콘크리트 옹벽구조물의 한계상태설계법 적용성 평가

양태선(Taeseon Yang),정종기(Jongki Jeong),서준희(Junhee Seo),백승철(Seungcheol Baek) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.7

국내에서는 외국현장에서 사용되고 있는 한계상태설계법을 도입하기 위하여 연구가 일부 진행 중이다. 국내외 한계상태 설계법에서는 말뚝기초, 얕은 기초 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. Nowadays, some studies are performed in order to introduce the Limit State Design method widely used in foreign work sites. LRFD (Load Resistance Factor Design) method is widely used in the fields in which the data accumulation is possible - such as deep foundations, and shallow foundations, etc. The limit state design in the retaining walls is insufficient in the country owing to difficulties applying load tests. The limit state design method for retaining wall structures are studied based upon the National Retaining wall Design Standard legislated in 2008 by Ministry of Land, Transport, and Maritime Affairs. In this paper several retaining walls were calculated according to LRFD design criteria analysis using the general program with limit state design method and the factor of safety for sliding and overturning. Comparing with their results, the Taylor"s series simple reliability analysis was performed. In the analysis results of retaining wall section, safety factors calculated by LRFD were found to be lowered than those calculated in current WSD, and it is possibly judged to be economic design by changing wall dimensions. In the future, pre-assessment of the geotechnical data for ensuring the reliability and the studies including reinforced retaining walls with ground anchor are needed.

자갈도상용 PSC침목의 극한 및 사용한계상태 분석

배영훈(Young-Hoon Bae) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

허용응력설계법과 강도설계법에 비해 경제적이고 합리적인 설계법으로 평가되고 있는 한계상태설계법은 유럽 및 일본 등지에서 통용되고 있으며, 국내에서는 이 설계법이 2015년부터 도로교를 중심으로 적용될 예정이다. 이에 따라 궤도 시스템의 중요 구성품중 하나인 PSC침목 설계 시 기존 설계법 대신 한계상태설계법 도입에 대한 요구가 증대될 것으로 판단된다. 본 논문에서는 국내 철도 현장에 적용되고 있는 자갈도상용 PSC침목 2종(고속철도용 및 일반철도용 PSC침목)에 대해 선로특성을 고려한 공칭모멘트를 계산하고 이를 통한 극한 및 사용한계상태를 분석하였다. Limit state design(LSD) that is regarded as more economical and rational design method than allowable stress design(ASD) and ultimate strength design(USD) has been in common use in EU, Japan and so on. It will be applied to the highway bridge design from 2015 in domestic. Therefore, in the design of PSC sleeper that is an important component for railway track system, the demand for adoption of LSD instead of the existing design methods will be increased. In this paper, for two types of PSC sleepers that are used in domestic railway(high speed line and conventional line), characteristic bending moment being considered track properties is calculated. Ultimate and serviceability limit state of PSC sleepers from the calculation of characteristic moment are analyzed.

한계상태 설계법을 이용한 고강도 콘크리트 세그먼트 라이닝 설계

박인준,고성일,황창희,오명호,김영준,Park, Inn-Joon,Koh, Sung-Yil,Hwang, Chang-Hee,Oh, Myung-Ho,Kim, Young-Jun 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.5

국내의 콘크리트 구조설계는 허용응력 설계법(ASD) 및 극한강도 설계법(USD)을 사용하고 있다. 허용응력설계 및 극한강도설계법은 경제적인 설계에 제한이 따르기 때문에 최근에 지하구조물의 설계에 극한한계상태 설계법의 채택을 다각적으로 검토하고 있는 상황이다. 이를 뒷받침하고자 본 연구에서는 일본 한계상태 설계법(LSD)에 의거한 국내 고강도 콘크리트 라이닝에 대한 발생 단면력을 산정하였으며, 이를 국내의 극한강도 설계법과 비교함으로서 경제적 설계결과 도출 가능성 및 국내 적용성을 분석하고자 하였다. 해석결과, 철근량 산정과 밀접한 관계가 있는 최대 모멘트 발생양상은 두 설계법 모두 유사하나, 발생 부재력은 일본 한계상태 설계법이 극한강도 설계법에 비하여 모멘트는 26.0%, 전단력은 26.7%감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통하여 안정성이 확보된 조건에서 경제적인 세그먼트 설계가 가능함을 확인하였다. The concrete structural design in domestic has based on the allowable stress design (ASD) method and ultimate strength design (USD) method. Recently limit state design (LSD) method has issued and attempted to adopt in geotechnical design. Because ASD method and USD method have restriction in economic design. In this study, the generated member forces were calculated about high strength concrete segment lining based on japanese LSD code. And it compared with domestic USD code for identifying the economic design possibility of LSD and domestic applicability. In analysis results, the aspect of moment had generated similarly each other but the member forces of japanese LSD code were decreased (26.0% of moment and 26.7% of shear force) comparing with USD method. For that reason, possibility of economic segment design with stable condition were identified.

