A Study on LRFD Reliability Based Design Criteria of RC Flexural Members

R.C. 휨부재(部材)의 L.R.F.D. 신뢰성(信賴性) 설계기준(設計基準)에 관한 연구(研究)

Recent trends in design standards development in some European countries and U.S.A. have encouraged the use of probabilistic limit sate design concepts. Reliability based design criteria such as LSD, LRFD, PBLSD, adopted in those advanced countries have the potentials that they afford for symplifying the design process and placing it on a consistent reliability bases for various construction materials. A reliability based design criteria for RC flexural members are proposed in this study. Lind-Hasofer's invariant second-moment reliability theory is used in the derivation of an algorithmic reliability analysis method as well as an iterative determination of load and resistance factors. In addition, Cornell's Mean First-Order Second Moment Method is employed as a practical tool for the approximate reliability analysis and the derivation of design criteria. Uncertainty measures for flexural resistance and load effects are based on the Ellingwood's approach for the evaluation of uncertainties of loads and resistances. The implied relative safety levels of RC flexural members designed by the strength design provisions of the current standard code were evaluated using the second moment reliability analysis method proposed in this study. And then, resistance and load factors corresponding to the target reliability index(${\beta}=4$) which is considered to be appropriate level of reliability considering our practices are calculated by using the proposed methods. These reliability based factors were compared to those specified by our current ultimate strength design provisions. It was found that the reliability levels of flexural members designed by current code are not appropriate, and the code specified resistance and load factors were considerably different from the reliability based resistance and load factors proposed in this study.

최근 구미(歐美) 선진제국(先進諸國)에서는 확률적(確率的)인 개념(槪念)에 의한 한계상태설계법(限界狀態設計法)을 표준시방서(標準示方書)로 도입(導入)하는 경향이 높아지고 있다. 이들 선진국(先進國)에서 채택한 LSD, LRFD, PBLSD 같은 신뢰성설계기준(信賴性設計基準)은 각종(各種) 시공재료(施工材料)에 대한 설계절차(設計節次)를 단순화(單純化)시킬 뿐만아니라 일관성(一貫性)있는 신뢰성(信賴性)을 갖게 하는 능력(能力)을 갖고 있다. 본(本) 연구(硏究)에서는 RC 휨부재(部材)에 대한 이러한 신뢰성설계기준(信賴性設計基準)을 제안(提案)하였다. 이를 위하여 Lind-Hasofer의 불변(不變)2차(次)모멘트 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 반복시행적(反復試行的) 신뢰성해석(信賴性解析) 및 하중(荷重)-저항계수(抵抗係數) 결정(決定)알고리즘을 유도하고, 또한 Cornell의 평균제(平均第)1계이차(階二次)모멘트법(法)을 사용하여 근사적(近似的)으로도 신뢰성(信賴性)을 해석(解析)하여 설계기준(設計基準)을 결정(決定)하도록 하였다. 휨부재(部材)의 저항(抵抗) 및 하중효과(荷重效果)에 대한 불확실양산정(不確實量算定)은 Ellingwood의 하중(荷重) 및 저항불확실량(抵抗不確實量) 해석방법(解析方法)을 따랐다. 현행(現行) 극한강설계시방서(極限强設計示方書) 기준(基準)으로 설계(設計)되는 R.C.휨부재(部材)의 상대적(相對的) 의미(意味)의 안전성수준(安全性水準)을 제안(提案)된 이차(二次)모멘트신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 검토(檢討)하였다. 그리고 우리 현실(現實)을 고려한 ${\beta}_0=4$를 적절한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數)로 간주(看做)하고 이에 대한 저항(抵抗) 및 하중계수(荷重係數)를 제안(提案)된 방법(方法)으로 계산(計算)하였으며, 현행(現行) 극한강설계기준(極限强設計基準)의 안전율(安全率)과 이들 계산(計算)된 계수(係數)를 비교(比較), 분석(分析)하였다. 현행(現行) 시방서(示方書)로 설계(設計)되는 휨부재(部材)의 신뢰성(信賴性) 수준(水準)은 적절(適切)하지 못하며, 현행(現行) 시방서(示方書)에 규정(規定)된 저항(抵抗) 및 하중계수(荷重係數)는 본연구(本硏究)의 신뢰성이론(信賴性理論)으로 유도한 저항(抵抗) 및 하중계수(荷重係數)와 상당히 차이(差異)가 있음을 발견(發見)할 수 있었다.