복합 하중하에서의 구조물 체계 신뢰도 해석

Approximate System Reliability Analysis Under Multiple Time Varying Loads

구조물이 대형화되고 복잡해짐에 따라 구조물의 체계신뢰도 평가는 매우 어려워지며 많은 계산량을 요구한다. 특히 작용하중들이 시간적 변화특성을 가지거나 구조물의 파괴모드가 여러가지인 경우는 더욱 복잡하다. 구조물에 작용하는 대부분의 하중들은 그 발생강도 뿐만 아니라 발생시기, 발생빈도 등이 무작위특성을 가지므로, 이러한 시간적 변화특성을 합리적으로 반영하기 위해서는 종래의 확률변수 모형보다는 확률과정을 이용한 모형화가 바람직하다. 구조물 체계신뢰도의 근사해법으로 3계구간식 상한치를 이용한 점추정식 근사해가 제안되어졌다. 이 3계 점추정식 근사해는 현재 많이 사용되는 다른 근사해들과 비교할 때 적은 계산량의 증가에도 불구하고 정확도가 상당히 높으며 체계파괴확률 함수의 연속성이 보장된다. 상시하중과 함께 여러 일시하중이 작용할 때, 하중 조합효과를 보다 효과적으로 반영하기 위해 기존의 하중합치법을 보완하여 넓은 한계수준에서 정확도를 높였다.

The evaluation of the system reliability is generally quite difficult and costly as the structure becomes large and complex, especially when it is subjected to multiple time varying loads, and for redundant structures which have many possible modes of failur, e.g., system collapse through the formation of plastic hinge mechanisms. In reality most loadings acting on the structures are random in intensity as well as in occurrence time and duration. To include the load variability in time, the loads are described in terms of stochastic processes. Based on a tri-modal upper bound, a point estimate for the system reliability has been developed for more accuracy without extensive computational effort. This tri-modal point estimate also ensures the continuity of the system reliability function, which is a necessary condition in many nonlinear programming techniques. In addition, the Load Coincidence method, by which the combined effect of time varying loads are taken into account, has been modified to suitable for cases with an always-on load.