KR101676580B1 - 동적 효과가 반영된 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법 - Google Patents

동적 효과가 반영된 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법은 동적 피크응답(Rp)와 정적응답(Rst)의 비를 이용하여 피크응답계수(Rn, Peak response factor, PRF)를 사용하는 단계; 상기 피크응답계수를 확률변수로 고려하는 단계; 상기 확률변수로부터 한계상태함수를 정의하는 단계; 응답면 기법을 이용하여 상기 한계상태함수를 양함수로 근사화하는 단계; 및 상기 확률변수의 결합 확률밀도함수, 상기 피크응답계수 및 상기 한계상태함수로부터 신뢰도 지수(β)를 구하는 단계;를 포함한다.

Description

동적 효과가 반영된 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법{Reliability Analysis Method using Peak response factor applied Response Factor}
본 발명은 동적 효과를 고려한 신뢰성 해석을 수행하기 위해 동적응답과 정적응답으로부터 새로운 확률변수인 피크응답계수를 적용한 신뢰성 해석 방법에 관한 것이다.
일반적으로 해상에는 상시적으로 작용하는 파랑 및 풍 하중을 비롯하여 이벤트성 하중인 지진, 태풍, 해일 등이 있다. 상기의 환경 하중들 중 지진은 상시적으로 작용하는 하중에 비해 구조물에 가해지는 피해가 상당히 크며, 한반도 내의 발생 횟수가 점차 증가하고 있고 비교적 해상에서 큰 규모의 지진이 발생하고 있으므로 해당 하중에 대한 해양 구조물의 안전성 평가는 매우 중요하다.
기존의 내진 설계에는 확정적 해석 방법이 사용되어 왔으나 작용하는 하중과 설치되는 지역의 지반 물성 등에는 불확실성이 존재하므로 이를 반영한 설계가 이루어져야만 과소 및 과다 설계를 예방하고 구조물의 정확한 안전성 평가가 가능하다.
상기 내용으로 인하여 하중을 포함한 여러 변수들의 불확실성을 설계에 반영하는 신뢰성 설계는 그 필요성이 점점 크게 대두되고 있으며, 다양한 항만 및 해상 구조물에 대해 활발한 연구가 진행되고 있다(Bush and Manuel, 2009; Zhang et al., 2010).
한편, 종래의 신뢰성 해석에 대한 연구에서는 지진을 정적 하중으로 적용하여 수행되어 왔으나 구조물의 주파수 특성 등이 고려되지 않으므로 산정된 파손확률이 정확하지 않을 수 있으므로, 정적 지진 하중만을 사용하여 신뢰성 해석을 수행하는 것은 적절하지 않으며, 동적 해석을 이용한 신뢰성 해석이 수행되어야 한다.
그러나, 동적 해석은 정적 해석에 비해 해석에 소요되는 시간이 많고, 더불어 응답면(Response surface) 추정 및 신뢰성 해석에는 반복된 구조 해석이 요구되므로 적용이 어려운 단점이 있다.
풍력 터빈에 사용되는 터빈 블레이드의 동적 안정성을 해석하는 방안을 제시하는 종래의 문헌으로는 등록특허 제10-1160421호(2012.06.26)를 참조할 수 있는데, 상기 문헌에서는 터빈 블레이드를 회전하는 외팔보로 가정하고, 가정된 보 모델링 방법을 적용하여 중력의 영향이 고려된 터빈 블레이드의 선형운동 방정식을 유도하고, 중력 영향을 고려한 선형운동 방정식을 통해 터빈 블레이드의 동적 안정성 해석을 수행하는 내용을 제공하고 있다.
한편, 상기 종래의 문헌에서는 지진 하중에 대한 동적 특성을 고려한 신뢰성 해석을 적용한 방안에 대해서는 별도로 개시하고 있지 않다는 한계가 있게 된다.
(특허문헌 1) KR10-1160421 B
따라서, 상술한 문제를 해결하고자 본 발명은 동적 효과를 고려한 신뢰성 해석을 수행하기 위해 동적응답과 정적응답으로부터 새로운 확률변수인 피크응답계수를 적용한 신뢰성 해석 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법은 동적 피크응답(Rp)와 정적응답(Rst)의 비를 이용하여 피크응답계수(Rn, Peak response factor, PRF)를 사용하는 단계; 상기 피크응답계수를 확률변수로 고려하는 단계; 상기 확률변수로부터 한계상태함수를 정의하는 단계; 응답면 기법을 이용하여 상기 한계상태함수를 양함수로 근사화하는 단계; 및 상기 확률변수의 결합 확률밀도함수, 상기 피크응답계수 및 상기 한계상태함수로부터 신뢰도 지수(β)를 구하는 단계;를 포함한다.
