• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.451-461
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• 2010

장기 부식 등 일반적인 건설재료의 문제점을 보완할 수 있는 대체재료로서, 섬유강화 복합재료의 활용이 증대되고 있다. 하지만 일반적으로 선형의 섬유강화 복합재료를 아치형인 터널구조물의 부재로서 활용하는 데는 많은 문제점이 대두된다. 따라서, 본 연구에서는 섬유강화 복합부재를 일정곡률로 인발성형 할 수 있는 신개념의 곡면 FRP 부재 성형장비를 개발하고 시제품을 생산하였으며, 시제품에 대한 물리적 특성 시험을 수행하였다. 이어, 곡면 FRP 시제품과 합체되어 제작된 콘크리트 복합부재에 대한 수치해석 검토 및 분석을 통하여 시제품의 터널 구조체로써의 적용성을 평가하였다. 수치해석적 적용성 검토 결과, 곡면 FRP 부재를 터널 구조물로 적용함에 있어서 터널 안정성을 충분히 확보할 수 있는 것으로 파악되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1A호
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• pp.35-43
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• 2010

프리캐스트 패널은 교량바닥판의 합성 구조부재로서 사용된다. 프리캐스트 패널의 횡방향 강재는 교량바닥판의 주철근 역할을 하며, 또한, 패널 상부의 현장타설 콘크리트 시공시 거푸집 대용으로 적용된다. 그러나 프리캐스트 패널의 장점을 살리기 위해서는 필연적으로 갖게 되는 구조적 특징이자 취약점이 될 수 있는 이음부 부분에 대한 이해와 지식이 필요하다. 특히, 교량바닥판은 차량하중과 같은 반복하중을 받는 구조물이므로 피로하중에 대한 이음부의 거동 및 성능 평가가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 전단철근과 루프이음부를 갖는 프리캐스트 패널 합성바닥판의 피로실험을 수행하였다. 피로실험은 고정점 반복하중과 윤하중을 적용하여 수행되었다. 피로에 대한 현행 설계기준을 고려하고 이음부의 피로파괴 특성과 반복하중하에서의 사용성 평가를 위해 결과 분석을 수행하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제84권3호
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• pp.345-360
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• 2022

In this paper, the impact on seismic performance of an economical effective technique for retrofitting reinforced concrete (RC) columns using high-strength steel strips under high axial compression ratios was presented. The experimental program included a series of cyclic loading tests on one nonretrofitted control specimen and three retrofitted specimens. The effects of the axial compression ratio and spacing of the steel strips on the cyclic behavior of the specimens were studied. Based on the test results, the failure modes, hysteretic characteristics, strength and stiffness degradation, displacement ductility, and energy dissipation capacity of the specimens were analyzed in-depth. The analysis showed that the transverse confinement provided by the high-strength steel strips could effectively delay and restrain diagonal crack development and improve the failure mode, which was flexural-shear failure controlled by flexural failure with better ductility. The specimens retrofitted using high-strength steel strips showed more satisfactory seismic performance than the control specimen. The seismic performance and deformation capacity of the retrofitted RC columns increased with decreasing axial compression ratio and steel strip spacing. Based on the test results, a hysteretic model for RC columns that considers the transverse confinement of high-strength steel strips was then established. The hysteretic model showed good agreement with the experimental results, which verified the effectiveness of the proposed hysteretic model. Therefore, the aforementioned analysis can be used for the design of retrofitted RC columns.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권5호
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• pp.319-338
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• 2023

