A hybrid structural reliability analysis method that integrates a commercial finite element program and a reliability analysis algorithm is proposed to estimate the safety of real structures in this paper. Since finite element method (FEM) is most commonly and widely used in the analysis and design practice of real structures, it appears to be necessary to use general FEM program in the structural reliability analysis. In this case, simple conventional reliability methods cannot be used because the limit state function can only be expressed in an algorithmic form. The response surface method(RSM)-based reliability algorithm with the first-order reliability method (FORM) found to be ideal in this respect and is used in this paper. The intention of use of RSM is to develop, albeit approximately, an explicit expression of the limit state function for real structures. The applicability of the proposed method to real structures is examined with help of the example in consideration of a concrete dam. Both the strength and serviceability limit states are considered in this example.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제3권2호
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pp.103-110
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2009
Concrete carbonation is a cause of problems in concrete structures, so it needs to be estimated. And concrete cover is designed to protect structures from this damaging. Usually the cover thickness is considered based on the limit states design codes in which the important target is the reliability safety index. However, it is not clear that whether the safety index determined is optimal or not with respect to the cost. The codes are mainly proceeded quantitatively (i.e. making a safe structure) while the economic aspects are only considered qualitatively. So the reliability-based design considering life cycle cost (LCC) is called for, and here the focus is on the advanced analysis solution to optimize the reliability safety regarding LCC.
Limit states of a tension member are the yielding of gross section, fracture of net section, and block shear failure. Block shear failure is very complicated than other limit state because of interaction of tension and shear failure. Block shear failure is studied continuously since the 1970s. However, failure model to estimate the strength of block shear failure provided in current design specifications is not reflective of the failure mode observed in the various experimental studies. Comparisons between the experimental results and design rules in various specifications about the block shear failure were conducted in this study. Also, the need for further studies of block shear failure were proposed.
In this study, a novel mountain train system was developed that can run along a steep gradient of 180 ‰ and sharp curve with a minimum radius of 10 m. For this novel mountain train, an embedded precast concrete rack rail track was implemented to share the track with an automobile road and increase constructability in mountainous regions. The embedded rack rail track is connected to a hydraulically stabilized base (HSB) layer with shear anchors, which must have sufficient longitudinal resistance because they bear most of the traction forces originated from the rack rail and longitudinal loads owing to the steep gradient. In addition, the damage to the shear anchor parts, including the surrounding concrete, must be strictly limited under the service load because the maintenance of shear anchors inside the track is extremely difficult after installation. In this study, the focus was made on the shear anchor behavior and design an embedded rack rail track, considering the serviceability and ultimate limit states. Accordingly, the design loads for mountain trains were established, and the serviceability criteria of the anchor were proposed. Subsequently, the resistance and damage of the shear anchors were evaluated and analyzed based on the results of several finite element analyses. Finally, the design method of the shear anchors for the embedded rack rail track was established and verified.
신뢰도기반 설계 및 평가(RBDA) 방법론은 천연가스 배관을 설계하는 최신의 방법 중 하나이다. 신뢰도 목표는 설계와 유지관리 단계에 걸쳐 관계된 한계상태을 충족하는 안전수준을 가지는 지 확인하기 위해 사용된다. 목표 신뢰도는 대누출과 파단과 같은 극한한계상태에 대한 개인적 위험과 사회적 위험에서 사용하는 허용 가능한 위험수준을 적용하여 개발되었다. 본 논문에서 신뢰도 목표는 배관의 생애주기 동안 주기적인 유지관리를 적용함으로써 충족할 수 있음을 보여준다. 사례분석은 국내 천연가스 수송배관에 대한 굴착공사에 따른 손상확률 계산, 부식에 따른 손상확률의 계산, 그리고 재검사 주기의 추정을 포함한다.
The purpose of this study is to first evaluate the seismic behavior of ageing arch bridges by using the Intensity Measure - based demand and DCFD format, which is referred to as the fragility-hazard format. Then, an investigation is performed for their seismic vulnerability. Analytical models are created for bridges concerning different features and these models are subjected to Incremental Dynamic Analysis (IDA) analysis using a set of 22 earthquake records. The hazard curve and results of IDA analysis are employed to evaluate the return period of exceeding the limit states in the IM-based probabilistic performance-based context. Subsequently, the fragility-hazard format is used to assess factored demand, factored capacity, and the ratio of the factored demand to the factored capacity of the models with respect to different performance objectives. Finally, the vulnerability curves are obtained for the investigated bridges in terms of the loss ratio. The results revealed that decreasing the span length of the unreinforced arch bridges leads to the increase in the return period of exceeding various limit states and factored capacity and decrease in the displacement demand, the probability of failure, the factored demand, as well as the factored demand to factored capacity ratios, loss ratio, and seismic vulnerability. Finally, it is derived that the probability of the need for rehabilitation increases by an increase in the span length of the models.
