• Smart Structures and Systems
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• 제31권4호
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• pp.335-349
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• 2023

Bridges constantly undergo deterioration and damage, the most common ones being concrete damage and exposed rebar. Periodic inspection of bridges to identify damages can aid in their quick remediation. Likewise, identifying components can provide context for damage assessment and help gauge a bridge's state of interaction with its surroundings. Current inspection techniques rely on manual site visits, which can be time-consuming and costly. More recently, robotic inspection assisted by autonomous data analytics based on Computer Vision (CV) and Artificial Intelligence (AI) has been viewed as a suitable alternative to manual inspection because of its efficiency and accuracy. To aid research in this avenue, this study performs a comparative assessment of different architectures, loss functions, and ensembling strategies for the autonomous segmentation of bridge components and damages. The experiments lead to several interesting discoveries. Nested Reg-UNet architecture is found to outperform five other state-of-the-art architectures in both damage and component segmentation tasks. The architecture is built by combining a Nested UNet style dense configuration with a pretrained RegNet encoder. In terms of the mean Intersection over Union (mIoU) metric, the Nested Reg-UNet architecture provides an improvement of 2.86% on the damage segmentation task and 1.66% on the component segmentation task compared to the state-of-the-art UNet architecture. Furthermore, it is demonstrated that incorporating the Lovasz-Softmax loss function to counter class imbalance can boost performance by 3.44% in the component segmentation task over the most employed alternative, weighted Cross Entropy (wCE). Finally, weighted softmax ensembling is found to be quite effective when used synchronously with the Nested Reg-UNet architecture by providing mIoU improvement of 0.74% in the component segmentation task and 1.14% in the damage segmentation task over a single-architecture baseline. Overall, the best mIoU of 92.50% for the component segmentation task and 84.19% for the damage segmentation task validate the feasibility of these techniques for autonomous bridge component and damage segmentation using RGB images.

• Advances in concrete construction
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• 제15권3호
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• pp.191-202
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• 2023

Palm oil fuel ash (POFA) is a newly emerging pozzolanic material having high amount of silica content. Various forms of POFA were used in cement-based materials (CBMs) in replacement of cement in different dosages of low and high volume. Although, there are many researches on POFA to be used in concrete and mortar, however, this material was not practically used in the construction industry. Engineers and designers need to be confident to use any new developed materials by knowing all engineering properties at short and long terms. As durability concern, concrete pH value is one of the most important properties. Portland cement produces are alkaline initially, however, it may be reduced due to aging and its components. It is believed that by incorporation of supplementary cementitious materials in CBMs the pH value reduces due to utilization of Ca(OH)₂ in pozzolanic reaction. This study is the first attempts to understand the pH value of mortars containing up to 30% POFA under different curing conditions and its changes with time. The results were also compared with the pH of ground granulated ballast furnace slag (GGBFS) and fly ash (FA) content mortars. In addition, the compressive strength of different mortars under different curing conditions were also studied. The results showed that the pH value of control mix (without cementitious materials) was more than all the blended cement mortars indifferent curing conditions at the same ages. However, there was a reducing trend in the pH value of all mortar mixes containing POFA.

• Earthquakes and Structures
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• 제24권5호
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• pp.317-331
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• 2023

The buckling-restrained braced frames with eccentric configurations (BRBFECs) are stable cyclic behavior and high energy absorption capacity. Furthermore, they have an architectural advantage for creating openings like eccentrically braced frames (EBFs). In the present study, it has been suggested to use the performance-based plastic design (PBPD) method to calculate the design base shear of the BRBFEC systems. Moreover, in this study, to reduce the required steel material, it has been suggested to use the performance-based practical design (PBPD) method instead of the force-based design (FBD) method for the design of this system. The 3-, 6-, and 9-story buildings with the BRBFEC system were designed, and the finite element models were modeled. The seismic performance of the models was investigated using two suits of ground motions representing the maximum considered earthquake (MCE) and design basis earthquake (DBE) seismic hazard levels. The results showed that the models designed with the suggested method, which had lower weights compared to those designed with the FBD method, had a desirable seismic performance in terms of maximum story drift and ductility demand under earthquakes at both MCE and DBE seismic hazard levels. This suggests that the steel weights of the structures designed with the PBPD method are about 13% to 18% lesser than the FBD method. However, the residual drifts in these models were higher than those in the models designed with the FBD method. Also, in earthquakes at the DBE hazard level, the residual drifts in all models except the PBPD-6s and PBPD-9s models were less than the allowable reparability limit.

