한국해안·해양공학회논문집 (Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)

  • 제22권6호
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  • Pages.415-422
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  • 2010
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  • 1976-8192(pISSN)
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  • 2288-2227(eISSN)
한국해안·해양공학회 (Korean Society of Coastal and Ocean Engineers)
권호 표지

MATLAB GUI 환경기반 신뢰성 설계기법의 개발

Development of Reliability-Based Design Program based on the MATLAB GUI Environment

  • 정신택 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 고동휘 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 박태훈 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 김정대 (원광대학교 토목환경공학과) ;
  • 조홍연 (한국해양연구원 해양환경방제연구부)
  • Jeong, Shin-Taek (Department of Civil and Environmental Engineering, Wonkwang University) ;
  • Ko, Dong-Hui (Department of Civil and Environmental Engineering, Wonkwang University) ;
  • Park, Tae-Hun (Department of Civil and Environmental Engineering, Wonkwang University) ;
  • Kim, Jeong-Dae (Department of Civil and Environmental Engineering, Wonkwang University) ;
  • Cho, Hong-Yeon (Department of the Marine Environment and Pollution Prevention Research, Korea Ocean Research & Development Institute)
  • 투고 : 2010.11.03
  • 심사 : 2010.12.17
  • 발행 : 2010.12.30
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초록

국제 설계규준의 변화로 다양한 신뢰성 설계기법(절차)이 개발되어 있으나, 기존의 결정론적 설계에 익숙한 기술자가 사용하기 적합한 가시환경 신뢰성 해석 프로그램의 개발은 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 신뢰성 설계 종사자가 보다 효율적으로 설계를 수행하고, 보다 개선된 작업환경에서 수월하게 설계인자 정보를 입력하여 해안구조물의 신뢰성 설계를 가능하도록 하는 GUI 환경 설계프로그램을 개발하였다. GUI 환경은 최근 Matlab 7.1 환경에서 제공하는 GUIDE (Graphic User Interface Development Environment) 도구를 이용하였다. 개발된 모델의 신뢰수준 파악을 위하여 신뢰성 설계 프로그램의 Level II, Level III 방법을 이용하여 산정한 결과 방파제 피복블럭과 중력식 안벽의 활동모드 파괴확률은 각각 55.4~55.7%, 0.0006~0.0007% 범위로 파악되었다. 기존의 설계결과에 따른 파괴확률은 피복블럭의 경우 55.6%, 중력식 안벽의 경우 0.0018% 정도로, 정확한 설계인자가 가용한 피복블럭은 본 프로그램을 이용한 경우와 정확하게 일치하고 있으나, 설계인자 정보가 부족한 중력식 안벽의 경우에는 동일한 설계 인자의 입력이 제약된 차이로 인하여 활동모드 파괴확률이 차이를 보이고 있는 것으로 판단할 수 있으나 그 파괴확률의 정도는 일치하고 있는 것으로 파악되었다.

Development of the reliability-based design program in the GUI environment is inadequate for engineers familiar with the deterministic design to deal with the international design criterion based on the probabilistic design. In this study, the design program based on the GUI environment is developed in order to more efficiently input the design factor and more easily carry out the design works. The GUI environment is the GUIDE (Graphic User Interface Development Environment) tool supported by the latest MATALB version 7.1. In order to test the model reliability, the probabilities of failure (POF) on the breakwater armor block (AB) and gravity quay-wall (QW) in the sliding mode are computed using the model in the Level II and Level III. The POF are 55.4~55.7% for breakwater AB and 0.0006~0.0007% for gravity QW. A non-GUI environment program results of the POF are 55.6% for breakwater AB and 0.0018% for gravity QW. In comparison, the POF difference is negligible for breakwater AB because the exact input design parameters are available, whereas the large POF difference, but within the same order, for gravity QW can be explained by the difference of the input design factors because of the poor input data information.