Coelho, Karolinne O.;Leonel, Edson D.;Florez-Lopez, Julio
Computers and Concrete
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제29권1호
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pp.1-14
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2022
Several aspects influence corrosive processes in reinforced concrete (RC) structures such as environmental conditions, structural geometry and mechanical properties. Since these aspects present large randomnesses, probabilistic models allow a more accurate description of the corrosive phenomena. Besides, the definition of limit states in the reliability assessment requires a proper mechanical model. In this context, this study proposes a straightforward methodology for the mechanical-probabilistic modelling of RC structures subjected to reinforcements' corrosion. An improved damage approach is proposed to define the limit states for the probabilistic modelling, considering three main degradation phenomena: concrete cracking, rebar yielding and rebar corrosion caused either by chloride or carbonation mechanisms. The stochastic analysis is evaluated by the Monte Carlo simulation method due to the computational efficiency of the Lumped Damage Model for Corrosion (LDMC). The proposed mechanical-probabilistic methodology is implemented in a computational framework and applied to the analysis of a simply supported RC beam and a 2D RC frame. Curves illustrate the probability of failure evolution over a service life of 50 years. Moreover, the proposed model allows drawing the probability of failure map and then identifying the critical failure path for progressive collapse analysis. Collapse path changes caused by the corrosion phenomena are observed.
국내에서는 외국현장에서 사용되고 있는 한계상태설계법을 도입하기 위하여 연구가 일부 진행 중이다. 국내외 한계상태 설계법에서는 말뚝기초, 얕은기초 등 비교적 데이터베이스를 구축하기 쉬운 분야로 설계기준이 마련되고 있으나 옹벽 등에 대하여 재하시험이 어려운 실정으로 옹벽의 한계상태설계법에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 2008년도에 제정된 국내 도로옹벽 표준도를 기준으로 옹벽구조물의 한계상태설계법의 적용성 평가에 관한 연구이다. 옹벽의 활동과 전도에 대한 안전율을 LRFD 설계기준을 이용하여 범용 한계상태설계법 프로그램의 해석결과와 비교 검토하였다. 또한 해석결과의 비교를 위하여 테일러 급수를 이용한 간편 신뢰성 분석을 실시하였다. 옹벽단면의 LRFD 검토 결과 허용응력설계법에 비해 안전율이 낮게 나타났으며, 한계상태설계 도입을 통해 옹벽의 단면을 감소시켜 경제성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 신뢰성 확보를 위해 지반 데이터의 사전평가 연구가 필요하며, 그라운드 앵커와 같은 지보재가 적용되는 옹벽의 한계상태설계법 적용, 평가에 관한 연구도 필요하다.
This paper describes the theoretical background and underlying principles behind the American Institute of Steel Construction Load and Resistance Factor Design (AISC LRFD) Specification for the analysis and stability design of steel frames. Various analysis procedures that can take into consideration the effects of member instability, frame instability, member-frame interaction, geometric imperfections, and inelasticity are reviewed. Design approaches by which these factors can be incorporated in the design of steel moment frames are addressed. Current specification guidelines for member and frame design in the U.S. are summarized. Examples are given to illustrate the validity of the design equations. Some future directions for the analysis and stability design of steel frames are discussed.
대표적인 한계상태설계법은 AASHTO LRFD와 Eurocodes가 있으며, 토목구조물 설계에 폭넓게 적용되고 있다. 그러나 이러한 설계법이 터널설계에 적용될 경우에는 NATM 터널의 라이닝설계와 쉴드터널의 세그먼트 설계에만 제한적으로 적용되고 있다. 최근 유럽에서는 유로코드를 터널설계 전분야에 적용하기 위하여 기준개정(EG12)을 추진하였으나 다른 유로코드(EC2 및 EC3)에 미치는 영향 등을 고려하여 불가피하게 구성하지 않는 것으로 결정되었다. 그러나 여전히 한계상태설계법을 터널설계에 적용하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다. 한계상태설계법은 가까운 장래에 터널을 포함한 토목구조물 설계법의 주류가 될 것이다. 그러므로 Eurocode 7 등 국외 한계상태설계법에 대한 충분한 이해가 중요하며, 국제적인 연구동향을 파악하고 터널설계에 적용하기 위한 연구가 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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