• Wind and Structures
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• 제38권2호
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• pp.129-146
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• 2024

Aiming at the problem of non-stationary wind field simulation of downbursts, a non-stationary down-burst generation system was designed by adding a nozzle and program control valve to the inlet of the original wall jet model. The computational fluid dynamics (CFD) method was used to simulate the downburst. Firstly, the two-dimensional (2D) model was used to study the outflow situation, and the database of working conditions was formed. Then the combined superposition of working conditions was carried out to simulate the full-scale measured downburst. The three-dimensional (3D) large eddy simulation (LES) was used for further verification based on this superposition condition. Finally, the wind tunnel test is used to further verify. The results show that after the valve is opened, the wind ve-locity at low altitude increases rapidly, then stays stable, and the wind velocity at each point fluctuates. The velocity of the 2D model matches the wind velocity trend of the measured downburst well. The 3D model matches the measured downburst flow in terms of wind velocity and pulsation characteris-tics. The time-varying mean wind velocity of the wind tunnel test is in better agreement with the meas-ured time-varying mean wind velocity of the downburst. The power spectrum of fluctuating wind ve-locity at different vertical heights for the test condition also agrees well with the von Karman spectrum, and conforms to the "-5/3" law. The vertical profile of the maximum time-varying average wind veloci-ty obtained from the test shows the basic characteristics of the typical wind profile of the downburst. The effectiveness of the downburst generation system is verified.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.73-81
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• 2024

In South Korea, NO_X emissions are a major concern, leading to acid rain and smog, harming both the atmosphere and human health, particularly in urban areas. This study seeks to determine the most advantageous pavement material for NO_X reduction in urban areas and assess whether photocatalytic pavement blocks, proven to reduce NO_X emissions, can serve as a viable alternative to conventional cement pavement blocks. To achieve this, a comparative life cycle cost (LCC) analysis was conducted between photocatalytic pavement blocks and conventional cement pavement blocks installed for their NO_X reduction capabilities. The cost-saving benefits of NO_X reduction were monetized for photocatalytic pavement blocks. The analysis period was based on the least common multiple of the replacement cycles of both pavement materials: 30 years. The results revealed that while photocatalytic pavement blocks initially produce higher installation costs than cement pavement blocks, they offer greater cost savings in terms of total cost and net present value due to their NO_X reduction effect over the life cycle. Additionally, the cost-saving effects of photocatalytic pavement blocks are even more pronounced because their replacement period is 5 years longer than that of cement pavement blocks. This study holds significance in performing an LCC analysis of the previously unanalyzed photocatalytic pavement blocks while also demonstrating their potential as substitutes for cement pavement blocks.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.23-39
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• 2014

