• Steel and Composite Structures
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• 제51권6호
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• pp.679-695
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• 2024

This paper presents a novel technique that combines machine learning (ML) with moth-flame optimization (MFO) methods to predict the axial compressive strength (ACS) of concrete filled double skin steel tubes (CFDST) columns. The proposed model is trained and tested with a dataset containing 125 tests of the CFDST column subjected to compressive loading. Five ML models, including extreme gradient boosting (XGBoost), gradient tree boosting (GBT), categorical gradient boosting (CAT), support vector machines (SVM), and decision tree (DT) algorithms, are utilized in this work. The MFO algorithm is applied to find optimal hyperparameters of these ML models and to determine the most effective model in predicting the ACS of CFDST columns. Predictive results given by some performance metrics reveal that the MFO-CAT model provides superior accuracy compared to other considered models. The accuracy of the MFO-CAT model is validated by comparing its predictive results with existing design codes and formulae. Moreover, the significance and contribution of each feature in the dataset are examined by employing the SHapley Additive exPlanations (SHAP) method. A comprehensive uncertainty quantification on probabilistic characteristics of the ACS of CFDST columns is conducted for the first time to examine the models' responses to variations of input variables in the stochastic environments. Finally, a web-based application is developed to predict ACS of the CFDST column, enabling rapid practical utilization without requesting any programing or machine learning expertise.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.549-558
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• 2014

내진 보강용 이력 댐퍼로 활용하기 위해 개발된 좌굴방지가새는 일본과 미국을 중심으로 활발히 연구되어 왔다. 좌굴방지가새는 일반적으로 심재와 외피 사이를 콘크리트 등으로 채워 제작된다. 좌굴방지가새에 콘크리트를 채우는 일은 습식 공정으로 제작 효율을 떨어뜨릴 수 있는 하나의 원인으로 심재와 콘크리트의 비부착 처리는 쉽지 않은 작업이다. 이를 개선하기 위해 반원형 스프링으로 심재를 횡지지하는 건식형 좌굴방지가새를 제안하였다. 건식형 좌굴방지가새를 실용화하기 위해 적절한 거동을 갖는 반원형 스프링의 형상을 해석적으로 조사하였다. 심재가 압축을 받아 고차모드로 좌굴하기 위해 필요로 하는 횡지지 강성과 강도를 이론적으로 평가하였다. 또한 실제 적용 조건을 반영하여 반원형 스프링의 실용적 소요강성와 강도를 계산하였다. 이 값을 기준으로 5가지 높이를 변수로 한 반원형 스프링의 비선형 좌굴해석을 통해 적절한 강종과 두께를 선정하였다. 끝으로 최종 선정된 반원형 스프링의 거동을 반영하여 이차원으로 모델링한 건식형 좌굴방지가새의 비선형 좌굴해석을 통해 건식형 좌굴방지가새의 좌굴강도는 반원형 스프링 사이의 거리를 좌굴 길이로 갖는 심재의 좌굴하중과 유사함을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권1호
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• pp.58-65
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• 2015

국내 디스플레이 산업의 핵심기술과 글로벌 점유율은 세계 최고 수준이지만 폐 디스플레이의 재활용 관련한 전반적 기술은 매우 미흡하고 폐 디스플레이의 유리소재는 전량 매립하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 폐 초박막 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 유리를 고강도 콘크리트 파일 및 발포체의 원료로 재활용 하는 연구, 초박막 액정표시장치 제조 공정에서 발생하는 불량품인 파유리를 장섬유 및 단섬유 등으로 재활용 하는 연구 동향에 대하여 조사하였다. 폐유리를 재활용한 원료 성분은 고강도 콘크리트 파일과 발포체 원료로 재료 재활용이 가능한 것으로 입증되었으며 특히 콘크리트 파일의 경우 기존 제품보다 향상된 특성을 나타내었다. 이외에도 파유리를 장섬유나 단섬유로 재활용 하는 기술은 이미 상용화 단계에 있으므로 향후 폐 디스플레이 유리 소재의 상용화 재활용 시스템을 구축할 수 있는 기술을 확립하는 방향으로 연구를 진행할 필요가 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.411-422
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• 2017

