• Computers and Concrete
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• 제32권1호
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• pp.87-97
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• 2023

The bending of a porous FG plate is discussed in this study using a novel higher quasi-3D hyperbolic shear deformation theory with four unknowns. The proposed theory takes into consideration the normal and transverse shear deformation effect and ensures the parabolic distribution of the transverse stresses through the thickness direction with zero-traction at the top and the bottom surfaces of the structure. Innovative porous functionally graded materials (FGM) have through-thickness porosity as a unique attribute that gradually varies with their qualities. An analytical solution of the static response of the perfect and imperfect FG plate was derived based on the virtual work principle and solved using Navier's procedure. The validity and the efficiency of the current model is confirmed by comparing the results with those obtained by others solutions. The comparisons showed that the present model is very efficient and simple in terms of computation time and exactness. The impact of the porosity parameter, aspect ratio, and thickness ratio on the bending of porous FG plate is shown through a discussion of several numerical results.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권4호
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• pp.403-418
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• 2024

In this paper, vibration and energy absorption characteristics of a nanostructure which is composed of two embedded porous annular/circular nanoplates coupled by a viscoelastic substrate are investigated. The modified couple stress theory (MCST) and the Gurtin-Murdoch theory are applied to take into account the size and the surface effects, respectively. Furthermore, the structural damping effect is probed by the Kelvin-Voigt model and the mathematical model of the problem is developed by a new hyperbolic higher order shear deformation theory. The differential quadrature method (DQM) is employed to obtain the out-of-phase and in-phase frequencies of the structure in order to predict the dynamic response of it. The acquired results reveal that the vibration and energy absorption of the system depends on some factors such as porosity, surface stress effects, material length scale parameter, damping and spring constants of the viscoelastic foundation as well as geometrical parameters of annular/circular nanoplates. A bird's-eye view of the findings in the research paper offers a comprehensive understanding of the vibrational behavior and energy absorption capabilities of annular/circular porous nanoplates. The multidisciplinary approach and the inclusion of porosity make this study valuable for the development of innovative materials and applications in the field of nanoscience and engineering.

• Geomechanics and Engineering
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• 제4권3호
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• pp.173-190
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• 2012

With recent growing interests in the Performance-Based Seismic Design and Assessment Methodology, more realistic modeling of a structural system is deemed essential in analyzing, designing, and evaluating both newly constructed and existing buildings under seismic events. Consequently, a shallow foundation element becomes an essential constituent in the implementation of this seismic design and assessment methodology. In this paper, a contact interface fiber section element is presented for use in modeling soil-shallow foundation systems. The assumption of a rigid footing on a Winkler-based soil rests simply on the Euler-Bernoulli's hypothesis on sectional kinematics. Fiber section discretization is employed to represent the contact interface sectional response. The hyperbolic function provides an adequate means of representing the stress-deformation behavior of each soil fiber. The element is simple but efficient in representing salient features of the soil-shallow foundation system (sliding, settling, and rocking). Two experimental results from centrifuge-scale and full-scale cyclic loading tests on shallow foundations are used to illustrate the model characteristics and verify the accuracy of the model. Based on this comprehensive model validation, it is observed that the model performs quite satisfactorily. It resembles reasonably well the experimental results in terms of moment, shear, settlement, and rotation demands. The hysteretic behavior of moment-rotation responses and the rotation-settlement feature are also captured well by the model.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.73-82
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• 2019

최근 이상기후로 인한 집중호우에 따른 하천변 사회기반시설의 침수피해가 증가하고 있으며, 침수 가능성 여부에 대한 신속한 예 경보가 필요한 실정이다. 일반적인 홍수 예 경보는 하천수위를 이용하고 있으며, 수치모형을 이용하여 하천수위를 예측하는 연구가 대부분이었다. 그러나 수치모형을 이용한 하천수위 예측은 결과가 정확한 반면 수치모의 시간이 오래 소요된다는 한계점이 있어 최근에는 인공신경망 등을 적용한 자료기반의 수위예측 모형이 많이 이용되고 있다. 하지만 기존의 인공신경망을 활용한 수위예측 연구는 시간적 매개변수를 고려하지 못하였다는 한계점이 존재한다. 본 연구에서는 시간적 매개변수(Time delay= 2시간)를 고려한 NARX 신경망 모형을 사용하여 한강대교의 수위를 예측하였다. 또한 NARX 모형의 적합성을 판단하기 위하여 인공신경망(ANN) 모형과, 순환신경망(RNN)모형의 결과와 비교하였다. 2009년에서 2018년까지 10년간의 수문자료를 이용하여 70%를 학습시키고 검정과 평가에 15%를 사용하여 2018년의 한강대교 3시간 후 수위를 예측한 결과 평균제곱근오차(RMSE)의 경우 ANN, RNN, NARX model이 각각 0.20 m, 0.11 m, 0.09 m, 평균절대오차(MAE)의 경우, 각각 0.12 m, 0.06 m, 0.05 m, 첨두수위 오차(Peak Error)는 각각 1.56 m, 0.55 m, 0.10 m로 나타났다. 연구 대상지역에 대한 시간적 매개변수를 고려한 예측 결과의 오차분석을 통하여 NARX 신경망 모형을 사용하는 것이 수위예측 모형 구축이 가장 적합한 것으로 나타났다. 이는 NARX 신경망 모형이 과거의 입력자료를 고려함으로써 시계열 자료의 변동 추세도 학습 할 수 있으며, 또한 모형 내 활성함수를 쌍곡선탄젠트(Hyperbolic tangent) 및 Rectified Linear Unit(ReLU) 함수를 사용하여 고수위 예측 시에도 정확한 예측 값을 도출할 수 있기 때문이다. 그러나 NARX 신경망 모형은 시퀀스 길이가 길어짐에 따라 기울기 소실문제(Vanishing gradient)가 발생하는 한계점이 있어 향후에는 이를 보완한 LSTM(Long Short Term Model)모형을 이용하여 수위예측의 정확도를 검토하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.7-18
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• 2002

일반적으로 자연상태의 흙은 일차원 압밀을 받고 있으므로 등방압밀시료와는 그 거동양상이 상이하게 나타난다. 그러나 대부분의 실내시험에서는 실험상의 어려움과 시험장비의 부족으로 인하여 주로 등방시험을 통한 연구가 실시되고 있는 것이 현실이다. 따라서 비교적 간단한 등방 삼축 압축시험 결과로부터 $K_o$상태의 간극수압 및 비배수 전단강도를 추정할 수 있다면 매우 효과적이라 할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 재성형된 이암풍화토를 이용하여 등방삼축압축시험과 $K_o$ 삼축압축시험을 실시하고, 쌍곡선 모델을 적용하여 간극수압비에 관련된 상수를 도출하였다. 그리고 Lo(1969)가 제안한 식을 적용하여 등방시험에서 얻어진 간극수압의 결과로부터 Ko 시험시 발생하는 간극수압의 거동을 예측함으로써 Lo(1969)식의 타당성을 검토하였다. 또한 압밀방법에 따른 비배수 전단강도를 함수비와 연관지어 살펴봄으로서 압밀방법이 전단강도에 미치는 영향을 파악하였다. 끝으로 한계상태 개념에 기초한 Wroth(1984)을 식을 적용하여 등방시험시의 비배수 전단강도로 부터 $K_o$ 상태의 비배수 전단강도를 예측하고 그 결과를 실험치와 비교함으로서 식의 유용성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.77-86
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• 2020

본 논문에서는 얕은 기반암 심도 및 지진 위험도가 상대적으로 낮은 지역에서 부지의 고유주기와 입력지진파의 평균주기의 영향에 따른 전단강도 보정의 필요성을 평가하였다. 이를 위해 일반적으로 널리 사용되는 Modified Kondner-Zelasko(MKZ) 모델과 함께 미소변형률뿐만 아니라 대변형률 영역에서의 응력-변형률 거동을 모사할 수 있는 General Quadratic/Hyperbolic(GQ/H) 모델을 사용하였다. 6개 부지의 다운홀 시험 자료와 평균주기가 다른 3개의 입력지진파를 사용하여 1차원 부지응답해석을 수행하였다. 그 결과, 입력지진파의 평균주기뿐만 아니라 부지의 고유주기에 따라 전단강도 보정 적용 유무에 따른 해석 결과의 차이가 발생했다. 부지의 고유주기의 영향을 파악하기 위해 유효최대지반가속도, 최대전단변형률 및 증폭계수와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 부지의 고유주기가 길고 연약한 지반일수록 그 차이가 더욱 커지는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.35-44
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• 2006

일반적으로 현장지반은 대부분 일정량의 세립분을 포함하고 있으므로 세립분 함유량을 고려한 지반 거동에 관한 연구가 요구된다. 이와 더불어, 기초 지반은 하중초기단계부터 상당한 비선형 거동특성을 나타내고 있어, 응력단계에 따른 지반의 비선형성 또한 매우 중요한 고려사항이다. 본 연구에서는 일련의 실내시험을 수행하여 지반의 전단강도 및 비선형 감쇠 특성을 도출하고자 하였으며, 수정 Hyerbolic 모델을 적용하여 분석된 실트질 모래 지반의 비선형 거동특성은 실트함유량과 상대밀도에 의해 정량화되었다. 실트질 모래 시료의 응력-변형률 곡선을 도출하기 위해 세립분 함유량을 변화시켜가며 일련의 삼축압축시험이 수행되었다. 또한 비선형 특성의 정규화에 요구되는 미소변형률 구간의 초기전단탄성계수의 도출을 위해서 삼축압축시험의 시료조건과 유사한 시료에 대해 공진주시험이 수행되었다. 또한 실트함유량별로 도출된 비선형 특성치는 상대밀도의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 상대밀도 증가에 따라 파괴시의 탄성계수의 비인 f값은 감소하고, 지반강성도 감쇠율을 나타내는 9의 경우 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어 비선형 특성치를 상대밀도 $D_R$을 간극비로 환산한 절대적 간극비 $e_{sk}$에 따른 정량화 결과의 경우, $e_{sk}$의 증가에 따라 f값은 증가하고 g값은 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.21-28
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• 2011