The study presents a new hybrid data-driven method by combining radial basis functions neural networks (RBF-NN) with the Jaya algorithm (JA) to provide effective structural health monitoring of arch dams. The novelty of this approach lies in that only one user-defined parameter is required and thus can increase its effectiveness and efficiency, as compared to other machine learning techniques that often require processing a large amount of training and testing model parameters and hyper-parameters, with high time-consuming. This approach seeks rapid damage detection in arch dams under dynamic conditions, to prevent potential disasters, by utilizing the RBF-NNN to seamlessly integrate the dynamic elastic modulus (DEM) and modal parameters (such as natural frequency and mode shape) as damage indicators. To determine the dynamic characteristics of the arch dam, the JA sequentially optimizes an objective function rooted in vibration-based data sets. Two case studies of hyperbolic concrete arch dams were carefully designed using finite element simulation to demonstrate the effectiveness of the RBF-NN model, in conjunction with the Jaya algorithm. The testing results demonstrated that the proposed methods could exhibit significant computational time-savings, while effectively detecting damage in arch dam structures with complex nonlinearities. Furthermore, despite training data contaminated with a high level of noise, the RBF-NN and JA fusion remained the robustness, with high accuracy.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제16권2호
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• pp.237-246
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• 2024

In recent years, the frequent occurrence of fire accidents in university libraries has posed significant threats to the safety of students' lives and property, alongside negative social impacts. Accurately analyzing the factors affecting evacuation during library fires and proposing optimized measures for safe evacuation is thus crucial. This paper utilizes a specific university library as a case study, simulating fire evacuation scenarios using the Pathfinder software, to assess and validate evacuation strategies and propose relevant optimizations. Pathfinder, developed by Thunderhead Engineering in the United States, is an intuitive and straightforward personnel emergency evacuation assessment system, offering advanced visualization interfaces and 3D animation effects. This study aims to construct evacuation models and perform simulation analysis for the selected university library using Pathfinder. The library's structural layout, people flow characteristics, and the nature of fire and smoke spread are considered in the analysis. Additionally, evacuation scenarios involving different fire outbreak locations and the status of emergency exits are examined. The findings underscore the importance of effective evacuation in fire situations, highlighting how environmental conditions, individual characteristics, and behavioral patterns significantly influence evacuation efficiency. Through these investigations, the study enhances understanding and optimization of evacuation strategies in fire scenarios, thereby improving safety and efficiency. The research not only provides concrete and practical guidelines for building design, management, and emergency response planning in libraries but also offers valuable insights for the design and management of effective evacuation systems in buildings, crucial for ensuring occupant safety and minimizing loss of life in potential hazard situations

• Steel and Composite Structures
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• 제51권5호
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• pp.509-527
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• 2024

Bonding carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) laminates have been extensively employed in the restoration of steel constructions. In addition to the mechanical properties of the CFRP, the bond strength (P_U) between the CFRP and steel is often important in the eventual strengthened performance. Nonetheless, the bond behavior of the CFRP-steel (CS) interface is exceedingly complicated, with multiple failure causes, giving the P_U challenging to forecast, and the CFRP-enhanced steel structure is unsteady. In just this case, appropriate methods were established by hybridized Random Forests (RF) and support vector regression (SVR) approaches on assembled CS single-shear experiment data to foresee the P_U of CS, in which a recently established optimization algorithm named Aquila optimizer (AO) was used to tune the RF and SVR hyperparameters. In summary, the practical novelty of the article lies in its development of a reliable and efficient method for predicting bond strength at the CS interface, which has significant implications for structural rehabilitation, design optimization, risk mitigation, cost savings, and decision support in engineering practice. Moreover, the Fourier Amplitude Sensitivity Test was performed to depict each parameter's impact on the target. The order of parameter importance was t_c> L_c > E_A > t_A > E_c > b_c > f_c > f_A from largest to smallest by 0.9345 > 0.8562 > 0.79354 > 0.7289 > 0.6531 > 0.5718 > 0.4307 > 0.3657. In three training, testing, and all data phases, the superiority of AO - RF with respect to AO - SVR and MARS was obvious. In the training stage, the values of R² and VAF were slightly similar with a tiny superiority of AO - RF compared to AO - SVR with R² equal to 0.9977 and VAF equal to 99.772, but large differences with results of MARS.

