도로판형교의 Life-Cycle Cost 최적설계

Abstract

본 연구에서는 강판형교에 대하여 총기대비용을 최소화하는 최적설계모델을 제안하였다. 총기대비용은 전체 공용기간을 고려하여 초기비용(설계비용, 개통전 검증재하시험비용, 건설비용), 유지보수비용 및 기대파괴비용을 포함하고 있다. 설계변수들에 대해 총기대비용을 최소화하는 문제로 정식화하였고, 거동제약조건은 휨파괴와 전단파괴의 형태로 되어 있다. 이러한 총기대비용 최적설계를 수행함으로써 효율적이고 합리적인 비용산정을 통해 총기대비용 설계의 근거를 제시하고 구조물 총기대비용에 관한 민감도 분석을 하였다. 수치해석을 통해 본 연구에서 제안된 총기대비용에 근거한 강판형교의 최적설계가 기존 초기비용 설계에 비해 훨씬 합리적이고 경제적인 설계가 될 것이며 향후 구조물 설계에서 추구해 나가야 할 차세대 성능기준 설계와 매우 밀접한 설계법임을 알 수 있다. This paper presents an optimum design model for minimizing the life-cycle cost (LCC) of steel plate girder bridges. The point is that it takes into account service life process as a whole, and thus the life-cycle costs include initial (design, testing, and construction) costs, maintenance costs and expected failure costs. The problem is formulated as that of minimization of expected total life-cycle cost with respect to the design variables. The performance constraints are considered in the form of flexural failure and shear failure. By processing the optimum LCC design the effective and rational basis is proposed for calculating the total LCC and the sensitivity analysis of LCC is performed. Based on a numerical example, it may be positively stated that the optimum LCC design of steel plate girder bridges proposed in this study provides a lot more rational and economical design, and thus the proposed approach will expedite the development of new concepts and design methodologies that may have important implications in the next generation performance-based design codes and standards.