본 연구에서는 콘크리트피복 원형충전강관 기둥을 적용한 합성구조 접합부의 거동특성과 내진성능을 평가하기 위하여, 기둥-플랜지 접합부에 대한 인장실험과 보-기둥 접합부에 대한 반복하중 실험을 수행하였다. 기둥-플랜지 인장실험은 피복콘크리트의 유무와 플랜지 폭, 인장철근 보강을 변수로 하여 5개의 실험체에 대하여 하중재하능력과 파괴모드를 분석하였다. 실험결과, 접합부에서의 플랜지 단부 폭을 200mm에서 350mm로 증가시킬 경우 연결부의 강도 및 강성이 각각 1.61배와 1.56배가 증가했고, 인장철근을 보강할 경우 추가적으로 강성과 강도가 각각 1.35배와 1.92배 증가했다. 접합부 반복하중 실험에서는 접합 상세를 변수로 3개의 외부접합부 실험체를 구성했다. 접합부 보강상세로는 인장철근 보강과 강관의 두께, 수직강판 보강을 고려하였다. 모든 접합부 실험체는 보에서 뚜렷한 휨항복이 발생하였으며 접합부의 손상은 제한적이었다. 특히, 강재보가 강관에 직접 용접되는 경우 보의 웨브를 통해서도 하중이 전달되기 때문에, 플랜지 인장실험 결과보다 보수적인 설계가 가능하며, 접합부 강관 두께를 증가시키거나 수직강판으로 보강한 경우에는 추가적으로 패널존의 전단내력이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.285-291
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• 2016

본 연구의 목적은 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝의 인발실험을 통하여 구조성능을 평가하는 것이다. 인발실험에 앞서 재료의 특성을 파악하기 위하여 콘크리트 압축장도 실험을 수행하였으며, 실험에 사용되는 철근 및 철판의 항복하중, 인장강도 및 연신율 등의 재료적 특성을 미리 파악하였다. 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝의 인발실험은 2,000kN 용량의 UTM을 이용하여 0.01mm/sec 재하속도의 변위제어 방법으로 실험을 수행하였다. 계측을 위하여 철근 및 유공강판 중앙에 strain gauge를 부착하였으며, 가력판과 충전콘크리트 사이의 상대변위 측정을 위하여 변위계(LVDT)를 설치하였다. 유공강판 전단연결재로 보강된 실험체의 항복하중은 각각 923.8kN과 981.1kN으로 기존 설계법에 의하여 제작된 실험체의 항복하중인 641.7kN에 비하여 1.44배 ~ 1.53배 증가됨을 알 수 있었다. 또한 유공강판 전단연결재로 보강된 실험체의 극한하중은 각각 1004.4kN과 1055.5kN으로 기존 설계법에 의하여 제작된 실험체의 극한하중인 813.7kN에 비하여 1.23배 ~ 1.29배 증가됨을 알 수 있었다. 반면, 유공강판 전단연결재로 보강된 실험체의 항복변위 및 극한상태의 변위는 기존 설계법에 의하여 제작된 실험체에 비하여 각각 0.61배 및 0.42배 감소됨을 알 수 있었다. 따라서 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝은 강성은 증가하고 상대변위 및 변형률은 낮게 측정되어 기존 말뚝머리 보강방법을 대체할 수 있는 적절한 보강방법임 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.965-975
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• 2014

프리텐션 공법으로 생산되는 부재는 제작대의 대형화에 따른 문제로 일반적으로 공장에서 제작되고, 이에 따라 운반상의 문제로 프리텐션 부재의 크기에 제한을 받게된다. 본 연구에서는 현장에서 프리텐션 공법을 적용할 수 있는 이동식 프리텐션 제작시스템을 개발하였다. 프리텐션 방식의 50m급 PSC 거더를 제작하기 위해서는 높은 압축력에 대해 시스템이 지속적으로 저항해야 한다. 따라서 이동식 제작시스템은 긴장력에 대해 좌굴안정성을 확보해야 한다. 본 연구에서는 50m 길이의 프리텐션 거더를 제작할 수 있는 이동식 제작시스템을 CFT부재를 이용하여 제작하였다. 시스템의 안전성과 구성부재의 거동을 파악하기 위해 정적가력시험을 수행하여 이동식 프리텐션 제작시스템의 안정성을 입증하였다. 이동식 프리텐션 제작시스템은 다양한 프리텐션 부재 제작현장에 투입되어 시공성이 검토되었다. 공장이 아닌 현장에서 이동식 프리텐션 제작시스템을 통해서 생산되는 프리텐션 부재는 포스트텐션 공법에 비해 공정이 단순하고, 프리스트레스 손실이 적으며, 정착장치 등이 불필요하다는 장점을 현장에서 효율적으로 활용할 수 있게 되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.137-145
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• 2015