상기 확률변수로서 지진하중 및 지반물성을 더 포함한다.
상기 피크응답계수는 수식(
Figure 112015085546547-pat00001
)을 사용한다.
상기 한계상태함수는 수식(
Figure 112015085546547-pat00002
)을 사용한다.
신뢰성 해석 방법은, 풍력 발전기 및 재킷 구조에 적용된다.
본 발명은 일 예로서 재킷 형식 해상풍력발전기의 지진 신뢰성 해석을 수행한 것으로서, 동적 효과를 고려한 신뢰성 해석을 수행하기 위해 동적응답과 정적응답으로부터 새로운 확률변수인 피크응답계수를 적용하였다. 수평변위를 이용하여 응답면을 추정하였고, 이로부터 정의된 한계상태함수를 통해 일계신뢰도법을 사용하여 신뢰성 해석을 수행하였다. 민감도로부터 알 수 있듯이 지진계수가 가장 결정적인 영향을 미치며, 피크응답계수의 영향은 지진계수보다 적으나 그 외에 다른 확률변수보다 높은 영향을 보이는 것으로 나타났다.
피크응답계수의 검증을 위해 추출법을 이용하여 동적 구조해석을 수행하였고, 수행결과 FORM과의 신뢰도 지수 오차는 약 0.1469로 나타났다. 참값과의 오차에 대한 명확한 판단 기준은 없으나 공학적 의미로 볼 때 4.3876 %의 오차율은 허용 가능한 오차로 판단되며, 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석에서 동적 특성이 잘 고려되었음을 검증하였다.
해석을 위해 소요된 시간을 비교했을 때 동적 구조해석을 이용하여 파손확률을 산정하는 것은 현실적으로 불가능하며, Level Ⅱ 방법이 약간의 오차를 수반하나 비교적 적합한 방법임을 확인할 수 있었다.
피크응답계수의 사용여부에 따른 신뢰도 지수는 피크응답계수를 사용한 케이스가 높은 신뢰도 지수를 보임으로써 파손확률이 낮게 나타남을 알 수 있다. 이는 동특성을 고려함으로써 보다 정확도 높은 설계를 수행할 수 있고, 기존의 정적 기반 해석 기법이 적합하지 않음을 의미한다.
또한, 하중의 주파수 특성에 따라 구조물의 응답은 증폭될 수도 있고 감소 될 수도 있다. 그로 인해 다양한 주기의 하중이 발생했을 경우 안전성을 보장할 수 없으므로 구조물의 안전성 평가에는 반드시 동적 효과가 고려되어야 한다.
본 발명에서는 해양구조물에 대해 해석을 수행했으나, 사용된 피크응답계수는 육상의 구조물에도 적용이 가능하기 때문에 다양한 구조물의 내진설계에 적용할 수 있을 것이며, 지진에 의한 신뢰성 설계를 통해 생애주기 위험비용을 산정하여 경제적 설계가 가능할 것으로 사료된다.
도 1은 본 발명에 따라 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 과정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 Rotor and Nacelle의 각 무게중심에 질량 요소를 이용하여 집중질량으로 처리하는 개념을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 적용되는 지지구조물의 유한요소해석모델을 보이는 도면이다.
도 4는 신뢰도 지수의 수렴과정을 보이는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확하게 하기 위해, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
본 발명은 지진 하중에 대한 동적 특성을 반영하기 위해 피크응답계수를 이용하여 신뢰성 해석을 수행한다. 지진하중, 지반물성 및 피크응답계수를 확률변수로 고려하고, 응답면 기법을 이용하여 한계상태함수를 정의한다. 상기 정의된 한계상태함수를 통해 일계신뢰도법(First-Order Reliability Method, FORM)을 이용한 신뢰성 해석을 수행하고, 정규분포가 아닌 확률변수는 Rackwitz-Fiessler 변환법에 의해 등가의 정규분포 확률변수에 대한 평균과 표준편차를 정의한다(Rackwitz and Fiessler, 1978). 예시적으로 사용된 기초 형식은 장기간 석유 채굴 설비로 사용되어진 재킷 형식을 사용한다.
