• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1007-1015
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• 2013

하중 발생과정에 따른 누적피해의 선형뿐만 아니라 비선형 거동을 해석할 수 있는 추계학적 확률모형이 수립되었다. 여러 종류의 피해강도함수를 도입하여 내용년수의 파괴확률과 비선형 누적피해의 거동이 자세히 해석되었다. 특히 본 연구에서는 저항한계를 임의의 분포함수를 갖는 확률변수로 취급하여 한계상태의 불확실성을 고려하였다. 또한 피복재에 대한 피해수준을 이용하여 처음으로 추계학적 확률모형을 경사제에 적용하였다. 실험 자료와의 비교를 통해 추정된 경사제 피복재에 대해 피해강도함수를 이용하여 내용년수에 따른 파괴확률과 비선형 누적피해의 거동을 해석하였다. 마지막으로 해석 결과를 이용하여 경사제 피복재의 보수 보강 시점과 최소한의 보수 보강규모를 정량적으로 산정할 수 있는 예방적 유지관리 방법을 제시하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제4권4호
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• pp.39-50
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• 1988

현재까지 사면의 안정해석은 거의 결정론적 방법에 의해서 도호사면을 대상으로 연구가 수행되어 왔다. 그러나 실제적으로 사면의 파괴형상은 대수나선, 복합직선, 정원형, Cycloid기선 등의 다양 한 형태를 나타내고 있다. 따라서 본 연구는 지하수위를 고려한 기류한 사면의 파괴형상을 대수나선으로 하고 하중과 흙의 강침정수의 확률변수분포를 정규분포, 대수정규분포 및 베타분포로 가정하여 사면의 파괴확률을 구했다. 그치고 사면안정설계에 이용되고 있는 안전률과 파괴확률과의 관계를 분석하여 허용안전률에 대한 신잡실를 판단하기 위하여 수행되었다. 그 결과로 동일한 안전률에 대해서 변리계수가 증가함에 따라서 파괴확률이 증가하므로 사면설계에 있어서 안전률보다 파괴덕률을 이용하는 것이 합리적이라고 생각된다. 또한 허용안전률은 현장 조건을 고려하여 결정하는 것보다는 강도정수의 변리계수에 의하여 결정하는 것이 더 타당하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.69-76
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• 2006

지하수흐름에 대한 신뢰성 해석을 실시하였으며, 흐름에 관여하는 매개변수들이 목표 값의 파괴확률을 초과하는데 미치는 영향을 알아보았다. 본 연구를 위하여 2차원 지하수흐름 프로그램을 3-D 프로그램 DGU-FLOW로 확장하여 제작하고, 이를 1계 및 2계 신뢰성 프로그램에 연계하였다. 3차원 흐름 프로그램의 검증은 지하굴착지반의 지하수 흐름 해석 문제를 풀고 이를 MODFLOW 프로그램과 비교하여 수행하였다. 신뢰성부분 또한 몬테칼로 해석을 수행하여 나타난 파괴확률을 비교함으로써 검증하였으며 지하수 흐름에 대한 1계 및 2계 신뢰성해석을 수행하여 산정된 파괴확률 값은 몬테칼로 해석을 통하여 나온 값과 매우 근접하였다. 토질층의 투수계수에 대한 매개변수 해석결과 투수계수의 평균과 분산의 증가는 목표 수량을 초과하는 파괴확률의 증가를 가져오는 것으로 나타났다. 또한 파괴확률의 민감도는 여러흐름 변수중에서 흐름영역 경계부의 일정 수두에 가장 민감한 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.273-279
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• 2007