인공 빗물 저류조는 도심지에 설치되어 빗물의 재활용이 가능하도록 한 친환경 우수유출 저감시설이나 지면에 내린 빗물을 직접 이용하기 위해서는 도심지의 초기강우에 포함된 고농도의 비점오염원을 정화할 수 있는 시설이 수반되어야 한다. 본 논문에서는 인공 빗물 저류조에 적용할 수 있는 비점오염원 정화시설로서 경제성과 정화효율이 우수한 토양여과시설을 채택하여 실제 비점오염물질에 대한 모래 정화층의 입도분포에 따른 폐색특성을 연구하였다. 이를 위해 일련의 실내 챔버시험을 수행하고 폐색이론에 의한 비점오염원 제거 예측 모델을 제시하였다. 우선, 실내 챔버시험은 미세입자로 구성된 점토와 서울시내 도로에서 채집된 실제 비점오염원으로 제조된 인공 오염수를 이용하여, 5종류의 다양한 입도로 구성된 모래 정화층을 대상으로 수행되었다. 실내 챔버시험에서는 모래 정화층에 유입 및 유출된 인공 오염수의 TSS(총 부유물질)와 COD(화학적 산소 요구량)를 측정하여 오염입자의 크기에 따른 모래 정화층의 정화효율을 평가하였고, 정화층 간극에 폐색되는 비점오염입자의 누적무게를 산출하였다. 다음으로, 모래 정화층의 폐색특성을 이론적으로 규명하기 위해 비점오염원 제거 예측모델을 모래 정화층의 입도와 구성에 따른 특성과 투수계수 및 간극률의 변화 조건을 고려하여 제시하였다. 실내 챔버시험과 예측 모델로부터 산정한 모래 정화층에 폐색된 입자의 누적무게를 비교하여 폐색특성 지표인 Lumped parameter ${\theta}$를 추정하였으며, ${\theta}$는 모래 정화층에 폐색되는 오염입자의 양에 큰 영향을 주는 것을 확인하였다. 모래 정화층의 폐색 예측모델로부터 현장 인공 빗물 저류조에 적합한 최적의 비점오염 제거 시스템으로 유효입경 1.49mm(상부)와 유효입경 0.93mm(하부)의 모래로 구성된 이중 정화층을 제시하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.114-125
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• 2019

OSC (Off-Site Construction)는 공장 생산 기반의 새로운 건설 방식이다. 생산성과 경제성, 품질면에서 기존 방식에 우위에 있기 때문에 미국, 영국 등 세계 각지에서 OSC 관련 설계 및 생산 표준화, 운반 방법 등과 같은 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 새로운 분야의 출현으로 합리적인 관리가 요구됨에 따라 건설사업관리 범위에 대한 분석이 필요한 실정이다. 따라서 이 연구는 CM/PM범위의 "작업 단계 수준"에서 연구 동향 및 관계를 분석하여 연구의 영역, 연구 간 관계, 현재의 연구에서 부족한 부분 등을 파악하였다. 이 연구에서는 2018년 9월3일까지 작업 단계의 수준 94개의 논문으로, OSC (CM/PM)연구에 대한 포괄적인 문헌 검토를 수행하였으며, 분석 결과 다음과 같다. (1) 2006년부터 작업 단계 수준의 연구가 빠르게 증가하고 있다. (2) Non-volumetric pre-assembly유형은 작업 단계에서 가장 크게 기여하고 있다. (3) 건축물 유형에서는 주거용: 주거의 생활, 품질 문제, 비주거: 경제 문제, 공장: 생산성 문제를 다루는 것으로 확인되었다. (4) Non-volumetric pre-assembly 유형은 주거용 및 비주거용 건축물에서 경제성에 대한 내용을 다루고 있었으며, 반면, Modular building 유형은 조립 품질에 관련된 연구가 수행되었다. (5) 2006년부터 프로젝트 관리 영역(예 : 품질, 인적 자원, 위험)이 확장되었다. 이 연구를 활용하면 OSC 새로운 연구 영역을 찾는데 도움이 될 것으로 예상된다. 추후 산업, 기업, 프로젝트 단계 수준까지 분석을 진행한다면, OSC 산업의 전반적인 연구 흐름 및 분야별 영역을 파악할 수 있을 것으로 판단된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제44권1호
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• pp.196-221
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• 2011