지반의 대표적 동적 물성치중 하나인 감쇠비를 구하기 위한 여러 이론적 비선형모델이 개발되어 왔으나 실제 측정된 감쇠비를 정확히 예측하기는 불가능하다. 공진주/비틂전단 시험기는 미소변형율에서 중간변형율까지 흙의 동적 거동을 표현하는데 자주 이용되어 왔다. 공진주/비틂전단 시험기의 단점중의 하나는 측정된 감쇠비에 상응하는 변형율 산정법이 복잡하다는 것이다. 이를 해결하기 위하여 수정쌍곡선 모델과 Ramberg-Osgood모델을 사용하여 수정등가반경법을 도입하여 보다 정확한 변형율을 계산하였다. 유타지역에서 채취된 시료를 이용하여 공진주/비틂전단 시험기로 측정된 비틂력-비틂각을 이론적 비틂력-비틂각과 비교하고, 맞춤곡선법을 사용하여 각 비선형모델의 매개변수를 구하였으며 적합모델별 매개변수에서의 등가반경을 산정하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제34권3호
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• pp.270-284
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• 2018

Paldang is a river reservoir located in the Midwest of Korea, with a water volume of $244{\cdot}10^6m^3$ and a water surface area of $36.5km^2$. It has eutrophied since the construction of a dam at the end of 1973, and the phosphorus concentration has decreased since 2001. Average hydraulic residence time of the Paldang reservoir is about 10 days during the spring season and 5.6 days as an annual level. The hydraulics and water quality of the reservoir can differ greatly, both temporally and spatially. For the spring period (March to May) in 2001 ~ 2017, the reservoir mean total phosphorus concentration calculated from the budget model based on a plug-flow system (PF) and a continuous stirred-tank reaction system (CSTR) was 13 % higher and 10 % lower than the observed concentration, respectively. A composite flow system (CF) was devised by assuming that the transition zone was plug flow, and that the lacustrine zone was completely mixed. The mean concentration calculated from the model based on CF was not skewed from the observed concentration, and showed just 6 % error. The retention coefficient of the phosphorus derived from the CF was 0.30, which was less than those of the natural lakes abroad or river reservoirs in Korea. The apparent settling velocity of total phosphorus was estimated to be $93m\;yr^{-1}$, which was 6 ~ 9 times higher than those of foreign natural lakes. Assuming CF, the critical load line for the total phosphorus concentration showed a hyperbolic relation to the hydraulic load in the Paldang reservoir. This is different from the previously known straight critical load line. The trophic state of the Paldang reservoir has recently been estimated to be mesotrophic based on the critical-load curve of the phosphorus budget model developed in this study. Although there is no theoretical error in the newly developed budget model, it is necessary to verify the validity of the portion below the inflection point of the critical-load curve afterwards.

• Computers and Concrete
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• 제14권5호
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• pp.577-597
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• 2014

This paper aims to develop a prediction model for the hardened properties of waste LCD glass that is used in concrete by analyzing a series of laboratory test results, which were obtained in our previous study. We also summarized the testing results of the hardened properties of a variety of waste LCD glass concretes and discussed the effect of factors such as the water-binder ratio (w/b), waste glass content (G) and age (t) on the concrete compressive strength, flexural strength and ultrasonic pulse velocity. This study also applied a hyperbolic function, an exponential function and a power function in a non-linear regression analysis of multiple variables and established the prediction model that could consider the effect of the water-binder ratio (w/b), waste glass content (G) and age (t) on the concrete compressive strength, flexural strength and ultrasonic pulse velocity. Compared with the testing results, the statistical analysis shows that the coefficient of determination $R^2$ and the mean absolute percentage error (MAPE) were 0.93-0.96 and 5.4-8.4% for the compressive strength, 0.83-0.89 and 8.9-12.2% for the flexural strength and 0.87-0.89 and 1.8-2.2% for the ultrasonic pulse velocity, respectively. The proposed models are highly accurate in predicting the compressive strength, flexural strength and ultrasonic pulse velocity of waste LCD glass concrete. However, with other ranges of mixture parameters, the predicted models must be further studied.