본 발명에서는 피크응답계수를 이용한 방법에 대한 검증으로 Level Ⅲ 신뢰성 해석을 수행하여 얻은 결과를 참값으로 가정하고 비교한다. 피크응답계수에 대한 검증은 실제 구조물을 대상 모델로 하여 이용하였다. 본 발명에서는 종래에 비해 상대적으로 적은 모의 횟수로도 만족할만한 결과를 얻을 수 있는 Latin Hypercube Sampling(LHS) 기반의 MCS를 사용하여 검증하였다. 또한, 동적 특성을 반영할 수 있는 피크응답계수를 상수로 고려한 경우에 대해 FORM을 수행하여 피크응답계수가 결과에 미치는 영향을 확인하였다.
먼저, 본 발명의 신뢰성 해석에 적용되는 분류 레벨을 설명한다.
신뢰성 해석은 설계자가 원하는 수준에 따라 3가지 방법으로 구별할 수 있는데, 수많은 난수를 발생시켜 파손을 일으키는 경우에 대한 확률을 직접적으로 구하는 방법인 추출법(Level Ⅲ), 정의된 한계상태함수를 이용하여 파손점 부근에서 근사적으로 해를 찾는 방법(Level Ⅱ) 및 설계자가 하중함수와 저항함수에 각각 계수를 적용함으로써 보다 간략히 안정성을 평가하는 방법(Level Ⅰ)이 있게 된다. Level Ⅲ인 추출법이 비교적 정확한 파손확률을 얻을 수 있으나, 공학적 측면에서 구조물의 파손확률은 비교적 매우 작으므로 많은 추출횟수를 필요로 하는 단점이 있다.
신뢰성 해석을 수행하기 위해서는 확률변수로부터 한계상태함수를 정의해야 하고, 구조물의 변위 또는 회전각 등의 응답은 종속변수로써 이를 이용하여 정의된 한계상태함수는 음함수(implicit function)의 형태를 나타내므로 신뢰성 해석을 수행하기에는 어려움이 따르는 관계로, 이 경우에는 응답면 기법(response surface method, RSM)을 이용하면 한계상태함수를 양함수(explicit function)로 근사화할 수 있다. 응답면은 중심으로부터 일정 간격의 표본점을 선정하고, 해당 표본점에서 구조해석을 수행하여 구할 수 있다.
각 표본점은 다음과 같은 수식 1로 구할 수 있다.
Figure 112015085546547-pat00003
.......수식 1
Figure 112015085546547-pat00004
는 확률변수 Xi의 중심점(평균)과 표준편차이고, hi 와 Ii는 확장폭과 scattering index를 의미한다.
이하, 본 발명에서 사용된 피크응답계수와 관련한 내용을 설명한다.
동적 피크응답과 확률변수의 결합 확률밀도함수
Figure 112015085546547-pat00005
는 수식 2와 같으며, 파손확률 Pf 는 한계상태함수가 음수인 부분에 해당하는 결합 확률밀도함수의 체적으로 수식 3과 같다.
Figure 112015085546547-pat00006
.......수식 2
Figure 112015085546547-pat00007
.......수식 3
수식 2에서 Fx 는 각 확률변수들의 확률밀도함수이고,
Figure 112015085546547-pat00008
는 해당 확률변수에 대한 동적 피크응답의 확률밀도함수이다. 그리고 x 와 rp는 확률변수들 중 하나의 변수와 해당 변수에 대한 동적 피크응답이며, 수식 3의 g는 한계상태함수이다.
신뢰성 해석에서는 수렴된 신뢰도 지수를 구하기까지 반복된 구조해석을 요구한다. 상기 내용과 같이 매회 동적피크응답을 구하기란 어려움이 따르므로 일반적으로 정적응답이 사용된다.
본 발명에서는 동적효과를 고려하되 기존의 기법을 적용하고자 동적 피크응답(Rp)와 정적응답(Rst)의 비를 이용하여 수식 4와 같이 새로운 확률변수인 피크응답계수(Rn , Peak response factor, PRF)를 사용하였다.