키워드

참고문헌

  1. 국토해양부 (2010a). 방파제 신뢰성 설계 표준서(안) - 경사식 .케이슨식-
  2. 국토해양부 (2010b). 안벽 신뢰성 설계 표준서(안) - 중력식.잔교식-
  3. 김승우 (2005). 동해항 방파제를 대상으로 한 신뢰성 설계법의 비교연구. 서울대학교 대학원 지구환경시스템공학부 공학석사학위논문, 서울대학교, 1-148.
  4. 김승우, 서경덕, 오영민 (2005). 동해항 방파제를 대상으로 한 신뢰성 설계법의 비교 연구. 1. 피복 블록의 안정성. 한국해안.해양공학회지, 17(5), 498-509.
  5. 김승우, 서경덕, 오영민 (2006). 동해항 방파제를 대상으로 한 신뢰성 설계법의 비교 연구. 2. 케이슨의 활동. 한국해안.해양공학회지, 18(2), 137-146.
  6. 윤길림, 김동현, 김홍연 (2008). 안벽구조물의 신뢰성 해석, 한국해안.해양공학회지, 20(5), 498-509.
  7. 이철응 (1999). 경사제 피복재의 안정성에 대한 신뢰성 해석. 한국해안.해양공학회지, 11(3), 165-172.
  8. 이철응 (2000a). 경사제 피복재의 신뢰성 해석을 위한 직접 계산법의 개발. 대한토목학회논문집, 20(3-B), 387-397.
  9. 이철응 (2000b). 직접 계산법에 의한 경사제 피복재의 신뢰성 해석. 대한토목학회논문집, 20(3-B), 399-409.
  10. 이철응 (2007). 신뢰성 설계법의 개요, 제1회 항만구조물 신뢰성 설계법 기술교육 workshop, 3-24.
  11. 이철응 (2010a). 극치파고분포의 모수 불확실성에 따른 설계파 고의 불확실성 및 피복재의 파괴확률 해석. 한국해안.해양공학회지, 22(2), 120-125.
  12. 이철응 (2010b). 안전율을 이용한 직립 방파제의 활동에 대한 목표파괴수준 산정. 한국해안.해양공학회지, 22(2), 112-119.
  13. 임종수 (2006). MATLAB GUI Power, 아진.
  14. 허정원, 박옥주, 김영상, 허동수 (2010a). 심층혼합처리지반에 설 치된 안벽의 신뢰성해석(Part: 개량지반의 외부안정). 한국해안.해양공학회지, 22(2), 79-87.
  15. 허정원, 박옥주, 김영상, 허동수 (2010b). 심층혼합처리지반에 설치된 안벽의 신뢰성해석(Part : 개량지반의 내부안정). 한국해안.해양공학회지, 22(2), 88-94.
  16. 홍수영, 서경덕, 권혁민 (2004). 파향의 변동성을 고려한 직립방파제 콘크리트 케이슨의 기대활동량 산정. 16(1), 27-38.
  17. 해양수산부 (2001). 차세대 항만 설계기술 개발(I).
  18. 해양수산부 (2002). 차세대 항만 설계기술 개발(II).
  19. 해양수산부 (2003). 차세대 항만 설계기술 개발(III).
  20. 해양수산부 (2004). 차세대 항만 설계기술 개발(IV).
  21. 해양수산부 (2005). 차세대 항만 설계기술 개발.
  22. The MathWorks (2006). MATLAB for Building Graphical User Interfaces, The MathWorks, Training Services.
  23. Haldar, A. and Mahadevan, S. (2000a). Probability, Reliability and Statistical Methods in Engineering Design. John Wiley & Sons.
  24. Haldar, A. and Mahadevan, S. (2000b). Reliability Assessment Using Stochastic Finite Element Analysis. John Wiley & Sons.
  25. Nowak, A.S. and Collins, K.R. (2000). Reliability of Structures, Mc Graw Hill.
  26. Smith, S.T. (2008). MATLAB Advanced GUI Development.
  27. Ang, A. H-S and Tang, W.H. (2007). Probability concepts in engineering Emphasis on applications to civil and environmental engineering, John Wiley & Sons, Inc, 199-242.
  28. van der Meer, J.W. (1988). Deterministic and probabilistic design of breakwater armor layers. J. Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, 114(1), 66-80. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-950X(1988)114:1(66)
  29. Burcharth, H.F. (1992a). Reliability Evaluation of a Structure at Sea. Proc. Short Course on Design and Reliability of Coastal Structures, Proc. 23rd Int. Conf. Coastal Eng., ASCE, Venice, 597-644.
  30. Burcharth, H.F. (1992b). Introduction of partial coefficient in the design of rubble mound breakwaters, Proc. Conf. Coastal Struct. Breakwaters, Institution of Civil Engineers, London, 543-565.
  31. Burcharth, H.F. and Sorenson, J.D. (1998). Design of Vertical Wall Caisson Breakwaters Using Partial Safety Factors. Coastal Engineering, 12, 2138-2151.
  32. Burcharth, H.F. and Sorenson, J.D. (1999). The PIANC Safety Factor System for Breakwaters. Coastal Structures '99, Balkema, Rotterdam, 1125-1144.
  33. The Overseas Coastal Area Development Institute of Japan (2009). Technical Standards and Commentaries for Port and Harbor Facilities in Japan.
  34. Goda, Y. (1974). A new wave pressure formulae for composite breakwater, Proc. 14th Int. Conf. Coastal Eng., ASCE, Copenhagen, 1702-1720.
  35. Goda, Y. (2000). Random seas and design of maritime structures, World Scientific.
  36. Lee, C.-E. and Kwon, H.J. (2009). Reliability analysis and evaluation of partial safety factors for random wave overtopping. KSCE J. of Civil Engineering, 13(1), 7-14. https://doi.org/10.1007/s12205-009-0007-x
  37. Suh, K.D., Kweon, H.-M. and Yoon, H.D. (2002). Reliability design of breakwater armor blocks considering wave direction in computation of wave transformation. Coastal Eng. J., 44(4), 321-341.
  38. Hanzawa, M., Sato, H., Takahashi, S., Shimosako, K., Takayama, T. and Tanimoto, K. (1996). New stability formula for wave-dissipating concrete blocks covering horizontally composite breakwaters. Proc. 25th Int. Conf. Coastal Eng., ASCE, Orlando, 1665-1678.
  39. Shimosako, K. and Takahashi, S. (1999). Application of deformation- based reliability design for coastal structures. Proc. Int. Conf. Coastal Struct., 1999, A.A. Balkema, Spain, 363-371.
  40. Melby, J.A. and Mlakar, P.F. (1997). Reliability assessment of breakwaters, TR CHL-97-9, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS.