This paper presents a feasibility study on structural damage alarming and localization of long-span cable-supported bridges using multi-novelty indices formulated by monitoring-derived modal parameters. The proposed method which requires neither structural model nor damage model is applicable to structures of arbitrary complexity. With the intention to enhance the tolerance to measurement noise/uncertainty and the sensitivity to structural damage, an improved novelty index is formulated in terms of auto-associative neural networks (ANNs) where the output vector is designated to differ from the input vector while the training of the ANNs needs only the measured modal properties of the intact structure under in-service conditions. After validating the enhanced capability of the improved novelty index for structural damage alarming over the commonly configured novelty index, the performance of the improved novelty index for damage occurrence detection of large-scale bridges is examined through numerical simulation studies of the suspension Tsing Ma Bridge (TMB) and the cable-stayed Ting Kau Bridge (TKB) incurred with different types of structural damage. Then the improved novelty index is extended to formulate multi-novelty indices in terms of the measured modal frequencies and incomplete modeshape components for damage region identification. The capability of the formulated multi-novelty indices for damage region identification is also examined through numerical simulations of the TMB and TKB.
The load-slip relationship of the shear connection is an important parameter in design and analysis of composite structures. In this paper, a load-slip curve prediction method of the shear connection based on the artificial neural networks (ANNs) is proposed. The factors which are significantly related to the structural and deformation performance of the connection are selected, and the shear stiffness of shear connections and the transverse coordinate slip value of the load-slip curve are taken as the input parameters of the network. Load values corresponding to the slip values are used as the output parameter. A twolayer hidden layer network with 15 nodes and 10 nodes is designed. The test data of two different forms of shear connections, the stud shear connection and the perforated shear connection with flange heads, are collected from the previous literatures, and the data of six specimens are selected as the two prediction data sets, while the data of other specimens are used to train the neural networks. Two trained networks are used to predict the load-slip curves of their corresponding prediction data sets, and the ratio method is used to study the proximity between the prediction loads and the test loads. Results show that the load-slip curves predicted by the networks agree well with the test curves.
1078 sets of mixtures in total that include fly ash, slag, and/or silica fume have been collected for prediction on concrete properties. A new database platform (Compos) has been developed, by which the stepwise multiple linear regression (SMLR) and BP artificial neural networks (BP ANNs) programs have been applied respectively to identify correlations between the concrete properties (strength, workability, and durability) and the dosage and/or quality of raw materials'. The results showed obvious nonlinear relations so that forecasting by using nonlinear method has clearly higher accuracy than using linear method. The forecasting accuracy rises along with the increasing of age and the prediction on cubic compressive strength have the best results, because the minimum average relative error (MARE) for 60-day cubic compressive strength was less than 8%. The precision for forecasting of concrete workability takes the second place in which the MARE is less than 15%. Forecasting on concrete durability has the lowest accuracy as its MARE has even reached 30%. These conclusions have been certified in a ready-mixed concrete plant that the synthesized MARE of 7-day/28-day strength and initial slump is less than 8%. The parameters of BP ANNs and its conformation have been discussed as well in this study.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2019.05a
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pp.320-320
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2019
유역의 수문 자료를 정확하게 분석하는 것은 수리 구조물을 효율적으로 운영하기 위한 중요한 요소이다. 인공신경망(Artificial Neural Networks, ANNs) 모형은 입 출력 자료의 비선형적인 관계를 해석할 수 있는 모형으로 강우-유출 해석 등 수문 분야에 다양하게 적용되어 왔다. 이후 기존의 인공신경망 모형을 연속적인(sequential) 자료의 분석에 더 적합하도록 개선한 회귀신경망(Recurrent Neural Networks, RNNs) 모형과 회귀신경망 모형의 '장기 의존성 문제'를 개선한 장단기메모리(Long Short-Term Memory Networks, 이하 LSTM)가 차례로 제안되었다. LSTM은 최근에 주목받는 딥 러닝(Deep learning) 기법의 하나로 수문 자료와 같은 시계열 자료의 분석에 뛰어난 성능을 보일 것으로 예상되며, 수문 분야에서 이에 대한 적용성 평가가 요구되고 있다. 본 연구에서는 인공신경망 모형과 LSTM 모형으로 유출량을 모의하여 두 모형의 성능을 비교하고 향후 LSTM 모형의 활용 가능성을 검토하고자 하였다. 나주 수위관측소의 수위 자료와 인접한 기상관측소의 강우량 자료로 모형의 입 출력 자료를 구성하여 강우 사상에 대한 시간별 유출량을 모의하였다. 연구 결과, 1시간 후의 유출량에 대해서는 두 모형 모두 뛰어난 모의 능력을 보였으나, 선행 시간이 길어질수록 LSTM의 정확성은 유지되는 반면 인공신경망 모형의 정확성은 점차 떨어지는 것으로 나타났다. 앞으로의 연구에서 유역 내 다양한 수리 구조물에 의한 유 출입량을 추가로 고려한다면 LSTM 모형의 활용성을 보다 더 확장할 수 있을 것이다.
Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has extensive use in strengthening reinforced concrete structures due to its high strength and elastic modulus, low weight, fast and easy application, and excellent durability performance. Many studies have been carried out to determine the performance of the CFRP confined concrete cylinder. Although studies about the prediction of confined compressive strength using ANN are in the literature, the insufficiency of the studies to predict the strain of confined concrete cylinder using ANN, which is the most appropriate analysis method for nonlinear and complex problems, draws attention. Therefore, to predict both strengths and also strain values, two different ANNs were created using an extensive experimental database. The strength and strain networks were evaluated with the statistical parameters of correlation coefficients (R2), root mean square error (RMSE), and mean absolute error (MAE). The estimated values were found to be close to the experimental results. Mathematical equations to predict the strength and strain values were derived using networks prepared for convenience in engineering applications. The sensitivity analysis of mathematical models was performed by considering the inputs with the highest importance factors. Considering the limit values obtained from the sensitivity analysis of the parameters, the performances of the proposed models were evaluated by using the test data determined from the experimental database. Model performances were evaluated comparatively with other analytical models most commonly used in the literature, and it was found that the closest results to experimental data were obtained from the proposed strength and strain models.
This paper presents an application of the maturation effect on the strength of high-strength concrete which is produced with different origin aggregates. While investigating the maturation effect on HSC 384 specimens were prepared with 22 different origin aggregates. These prepared specimens were subjected to the standard compressive tests which were applied after curing for 2, 7, 28, and 56 days under appropriate conditions. The test results revealed that bright surface-low adherence behavior is valid in normal strength concretes, but is not as effective as expected in high-strength concretes. The application of artificial neural networks (ANNs) to predict 2, 7, 28, and 56 day compressive strength of HSC is also investigated in this paper. An ANN model is built, trained, and tested using the available test data gathered from experimental studies. The ANN model is found to predict 2, 7, 28, and 56 days of compressive strength of high-strength concrete well within the ranges of the input parameters considered. These comparisons show that ANNs have strong potential as a feasible tool for predicting the compressive strength of high-strength concrete within the range of the input parameters considered.
The paper proposes two hybrid metaheuristic optimization and artificial neural network (ANN) methods for the close prediction of the ultimate axial compressive capacity of concentrically loaded concrete filled double skin steel tube (CFDST) columns. Two metaheuristic optimization, namely genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO), approaches enable the dynamic training architecture underlying an ANN model by optimizing the number and sizes of hidden layers as well as the weights and biases of the neurons, simultaneously. The former is termed as GA-ANN, and the latter as PSO-ANN. These techniques utilize the gradient-based optimization with Bayesian regularization that enhances the optimization process. The proposed GA-ANN and PSO-ANN methods construct the predictive ANNs from 125 available experimental datasets and present the superior performance over standard ANNs. Both the hybrid GA-ANN and PSO-ANN methods are encoded within a user-friendly graphical interface that can reliably map out the accurate ultimate axial compressive capacity of CFDST columns with various geometry and material parameters.
Understanding the vegetation structure is important to manage forest resources for sustainable forest development. With the recent development of technology, it is possible to apply new technologies such as drones and deep learning to forests and use it to estimate the vegetation structure. In this study, the vegetation structure of Gongju, Samchuk, and Seoguipo area was identified by fusion of drone-optical images and LiDAR data using Artificial Neural Networks(ANNs) with the accuracy of 92.62% (Kappa value: 0.59), 91.57% (Kappa value: 0.53), and 86.00% (Kappa value: 0.63), respectively. The vegetation structure analysis technology using deep learning is expected to increase the performance of the model as the amount of information in the optical and LiDAR increases. In the future, if the model is developed with a high-complexity that can reflect various characteristics of vegetation and sufficient sampling, it would be a material that can be used as a reference data to Korea's policies and regulations by constructing a country-level vegetation structure map.
Proceedings of the Korean Society for Quality Management Conference
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1998.11a
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pp.696-704
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1998
Artificial neural networks (ANN) have successfully applied into various areas. But, How to effectively established network is the one of the critical problem. This study will focus on this problem and try to extensively study. Firstly, four different learning algorithms ANNs were constructed. The learning algorithms include backpropagation, simulated annealing, genetic algorithm, and tabu search. The experimental results of the above four different learning algorithms were tested by statistical analysis. The training RMS, training time, and testing RMS were used as the comparison criteria.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.10a
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pp.647-652
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2002
In the previous study, authors presented the I-ProConS (Intelligent PREdiction system of CONcrete Strength) using artificial neural networks (ANN) that provides in-place strength information of the concrete to facilitate concrete form removal and scheduling for construction. The serious problem of the system has occured, which it cannot appropriately predict the concrete strength when the curing temperature of a curing day is changed. This is because it uses the single neural networks, which all nodes are fully connected, and thus it cannot smoothly respond for external impact. However this paper presents that the problem can be solved by multiple neural networks, which is composed of five ANNs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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