• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.5-15
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• 2014

목표신뢰도지수는 한계상태설계법에서 안전여유의 지표가 되며, 부분계수를 결정하는데 있어 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 한계상태설계법에서 필요로 하는 목표신뢰도지수의 결정을 위하여 쇄석다짐말뚝이 적용된 6개소의 설계-시공사례를 조사하였다. 쇄석다짐말뚝의 주요 파괴모드인 팽창파괴에 대한 한계상태함수를 정의하고, 일계신뢰성해석법(FORM)을 이용하여 극한지지력, 이론식별, 신뢰도수준을 평가하였다. 현행 쇄석다짐말뚝의 신뢰도지수는 허용응력설계법에 의해 산정된 안전율과 비례하는 경향을 보였으며, 평균 신뢰도지수는${\beta}$=2.30으로 평가되었다. 신뢰성해석에 의해 평가된 신뢰도 수준과 기존 구조물 기초에 대한 목표신뢰도지수를 비교 분석한바, 쇄석다짐말뚝 기초는 말뚝기초 및 얕은기초에 비하여 비교적 낮은 안정성 수준이 요구되며, 쇄석다짐말뚝의 현재 신뢰도수준은 보강토옹벽, 쏘일네일링에서 제안된 목표신뢰도지수와 유사한 범위를 보이므로 쇄석다짐말뚝의 목표신뢰도지수를 ${\beta}_T$= 2.33으로 제안하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.422-428
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• 2011

잔교식 안벽의 생애주기비용(Life Cycle Cost, LCC)을 이용하여 신뢰도지수의 최적값을 구하였다. 응답면 기법을 이용한 신뢰성해석을 통해 횡잔교와 돌제식 잔교의 파괴확률을 산정하였다. 파괴확률은 잔교의 파괴 시 복구비용을 산출하는데 활용하였으며 초기공사비와 유지관리비를 모두 고려한 LCC를 최소화시킬 수 있는 신뢰도지수를 찾았다. 지진하중과 접안하중에 대한 다양한 조건에서의 최적 신뢰도지수를 구하였고 이를 통해 신뢰성설계에 사용할 수 있는 목표신뢰도지수를 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.643-651
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• 2014

이 논문에서는 케이블교량 설계기준의 설계하중조합에 대한 신뢰도분석을 수행하였다. 설계기준에서 정의한 하중계수와 저항계수를 적용하여 설계된 실제 케이블교량을 대상으로 주 부재별 통계특성과 설계지배 하중조합을 분석하였다. 신뢰도분석을 통하여 하중조합별로 설정된 목표신뢰도지수를 확보됨을 확인하였고, 교량의 중요도를 상향할 수 있는 저항수정계수의 적용성을 검토하였다. 설계변수들이 신뢰도지수에 미치는 민감도 분석을 통하여 케이블의 신뢰도에 중요한 영향을 주는 요소를 분석하였다. 이를 통하여 설계기준의 안전계수들을 적용한 설계를 통하여 케이블교량의 목표신뢰도지수를 확보할 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.249-259
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• 2020

지중 구조물의 한계상태설계를 위한 설계 기준이 해외에서는 이미 발표된 바 있고 국내에서도 설계법 개정을 위한 연구가 수행되고 있다. 지진 시 파괴확률을 추정하기 위해서는 신뢰성 분석에서 확률변수를 고려해야 한다. 본 연구에서는 국내 지반 확률 특성치를 고려한 토압에 대한 변동계수와 지진하중 효과에 대한 변동계수를 적용하여 기존 쉴드 터널 설계 단면에 대한 지진 시 파괴확률을 계산하였다. 산정된 파괴확률로부터 신뢰도지수(β)를 산정하고 하중 계수의 변화에 따른 신뢰도지수를 분석한 결과와 국내외 연구결과를 토대로 쉴드 터널 세그먼트 라이닝의 지진 시 목표 신뢰도지수(β_T)는 2.3이 합리적인 것으로 분석되어, 지진 시 한계상태설계를 위한 목표 신뢰도 지수로 제안하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.278-289
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• 2009

