신뢰도를 이용한 설계

하중-저항계수 설계법은 설계기본변수 (하중, 재료강도, 및 기하적 제원)의 기준값 (characteristicvalue)에 신뢰성분석을 통해 구한 부분안전계수 (하중계수 및 강도감소계수)를 적용하여 계산한 설계값 (design value)을 기준으로 검증 (verification)하는 설계 기법이다. 설계기본변수의 기준값(또는 표준값)과 부분안전계수의 크기는 확률론적 신뢰성 분석으로 결정한다. 부분안전계수 (partialsafety factor)의 수치 값은 그림 1.6에 나타낸 것과 같이 결정론적 방법 (방법-a)이거나 확률론적방법 (방법-b) 또는 두 방법의 조합 (방법-c)에 의해 결정한다.


이론적으로는 완전 확률론적 방법이 정확한 값을 산출할 수 있지만, 실제적 통계 자료의 부족으로 인해 이 방법을 적용하기 어렵다.따라서 현행 신뢰도 기반 설계기준들은 대부분 방법-a와 부분적으로 방법-c를 적용하여 부분안전계수를 산출하고 있다.확률론적 방법을 적용할 경우에서 신뢰도는 의도하는 수명 동안에 발생가능 파괴확률로 표현한다.만약 계산된 파괴확률이 미리 설정한 목표 파괴확률보다 크다면 그 구조물은 불안전하다고 간주한다. 현행 유로코드 2에 적용하고 있는 신뢰도지수로 표현된 목표 파괴확률을 표 1.2에 나타냈다.신뢰도 기반 설계기준에서 이러한 신뢰도는 그림 1.7에 나타낸 것과 같이 설계 기본변수에 따른 부분안전계수에 의해 명시적으로 반영된다. 이 부분안전계수는 크게 하중계수와 강도감소계수 (또는저항계수)로 구성되며, 각 계수는 다시 기본 변수에 따라 세분화할 수 있다. 그림 1.7은 일반적으로사용하고 있는 부분안전계수의 정의와, 현행 신뢰도기반 설계법들에서 명시적으로 적용하고 있는부분안전계수를 정리한 것이다.강도한계상태만을 고려할 때는 콘크리트 파쇄에 의한 파괴이든 또는 철근의 항복에 의한 파괴이든간에 최대 저항강도만이 중요하게 된다. 따라서 부재의 설계강도를 구하기 위해 부재별로 적용하는부재강도감소계수를 적용한다. 반면에 극한한계상태를 정의하기 위해서는 콘크리트 파쇄에 의한 파괴 형태인지 또는 철근의 파단에 의한 파괴 형태인지를 구별하여야 한다. 이러한 배경에 의해 극한한계상태의 검증을 요구하는 유로코드 2에서 설계강도를 구하기 위해 재료강도감소계수를 적용하고있다.