사장교 지점에서 발생하는 부반력에 저항하는 타이다운케이블의 신뢰도 해석

Abstract

본 논문에서는 사장교 타이다운케이블의 신뢰도기반 설계를 위한 기초적인 연구로서 부반력에 저항하는 타이다운케이블의 신뢰도해석을 수행한다. 현재 우리나라의 케이블교량설계는 경험적 설계에 기반한 허용응력설계법에서 통계자료에 근거한 확률기반의 한계상태설계법으로 변화하고 있다. 허용응력설계법은 경험적 설계에 기반한 방법으로서 구조저항과 작용하중으로 구성된 설계식에 하나의 대표 안전율을 설정하여 설계를 단순화하기 때문에 구조 성능 또는 위험도를 정량화하는 합리적인 지표라 볼 수 없다. 따라서 일반교량을 대상으로 하는 설계기준들에서는 통계 및 확률이론에 근거한 구조물이 가지는 안정성을 보다 합리적으로 정량화 할 수 있는 한계상태설계법을 도입하고 있다. 하지만2012년에 개정된 도로교설계기준 (한계상태설계법)에는 부반력에 대한 설계기준이 누락되어있다. 이에 부반력 설계규정에 대한 한계상태설계법을 도입하기 위해서는 신뢰도해석이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 사장교 지점에서 부반력에 저항하는 타이다운 케이블에 영향을 미치는 변수들을 고려하여, 한계상태식을 정립하였으며 한계상태식의 확률변수에 대한 민감도를 수식적으로 제안하였다. 신뢰도 기법으로는 FOSM을 사용한다. 또한, 국내에 설계된 제 2 진도대교와 인천대교 북항대교, 3개의 케이블교량의 부반력에 대한 신뢰도평가를 수행하였으며, AASHTO LRRD와 현재 초장대교량사업단에서 진행 중인 케이블교량설계지침 (한계상태설계법) (안)에서 제시하는 한계상태의 하중조합에 대해 기준이 만족하는 신뢰도수준을 파악하였다. 그리고 각 교량에 실제 설치되어있는 타이다운케이블의 초기 긴장력상태를 만족하는 케이블이 뜨기 직전까지의 상태인 사용성 상태와 타이다운케이블이 파단에 이르는 극한상태가 확보할 수 있는 신뢰도수준에 대해서도 연구를 진행하였다. 제안한 신뢰도 방법을 이용하여 얻어지는 신뢰도지수는 부반력에 저항하는 타이다운케이블의 한계상태법 도입에 기초자료가 될 것이다.