Figure 112015085546547-pat00009
.......수식 4
위 식의 개념으로부터 확률변수의 변동성에 대한 동적 특성의 변화가 크지 않은 경우 동적 피크응답과 정적응답은 비례하다는 가정 하에 한계상태함수를 정의하면 하기 수식 5와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112015085546547-pat00010
.......수식 5
피크응답계수와 확률변수의 결합 확률밀도함수, 그리고 한계상태함수를 표준정규분포 공간에 표현하면 일계신뢰도법을 통해 원점과 파손면의 최단거리인 신뢰도 지수(β)를 구할 수 있다.
본 발명에 따른 피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 과정을 정리하면 다음과 같다.
먼저, 지진하중, 지반물성 및 피크응답계수를 확률변수로 고려한다(S10).
다음으로는, 동적 피크응답(Rp)와 정적응답(Rst)의 비를 이용하여 새로운 확률변수인 피크응답계수(Rn , Peak response factor, PRF)를 사용한다(S20).
이후, 확률변수로부터 한계상태함수를 정의하고(S30), 응답면 기법(response surface method, RSM)을 이용하면 한계상태함수를 양함수(explicit function)로 근사화할 수 있다(S40).
마지막으로, 피크응답계수와 확률변수의 결합 확률밀도함수, 및 한계상태함수를 표준정규분포 공간에 표현하면 일계신뢰도법을 통해 원점과 파손면의 최단거리인 신뢰도 지수(β)를 구할 수 있다(S50).
이하, 구체적인 실시예로서 해상 풍력 발전기 및 재킷 구조를 각각 해석 대상 및 지지구조물로 설정하고 이를 통해 지진 하중에 대한 동적 특성을 반영하고, 피크응답계수를 이용하여 신뢰성 해석을 수행하였다.
모델링 과정에서 타워와 재킷은 보 요소를 사용하였으며, Rotor and Nacelle은 도 2의 각 무게중심에 질량 요소를 이용하여 집중질량으로 처리하였고, 예를 들어 Rotor는 110ton, Nacelle은 625 ton 이다.
지지구조물은 서남 해안의 환경 조건에 잘 부합하도록 설계된 재킷 구조로서, 도 3과 같이 점성토와 사질토로 구성된 지반과 연동되어 있고, 각 지반은 15.5 m와 18.5 m의 심도를 갖도록 가정하였다. 일반적으로, 지반에 임의의 방향에서 하중이 가해지면 해당 방향으로 변위가 발생하고, 변위에 저항하기 위한 지반 반력이 발생한다. 여기서 하중과 변위의 관계는 비선형적으로 증가하게 되며, 이러한 지반의 비선형 효과에 대해 API RP 2A(American Petroleum Institute, 2007)에는 말뚝 직경 및 지반의 유효 비중량 (effective specific weight) 등을 이용하여 p-y 곡선을 산정하고 이를 적용하도록 제시되어 있다.
해상에 설치되는 구조물은 해수의 영향을 고려해야만 하므로 본 발명에서는 Goyal and Chopra(1989)가 제안한 부가질량법을 이용하였다. 이는 해수가 비압축성 유체라는 가정을 기초로 원통형 실린더 형식의 지지구조물에 작용하는 해수면 아래의 수압을 등가의 부가질량으로 고려하는 방법으로 계산된 부가질량은 질량요소에 입력하여 적용한다.
신뢰성 해석에 앞서 각 확률변수들의 확률분포를 추정해야 하며, 한반도에 대한 각 재현주기별 설계진도는 항만 및 어항 설계기준(MOF, 2005)에 제시되어 있고, 이를 이용하여 최대지진가속도를 구할 수 있다.
지진계수의 확률분포는 3-모수 와이블 분포로 평균재현주기에 대한 최대지반가속도를 이용하여 추정 가능하다.
동적피크응답을 구하기 위해서 해당 지역에 부합되는 지진가속도 시간이력을 생성하여 동적 해석을 수행하였고, 동일한 지진 크기에 대해 정적 해석을 수행하였다.
피크응답계수의 분포는 동적 구조해석을 수행하여 얻은 동적피크응답과 정적해석으로부터 구한 정적응답을 이용하여 산정할 수 있다. 변위 응답을 이용한 결과 3-모수 와이블 분포에 가장 적합한 것은 척도모수(scale parameter, σ)와 형상모수(shape parameter, κ), 그리고 위치모수(location parameter, μ)를 이용한다.
