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Optimum Maintenance and Retrofit Planning for Reliable Seismic Performance of the Bridges

내진성능확보를 위한 교량의 최적유지보수계획법

  • 고현무 (서울대학교 지구환경시스템공학부) ;
  • 이선영 (서울대학교 지구환경시스템공학부) ;
  • 박관순 (서울대학교 지구환경시스템공학부) ;
  • 김동석 (서울대학교 지구환경시스템공학부)
  • Published : 2002.10.01

Abstract

In the maintenance and retrofit planning of a bridge system, the optimal strategy for inspection and repair are suggested by minimizing the expected total life-cycle cost, which includes the initial cost, the costs of inspection, repair, and failure. Degradation of seismic performance is modeled by using a damage function. And failure probability is computed according to the degree of damage detection by random vibration theory and the event tree analysis. As an example to illustrate the proposed approach, a 10-span continuous bridge structure is used. The numerical results show that the optimum number of the inspection and the repair are increased, as the seismic intensity is increased and the soil condition of a site becomes more flexible.

교량의 내진성능확보를 위한 유지보수계획을 수립하는데 있어서, 전체 생애주기비용의 최소화를 통하여 최적의 검사 및 수리회수의 결정방법을 제시한다. 생애주기 비용에는 초기비용, 파괴비용 뿐만 아니라, 검사 및 보수비용이 포함된다. 시간에 따른 내진성능저하모델을 손상함수를 이용하여 표현하였으며, 손상감지정도에 따른 Event Tree Analysis를 통하여 유지보수에 따른 파괴확률을 랜덤진동이론을 이용하여 산출한다. 예제로서 10경간 연속교의 최적유지보수방법을 살펴본 결과, 가속도계수가 증가하고, 연약지반일수록 최적유지보수회수는 증가하는 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. Mori, Y. and Ellingwood, B. R., “Maintaining reliability of concrete structures. II: Optimum inspection/repair,” Journal of Structural Engineering, Vol. 120, No. 3, 1994, pp. 846-862. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1994)120:3(846)
  2. Estes, A. C., “A System Reliability Approach to the Lifetime Optimization of Inspection and Repair of Highway Bridges,” Ph. D. Thesis, University of Colorado, Boulder, CO, 1997.
  3. Tanaka, H. and Toyoba-Makino, M., “Cost-based optimal relation between inspection time and assessment time for random fatigue crack growth,” Probabilistic Engineering Mechanics, Vol. 13, 1998, pp. 69-76. https://doi.org/10.1016/S0266-8920(97)00008-8
  4. 한국지진공학회, “국제내진설계 학술세미나”, 보고서, 1999.
  5. Priestly, M. J. N., Seible, F., and Calvi, G. M., Seismic Design and Retrofit of Bridges, John Wiley and Sons, Inc., N.Y., 1996.
  6. Nawy, E. G., Reinforced Concrete : A Fundamental Approach, Prentice-Hall Inc., New Jerasy, 1984.
  7. Newland, D. E., An Introduction to Random Vibrations, Spectral and Wavelet Analysis, John Wiley and Sons Inc., N.Y., 1993.
  8. Ellingwood, B. R. and Mori, Y., “Reliability-based service life assessment of aging concrete structures,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 119, No. 5, 1993, pp. 1600-1621. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1993)119:5(1600)
  9. Frangopol, D. M, “Bridge safety and reliability,” ASCE, 1999.
  10. Ang, A. H-S. and Leon, D. D., “Target reliability for structural design based on minimum expected life-cycle cost,” Proc. of 7th IFIP WG7.5 Working Conference on Reliability and Optimization of Structural System, 1996, pp. 71-84.
  11. 건설교통부, “교량관리체계(BMS) 개선에 관한 연구”, 보고서, 1998.
  12. 고현무, 송준호, “사용기간 비용 최소화를 위한 지진격리교량의 경제성평가,” 대한토목학회 논문집, 제19권, 제I-4호, 1999, pp. 539-550.
  13. 박관순, 고현무, 함대기, “점탄성감쇠기가 설치된 구조물의 최적통합설계”, 대한토목학회 논문집, 제22권, 제2-A호, 2002, pp. 413-422.
  14. 한국원자력안전기술원, “원전구조물 신뢰성 해석기법 연구”, 보고서, 2000.
  15. 송준호, “최소 사용기간비용 내진설계에 의한 지진격리 교량의 경제성 평가”, 석사학위논문, 서울대학교, 1999.