A Study on Reliability Based Design Criteria for the Steel Highway Bridge

강도로교(鋼道路橋)의 신뢰성(信賴性) 설계규준(設計規準)에 관한 연구(硏究)

This study proposes a reliability based design criteria for the steel bridge (H-beam, plate-girder and composite-beam), which is most common type of steel bridge, and also proposes the theoretical bases of nominal safety factors as well as load and rasistance factors based on the reliability theory. Major 2nd moment reliability analysis and design theories including both Cornell's MFOSM (Mean First Order 2nd Moment) Methods and Lind-Hasofer's AFOSM(Advanced First Order 2nd Moment) Methods are summarized and compared, and it has been found that Lind-Hasofer's approximate and an approximate Log-normal type reliability formula are well suited for the proposed reliability study. A target reliability index (${\beta}_0=3.5$) is selected as an optimal value considering our practice based on the calibration with the safety pravisions of the current steel bridge design code. Galambo's theory is used for the derivation of the algorithm for the evaluation of uncertainties associated with resistences by LRFD Format and SGST Format, whereas the magnitude of the uncertainties associated with load effects are chosen primarily by considering our level of practice. It may be concluded that the proposed LRFD reliability based design provisions for the steel highway bridge give more rational design than the current standard code for steel highway bridge.

강도로교(鋼道路橋)에 있어서 가장 보편적으로 사용(使用)되고 있는 강교(鋼橋)(구형(矩形)보, 판항(鈑桁), 합성항(合成桁))에 대한 신뢰성설계규준(信賴性設計規準)을 제안(提案)하고, 또 하중(荷重)-저항계수(抵抗係數) 및 공칭안전율(公稱安全率)에 대한 이론적(理論的)인 근거를 제시(提示)하는 것이 본(本) 연구(硏究)의 주요(主要) 내용(內容)이다. Cornell의 MFOSM과 Lind-Hasofer의 AFOSM을 포함하는 주요 2차(次)모멘트 신뢰성(信賴性) 이론(理論)을 비교(比較) 분석(分析)함으로써 Lind-Hasofer의 근사식(近似式)과 대수정규형(對數正規型) 근사식(近似式)을 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)하는 신뢰성(信賴性) 해석(解析) 및 설계규준(設計規準)의 유도에 사용함이 적절하다는 것을 알 수 있었다. Galambo의 이론(理論)에 의해 강구조부재(鋼構造部材)의 불확실량(不確實量) 산정(算定) 알고리즘을 유도하여 저항(抵抗)의 불확실량(不確實量)을 LRFD Format 및 SGST Format로 산정(算定)했으며, 하중(荷重)의 불확실량(不確實量)은 우리의 실정(實情)을 고려한 적절한 값을 택했다. 현행(現行) 강도로교(鋼道路橋) 설계규준(設計規準)에 따라 calibration함으로써 목표신뢰성지수(目標信賴性指數) ${\beta}_0=3.5$를 우리의 현실(現實)을 반영하는 최적치(最適値)로 선택하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 강도로교(鋼道路橋)의 LRFD 신뢰성(信賴性) 설계규준(設計規準)은 일정(一定)한 신뢰성(信賴性)을 주는 보다 합리적(合理的)인 설계(設計)가 됨을 알 수 있었다.