교량의 신뢰도 분석

확률 및 신뢰도에 기초한 설계기준을 정립하기 위해서는 우선적으로 기존 설계기준으로 설계된 교량의 신뢰도를 구하는 과정이 선행되어야 한다. 이를 기초로 하여 신설될 설계기준의 목표 신뢰도를 정하고 하중과 강도에 관련된 부분안전계수를 보정하는 과정을 수행할수 있게 된다.이 장에서는 실제 설계된 단면을 이용하여 교량의 신뢰도 분석과정을 설명한다. 신뢰도 분석에 필요한 단면의 강도를 구하기 위한 기초 재료, 단면치수 및 주요 하중에 관한통계 자료를 문헌으로부터 수집하여 제시하며, 이를 이용하여 대표적인 교량형식인 PSC거더교, 라멘교 및 강플래이트 거더교에 대한 신뢰도 지수 산정 예를 제시한다.

신뢰도에 기반한 설계를 위해서는 구조물 저항강도를 구성하는 재료의 통계자료 및 구조부재의 단면치수에 관한 통계자료를 수립하는 것이 우선이다. 이러한 통계자료 중 대표적인것으로는 미국 ACI, AASHTO 설계기준 및 캐나다의 OHBDC 설계기준의 보정작업에 사용한 자료를 들 수 있다. Ellingwood 등(1980)은 확률에 기초한 미국 국가기준의 하중계수를정하기 위한 연구를 수행하고 주요 변수들에 대한 통계자료를 수집 정리하여 발표하였는데, 이 자료들은 이후에 수행된 주요 설계기준들의 보정에 주로 사용하게 된다. Nowak 등(2003)은 ACI 설계기준을 보정하는 연구를 수행하고 최근에 향상된 재료의 강도를 반영한기초 자료를 발표하였다.표 4.1 및 4.2는 이들 연구에서 사용한 콘크리트, 철근 및 PS긴장재에 관한 기초 통계자료이며, 표 4.3은 각종 단면 치수의 통계자료 및 전문성계수(professional factor)이다.표 4.4는 열간압연 강재(hot-rolled steel element)에 대한 재료 특성으로 Ellingwood 등(1980)의 결과이며, 표 4.5는 AASHTO 설계기준 보정 연구에서 Tabsh 등(1991)이 사용한통계자료이다.국내 통계자료의 예로는 표 4.6과 같이, 신동구 등(2005)이 강합성단면의 신뢰도 분석연구를 수행하고 발표한 강재의 통계자료가 있는데 이는 국내에서 생산된 강재를 표본조사한 후 소성해석을 통하여 단면의 극한모멘트강도를 구한 통계 분석 자료이다.