• 해양환경안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.103-113
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• 2020

잭업 드릴링 리그 (Jack-up drilling rigs)는 해양자원개발 분야 중 석유 및 가스 탐사 산업에서 널리 사용되는 대표적인 해양구조물이다. 이러한 잭업 구조물은 대체로 얕은 수심에서 사용하도록 설계되었지만 에너지 산업의 추세로 대수심 및 가혹한 환경 조건에서도 사용이 가능한 설계가 요구되고 있다. 이러한 잭업구조물의 운영환경 확장에 따라서 과도한 설계를 최소화하고 신뢰성 반영된 설계법이 요구되었다. 기존의 해양구조물 산업에서 잭업 구조물의 설계법은 사용(혹은 허용)응력 설계 (WSD: Working (or Allowable) Stress Design) 방법을 사용하여 설계가 되고 있었다. 이러한 설치환경변화에 따라서 충분한 신뢰성을 확보가 가능한 하중 및 저항계수 (LRFD: Load and Resistance Factored Design) 방법을 최근 개발되었고 규정화가 되었다. LRFD 방법은 통계적 기반으로 한 한계상태설계 개념으로 잭업구조물의 구성구조부재의 하중과 전산수치해석을 이용한 강도의 불확성을 하중 및 저항 계수로 표현하는 설계법이다. 개발된 LRFD 방법은 실제 잭업구조물 설계의 적합성 판단을 위하여 기존의 WSD 방법과의 정량적인 비교 분석이 반드시 필요하다. 따라서 본 연구는 기존의 WSD와 LRFD 방법으로 이용하여 실 잭업 구조물의 레그 구조를 대상으로 상용유한요소해석코드를 이용하여 정량적인 UC (Unity Check)값을 기반으로 비교 분석하였다. 분석된 결과로 다양한 환경하중조건 하에서 LRFD 방법을 사용하여 잭업구조물의 레그(Leg) 설계에서 상당히 합리적인 UC 값을 가지고 기존 대표적인 WSD기법 중에 하나인 API-RP 코드 대비 약 31 % 차이가 분석되었다. 따라서 LRFD 설계 방법이 WSD 방법에 비해 구조 최적화 및 합리적인 설계에 더 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3A호
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• pp.539-546
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• 2006

국내 LRFD 도로교설계규정을 정립하기 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 단경간 플레이트 거더 및 박스 거더 합성단면을 하중저항계수설계법으로 설계하고 설계된 단면의 휨에 대한 신뢰도해석을 수행하였다. 신뢰도해석에서 휨저항강도는 최근 국내에서 생산된 16,000여 구조용 강재 표본의 항복강도 통계적 특성이 반영된 강합성단면의 휨저항강도 통계를 이용하였다. 활하중에 의한 작용모멘트 통계는 고정된 값을 사용하지 않고 편심계수 0.95-1.05를, 변동계수는 0.15-0.25로 가정하였다. 강거더 자중, 콘크리트 바닥판 자중, 포장면 자중 등에 의한 고정하중 모멘트 통계 값은 AASHTO 보정자료를 사용하였다. Rackwitz-Fiessler 법으로 신뢰도해석을 수행하고 지간별, 강거더 형식별, 활하중 모멘트의 불확실성 정도별로 신뢰도지수 계산 결과를 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권8호
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• pp.25-37
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• 2014

국내 외 하중저항계수설계법의 저항계수 보정 시 수집된 데이터베이스의 신뢰성을 향상시키기 위하여 저항편향계수 산정 단계에서 저항편향치의 ${\pm}2{\sigma}$ 범위의 데이터만을 선택하거나 가정된 확률분포 검정을 만족하도록 꼬리(tail)부분의 데이터를 제거하는 방법을 적용하고 있다. 그러나 이들 방법에서는 데이터베이스 내에 우연히 포함된 저품질의 데이터를 확인할 수 없는 단점이 발견되었다. 본 연구에서는 정재하시험의 품질, 원지반의 공학적 특성, 쇄석다짐말뚝의 제원 등의 품질기준을 이용하여 데이터베이스 구축 단계에서 수행할 수 있는 품질평가법을 제안하였으며, 국내 외 문헌 및 정재하시험 보고서로부터 65개소의 정재하시험 데이터를 수집하여 데이터베이스의 구축 및 품질평가를 수행하였다. 데이터베이스의 품질 평가 상태에 따른 저항편향계수와 변동계수, 저항계수를 비교한 결과, 기존의 데이터베이스 처리과정과 품질평가법을 병행할 경우에 저항편향계수의 불확실성이 감소되며, 신뢰도 높은 LRFD 저항계수 보정에 효과적인 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.427-434
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• 2010

Load Resistance Factor Design method is used increasingly in geotechnical design world widely and resistance factors for drilled shafts are suggested by AASHTO. However, these resistance factors are determined for intact rock conditions, by comparison most of bedrocks in Korea are weathered condition, so that applying the AASHTO resistance factors is not reasonable. Thus, this study suggests the proper resistance factors for design of drilled shaft in Korea. The 22 cases of pile load test data from 8 sites were chosen and reliability-based approach is used to analyze the data. Reliability analysis was performed by First Order Second Moment Method (FOSM) applying 4 bearing capacity equations. As a result, when the Factor of Safety(FOS) were selected as 3.0, the target reliability index($\beta_c$) were evaluated about 2.01~2.30. Resistance factors and load factors are determined from optimization based on above results. The resistance factors ranged between 0.48 and 0.56 and load factor for dead load and live load are evaluated approximately 1.25 and 1.75 respectively. However, when the target reliability are considered as 3.0, the resistance factors are evaluated as approximately 50% of results when the target reliability index were 2.0.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권8호
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• pp.5-11
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• 2014