복잡한 구조물의 유한요소해석 응답값으로부터 계산된 요소신뢰성 지수와 파괴확률은 음함수의 미분 및 극히 작은 파괴확률의 계산상 1계2차 모멘트법 (FOSM)과 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo Simulation)의 적용이 어려우므로, 선택된 확률변수만의 함수인 한계상태방정식을 음함수로 구성하는 응답면기법을 적용하여, 기본설계단계의 아치교량의 설계값으로 구성된 확률변수를 고려하여 교량시스템의 완성단계에 대한 위험성을 해석하였다. 체계신뢰성 해석에서는 모든 붕괴모드의 발생경로와 단면에 대한 해석에 많은 시간이 소요되어 유한요소 구조해석 결과와 기존의 아치교 사고사례 등을 통해서 밝혀진 중요한 위험경로 및 위험단면의 파괴를 일으키는 사건에 대하여만 고려하였다. 교량시스템의 체계신뢰성을 평가하여 상관관계의 변동에 따른 시스템붕괴에 대한 발생확률의 상하한계를 결정하였다. 시스템의 요소간 저항연결구조는 요소파괴의 순서와 전체강성의 감소정도에 따라서 결정하였다. 체계신뢰성에서 검토되지 않는 다른 요소간의 상관관계를 검토하기 위해서 가정된 붕괴순서와 다른 거동을 보일 경우에 대해서는 통계적으로 독립된 요소들의 파괴와 그 모든 붕괴모드 조합경우에 대해서 검토하였다. 붕괴모드조합의 검토 결과 거더와의 파괴조합과 아치리브와의 파괴조합에서 체계신뢰성보다 위험한 상한계 시스템 파괴확률과 안전한 하한계 파괴확률이 발견되었다.

• 한국안전학회지
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• 제18권1호
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• pp.116-122
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• 2003

몬테칼로법은 복잡한 특히 비선형문제를 푸는데 강력한 공학도구중의 하나이다. 이 방법은 컴퓨터에서의 통계적인 표본추출방법을 이용하여 각종 공학적인 문제에 근사적인 해를 준다. 교량 하나의 요소나 전체교량의 시간 의존적 파괴확률을 예측하는 방법중의 하나로 생애함수가 있다. 이 논문에서는 교량의 요소나 전체 교량의 파괴확률을 예측하기 위하여, 시스템 신뢰성과 생애함수를 이용하여 포트란 프로그램을 개발하였다. 몬테칼로법은 생애함수의 매개변수를 생성하는데 이용되었다. 적용례로서, 개발된 프로그램은 콘크리트-강 합성 교량에 적용되어, 파괴확률을 예측하는데 이용되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.567-575
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• 2001

구조해석에 사용되는 확률변수들의 통계적 특성들을 고려하기 위해 기존의 접근방법은 경험에 근거한 안전계수를 사용하여 구조물의 안전성을 평가하여왔다. 또한 실제 구조물들은 하중 재료적 특성 및 부재 치수들의 불확실량을 포함한 형태로 해석되어져 왔다. 그러나 구조 해석을 정확히 하기 위해서는 불확실량이 체계적으로 고려되어야 한다. 기존의 구조 설계 개념에 의한 방법으로는 구조물의 안전성을 정확히 파악할 수 없기 때문에 최근에는 확률이론에 근거한 신뢰성이론을 적용하여 구조물의 안전성을 판단하는 시도가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 유한요소방법에 확률이론을 도입한 확률 유한요소법을 개발하였다. 이 연구에서는 3개의 한계상태방정식 즉 Von-Mises, Tresca, Mohr-Coulomb의 파괴조건 식들을 이용하여 개선된 1계2차모멘트방법에 의해 평면응력 구조물의 신뢰성을 평가하였다. 본 연구 결과의 검증은 Von-Mises의 항복기준으로 Monte Carlo Simulation 방법을 사용하였으며, 본 연구 결과의 파괴확률과는 1.2% 차이가 있었다. 본 연구의 장점은 Monte Carlo Simulation 방법에서 사용된 16만번의 반복계산을 PFEM은 3번으로 줄여 해석시간이 대단히 짧아진 것과 설계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 알 수 있다는 것이다. 셀계변수가 파괴확률에 미치는 영향을 분석해 본 결과 가장 민감한 변수는 부재두께와 하중순이었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.120-125
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• 2010

재현기간에 따른 설계파고 산정시 Gumbel 극치분포함수의 축척모수와 위치모수를 확률변수로 고려할 수 있는 Monte-Carlo 모의법을 제안하였다. 축척모수의 불확실성의 정도에 따라 설계파고의 불확실성의 정도가 결정되며 그 분포형태는 Gumbel 분포함수를 따른다. 또한 내용년수에 해당하는 최대 유의파고 분포특성을 이용하여 재현기간에 따른 설계파고를 산정하는 경우에 더 많은 불확실성이 포함된다. 한편 피복재의 파괴모드에 대한 신뢰성 해석을 수행하여 설계파고의 불확실성에 대한 영향을 검토하였다. 설계파고의 불확실성을 고려하는 방법에 따라 재현기간 50년 동안 5% 피해수준에 해당하는 파괴확률을 산정하여 비교하였다. 설계파고의 불확실성이 년 최대 유의파고자료의 불확실성과 같다고 가정하면 파괴확률이 넓은 범위에 걸쳐서 산정된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권2호
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• pp.86-96
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• 2003