본 연구에서는 직립 방파제의 케이슨 활동에 대한 목표 신뢰도 지수와 부분안전계수를 산정하였다. 기존 방파제의 신뢰도 지수의 평균값을 보통의 안전도를 갖는 방파제에 대한 목표 신뢰도 지수로 제안하였다. 또한 국내외 방파제의 해석에 기초하여 높은 안전도 또는 낮은 안전도의 목표 신뢰도 지수도 제안하였다. 다음에는 국내 12개 방파제 단면에 대해 각각 계산한 부분안전계수를 평균하여 각 안전도에 대한 부분안전계수를 제안하였다. 본 연구에서 제안한 부분안전계수를 사용하여 계산한 신뢰도 지수가 JPHA(2007)의 완경사 결과와 급경사 결과 사이에 위치함을 보임으로써 제안된 부분안전계수의 적합성을 부분적으로 검증하였다. 제안된 부분안전계수를 이용하여 기존 방파제의 케이슨 폭과 신뢰도 지수를 역으로 계산하였다. 결정론적 설계법으로 설계된 기존 방파제의 신뢰도 지수가 큰 변동 폭을 보이는 반면, 부분안전계수법으로 계산된 값은 작은 변동 폭을 보인다. 이는 목표 파괴확률이 주어졌을 때 부분안전계수법으로 일관성 있는 설계를 할 수 있음을 의미한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.13-24
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• 2019

이 연구에서는 국내 도로교 한계상태설계법에서 콘크리트부재의 설계를 위하여 적용하고 있는 재료계수의 문제점을 제기하고, 잘 정립된 최적화 과정에 의한 재료계수를 제안하였다. 신뢰도분석을 통하여 현 설계기준의 하중계수와 제안 재료계수가 목표신뢰도지수 보다 높은 신뢰도수준을 확보하고 있음을 보이고, 역신뢰도해석을 통하여 목표신뢰도지수를 잘 근사할 수 있는 하중계수를 제시하였다. 유로코드에서 제시하고 있는 기본 개념에 근거하여 신뢰도기반 하중-재료계수 결정법을 정식화하였다. 제안된 접근법이 신뢰도개념에 의하여 유도되었지만, 이 접근법에 의하여 계산된 하중-재료 계수가 목표신뢰도지수를 정확히 만족시키지 못하는 요인으로서 재료와 부재간에 존재하는 불확실성의 차이를 지적하고, 이러한 차이를 고려하지 않는 유로코드의 개념적 문제점을 제기하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.299-309
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• 2022

신뢰도기반 교량설계기준에서 적용할 수 있는 새로운 종류의 차량활하중계수를 제시한다. 현재 사용하고 있는 차량활하중계수 1.8에 대한 적절성을 차량활하중의 재현주기와 교량설계수명에 기초하여 분석하였다. 중력방향하중 지배 한계상태에 대한 목표신뢰도지수 3.72는 적절한 논거 없이 너무 높게 설정된 값이며, 이에 상응하는 하중계수 1.8은 100년 설계수명 교량에서 재현주기 약 670만년 정도에 해당하는 활하중 파괴점을 나타내는 무의미한 값이라는 것을 보였다. 설계 풍속이나 지반가속도와 동일한 재현주기를 차량활하중에도 적용하면 차량활하중계수는 1.15 정도가 되고 목표신뢰도지수는 한계상태를 지배하는 하중에 따라서 2.0 혹은 2.5에 해당하게 된다. 제안한 목표신뢰도지수에 대한 전체 하중-저항계수 조합은 최적화에 의하여 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.19-29
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• 2008

국내 기초구조물에 대한 하중저항계수설계법 개발의 일환으로 항타강관말뚝에 대한 신뢰성 수준을 평가하고 목표 신뢰도지수를 결정하였다. 국내 정재하시험 및 지반조사 자료를 수집하여 말뚝의 대표 측정 극한지지력을 결정하였고, 정역학적 지지력공식과 Meyerhof 경험식을 이용하여 설계 극한지지력을 산정하였다. 이들 자료의 비교 분석을 통해 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수의 통계 특성을 이용하여 일차신뢰도법 및 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 신뢰성 분석을 실시하였다. 정역학적 지지력공식은 자료의 변동성이 낮았고 Meyerhof 경험식은 내재적 보수성이 크게 나타났다. 안전율 3.0~5.0에 대한 신뢰도지수 분석 결과 정역학적 지지력공식은 1.50~2.89, Meyerhof 경험식은 1.61~2.72로 평가되었다. 신뢰성 분석 결과를 바탕으로 목표 신뢰도지수는 무리말뚝으로 시공되는 경우 2.0, 2.33을, 무리말뚝으로 시공되지 않는 경우 2.5의 값을 결정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.193-200
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• 2010

구조물을 설계함에 있어서 작용하중, 재료특성 및 제작오차 등의 불확실성을 고려하여 안전성을 확보함과 동시에 경제적 효율성을 고려해야 한다. 이에 대한 가장 합리적인 해결방안으로서, 불확실성과 경제성을 동시에 고려하는 시스템 신뢰도 기반 최적설계 분야에 대한 관심이 증대되었으며 이를 구조물 설계에 적용하기 위한 많은 시도가 이루어졌다. 기존의 확정론적 최적설계와는 다르게 시스템 신뢰도 기반 최적설계는 요소 확률구속조건 및 시스템 확률구속조건에 대한 평가를 수행해야 한다. 하지만, 요소 신뢰도 지수 및 시스템 신뢰도 지수를 매 확률구속조건을 평가할 때마다 산정해야 하므로 대형구조해석이 필요한 경우에는 과도한 계산시간이 요구된다. 따라서, 대형구조해석을 필요로 하는 경우에 대하여 보다 효율적인 SRBDO 알고리즘 개발이 필요하다고 할 수 있다. 이 연구에서는 성능치 접근법을 이용하여 보다 더 안정적이고 효율적인 시스템 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘을 제안하였다. 신뢰도 기반 최적설계에 효과적으로 적용된 성능치 접근법은 직접적으로 신뢰도 지수 및 파괴확률을 산정할 수 없어 시스템 신뢰도 기반 최적설계에는 적용할 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 시스템 신뢰도 기반 최적설계 알고리즘을 요소 신뢰도 해석만을 수행하는 신뢰도 기반 최적설계 부분과 시스템 신뢰도 해석만을 수행하는 신뢰도 기반 최적설계 부분으로 나누어, 요소 신뢰도 해석만을 수행하는 신뢰도 기반 최적설계에 성능치 접근법을 적용하였다. 시스템 신뢰도 지수가 목표 시스템 신뢰도 지수를 만족할 때까지 각 요소 한계상태에 대한 목표 신뢰도 지수를 변경하면서 신뢰도 기반 최적설계를 수행하였다. 수학적 문제 및 트러스 문제에 대하여 제안된 방법을 적용한 결과, 수렴성 및 효율성 측면에서 우수한 성능을 보여줌을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.213-224
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• 2001

확률론적 구조설계 최적화는 구조물의 역학적 특성이나 하중의 불확실성이나 임의성과 같은 변동성을 정량적이고 합리적으로 고려할 수 있다는 점에서 기존의 전통적인 확정론적 최적화와 비교된다. 확률론적 최적화의 방법론으로는 개선된 일계이차모멘트법을 이용하는 신뢰도지수에 기반한 접근법(MPFP search)이 널리 알려져 있으며, 최근 목표성능치에 기반한 접근법(MPTP search)이 새롭게 제안되었다. 본 논문에서는 이들 두 가지 접근법에 대한 정식화를 수행하고, 특히 탐색과정에서 소모적인 반복계산을 발견하고 제거하는 알고리즘을 제시하였다. 예제에서 두 접근법에 의한 확률론적 최적화를 수행하고 구조설계 최적화의 관점에서 두 접근법의 장단점을 비교·검토하였다.