콘크리트학회논문집 (Journal of the Korea Concrete Institute)

  • 제21권6호
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  • Pages.681-688
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  • 2009
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  • 1229-5515(pISSN)
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  • 2234-2842(eISSN)
한국콘크리트학회 (Korea Concrete Institute)
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확률.신뢰도 기법을 적용한 CFRP 플레이트 표면매립보강 콘크리트 철도교의 임계보강비 산정

Critical Strengthening Ratio of CFRP Plate Using Probability and Reliability Analysis for Concrete Railroad Bridge Strengthened by NSM

  • 발행 : 2009.12.31
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초록

철도교량은 일반적으로 공용기간동안 진동과 충격에 의한 구조적 영향을 받는다. 이와 같은 이유로 내하력 증진을 위한 보강성능 검토 시 철도교에 작용하는 외부하중에 효율적으로 저항할 수 있는 보강성능이 요구된다. 이 연구에서는 철도교의 공용 중 진동 및 충격하중에 효율적으로 저항할 수 있는 보강공법으로써 NSM 보강공법을 제안하였다. 이는 기존 탄소섬유외부부착 공법에 비해 부착성능 및 보강성능이 우수한 공법이다. NSM 보강공법은 현재 다양한 실험적 연구들이 진행되고 있으나, 실교량으로의 범용적인 적용을 위해서는 보강설계에 필요한 합리적인 보강비 산정이 필수적이다. 이를 위해, 이 연구에서는 재료적 및 기하학적 불확실성이 반영된 확률 신뢰도기반 NSM 보강비 산정방법을 제안하여 임계보강비를 산정하고자 한다. 이를 위해, Monte Carlo Simulation(MCS) 기법으로 도출된 재료 및 단면치수에 대한 불확실성 특성을 내부저항모멘트 설계식에 반영하여, 외부활하중의 불확실성 특성이 반영된 외부하중모멘트에 대한 안전도 평가를 수행하였으며, 목표신뢰성지수 3.5를 만족할 수 있도록 하는 CFRP 플레이트의 임계보강비를 산출하였다.

The railroad bridges have been usually experienced by vibration and impact in service state. With this reason, it is important that the effective strengthening capacity should be considered to resist the kind of service loading. In this study, NSM strengthening technique is recommended for the concrete railroad bridge because of its better effective resistance for dynamic loading condition and strengthening cost than the conventional externally bonded strengthening using fiber sheet. However, to widely apply NSM method for the concrete railroad bridge, it needs that the strengthening ratio has to be reasonably evaluated with geometrical and material uncertainties, especially for the concrete bridge under long-term service state without the apparent design history and detail information such as concrete compressive strength, reinforcing ratio, railroad characteristics. The purpose of this study is to propose the critical strengthening ratio of CFRP plate for the targeted concrete railroad bridge with uncertainties of deterioration of the structures. To do this, Monte Carlo Simulation (MCS) for geometrical and material uncertainties have been applied so that this approach may bring the reasonable strengthening ratio of CFRP plate considering probabilistic uncertainties for the targeted concrete railroad bridge. Finally, the critical strengthening ratio of NSM strengthened by CFRP plate is calculated by using the limit state function based on the target reliability index of 3.5.

키워드

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