• Steel and Composite Structures
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• 제52권2호
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• pp.237-248
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• 2024

In order to make the dynamic analysis and design of improved composite beam with corrugated steel web (CBGSCC) bridge more efficient and economical, the parametric self-cyclic analysis model (SCAM) was written in Python on Anaconda platform. The SCAM can call ABAQUS finite element software to realize automatic modeling and dynamic analysis. For the CBGSCC bridge, parameters were set according to the general value range of CBGSCC bridge parameters in actual engineering, the SCAM was used to calculate the large sample model generated by parameter coupling, the optimal value range of each parameter was determined, and the sensitivity of the parameters was analyzed. The number of diaphragms effects weakly on the dynamic characteristics. The deck thickness has the greatest influence on frequency, which decreases as the deck thickness increases, and the deck thickness should be 20-25 cm. The vibration frequency increases with the increase of the bottom plate thickness, the web thickness, and the web height, the bottom plate thickness should be 17-23mm, the web thickness should be 13-17 mm, and the web height should be 1.65-1.7 5 m. Web inclination and Skew Angle should not exceed 30°, and the number of diaphragms should be 3-5 pieces. This method can be used as a new method for structural dynamic analysis, and the importance degree and optimal value range of each parameter of CBGSCC bridge can be used as a reference in the design process.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.1-7
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• 2018

본 연구에서는 동결융해 작용을 받는 콘크리트의 내구성을 현장에서 평가하기 위한 일환으로 표면 거칠기 값과 이미지 분석을 대상으로 상대동탄성계수와의 관계를 분석하였다. 배합은 물-시멘트비에 따라 40%, 50%, 60% 및 70% 총 4배합으로 수행하였으며 동해를 조기에 발현시키기 위하여 AE제를 사용하지 않았다. 실험은 물-시멘트비에 따라 상대동탄성계수 및 압축강도 등의 기본 물성 시험과 표면 거칠기 측정, 화상 이미지 및 SEM 이미지 분석을 수행하였다. 표면 거칠기 시험 결과 물-시멘트비에 상관없이 전반적으로 싸이클이 증가함에 따라 표면거칠기 값이 증가하는 경향을 보였으며 상대적으로 조밀한 40% 및 50%의 경우 상대동탄성계수가 60% 이하인 시점까지 서서히 증가하는 경향을 보였으나, 60% 및 70%의 경우 파괴 시점에서만 표면 거칠기 값이 증가하였다. 또한, 표면부 화상 이미지 분석에서도 물-시멘트비 40% 및 50%의 경우 동결융해 싸이클이 진행되는 과정에서 표면부터 서서히 열화가 진행되는 과정을 확인할 수 있었으나 60% 및 70%의 경우 표면부의 변화가 미미하다 파괴 시점에서 균열 등의 손상을 확인할 수 있었다. 따라서, 상대적으로 수밀하지 않은 시험체의 경우 화상 이미지나 표면 거칠기 등의 인자로 동결융해의 열화 정도를 판별하기에는 일부 제한이 있을 것으로 판단되며 상대적으로 수밀한 W/C 40% 및 50%의 경우 표면 거칠기 및 표면부 화상 이미지로 동해의 열화 진행 정도를 판단할 수 있었으며 향후 현장에서 표면 거칠기 및 이미지 분석을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.142-154
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• 2011

