When monitoring the structural integrity of a bridge using data collected through accelerometers, identifying the profile of the load exerted on the bridge from the vehicles passing over it becomes a crucial task. In this study, the speed and location of vehicles on the deck of a bridge is reconfigured using real-time video to implicitly associate the load applied to the bridge with the response from the bridge sensors to develop an image-based deep learning network model. Instead of directly measuring the load that a moving vehicle exerts on the bridge, the intention in the proposed method is to replace the correlation between the movement of vehicles from CCTV images and the corresponding response by the bridge with a neural network model. Given the framework of an input-output-based system identification, CCTV images secured from the bridge and the acceleration measurements from a cantilevered beam are combined during the process of training the neural network model. Since in reality, structural damage cannot be induced in a bridge, the focus of the study is on identifying local changes in parameters by adding mass to a cantilevered beam in the laboratory. The study successfully identified the change in the material parameters in the beam by using the deep-learning neural network model. Also, the method correctly predicted the acceleration response of the beam. The proposed approach can be extended to the structural health monitoring of actual bridges, and its sensitivity to damage can also be improved through optimization of the network training.
Lei Qi;Xuansheng Cheng;Shanglong Zhang;Yuyue Bu;Bingbing Luo
Earthquakes and Structures
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제27권1호
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pp.57-67
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2024
To assess the seismic performance of Plate-Shell Integrated Concrete Liquid-Storage Structure (PSICLSS), a scaled test model was constructed. This model incorporated a hybrid isolation system, which combined shape memory alloy (SMA), lead-cored rubber isolation bearing (LRB) and sliding isolation bearing (SB). By conducting shaking table test, the dynamic responses of both non-isolated and hybrid-isolated PSICLSS were analyzed. The results show that the hybrid isolation system can effectively reduce the acceleration and displacement responses of the structure. However, it also results in an increase in local hydrodynamic pressure and liquid sloshing height. Under extreme earthquake action, the displacement of isolation layer is small. When vertical ground motion is taken into account, the shock absorption rate of horizontal acceleration decreases. The peak hydrodynamic pressure increases significantly, and the peak hydrodynamic pressure position also changes. The maximum displacement of isolation layer increases, the residual displacement decreases.
TECSolverApp is an application that calculates the total equivalent seismic load (base shear) and shows the design spectra in accordance with the Turkish Earthquake Code (TEC). TECSolverApp software can present the spectral acceleration-period graph and the base shear (in terms of unit building weight) in MATLAB and .NET Core frameworks according to TEC 2007 and TEC 2018. In the software, three different building period evaluation options were provided, as entering the period directly, empirical calculation, and using the period calculation formula. In different period calculation scenarios, particular design input parameters such as site-specific spectral acceleration coefficients, local soil class, building importance coefficient, and structural system behavior coefficient are expected. TECSolverApp was produced in two different programming languages and published in MATLAB App Designer and ASP.NET Core MVC environments. To be shared in MATLAB App Designer, it was aimed at availability through the program and distributability as a desktop application. By deploying in ASP.NET Core MVC, open-source cross-platform coding and web-based accessibility were targeted. One of the strongest aspects of TECSolverApp is its developability thanks to software architecture. In this respect, it can be foreseen that other international seismic codes can be added to the calculations in the future.
기존 도시철도의 급행화 방안으로 가감속도가 향상된 고성능 열차를 완행에 투입하고 기존 성능의 열차를 급행에 투입하는 방안은 대피선 수를 줄이는 효과를 가진다. 본 연구에서는 고성능 열차를 완행으로 투입하는 급행화 방안을 토대로, 대피선 수를 최소화하면서 완행 열차의 운행시간을 최소화 할 수 있는 동시 최적화 방안을 제안하였다. 최적화 방안은 유전알고리즘을 기반으로 하여 차두시간, 대피선 위치 및 대피 시간을 설계 변수로 정의하였다. 결과적으로 제안한 최적화 방법론을 서울 7호선에 적용하여 타당한 최적화 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
본 연구는 철골모멘트골조를 대상으로 변형률 기반 횡응답 예측 기법 제시한다. 기둥의 변형률 데이터를 이용하여 건물레벨의 횡응답을 예측한다. 변형률 데이터는 한 개의 기둥 당 총 4개의 변형률 센서가 설치된다고 가정하여 기둥의 양 단부의 변형률 응답 값을 이용한다. 양단부의 변형률 값을 통해 단부의 휨모멘트를 계산하고 이를 처짐각법에 적용하면 건물레벨의 횡응답을 예측할 수 있다. 또한 한 개층에 설치된 가속도계의 응답을 이용하여 지점에 위치한 회전스프링의 강성값을 예측하였다. 제시한 기법은 5층 1경간 철골모멘트골조 예제에 적용하여 그것의 신뢰성를 검증하였다. 횡변위 및 횡가속도에 대한 예측 응답이 비교값과 일치하는 결과를 얻었으며, 손상 여부 및 위치를 파악하는데 효과적임을 확인하였다. 반면 고유주기와 같은 동특성은 구조물의 손상을 파악하는데 한계가 있음을 확인하였다.
