1998 한국전산구조공학회논문집 Vol.11 No.4

본 논문에서는 실용적 체계신뢰성에 기초한 강사장교의 안전도평가를 위한 체계적인 모형을 제안하였다. 공용중인 강사장교의 시스템 안전도평가를 위하여 요소신뢰성해석을 위한 케이블, 주형 그리고 주탑의 한계 상태모형과 각 요소들간의 조합파괴를 포함하는 주파괴경로를 정의할 수 있는 체계신뢰성해석 모형을 제안하였다. 요소신뢰성해석을 위한 수치해석기법으로는 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 방법을 사용하였고, 체계신뢰성해석을 위해서는 부분 ETA(partial Event Tree Analysis) 모형을 사용하였다. 제안된 방법의 타당성을 고찰하기 위하여 진도대교의 안전도 평가에 적용하였다. 부분 ETA 모혀을 사용한 체계신뢰성 평가 방법은 기존의 요소신뢰성 방법에 비해 구조물의 여용성을 충분히 반영하는 상당히 합리적이며 실제적인 결과를 보여주는 실용적인 방법으로 판단된다.

R.C 박스거교의 체계신뢰성 해석 및 안전도 평가

조효남,신재철 한국콘크리트학회 1995 콘크리트학회지 Vol.7 No.3

본 연구는 RC 박스거더교 상부구조의 체계신뢰성 해석과 체계신뢰성에 기초한 내하력 평가를 위하여 실용적이고 실제적인 신뢰성 모델 및 방법을 제안하였다. 시스템으로서 교량의 보유내하력을 정확히 예측한다는 것은, 특히 교량이 높은 여용성을 갖고 있고 열화손상이 심각한 경우에는 더욱 어려운 문제이다. 본 연구는 교량의 체계신뢰성에 상응하는 교량시스템강도로서 정의도리 수 잇는 등가의 시스템가동의 항으로 교량의 보유내하력을 평가하는 새로운 접근방법을 제안하였다. 즉, 이 방법은 체계신뢰성지수의 FOSM(Fdirst Order Second Moment)형태에서 유도된 등가시스템저항강도로서 보다 실제적이고 합리적인 극산시스템저항강도 평가방법이다. 본 연구에서 제안된 RC박스거더교를 위한 강도한계상태모형은 휨 및 전단강도에 기초하였다. 그리고 박스거더 상부구조의 체계신뢰성 문제는 주요 파괴 메카니즘이나 각거더의 한계파괴상태에 기초한 FMA(Failure Mode Approach) 로부터 획득한 직-병렬 혼합모델로서 정식화하였다. 제안된 모형의 신뢰성해석에는 AFOSM(Advanced First Order Second Moment) 과 IST(Importance Sampling Technique) 시뮬레이션 알고리즘을 사용하였다. This paper develops practical and reallstic reliabllity models and methods for the evaluation of system rehability and system rellabllity based ratlng of R.C box glrder bridge superstructures. The precise prediction of reberved carrying capacity of bridge as d system is extremely difficult especially when the brldges are highly redundant and slgnlficantly deter 1or;itcd or dainagetl. Thls papel proposes a nt2w approach for the evaluation of reseived system c,drrying capaaty of br~dges in terms ot equ~vdleiit system strength, which may b~ ddcflned as a brtdge system strength correipcmdlng tu the system rehability of the bridge. This cm be ticrAvcd from an Inverse process bami or1 the con~ept of FOSM(F1rst Order Second Moment) form of system reliabihty index. The sf rength llmt state models for K C box girder br~dges suggested In the paper dre based on the basi~ bending and shear strength And thc system reliatxllty pro,~lerri of box gritier super structure 1s formuldted as parallel serles models obtalncd f ~ o m thc FMA(Fdilure blode Rp proath) based on major failure mc>clmusrns or c~itlcal fdure ,>tatcs of each nuder .WOSM(Ad-vanced First Order Second Moment) and IST(1mportance Sampling Technique) simulation algorithm are used for the reliability analysis of the proposed models.

양자의식과 통합 심신 치유ㆍ수행

조효남 한국정신과학학회 2015 한국정신과학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.5