이축 휨 모멘트를 받는 철근 콘크리트 단주의 신뢰성 해석

Abstract

철근 콘크리트 구조물 설계 시 안전율이란 하중계수(α)와 강도 감소 계수(φ)로 표현되며, 이들 계수는 구조물 수명 기간 동안의 파괴확률이 어떤 특정한 값, 즉 파괴기준 확률 이하가 되도록 결정된 값이다. 한편 철근 콘크리트 기둥의 실제 저항력은 콘크리트나 철근의 강도, 단면치수, 철근 위치 등의 차이로 인하여 기둥마다 서로 다른 값을 갖게 되며 그 크기나 분포 등은 국가마다 위치마다 서로 다른 값을 나타낸다. 또한 모서리 기둥이나 외부기둥 뿐만 아니라 내부 기둥에서도 인근 기둥과의 불규칙한 간격 때문에 발생하는 불균형 하중을 받는 경우, 보에서 발생하는 불균형 모멘트를 기둥이 부담하게 되어 2방향으로 휨을 받는 경우가 대부분이다. 그러나 구조 실무에서는 2축 휨 모멘트를 받는 기둥해석법의 복잡성 때문에 여전히 일축 휨으로 변환하여 약산하는 방법을 사용하고 있다. 이에 본 연구에서는 축력 및 이축 휨 모멘트를 받는 철근 콘크리트 단주에 대해 정해법으로 해석하는 프로그램을 개발하여, 약산해법인 Bresler의 등하중선 방법과 비교하여 상관지수(α)의 경향을 분석하였다. 또한 하중 또는 구조저항에 관련되는 변량을 확률변수로 구조물의 신뢰성해석을 수행하여 설계변수들이 신뢰도지수 β에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 이축 휨을 받는 철근 콘크리트 단주의 신뢰도 지수 β는 Level III 방법인 추출법과, Level II 방법인 AFOSM 방법을 사용하였다.;In analyzing and designing structural frames, columns that are subjected to axial load and biaxial bending are frequently encountered. Biaxial bending occurs in corner columns, in exterior columns, and in interior column due to load imbalance of adjacent spans. In addition, bridge piers are often subjected to biaxial bending. Approximation techniques have been introduced to calculate the biaxial bending capacity of a section in terms of the more readily obtained uniaxial capacities. Structures and structural members must always be designed to carry some reserve load above what is expected under normal use. Such reserve capacity is provided to account for a variety of factors, which may be grouped in two general categories: (1) factors relating to overload and (2) factors relating to understrength(that is, less strength than computed by acceptable calculating procedures). The term "safety factor" has been used in working stress design to designate the ratio between the yield stress and the allowable working stress. In addition the safety of the buildings cannot be evaluated reasonably because buildings are analyzed by the deterministic approach. Therefore, this study is aimed to analyze columns by the reliability approach considering uncertainty based on the probability theory. A reliability analysis based on the probability theory gives quantitative analysis about uncertainties, then risks in design may be limited to a permissible level. And it is admitted as a reasonable method for jud ging structural stability. In this study, we performed the reliability analysis of reinforced concrete short columns subjected to biaxial bending. The concept of strength design method for the RC short columns of rectangular cross section is analyzed, and the limit state function that is implicit in current code is used for the reliability analysis. The trail and adjustment method is used for the analysis of columns subjected to biaxial bending. We developed the reliability analysis program by combining the AFOSM(Advanced First-Order Second-Moment method) and the Monte Carlo Method for the reinforced concrete columns subjected to biaxial bending.