강합성교량의 신뢰도

이 절에서는 AASHTO-LRFD(2004) 설계규정을 적용하여 설계된 강합성 I형 플래이트 거더교량의 휨저항강도에 대한 신뢰도지수를 산정한 신동구 등(2006)의 연구결과를 소개한다. 설계대상 교량은 그림 4.24 및 4.25와 같은 단면을 가지며, 교폭은 12,000mm로 3차선 도로이며, 4개의 I-형 거더로 구성된 것으로 가정하였다. 단경간교로 가정하고 지간 길이는 30m, 40m, 50m 및 60m를 고려하였다. 설계변수는 강거더 상부플랜지, 복부판 및하부플랜지의 치수이다. 표 4.29에 요약한 바와 같이 강재는 SM520-TMC 강을 사용하였으며, 콘크리트 바닥판은 두께 250mm이고 압축강도는 30MPa로 가정하였다.표 4.30에 지간별 강거더에 대한 설계결과를 요약하였다. 단면설계 결과, 모든 단면은조밀단면으로 설계되었으며 거더 복부판의 종방향 수평보강재를 설치할 필요가 없는 설계가 가능한 것으로 검토되었다. 설계된 단면의 휨저항강도와 함께 작용모멘트를 표 4.31에요약하였다.


신뢰도해석 시에 LRFD 설계규정대로 설계된 단면의 신뢰도지수를 산정하기위하여  를 1.0에 근접하게 설계하였다.정모멘트를 받는 하중저항계수법으로 설계된 단경간 강합성 거더교에 대하여 강재의 휨저항강도 통계치를 이용하여 신뢰도해석을 수행하고 신뢰도지수를 산정하였다. 휨 파괴에 대한 한계상태함수는 아래와 같이 확률변수 , , ,  및   로 표현된다.상태함수 가 음의 값을 갖는 경우는 휨저항강도가 작용모멘트보다 작으므로 단면의 휨파괴를의미한다.표 4.32에는 상태함수에 사용된 5개의 확률변수에 대한 편심계수()와 변동계수()의 통계 자료를 요약하였다. 휨저항강도()의 경우 신동구 등(2005)이 국내 생산된 강재의 항복강도 통계를 이용하여 강합성단면을 비선형소성해석으로 편심계수 1.16과 변동계수 0.05로 계산한바 있다. 이 통계치는 재료 자체의 항복강도에 대한 통계만을 고려하여 구한 값(과 )이다. 표 4에 나타낸 휨저항강도의 편심계수 및 변동계수는 여기에 AASHTO-LRFD(Nowak1999)에서 적용한 제작(fabrication) 오차에 기인한 통계적 불확실성 =1.0과 =0.05 및전문성(profession) 오차에 의한 불확실성 =1.02와  =0.06을 추가로 반영하여 구한 값이다. AASHTO-LRFD 보정 시 합성단면의 휨저항강도 편심계수는 1.12로 변동계수는 0.10을 적용하였다. 국내 강재에 근거하여 계산된 편심계수가 1.18로 AASHTO-LRFD 보정값 보다 큰이유는 국산 강재의 항복강도 편심계수 평균이 1.20으로 상당히 크기 때문이다. 표 4.32에서영구 고정하중(, , )에 대한 통계 값은 국내 자료가 부족하고 국가간 차이가상대적으로 작을 것으로 판단되어 AASHTO-LRFD 보정자료를 사용하였으며, 활하중(  )에 대해서는 편심계수 0.95-1.05를, 변동계수는 0.15-0.25를 고려하였다.AASHTO-LRFD에서는 활하중에 대해 편심계수 1.0과 변동계수 0.18을 적용하여 신뢰도해석을수행한 바 있다.