비탈면 복구사례 분석을 통한 쏘일네일링 공법의 국내외 설계기준 평가

유광호,김태원 한국지반환경공학회 2019 한국지반환경공학회논문집 Vol.20 No.11

Limit state design (LSD) and allowable stress design (ASD) are two main types of soil nailing design methodologies. In the LSD method, stability is determined by applying individual coefficients to ground strength, working load and etc. The ASD method calculates the safety factor and compares it with the minimum safety factor to determine the stability. The global design trend of soil nailing system is changing from the ASD method to the LSD method. The design method in Korea still adopts the ASD philosophy while others mostly do the limit state design. In this study, four soil nail design methods, ‘FHWA GEC 7’ in U.S. (2015), ‘Clouterre’ in France (1991), ‘Soil nailing - best practice guidance’ in U.K. (2005), ‘Geoguide 7’ in Hongkong (2008), and ‘Design guide for slope in construction work’ in Korea (2016) were applied to the evaluation of the stability and the results were analyzed comparatively in brief. It is revealed that the design method of ‘the overall stability of soil nail walls’ in Korea is the most conservative and next those by FHWA, Clouterre and CIRIA become more conservative in order. However, the difference of results obtained from FHWA and Clouterre is negligible. Also, this study found out that efforts to improve domestic design criterion are needed. 쏘일네일링 설계기법은 한계상태설계와 허용응력설계에 기반한 두가지 형태가 있다. 한계상태설계법은 지반강도와 작용하중 등에 개별적인 계수를 적용하여 안정성을 판단하며, 허용응력설계법은 안전율을 산출하고 이값을 허용최소안전율과 비교하여 안정성을 판단하는 설계법이다. 쏘일네일링 벽체 설계의 세계적인 추세는 허용응력설계법에서 한계상태설계법으로 변화하고 있다. 대부분의 국가에서 한계상태설계법을 적용하고 있으나 한국 및 일본에서는 아직까지 허용응력설계법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 비탈면의 붕괴가 발생하여 보강이 이루어진 실제 쏘일네일 보강 비탈면에 대해, 미국의 FHWA GEC 7(2015), 프랑스의 Clouterre (1991), 영국의 CIRIA(2005), 홍콩의 Geoguide 7(2008) 및 한국의 건설공사비탈면설계기준(KDS 11 70 15, 2016)을 적용하여 안정성을 평가하고 그 결과를 상호 비교・분석하였다. 분석 결과, 국내의 건설공사비탈면설계기준에서 제시한 전체 안정성 검토 방법이 가장 보수적이며, FHWA, Clouterre, Geoguide 7 및 CIRIA의 순서로 보수적인 것으로 밝혀졌다. 그러나 그 결과에 있어서 FHWA과 Clouterre의 차이는 미미한 것으로 분석되었다. 또한, 본 연구를 통해 인발저항력의 극한값 적용, 부분 계수값의 도입 또는 피해규모를 고려한 최소안전율 차등적용 등 설계기준 개선을 위한 노력이 필요함을 파악하였다.

터널 한계상태설계법 관련 연구 및 적용 동향

김홍문,김동국,이상덕,Kim, Hong-Moon,Kim, Dong-Kook,Lee, Sang-Duk 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.3

The representative Limit State Design(LSD) codes, AASHTO LRFD and Eurocodes, are widely being applied when designing civil structures. However, these codes are only applying tunnel lining design and segments design for shield tunnels. Recently in Europe, the Eurocode 7 committee was trying to create a research group called EG12, but they reluctantly decided not to create EG12 since it could have an impact on some of the other Eurocodes(including Eerocodes 2 and 3). Still there is an effort to continue researching LSD for tunnelling. LSD method will become the norm for the field of civil structural design in the near future. Therefore, it is important to fully understand Eurocode7:Geotechnical design in connection with Eurocode 2 and Eurocode 3. In addition, it is essential to follow international research trends and also to research for application to tunnelling. 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.