Several historical earthquakes demonstrated that local amplification and soil nonlinearity are responsible for the uneven damage pattern of the structures and lifelines. On April $25^{th}$ 2015 the Mw7.8 Gorkha earthquake stroke Nepal and neighboring countries, and caused extensive damages throughout Kathmandu valley. In this paper, comparative studies between equivalent-linear and nonlinear seismic site response analyses in five affected strategic locations are performed in order to relate the soil behavior with the observed structural damage. The acceleration response spectra and soil amplification are compared in both approaches and found that the nonlinear analysis better represented the observed damage scenario. Higher values of peak ground acceleration (PGA) and higher spectral acceleration have characterized the intense damage in three study sites and the lower values have also shown agreement with less to insignificant damages in the other two sites. In equivalent linear analysis PGA varies between 0.29 to 0.47 g, meanwhile in case of nonlinear analysis it ranges from 0.17 to 0.46 g. It is verified from both analyses that the PGA map provided by the USGS for the southern part of Kathmandu valley is not properly representative, in contrary of the northern part. Similarly, the peak spectral amplification in case of equivalent linear analysis is estimated to be varying between 2.3 to 3.8, however in case of nonlinear analysis, the variation is observed in between 8.9 to 18.2. Both the equivalent linear and nonlinear analysis have depicted the soil fundamental period as 0.4 and 0.5 sec for the studied locations and subsequent analysis for seismic demands are correlated.
The Earth's outer radiation belt often suffers from drastic changes in the electron fluxes. Since the electrons can be a potential threat to satellites, efforts have long been made to model and predict electron flux variations. In this paper, we describe a prediction model for the outer belt electrons that we have recently developed at Chungbuk National University. The model is based on a one-dimensional radial diffusion equation with observationally determined specifications of a few major ingredients in the following way. First, the boundary condition of the outer edge of the outer belt is specified by empirical functions that we determine using the THEMIS satellite observations of energetic electrons near the boundary. Second, the plasmapause locations are specified by empirical functions that we determine using the electron density data of THEMIS. Third, the model incorporates the local acceleration effect by chorus waves into the one-dimensional radial diffusion equation. We determine this chorus acceleration effect by first obtaining an empirical formula of chorus intensity as a function of drift shell parameter $L^*$, incorporating it as a source term in the one-dimensional diffusion equation, and lastly calibrating the term to best agree with observations of a certain interval. We present a comparison of the model run results with and without the chorus acceleration effect, demonstrating that the chorus effect has been incorporated into the model to a reasonable degree.
This paper proposes a Modified Particle Swarm Optimization with Time Varying Acceleration Coefficients (MPSO-TVAC) for solving economic load dispatch (ELD) problem. Due to prohibited operating zones (POZ) and ramp rate limits of the practical generators, the ELD problems become nonlinear and nonconvex optimization problem. Furthermore, the ELD problem may be more complicated if transmission losses are considered. Particle swarm optimization (PSO) is one of the famous heuristic methods for solving nonconvex problems. However, this method may suffer to trap at local minima especially for multimodal problem. To improve the solution quality and robustness of PSO algorithm, a new best neighbour particle called 'rbest' is proposed. The rbest provides extra information for each particle that is randomly selected from other best particles in order to diversify the movement of particle and avoid premature convergence. The effectiveness of MPSO-TVAC algorithm is tested on different power systems with POZ, ramp-rate limits and transmission loss constraints. To validate the performances of the proposed algorithm, comparative studies have been carried out in terms of convergence characteristic, solution quality, computation time and robustness. Simulation results found that the proposed MPSO-TVAC algorithm has good solution quality and more robust than other methods reported in previous work.
PURPOSES: Recently, many local governments have applied chicanes for traffic calming to ensure environment-friendly comfortable and safe roads. However, the geometry of a chicane is designed for speed reduction using a curved portion. This study aims to improve the road geometry conditions of chicanes for reducing carbon emissions and maintaining appropriate driving speeds by considering the relationship between road geometry and carbon emissions. METHODS: This study was conducted as follows. First, carbon emissions corresponding to changing acceleration of vehicles were studied. Second, vehicle acceleration caused by the relationship between the curve radius and the straight length was studied. Accordingly, desirable conditions of curve radius and length of the straight section for reducing carbon emissions were proposed. RESULTS: The existing literature on chicanes present the minimum value of stagger length and path angle in the primary variable condition. This study suggests the maximum values of the curve radius and length of straight section in the primary variable condition. Therefore, if a vehicle's speed at a chicane is 30 km/h, this study suggests a curve radius of up to 24 m. In addition, if the vehicle's speed is 24 km/h, this study suggests a length of straight section of up to 6.6 m. These are the geometric conditions for considering the control of acceleration to the vehicle's maximum speed. CONCLUSIONS: This paper proposes an application of geometric conditions to reduce carbon emissions and maintain appropriate speeds of vehicles through a combination of curve radius and length of straight section.
One of the most important missons that are imposed on merchant ship at sea is to accomplish the safe transportation of cargo loaded. Recently, a study on the seakeeping performance has been carried out on the development of evaluation system related to the synthetic safety of a ship at sea. The seakeeping performance is the ship's ability sailing at, and executing its misson against adverse environmental factors successfully and safely. Until now, however, there has not been any method of quantitative evaluation on the dynamic safety of the ship's cargo loaded. In this regards, this paper has introduced the evaluation method of dynamic safety of the ship's cargo. In order to evaluate the dynamic safety of cargo, the vertical and lateral acceleration which causes the collapse, racking and local structure failure of cargo was adopted as the evaluation factors in the ship's motions. The response amplitude of ship's motions in regular waves is manipulated by NSM (New Strip Method) on a given 2,700 TEU full container vessel under the wind forces of 7, 8 and 9 Beaufort scale. Each response of ship's motions induced by NSM was applied to short-crested irregular waves for stochastic process on evaluation factors and then vertical and lateral acceleration of each cargo was compared with significant amplitude of each acceleration. A representative dangerous factor was determined by comparing permissible values of stacking and racking forces occurred typically to the vertical and transverse directions with the container strength required on ISO 1496 at the positions of forecastle, poop and ship's midship respectively. Through the occurrence probability of the determined factor by Rayleigh's probability density function, the dangerousness which limits loads on container's side wall as an evaluation was applied in judging of the danger of the ship's cargo loaded.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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