강철도교의 하중 구성에 따른 확률기반 피로수명 평가

Abstract

강철도교는 반복적인 열차 하중으로 인한 피로파괴의 위험성을 안고 있다. 이러한 강철도교는 설계 시 목표한 피로수명을 확보할 수 있도록 설계 및 유지관리가 요구된다. 하지만 교량의 노화, 열차 하중, 주변 환경에 내재되어 있는 다양한 불확실성 요소들로 인해 강철도교의 피로수명을 정확히 평가하는 것에는 어려움이 있다. 그간 강철도교의 피로수명 평가를 위한 다양한 파괴역학 기반의 연구들이 진행되어 왔지만, 상대적으로 단순한 균열 진전 모델을 사용하였다. 이 모델은 피로 하중의 변동폭에만 영향을 받기 때문에 적용 범위가 비교적 제한적이고 정확한 결과를 도출하는 것에 한계점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 보다 정확한 강철도교의 피로수명 평가를 위해 향상된 균열 진전 모델을 사용한 확률기반의 평가 방법을 제안한다. 이 기법은 향상된 균열 진전 모델로부터 유도된 식을 한계상태 함수로 사용하고 신뢰성 해석을 통해 피로파괴 확률을 계산하므로, 다양한 하중 변동폭에 대한 피로수명 평가가 가능하다. 제안된 확률기반 피로수명 평가 방법은 수치 예제 모델을 통해 적용되고 시험되었다.