해상 구조물의 해석시 상시 작용하는 파랑 하중 및 풍 하중을 함께 고려해야 한다. 그러나 신뢰성 해석시 하중요소는 반복 해석을 통해 확률분포의 극한값에 근접한 최확파괴점(Most Probable Failure Point, MPFP)을 나타내고, 파랑 하중과 풍 하중, 그리고 지진 하중이 모두 극한의 상태가 나타남을 의미하게 된다. 이러한 현상은 현실적으로 나타나기 어렵고, API RP 2A(2007)에도 지진 하중에 대해서는 단일 하중으로 사용하도록 제시되어 있다. 따라서 신뢰성 해석에서는 지진 하중과 지반의 물성 등을 확률변수로 고려하였으며, 각 확률변수들의 분포와 모수를 하기 표 1에 나타내었다. 적용한 해석 기법은 서론에서 언급한 바와 같이 Level Ⅱ 신뢰성 해석 기법인 FORM을 이용하였다.
random variables probability distribution characteristic value
coefficient of earthquake 3-parameters weibull κ=0.3636,σ=4.001e-4,
μ= 0
peak response factor 3-parameters weibull κ=0.1068,σ=0.1419,??
μ= 0.3296
specific weight of clay Log-normal λ=2.8511,ζ=0.1492
specific weight of sand Log-normal λ=2.8792,ζ=0.1492
internal friction angle beta q=r=1.5825
undrained shear strength Log-normal λ=2.0467 ,ζ=0.2558
응답면 기법을 이용하여 한계상태함수를 하기 수식 6과 같이 정의하였고, 응답면 추정에 사용되는 표본점은 SD기법을 이용하여 추출하였다.
Figure 112015085546547-pat00011
.....수식 6
Level Ⅱ 신뢰성 해석 결과의 검증을 위해 Level Ⅲ 신뢰성 해석을 수행하였다. 기존의 MCS 방법에서는 예상 파손 확률의 역수에 대해 10~100배를 곱한 값을 모의 횟수로 사용한다. 기존 MCS를 사용할 경우 동적 구조해석이 수행되어야 함으로 적용에 어려움이 있지만, LHS는 적은 모의 횟수를 적용하여도 비교적 파손확률의 수렴이 빠르므로 본 발명에서는 동적 구조해석을 적용한 LHS 기반 MCS를 수행하였다. 확률변수와 해당 변수의 특성치는 Level Ⅱ 해석 조건과 동일한 표 1을 적용하였으며, 동적 응답을 이용하므로 피크응답계수는 확률변수로 고려하지 않았다.
총 1500번의 모의 횟수에 대해 해석을 수행하였으며, 응답의 누적확률에 대해 곡선 적합을 통해 확률분포를 추정하여 허용치를 초과하는 파손확률을 산정하였다.
검증을 위해 수행된 LHS 기반 MCS의 신뢰도 지수는 3.3481로 나타났다. 피크응답계수를 이용하여 FORM을 수행한 결과 신뢰도 지수(β)는 4번의 반복과정 이후 약 3.2012로 수렴하여 6.8428 e-2 %의 파손확률을 나타내었고, 피크응답계수를 확률변수로 고려하지 않은 경우는 2.8693의 신뢰도 지수로 2.0569 e-1 %를 나타내었다.
상기 두 경우에 대한 신뢰도 지수의 수렴과정을 도 3에 도시하였으며, 표 2에는 각 확률변수의 MPFP(Most probable failure point)와 민감도 계수(Sensitivity factors)를 나타내었고, FORM을 이용한 결과와 추출법에 대한 결과를 표 3에 나타내었다.
random variables case 1 (PRF as variable case 2 (PRF as constant)
MPFPs sensitivity factors MPFPs sensitivity factors
coefficient of earthquake 0.0760g - 0.9495 0.0601g - 0.9998
Peak response factor 0.6046 - 0.3136 - -
specific weight of clay 17.3898 kN/m3 8.1293 e-3 17.3536 kN/m3 2.0707 e-2
specific weight of sand 17.9126 kN/m3 3.4023 e-7 17.9126 kN/m3 6.5059 e-6
internal friction angle 34.9939 ° 4.2348 e-4 34.9897 ° 1.0674 e-3
undrained shear strength 7.7414 kPa 1.8480 e-4 7.7399 kPa 4.6793 e-4
LHS-based MCS case 1
(PRF as variable)		 case 2
(PRF as constant)
Reliability index 3.3481 3.2012 2.8693
Relative error - - 4.3876 % 14.3007 %
이상 본 발명에서는 재킷 형식 해상풍력발전기의 지진 신뢰성 해석을 수행하였다. 동적 효과를 고려한 신뢰성 해석을 수행하기 위해 동적응답과 정적응답으로부터 새로운 확률변수인 피크응답계수(Rn)를 적용하였다.
