생애주기비용을 고려한 강상자형교의 최적설계
Optimal Design of Steel Box Girder Bridges
초록/요약
정부는 국가예산의 효율적인 집행을 위하여 공공건설사업 효율화 종합대책의 일환으로 최근 500억 원 이상 대규모 정부발주 공사의 가치공학(Value Engineering, VE)적 설계를 위한 생애주기비용(Life Cycle Cost, LCC) 분석을 의무화하였다(건설기술관리법 시행령 제38조13항, 2000.7). 이러한 LCC 분석을 위한 기본적인 제도적 근거는 마련된 상태이나 LCC분석에 관한 실무자의 인식부족과 국내 기반의 구축이 미비하여 그동안 적용 및 평가에 있어서 어려움이 있었다. 따라서 대안설계 및 경제적 유지관리를 위한 신뢰도 있는 데이터의 확보가 시급하며, 국내실정에 맞는 표준화된 교량 LCC분석방법의 정립과 예산절감을 위한 LCC분석 실무지침 및 시스템 개발이 요구되어진다. 이를 위해 본 연구에서는 콘크리트 바닥판과 강재주형으로 이루어진 강상자형 교량의 상부구조에 대한 생애주기비용을 고려한 최적설계를 수행하였다. 상부구조의 공용수명은 상태등급곡선과 보수․보강이력에 근거한 콘크리트 바닥판과 강재주형의 내하력(Load Carrying Capacity)곡선을 이용하여 산정하였다. 생애주기비용함수는 공용수명동안 발생하는 초기비용, 손상비용, 유지관리비용, 보수․보강비용, 해체․폐기비용 및 사용자비용 등을 포함한 직․간접비용으로 구성되어 있으며 가장 경제적인 설계를 얻기 위해 연간비용을 목적함수화하였다. 특히 하중, 부재치수 및 재료강도의 불확실성을 고려하기 위해 손상확률(Damage Probability, Pd)의 개념을 도입하였으며, LCC분석에서 중요한 비용항목인 사용자비용을 합리적으로 고려하기 위해 도로등급별 사용자비용에 따른 연간비용의 민감도분석을 실시하였다. 이로부터 본 연구에서는 LCC를 고려한 강상자형교 상부구조의 최적 공용수명 결정과 도로등급별 사용자비용을 합리적으로 고려할 수 있는 LCC 최적설계 모델을 제시하였다.
more목차
1. 서 론
1.1 연구배경 및 목적
1.2 LCC 관련 제도적 근거
2. LCC 정의 및 산정방법
2.1 LCC(Life Cycle Cost) 및 LCC 분석기법
2.2 공용수명의 종류 및 정의
2.3 공용수명에 따른 내하력곡선 추정
2.3.1 상태등급곡선
2.3.2 교량 상부구조의 내하력곡선
2.4 최적설계
2.4.1 최적설계 기법
2.5 신뢰성 평가방법
2.5.1 한계상태설계법(Limit State Design)
2.5.2 신뢰성계수와 손상확률
2.5.3 한계상태모형 및 신뢰성 해석
2.6 LCC 산정방법
2.6.1 할인율 산정
2.6.2 현재가치법
2.6.3 연가등액법
3. LCC를 고려한 최적설계 알고리즘 및 정식화
3.1 최적설계 대상교량 및 알고리즘
3.2 LCC를 고려한 최적설계 정식화
3.2.1 설계변수
3.2.2 제약조건
3.2.3 목적함수
4. LCC를 고려한 강상자형교의 최적설계 결과
4.1 LCC를 고려한 종방향 위치별 최적설계 결과
4.2 LCC를 고려한 CASE별 최적설계 결과-최대 정모멘트부
4.2.1 최적설계 결과분석
5. 결 론
참고문헌