본 연구에서는 철근 콘크리트 터널 구조물을 해상 대기중 비래염분이 침투하는 터널 내벽과 해수에 항시 접촉하는 터널 외벽으로 구분하여, 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 철근 부식 개시 확률을 예측하였다. 염해관련 변수의 변동성을 평가하기 위하여 염소이온 확산계수, 표면 염소이온농도, 피복두께, 임계 염소이온농도를 실제 실험 및 문헌 조사를 통해 확률특성을 구하였다. 그 결과 염소이온 확산계수의 평균치는 $3.77{\times}10^{-12}m^2/s$ 이었으며, 대상 부재인 터널 내벽과 외벽의 피복두께는 각각 45.5mm, 94.7mm으로 조사되었고, 임계 염소이온농도의 평균은 결합재 단위중량당 0.69%이었다. 각 변수의 확률적 특성에 근거하여 노출기간에 따른 철근위치에서의 염소이온 농도 분포를 구하였다. 재령이 증가할수록 침투 염소이온 농도의 평균값은 증가하며, 변동계수는 감소하게 됨을 알 수 있었다. 또한 확률론적 염해 해석기법을 적용하여 콘크리트 터널 내벽과 외벽에 대해 내구수명 및 부식개시 확률을 평가하였다. 염소이온 침투의 시간의존성을 고려하지 않은 경우 터널 내벽과 외벽에 대해 각각 8년, 12년의 내구수명이 도출되었으나, 시간의존적 모델에서는 178년, 283년의 내구수명이 계산되어 구조물의 설계내구수명(100년)을 만족하고 있음을 보였다. 또한, 시간의존성을 고려하지 않은 경우 100년에서의 부식 개시 확률은 터널 내벽과 외벽에 대해 각각 59.5, 95.5%였으며, 시간의존성 모델에서는 2.9, 0.2%로 계산되었다. 따라서 구조물의 과다설계를 방지하고 보다 합리적인 내구수명 설계 및 평가를 위해서는 염소이온 확산의 시간의존성을 고려하여야 한다. 마지막으로 본 연구에서 문헌 조사를 통해 구한 부식 발생 임계 농도를 현재 콘크리트 관련 기준에 제시한 값과 비교하여 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.50-58
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• 2014

신축공사의 비용에 대한 부담과 건설된 지 오래되어 노후화가 진행된 철근콘크리트 구조물의 증가로 유지관리의 필요성이 크게 증가하여 점차적으로 보수 보강 분야가 확대되고 있다. 이러한 필요성의 증가로 인해 새로운 보수 보강 기술이 국내 외에서 지속적으로 연구되고 있다. 국내에서는 철근콘크리트 구조물의 보수 보강공법으로 강판접착공법, 섬유보강 (Fiber reinforced plastic, 이하 FRP) 표면부착공법, 외부 프리스트레싱공법 등이 사용되고 있다. 이러한 방법 외 Steel mesh로 보강한 시멘트 모르타르 (Steel Mesh Cement Mortar; SMCM)을 이용한 보수방법을 고려하고자, Steel mesh 의 보강 면적, 그리고 보강 층 수 (number of layer)를 달리하여, 3점 휨 부재 실험을 수행하였다. $1400{\times}500{\times}200$ (mm)의 기본 철근 콘크리트 (RC)를 포함하여 총 5종류의 시편을 제작하였으며, 처짐량을 측정하기 위해, 시편 상부에 LVDT를 설치하였으며, 시편 중앙부에 철근 변형률 게이지와 콘크리트 변형률 게이지, 전단 철근에 철근 변형률 게이지를 부착하였다. 3점 휨 실험 결과, 모든 하중-변위 곡선에서 공통적으로 SMCM으로 보강한 시편이 기본 RC에 비해 최대하중이 더 높은 것을 확인할 수 있었다. SMCM을 두 층, 그리고 기본 RC 하부 전체에 보강을 할 경우, 기본 RC에 비해 최대 하중은 1.18배, 처짐은 최대 1.37배 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 시편의 종류마다 조금씩 다른 양상을 보였는데, 이는 SMCM과 RC의 부착 정도의 차이로 인해 결과의 차이가 발생한 것으로 보인다. 특히, 지점부 안쪽으로 부분 보강하고, Steel Mesh를 한 겹으로 보강한 네 번째 경우 (SM-B1)에는, SMCM이 실험 도중 박락되는 현상이 발생하였다. SMCM을 보수 보강 재료로서 활용하기 위해선 RC와의 부착 성능 향상이 필요하다고 판단된다.