수평변위를 이용하여 응답면을 추정하였고, 이로부터 정의된 한계상태함수를 통해 일계신뢰도법을 사용하여 신뢰성 해석을 수행하였다. 민감도로부터 알 수 있듯이 지진계수가 가장 결정적인 영향을 미치며, 피크응답계수(Rn)의 영향은 지진계수보다 적으나 그 외에 다른 확률변수보다 높은 영향을 보이는 것으로 나타났다. 피크응답계수(Rn)의 검증을 위해 추출법을 이용하여 동적 구조해석을 수행하였고, 수행결과 FORM과의 신뢰도 지수 오차는 약 0.1469로 나타났다.
참값과의 오차에 대한 명확한 판단 기준은 없으나 공학적 의미로 볼 때 상기 오차율은 허용 가능한 오차로 판단되며, 피크응답계수(Rn)를 이용한 신뢰성 해석에서 동적 특성이 잘 고려되었음을 검증하였다. 해석을 위해 소요된 시간을 비교했을 때 동적 구조해석을 이용하여 파손확률을 산정하는 것은 현실적으로 불가능하며, Level Ⅱ 방법이 약간의 오차를 수반하나 비교적 적합한 방법임을 확인할 수 있었다.
피크응답계수의 사용여부에 따른 신뢰도 지수는 피크응답계수를 사용한 case 1이 상수로 고려한 case 2 보다 비교적 높은 신뢰도 지수를 보임으로써 case 1의 파손확률이 낮게 나타났다. 이러한 결과는 추출법에 의한 결과와 비교했을 때 과다 설계가 될 수 있음을 알 수 있다. 이는 동특성을 고려함으로써 보다 정확도 높은 설계를 수행할 수 있고, 기존의 정적 기반 해석 기법이 적합하지 않음을 의미한다.
또한 하중의 주파수 특성에 따라 구조물의 응답은 증폭될 수도 있고 감소될 수도 있다. 그로 인해 다양한 주기의 하중이 발생했을 경우 안전성을 보장할 수 없으므로 구조물의 안전성 평가에는 반드시 동적 효과가 고려되어야 한다.
본 발명에서는 해양구조물에 대해 해석을 수행했으나, 사용된 피크응답계수는 육상의 구조물에도 적용이 가능하기 때문에 다양한 구조물의 내진설계에 적용할 수 있을 것이며, 지진에 의한 신뢰성 설계를 통해 생애주기 위험비용을 산정하여 경제적 설계가 가능할 것으로 사료된다.

Claims (5)

  1. 동적 피크응답(Rp)와 정적응답(Rst)의 비를 이용하여 피크응답계수(Rn, Peak response factor, PRF)를 사용하는 단계;
    상기 피크응답계수를 확률변수로 고려하는 단계;
    상기 확률변수로부터 한계상태함수를 정의하는 단계;
    응답면 기법을 이용하여 상기 한계상태함수를 양함수로 근사화하는 단계; 및
    상기 확률변수의 결합 확률밀도함수, 상기 피크응답계수 및 상기 한계상태함수로부터 신뢰도 지수(β)를 구하는 단계;를 포함하고,
    상기 피크응답계수는 수식(
    Figure 112016099890208-pat00018
    )을 사용하며,
    (여기에서, Rn= 피크응답계수(Peak response factor, PRF)이고, Rp= 동적 피크응답이고, Rst= 정적응답이고),
    상기 한계상태함수는 수식(
    Figure 112016099890208-pat00019
    )을 사용하며,
    (여기에서, g(X)는 확률변수의 변동성에 대한 동적 특성의 변화가 크지 않은 경우 동적 피크응답(Rp)과 정적응답(Rst)은 비례하다는 가정 하에 정의된 한계상태함수인),
    피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확률변수로서 지진하중 및 지반물성을 더 포함하는,
    피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    신뢰성 해석 방법은,
    풍력 발전기 및 재킷 구조에 적용되는,
    피크응답계수를 이용한 신뢰성 해석 방법.
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