조선시대 종묘(宗廟)에 모실 수 없는 왕의 사친, 등극하지 못한 세자와 같은 왕족의 신위를 모신 공간, 사묘(私廟)는 왕명에 의해 건립되고 관리되었다. 또한 사묘의 영건은 각 의궤(儀軌)에 담겼고 이와 함께 왕실사묘의 평면배치도 등이 남겨졌다. 정조의 후궁으로 순조(純祖)를 생산한 수빈박씨(綬嬪朴氏)의 신위를 모신 경우궁의 영건기록인 1824년 "현사궁별묘영건도감의궤(顯思宮別廟營建都監儀軌)"가 현존하기에 그간 소개된 바도 없고 연대조차도 알 수 없었던 <경우궁도(景祐宮圖)>의 제작 연대, 사용재료 및 장황(粧潢) 등을 살펴볼 수 있다. 즉 <경우궁도>는 1822년에 타계한 수빈박씨의 신위를 모시기 위해 궁내에 설치했던 혼전(魂殿)을 폐하고 궁밖에 별도로 마련한 터에 왕명에 의해 1824년 현사궁별묘를 영건하면서 영건도감(營建都監)에서 제작한 <현사궁별묘전도>인 것으로 확인된다. 영건도감에서 <경우궁도>의 제작이 이루어졌을 것이기에 의궤에 제시된 화원(畵員)들이 주목되지만 이들의 현존작이 없어 화풍을 비교할 수 없음은 아쉬움으로 남는다. 하지만 <경우궁도>는 <동궐도(東闕圖)>에서 볼 수 있는 완벽한 평행사선구도로 일목요연하게 많은 전각 등을 묘사하고 있는 점이 가장 큰 양식적 특징으로 지적할 수 있다. 주지하듯 건축물을 다룬 그림들은 해당 건축그림 제작 의도에 맞게 시점을 택해 그리거나 아니면 다시점을 이용해 그리게 된다. 우리 회화에서 건축물을 다룬 그림은 일찍부터 평행사선구도, 정면부감시 또는 다시점 등을 적절히 활용하여 제작되었다. 18세기에 이르면 평행사선구도로 정확하게 그리면서도 회화성도 높은 작품들이 등장하기 시작하는데 19세기 전반기에 이와 같은 현상이 최고로 발전한 듯 <동궐도>가 등장한다. <경우궁도> 또한 완성된 평행사선구도로 200칸 가까운 많은 전각들을 한눈에 알아볼 수 있도록 치밀하게 표현하고 있어 <동궐도>와 같은 계열에 속하는 건축그림으로 볼 수 있다. 이는 또한 수지법, 옥우법, 지면의 표면질감 표현 등 구체적 화법의 비교를 통해 알 수 있다. 다만 사당공간 중 가장 중요한 정당권역만은 의궤도설 '정당이하제처(正堂以下諸處)'라는 평면배치도와 그대로 일치하여 평행사선구도를 버리고 정면부감시 및 사방전도식묘법으로 표현된 점은 <경우궁도>만이 갖는 특징으로 지적될 수 있다. 동시대 영건과 관계된 그림은 아닌 개인의 거주지를 표현한 그림에 이와 같이 시점을 각각 달리하여 표현한 예가 있기도 하여 사당공간을 그린 그림만이 가지는 특성인지는 아직 정확히 알 수 없다. 한편 왼편 하단으로 향하는 평행사선구도를 택해 그릴 경우 화면 왼편 상단과 오른편 하단은 비게 된다. 경우궁도가 이에 부합되는 화면을 보여주는데 반해 동궐도는 다양한 나무 등을 채워 빈 여백 없는 완벽한 화면 구성을 보여준다. 이와 같은 현상은 두 작품의 장황의 현황과도 일치하는데 지본 낱장으로 완성된 경우궁도는 화첩으로 표제까지 달아 완성된 동궐도와는 완성도의 면에서 차이가 있다고 판단된다. 이는 마치 동궐도가 그 묘사의 사실성, 기록성을 넘어 감상의 목적까지도 고려하여 작품제작 및 장황까지 마친 것이었다면 경우궁도는 영건의 상황을 있는 그대로 화면에 옮겨 그리는 기록이 가장 중요한 목적으로 제작되었음을 알게 해주는 것이다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.15-24
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• 2018