Buckling of Concrete­Filled Square Steel Tubular Columns under Concentric Axial Compression

Yoo, Yeong-Chan 대한건축학회지회연합회 2011 대한건축학회연합논문집 Vol.13 No.4

최근 국내의 콘크리트충전 강관구조의 설계규준으로 허용응력설계법(KSSC/ASD)에 의한 강구조 설계기준이 2003년 한국강구조학회에 의해 제정되었고, 강구조의 한계상태설계법(KBC/LSD)에 의한 건축구조기준이 2005년 대한건축학회에 의해 제정되어 2009년 개정되었다. 국내의 합성기둥의 허용응력설계기준은 미국의 허용응력설계법(AISC/ASD)을 기본으로 하고 부분적으로 유럽기준(Eurocode 4)와 일본의 SRC규준(AIJ/ASD)을 적용하여 개발되었으며, 합성기둥에 대한 한계상태설계기준은 강재의 탄성계수등 일부를 제외하고 미국의 하중저항계수설계법(AISC/LRFD 2005)을 거의 대부분 적용하여 개발되었다. 그러나, 외국의 허용응력도 및 하중저항계수설계법은 콘크리트충전 강관기둥의 강도을 다소 과소평가하고 있다. 따라서, 외국의 설계법들을 근간으로 제개정된 국내의 합성기둥에 대한 규준식들은 보다 정확한 검증차원의 연구가 요구되고 있다. 본 연구는 고강도 콘크리트충전 각형강관 기둥의 중심압축 실험을 통해 비탄성역에서의 좌굴내력을 구하고, 현행의 국내규준식과 비교한 후 충전강관 기둥의 강도에 대한 새로운 내력식을 제안하였다.

한계상태설계법을 이용한 농업용 여수토 설계

박진선 ( Jinseon Park ),이병준 ( Byeongjun Lee ),정재환 ( Jaehwan Jeong ),윤성수 ( Seongsoo Yoon ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

농업기반시설물 중 농업용 저수지는 기능 및 안전에 있어 중요도가 높은 구조물이다. 이 중 여수토는 상시 물과 접촉하고, 건조와 포화를 반복하는 구조물로 철근콘크리트조로 구축되는 것이 일반적이다. 우리나라는 철근콘크리트 설계기준으로 강도설계법에 따라 구조물의 설계가 이루어졌으나, 2015년부터 모든 구조물에 한계상태설계법이 적용되고 있다. 한계상태설계법은 구조물의 각 부재별로 구조신뢰론적 접근을 한 해석법으로서, 각 부재별로 구조물의 공용 시, 전단 및 비틀림 그리고 휨에 따라 서로 다른 파괴양상과 파괴에 이르는 응력에 대해 통계론적으로 접근하여 서로 다른 안전율을 적용하여 파괴에 이르는 강도를 설정한 후 해석을 실시하기 때문에 경제적이고 파괴 및 공용성에 대한 신뢰도가 높은 설계법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 농업용 저수지의 여수토 구조물을 한계상태설계법으로 설계하고, 안정성을 검토해보고자 한다. 대상 저수지는 충북 청주시 청원구 내수읍에 위치한 인평저수지로 만수 면적이 약 15만 평에 이르는 평지형 저수지이다. 여수토는 농업용 저수지의 일반적 형태인 측구식 여수토로 설계한다. 여수토의 안전도는 전도, 활동, 침하에 대해 고려한다.

한계상태설계법에 의한 기존 강박스거더교의 내하력 환산

노동오,경갑수,박진은 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.6

교량 시설물은 사회적으로 중요한 기반 시설물로서 공용기간 동안 안전한 관리가 중요하다. 도로교량의 많은 비율을 차지하고 있는 강박스거더교량의 경우 허용응력설계법으로 설계되고 내하력이 평가되어 왔으나, 최근 한계상태설계법으로 설계기준이 변경되었음에도 불구하고 내하력 평가에서는 아직까지 허용응력법을 대부분 사용하고 있는 실정이다. 이에 이 연구에서는 2 가지 설계 방법을 이용하여 다수의 교량에 대한 내하율 평가 결과를 비교하고, 기존의 허용응력법에 의한 내하력을 한계상태법에 의한 내하력으로 환산하는 방법을 모색하고자 하였다. 이 결과는 추후 교량을 관리함에 있어 보강 필요성 판단 및 한계상태법에 의한 내하력 평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Bridge structures are a socially important infrastructure and safety management of bridges during the public service period is important. Steel box girder bridges, which account for a large percentage of road bridges, have been designed by allowable stress design method(ASD) and load carrying capacity have been evaluated using ASD. Although design specification has recently been changed to limit state design method(LSD), in most cases, ASD is still used for load carrying capacity evaluation. In this study, the two design methods were used to compare the results of a load rating factor evaluation on a number of bridges, and we are going to find out how to convert the existing rating factor by ASD into rating factor by LSD. The results of this study are expected to can be used as a basis for determining the need for reinforcement and evaluating load carrying capacity by LSD in bridge maintenance