방파제의 경사면에 거치된 콘크리트 피복재의 단면파괴에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 신뢰함수는 피복재의 흔들림 또는 동요의 크기를 정량적으로 나타내는 회전각의 함수로 유도되었다. 방파제 단면에 거치된 피복재의 재질적 성질 및 기하학적 형상과 관련된 확률변수들의 단면파괴에 미치는 영향 정도가 자세히 해석되었다. 또한 파고의 함수로 피복재 개개의 단면파괴에 대한 파괴확률이 산정 되었다. 마지막으로 Bernoulli과정과 허용파손율의 개념을 동시에 고려하여 피복재의 단면파괴가 어떻게 방파제 제체의 파괴확률로 이어지는가가 해석되었다. 허용파손율 개념은 본 연구에서 도입된 것으로, 허용파손율을 어떻게 정의하느냐에 따라 피복재의 단면파괴에 의하여 유발되는 방파제 제체의 파괴확률이 다르게 거동되는 것을 확인할 수 있었다 따라서 상대적으로 수심이 깊은 곳에 중량이 큰 콘크리트 피복재를 사용하여 방파제를 설계할 때는 수리학적 안전성뿐만 아니라 구조적 안전성도 중요하게 고려되어야 한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.191-201
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• 2010

방파제는 인명 피해의 우려가 적은 구조물이기 때문에 주로 비용 최적화를 고려하여 설계한다. 하지만 대부분의 국내 방파제는 비용최적설계를 고려하지 않았다. 본 연구에서는 비용최적설계를 국내의 경사식 방파제에 적용하여 최적설계중량과 목표파괴확률 그리고 부분안전계수를 산정하였다. 사용한 방법은 PIANC Working Group 47의 Hans F. Burcharth and John D. Sorensen에 의해 개발된 것이다. 최적재현기간은 많은 경우에 50년으로 계산되었고 실질이자율이 높을 경우에 100년으로도 계산되었다. 최적재현기간에 해당하는 파괴확률과 기존 구조물의 신뢰성 해석에서 얻은 파괴확률을 사용하여 목표파괴확률을 제안하였다. 국내 설계기준인 초기한계상태의 최종적인 목표파괴확률은 약 60%이며 이에 상응하는 전체안전계수는 1.09이다. 이는 현행 설계법보다 9% 큰 공칭직경과 30% 큰 설계중량을 요구한다. 또한 비용최적설계를 고려한 부분안전계수를 산정하여 비용을 고려하지 않는 Level 2의 부분안전계수와 비교하였고 목표파괴확률이 40% 미만일 때 두 방법이 비교적 잘 일치함을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.119-126
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• 2002

본 논문에서는 암반사면의 절토시 현장지반 시추조사의 불충분한 자료와 비균질한 지반특성에서 오는 불확실성이 암사면의 파괴확률에 미치는 영향을 알아보기 위하여 신뢰성해석을 실시하였고 이를 확정론적 해석결과와 비교하였다. 해석에 사용된 확률변수는 절리면의 점착력과 마찰각, 암반의 단위중량 이었으며 절리면의 경사각은 확률변수로 적용한 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 해석하였다. 해석 결과 대상 절토사면의 경우 확정론적 해석시 안정하게 나타남에도 신뢰도 해석에서는 연약 지질층의 영향에 의한 높은 불명확성으로 인하여 높은 파괴확률을 갖는 것으로 나타났다. 각 확률변수의 평균값과 분산에 대한 파괴확률의 민감도는 점착력이 가장 큰 것으로 나타났으며 평균값이 미치는 민감도가 분산의 경우보다 크게 나타나 현장 지반물성치들에 대한 평균값의 정확한 산출이 중요한 것으로 나타났다.