국내 건설산업에서 생산성 정보의 필요성과 그 활용에 대한 중요성 인식에도 불구하고, 현장 단위의 공사계획 시 효과적인 피드백을 통한 생산성 정보관리가 미흡한 실정이다. 공사계획의 신뢰성을 향상하기 위해서는 생산성 정보의 효과적인 활용이 요구되지만, 현장에서는 공사계획을 관리자의 경험 및 직관에 의존하고 있다. 생산성 정보가 효과적으로 관리되지 못하는 이유는 생산성 정보의 관리를 위한 추가 인력투입이 어렵다는 점, 기존의 생산성 정보가 새로운 프로젝트에 적용되기 어렵다는 점 등 때문인 것으로 파악되었다. 이러한 문제의 해결방안을 제시하기 위해서 선행연구조사 및 면담조사를 하였고 그 결과 새로운 시스템이 필요하다는 사실을 확인하였다. 새로운 시스템의 요구사항으로는 최소화된 업무, 한정된 정보관리범위, 정보의 분류, 정보의 피드백, 생산성 저하요인의 고려 등이 있다. 본 연구에서는 상기 내용을 바탕으로 생산성 저하요인 및 생산성 정보의 관리가 가능한 시스템의 프레임워크를 제안하였다. 이 시스템은 사용자 접근성이 좋은 SketchUp 소프트웨어를 활용하여 프로그램의 활용에 따른 추가인력의 투입이나 업무량 증가를 최소화할 수 있도록 하였다. 제안한 시스템은 준비단계, 입력단계, 처리단계, 출력단계의 총 네 단계의 과정을 통해서 정보를 입력하여 처리하고 출력하도록 하였다. 입력한 시공정보는 건축공사 표준시방서에 기재된 내용을 참고로 구성한 Task Breakdown Structure (TBS)와 Material Breakdown Structure (MBS)를 통해서 분류되어 생산성 정보로 변환되도록 하고, 변환된 정보를 그래픽으로 화면에 출력하도록 하여 사용자는 이를 활용해 해당 현장에서의 생산성 정보를 활용할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 생산성 정보관리 시스템을 K 사옥 공사현장에 대입하여 현장적용 가능성 및 정보 활용성 측면에서 검증하였고, 사용성 및 적용 가능성에서 매우 긍정적인 결과와 정보 활용에 따른 이득이 있을 것으로 예상되었다. 본 시스템을 활용할 경우 생산성 정보를 활용한 공사계획이 가능할 것이고 추후 정보가 지속해서 누적될 경우, 본 연구의 기대효과는 더욱 높아질 것으로 사료된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.65-78
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• 2011

건설사업은 복합, 중장기적인 사업특성상 프로젝트의 기획부터 시공 완료 단계까지 정확한 공사비 예측 및 확인, 정산 절차가 매우 중요하며, 기획에서 실시설계, 물량산출의 전 단계에 이르기까지 공사비와 관계된 리스크요인의 검토와 판단이 강조되고 있다. 그러나 공공주택의 입낙찰 금액의 심사 및 실행예산 편성 시 실적데이터에 의한 공사비 초과요인에 대한 검토와 조치, 공사비 리스크의 적절한 대응이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 2004년~2010년 준공분 공공주택 40개 현장의 준공정산서를 대상으로 세부공종별 실적공사비 항목을 사업초기 실행예산을 기준으로 비교하여, 실적공사비의 변동관계에서 나타나는 편차 및 변동 폭을 분석함으로써 불규칙적 공사비 리스크요인을 파악하고 정량적 분석을 실시하였다. 연구결과 연도별, 연면적별, 지역별, 공사금액별, 분양/임대방식별 다양한 공사비 리스크 요인 및 결과를 도출하였다. 연도별 정책과 경기 변동에 따른 공사비 리스크를 알 수 있었으며, 지역별, 연면적별 공사특성에 따른 공사비 리스크 항목을 도출하였다. 공사금액별 리스크 분석에서는 최저가낙찰제의 문제점을 알 수 있었으며, 공사비 초과 리스크 비중은 외주비와 자재비 항목에서 가장 크게 발생하는 것으로 나타났다. 직접공사비 중 외주비 리스크는 지붕공사와 타일공사가 높게 나타났고, 자재비 리스크는 철근, 시멘트가 높게 나타났다. 본 연구결과는 향후 공공주택 실행예산 편성 시 분류 방식에 따라서 공사비 리스크 검토 공종 및 관리요소 분석을 위한 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.