1차 신뢰성 해석법의 구조적 안전성평가에의 적용에 관한 재고

Review of the Application of the First-Order Reliability Methods to Safety Assessment of Structures

본 논문은 구조부재의 안전성평가에 적용되는 1차 신뢰성해석법들의 비교를 다룬 것으로서, 구조해석 시 재료와 기하학적 변수들의 불확실성을 고려하는 방법과 이를 고려하지 않는 방법으로 편의상 나누어 비교하여 보았다. 전자를 흔히 확율 유한요소법(Stochastic Finite Element Method 또는 Probabilistic Finite Element Method)라고 하는데 이와 구별해 주기 위하여 현재 널리 쓰이는 후자의 방법을 통상적인 신뢰성해석법(Ordinary Reliability Method)이라고 하였다. 이통상적인 방법에서는 구조해석을 단 한번 수행하고 그 결과를 신뢰성 해석과정에 직접 이용한다. 이는 재료 및 기하학적 변수들의 불확실성이 음력이나 변위의 불확실성에 영향을 주지 않고 따라서 그 불확실성의 정도를 하중의 것과 같다는 가정을 이용한다. 본 논문에서는 위의 두방법을 평면 골조구조물의 안전성평가에 적용하였고 그 결과들을 효율성과 응용성 측면에서 비교하였다. 본 논문의 구조모델에 대한 결과에 따르면 재료 및 기하학적 변수들의 불확실성이 비교적 작을때(즉, COV가 약15%이하일 때) 통상적인 신뢰성 해석법은 적용해도 만족할 만한 결과를 주고 효율적인데, 확율유한요소법은 그 COV들이 약15%이상인 구조물에 적용하는 것이 바람직하다.

This paper is concerned with comparison of the first-order reliability methods applied to the assessment of structural safety. For convenience the reliability methods are divided into two categories : the One can explicitly consider the effects of uncertainties in material and geometric variables on those of load effects, say stresses and displacement in the structural analysis procedure and the other one does not. The first method is commonly termed as the stochastic finite element method(SFEM) or probabilistic finite element method(PFEM) and the second method is termed heroin as the ordinary reliability method to distinct it from the stochastic finite element method in which the structural analysis is carried out just once and the load effects are directly input into the reliability analysis procedure. This is based on the reasonable assumption that the level of uncertainties of load effects is the same as those of load itself. In this paper the above two different reliability method have been applied to the safety assessment of plane frame structures and compared thier results from the view point of their efficiency and usefulness. As lear as results of the present structure models are concerned, it can be said that the ordinary reliability method can give reasonable results when the uncertainties of material and geometric variables are comparatively small, say when less than about 15% and the stochastic finite element method is desired to be applied to the structure in which the COV's are comparatively great, say when greater than about 15%.