다중 파괴모드에 의한 혼성제 케이슨의 단면 산정 및 제체에 대한 시스템 신뢰성 해석

이철응; 김상욱; 박동헌

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이철응 (강원대학교 공과대학 건축토목환경공학부) 김상욱 (강원대학교 공과대학 건축토목환경공학부) 박동헌 (강원대학교 공과대학 건축토목환경공학부)

저널정보: 한국수자원학회 한국수자원학회논문집 한국수자원학회논문집 제51권 제9호

발행연도: 2018.1

수록면: 827 - 837 (11page)

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혼성제 케이슨에서 발생 가능한 활동, 전도 그리고 편심 경사하중에 의한 마운드 지지력에 대한 안정성을 다중 파괴모드 개념으로 해석하였다. 먼저 결정론적 해석에서는 활동 및 전도 그리고 마운드 지지력에 대한 한계 상태방정식을 이용하여 최소 안전율을 만족하는 혼성제 케이슨의 최소 단면을 산정할 수 있는 식을 유도하였다. 입사조건 및 마루높이 그리고 설치수심에 따른 결정론적 해석 결과에 의하면 활동 파괴모드와 마운드 지지력 파괴모드간 상충이 발생되었다. 따라서 혼성제 케이슨의 설계단면을 결정론적으로 산정하는 경우에도 활동뿐만 아니라 전도와 마운드 지지력에 대한 다중 파괴모드를 동시에 고려하여야 한다. 한편 확률론적 해석에서는 활동에 의하여 결정된 단면에 대하여 다중 파괴모드에 대한 시스템 신뢰성 해석을 수행하였다. 혼성제 케이슨의 다중 파괴모드에 의한 제체의 시스템 파괴확률이 입사조건에 따라 매우 다르게 거동하는 것을 알 수 있었다. 또한 마루높이와 설치수심이 증가하여도 제체의 시스템 파괴확률이 증가하는 경향이 나타났다. 특히 시스템 신뢰성 해석의 일차 해석모형과 이차 해석모형의 결과들은 본 연구에서 수행된 조건들에서는 일치되는 거동 특성을 나타냈다. 그러나 파괴모드 사이의 상관성을 올바로 고려할 수 있는 이차 해석모형의 결과가 더 높은 정도를 갖는다. 다만 파괴모드 사이에 파괴확률이 상대적으로 크게 차이나는 경우에는 일차 해석모형도 간편하게 사용할 수 있다.

The stabilities of sliding and overturning of caisson and bearing capacity of mound against eccentric and inclined loads, which possibly happen to a composite caisson breakwaters, have been analyzed by using the technique of multiple failure modes. In deterministic approach, mathematical functions have been first derived from the ultimate limit state equations. Using those functions, the minimum cross section of caisson can straightforwardly be evaluated. By taking a look into some various deterministic analyses, it has been found that the conflict between failure modes can be occurred, such that the stability of bearing capacity of mound decreased as the stability of sliding increased. Therefore, the multiple failure modes for the composite caisson breakwaters should be taken into account simultaneously even in the process of deterministically evaluating the design cross section of caisson. Meanwhile, the reliability analyses on multiple failure modes have been implemented to the cross section determined by the sliding failure mode. It has been shown that the system failure probabilities of the composite breakwater are very behaved differently according to the variation of incident waves. The failure probabilities of system tend also to increase as the crest freeboards of caisson are heightening. The similar behaviors are taken place in cases that the water depths above mound are deepening. Finally, the results of the first-order modal are quite coincided with those of the second-order modal in all conditions of numerical tests performed in this paper. However, the second-order modal have had higher accuracy than the first-order modal. This is mainly due to that some correlations between failure modes can be properly incorporated in the second-order modal. Nevertheless, the first-order modal can also be easily used only when one of failure probabilities among multiple failure modes is extremely larger than others.

#다중 파괴모드 #시스템 신뢰성 해석 #일차 해석모형 #이차 해석모형 #혼성제 케이슨 방파제

참고문헌 (12)

참고문헌 신청

Ang, A. H-S. / 1984 / Probability concepts in engineering planning and design / John-Wiley & Sons

CIAD / 1985 / Computer aided evaluation of the reliability of a breakwater design

Ditlevsen, O. / 1979 / Narrow reliability bounds for structural systems / Journal of Structural Mechanics 7(4):453~472

Goda, Y. / 2010 / Random seas and design of maritime structures / World Scientific Publishing Co.

이철응 / 2008 / 경사제의 다중 파괴모드에 대한 신뢰성 해석 / 한국해안·해양공학회논문집 20(2):137~147

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