본 연구의 목적은 신뢰성해석을 통해 교량의 하부구조인 교대에 대해 주요설계변수와 신뢰성계수의 관계를 정립하여 하중저항계수설계를 위한 신뢰성해석방법을 개발하는 것이다. 하중조건으로는 사하중, 연직토압 및 수평토압, 상재하중, 그리고 통행차량에 의한 활하중을 고려하였다. 고려한 하중에 대해 지반의 허용지지력, 전도, 활동 등을 반영하는 한계상태함수를 정의하여 신뢰성 해석을 몬테-카를로 시뮬레이션을 이용하여 수행하였다. 신뢰성 해석 결과 신뢰성지수에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 내부마찰각이었으며 민감도해석 결과 신뢰성 지수는 저항계수와 수평토압의 변화에 따라 민감하게 변화하는 것을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.879-888
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• 2018

Probability-based design codes have been developed to sufficiently confirm the safety level of structures. One of the most acceptable probability-based approaches is Load Resistance Factor Design (LRFD), which measures the safety level of the structures in terms of the reliability index. The main contribution of this paper is to calibrate the load and resistance factors of the design code for tunnels. The load and resistance factors are calculated using the available statistical models and probability-based procedures. The major steps include selection of representative structures, consideration of the limit state functions, calculation of reliability for the selected structures, selection of the target reliability index and calculation of load factors and resistance factors. The load and resistance models are reviewed. Statistical models of resistance (load carrying capacity) are summarized for strength limit state in bending, shear and compression. The reliability indices are calculated for several segments of a selected circular tunnel designed according to the tunnel manual report (Tunnel Manual). The novelty of this paper is the selection of the target reliability. In doing so, the uniform spectrum of reliability indices is proposed based on the probability paper. The final recommendation is proposed based on the closeness to the target reliability index.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.1001-1008
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• 2006

The main objective of this paper is to compare economical effectiveness of typical methods for checking stability in principal components of steel cable-stayed bridges. Elastic and inelastic buckling analyses are carried out for frame-like numerical models of cable-stayed bridges. The axial-flexural interaction equations prescribed in AASHTO Allowable Stress Design (ASD) and AASHTO Load and Resistance Factor Design (LRFD) are used in order to check the stability of principal components. Parametric studies are performed for numerical models which have the center span length of 300m, 600m, 900m and l200m with different girder depths. Peak values of the interaction equations are calculated at the intersection point between girders and towers. These peak values are considered as a major factor to design of principal components of cable-stayed bridges. As a result, more economical design for girders and towers can be feasible using the inelastic buckling analysis. In addition, LRFD codes are more economical about 20% on the average than ASD codes for all numerical models of cable-stayed bridges.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 말뚝기초위원회 워크샵
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• pp.35-52
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• 1999

This paper addresses on new codes of practice, limit state design; load resistance factored design and Eurocode 7, which have recently been adopted by foundation engineers in North America and European Communities. A brief description of the limit state design concepts and some introductions to Australia and Sweden national code for pile foundation are made on behalf of pile capacity determination. Also, simple closed form solution for rational resistance factor when resistance is log-normally distributed, has been derived for pile foundation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.113-122
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• 2005

신뢰성 기반의 한계상태설계법(Limit State Design; LSD)의 지반공학적 적용은 세계적으로 확산추세이며, 북미지역의 경우 일부 시방서에 하중 및 저항에 의한 LRFD 설계법이 지반공학적 설계에 적용되고 있다. 그러나 지금까지 제안되어 온 지반공학적 저항계수는 상당히 포괄적인 값이며, 이와 관련된 연구는 아직까지 초기단계라 할 수 있다. 콘관입시험은 대표적인 현장시험으로 특히 말뚝 설계에서 유용하게 활용되고 있으며, 다양한 말뚝 지지력 산정법이 제시되어 왔다. 본 연구에서는 콘관입시험을 이용한 항타 말뚝 지지력 평가를 위한 저항계수를 산정하고자 한다. 이를 위하여 여러 지역에서 수행된 말뚝재하시험과 콘관입시험 결과를 수집하여 확률적 분석을 수행하였으며, 이를 종합하여 저항계수 산정에 적용하였다. 본 연구에서는 전체지지력뿐만 아니라 말뚝의 선단 및 주면 지지력 각각에 대한 저항계수 또한 도출하고자 하였다. 저항계수 산정 결과, 목표신뢰도지수 $2.0{\sim}2.5$의 범위에서 전체지지력에 대한 저항계수 $0.35{\sim}0.55$범위를 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권12호
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• pp.55-64
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• 2016

본 논문에서는 기존의 허용응력설계법(ASD)과 신뢰성해석에 기반을 둔 하중저항계수설계법(LRFD)과 유로코드의 부분안전계수설계법(PSFD)을 사용하여 풍화토지반 얕은기초의 전단파괴에 대한 지지력과 안전여유 산정결과에 대하여 비교 분석하였다. 얕은기초의 지지력에 영향을 주는 지반정수의 불확실성을 정량화하기 위하여 시공 및 설계용 평판재하시험 자료를 수집하고 확률 통계 분석을 통하여 극한지지력의 저항편향계수와 변동계수를 조사하였다. 국내 현장의 얕은기초 대표 단면 예에 대한 신뢰성해석(FORM)을 통하여 신뢰도지수를 구하고 지반정수의 확률변수가 전단파괴에 미치는 영향을 조사하기 위하여 확률변수의 민감도 분석을 하였다. ASD설계법, ASD설계법의 안전율에 대응하는 목표신뢰도 지수의 LRFD설계법, PSFD설계법을 사용하여 얕은기초 대표단면의 안정성 검토를 실시하여 산정된 각 설계법의 안전여유에 대하여 비교 검토를 실시하였다.