Abstract
Engineering structures including civil infrastructures require a life-cycle cost and benefit during their service lives. The service life of a structure can be extended through appropriate inspection and maintenance actions. In general, this service life extension requires more life-cycle cost and cumulative benefit. For this reason, structure managers need to make a rational decision regarding the service life management considering both the cost and benefit simultaneously. In this paper, the probabilistic decision tool to determine the optimal service life based on cost-benefit analysis is presented. This decision tool requires an estimation of the time-dependent effective cost-benefit under uncertainty to formulate the optimization problem. The effective cost-benefit is expressed by the difference between the cumulative benefit and life-cycle cost of a deteriorating structure over time. The objective of the optimization problem is maximizing the effective cost-benefit, and the associated solutions are the optimal service life and maintenance interventions. The decision tool presented in this paper can be applied to any deteriorating engineering structure.
사회기반시설물을 포함한 구조물은 수명유지 또는 연장을 위하여 적절한 점검과 유지보수가 필수적이다. 이러한 점검과 유지보수는 일반적으로 생애주기비용 평가를 통해 관련 계획이 수립된다. 본 논문에서는 구조물의 생애주기비용과 그 사용으로 인해 발생되는 이익을 고려하는 확률론적 비용-이익분석과 이를 통한 구조물 최적수명 결정 방법을 다루고자 한다. 생애주기비용은 구조물 초기 제작/건설비용, 유지보수 비용과 구조물 파괴로 인한 예상손실을 고려하게 된다. 일반적으로 구조물의 수명연장은 생애주기비용의 증가를 유발하나 사용기간 증가로 인해 발생되는 이익 또한 증가하여, 이를 최적화하는 수명관리에 관심을 가질 필요가 있다. 생애주기 평가에 있어서 유지보수 적용이 구조성능, 구조물 파괴확률 그리고 수명에 미치는 영향을 확률론적 방법을 적용하여 평가하며, 이를 통해 생애주기비용과 이익의 차이를 목적함수로 구성하게 된다. 이 목적함수가 최대가 되는 지점이 설계변수인 구조물 최적수명이 되는데, 최적화문제 구성에 있어서 제한조건의 변화에 따라 유지보수 계획수립도 가능하다. 본 논문에서 다루어지는 구조물 수명관리 최적화기법이 안전성과 효율성을 동시에 고려하는 사회기반시설물 수명관리에 기여할 것으로 기대한다.