폐단면 강박스거더교의 LRFD 설계와 신뢰성수준 평가

허정원,윤동건,Huh, Jung-Won,Yun, Dong-Geon 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.2

현재 국내에서 이루어지는 대부분의 강교량 설계는 종전의 결정론적인 안전율을 사용하는 허용응력설계법에 기초하고 있다. 그러나 국제적인 경향은 확률, 통계 및 신뢰성공학의 개념에 기반을 둔 합리적이며 경제적인 설계가 가능한 한계상태설계법이 설계법의 표준으로서 보편화되고 있는 실정이다. 이 논문에서는 강교량 설계기술의 국제적 경쟁력 확보를 위해 국내 환경여건과 지역적 특성이 고려된 강교량의 하중저항계수설계법 제정을 위한 기초연구의 일환으로, 특히 사용빈도가 상대적으로 높은 폐단면 강박스거더교에 대하여 AASHTO-LRFD 규정을 적용한 시험설계를 수행하였다. 다양한 단면변화에 따른 시험설계로부터 폐단면 강박스거더교의 LRFD 설계시 고려해야 하는 제반문제에 대하여 고찰하였으며, 계산의 효율성 확보와 오류방지를 위하여 Excel-기반 설계검토 프로그램을 개발하여 시험설계에 적용하였다. 또한 LRFD 설계 단면의 신뢰성해석을 통하여 대상교량의 정량적인 안전도수준을 평가하고 실제 적용된 목표 신뢰도지수가 만족되는지를 확인함으로써 이 연구에서 적용된 절차와 방법의 타당성을 검증하였다. Most of the steel bridges in Korea are being currently designed by the allowable stress design method that uses the conventional deterministic factors of safety. However the limit state design based on the concept of probability, statistics and reliability engineering is becoming very popular as a global standard deign method, leading the rational and economic bridge design. As part of the fundamental research to establish the load and resistance factor design(LRFD) of steel bridges considering domestic environmental conditions and regional characteristics, an experimental design is conducted by applying AASHTO-LRFD specification especially to a steel closed-box girder, which occupies relatively a large portion of steel bridges in Korea. Throughout the experimental design according to various sectional changes, some of the issues to be considered in the LRFD design of a composite steel closed-box girder bridge are examined. In this process, an Excel-based design verification program is developed for easy computation and prevention of errors. Quantitative reliability levels of the bridge sections designed by LRFD are also estimated using a reliability analysis method, and compared with the target reliability indexes applied in the LRFD design to verify the validity of the procedure and methodology used in this study.

PC 침목의 한계상태에 대한 고찰

윤경민(Kyung-Min Yun),정덕희(Duk-Hee Jeong),이진옥(Jin-Ok Lee),임남형(Nam-Hyung Lim) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11

국내에서 침목의 단면 산정 시 결정론적인 접근법에 기초하여 탄성론적 설계를 후, 강도설계법에 의해 내하력을 검토한다. 이 방법은 일반적으로 설계 및 시공의 불확실성을 과다안전율을 고려하여 적용하는 것으로 비경제적인 설계가 된다. 따라서 확률론적인 개념을 적용하며, 구조물의 파괴 또는 그와 관련된 위험도를 정의하여 합리적인 설계를 가능토록 하는 한계상태설계법의 도입이 필요하다. 본 논문에서는 PC침목의 한계상태설계법 개발을 위한 기초연구로써, 국외에서 침목설계 시 고려하는 한계상태를 살펴보았다. When proportioning of section of sleeper, sleepers are designed with elastic design method and examined the load-carrying capacity by ultimate strength method. Generally, this method considers excessive safety factor because of the uncertainty of design and construction. And it becomes uneconomical design as a result. Therefore, the introduction of limit state design which is applying the probability concept and defining the failure conditions or degree of risk is needed for rational design. In this paper, limit states of prestressed concrete sleeper abroad are investigated as a basic research for development of limit state design of sleeper.