슬래브 형식 프리캐스트 모듈러교량은 횡방향으로 분절되어 제작된 프리캐스트 모듈을 현장에서 조립하는 형태의 교량으로서 분절된 프리캐스트 모듈 사이에는 종방향 연결부가 형성되며, 프리캐스트 모듈의 조립은 모듈 사이에 고성능 무수축 모르타르를 주입한 후에 횡방향으로 긴장력을 도입함으로써 이루어진다. 본 연구에서는 연결부의 휨 거동을 바탕으로 설계단계에서 산정된 횡방향 도입 긴장력 수준의 적정성 및 연결부의 형상이 휨 거동에 미치는 영향을 검토하기 위해 슬래브 형식 프리캐스트 모듈러교량의 연결부를 적용한 실험체를 이용한 4점 재하 휨 실험과 3점 재하 휨 실험을 수행하였다. 4점 재하 휨 실험은 긴장력의 변화가 연결부의 휨강도에 영향을 미치며 연결부의 형상은 순수한 휨모멘트가 작용하는 단면의 휨강도에는 영향을 미치지 않는다는 결과를 보여주었다. 3점 재하 휨 실험은 연결부에 휨모멘트와 전단력을 동시에 작용시키는 실험 방법으로, 연결부의 형상이 휨강도와 균열 사용성에 영향을 미친다는 결과를 보여주었다. 두 가지의 휨 실험 결과로부터 본 연구에서 적용한 긴장력은 적정하였으며 두 개의 전단키를 갖는 연결부가 균열 사용성 측면에서 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제13권4호
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• pp.407-415
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• 2013

본 연구에서는 초 조강 콘크리트 개발에 앞서서 본 연구에서 사용되는 경화촉진제에 대한 역학적 성능평가 및 미세분석을 통하여 시멘트 페이스트 내에서 경화촉진제의 성능을 검증하는 것이 목적이다. 따라서 상온양생 하에 $C_3S$를 다량 함유한 조강시멘트와 경화촉진제를 사용하는 콘크리트 재료기술에 초점을 맞추어 실험적인 연구를 수행하였다. 연구결과 경화촉진제는 시멘트와의 수화반응시 Ca이온의 포화도를 높여 초기에 $Ca(OH)_2$를 생성 시키는 것을 시차열 분석법으로 검정 하였다. 또한 $C_3S$의 수화생성물이 모세관 공극을 채워 공극률 또한 빠른 시간내에 감소되는 것을 확인 할 수 있었으며 미소수화열측정시험기로 실험을 한 결과 경화촉진제를 1, 3% 혼입하였을 경우에는 조강시멘트에 비해 1차 피크점이 사라지기 전 이미 2차 피크점을 향해 수화속도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 이는 촉진제를 첨가함에 따라 시멘트성분 중 $C_3S$의 수화속도를 촉진 시킨 결과로 판단 할 수 있다. 수화 생성물을 육안으로 관찰하기 위해서 SEM찰영을 한 결과 촉진제의 첨가량에 따라 $Ca(OH)_2$의 생성과 재령에 따라 C-S-H의 형상을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 사용된 경화촉진제는 초기강도발현 시키는 것에 대해 효과적인 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.18-24
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• 2020

본 연구의 목적은 화재사고가 발생한 건물에 인접한 LPG 탱크용 방화벽의 적용성을 검증하는 것이다. 제안된 방화벽 재료는 (1) 두께 10 mm 목재합판, (2) 내화도료를 도포한 목재합판, (3) 두께 75 mm Expanded Polystyrene, (4) 두께 75 mm 유리섬유 충진 샌드위치 판넬, (5) 두께 75 mm Autoclave Lightweight Concrete이다. 화원은 1 m 정사각형으로 120-140 g/s의 LPG를 균일하게 분사하여 방화벽과 후단의 탱크를 가열한다. 적용성은 시험 후 방화벽의 구조적 건전성 확인, 방화벽 양면 및 탱크표면 온도, 탱크 인근 복사열을 분석하여 판단한다. 그 결과, ALC 방화벽이 유일하게 구조 건전성을 유지하였고 저장탱크 온도를 가작 적게 상승시켜 폭발 방지 적용성을 확인하였다. 본 실험결과를 활용하여 방화벽의 성능평가 기준 마련에 필요한 핵심인자를 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.67-75
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• 2019

콘크리트 충전강관(Concrete Filled Steel Tube, 이하 CFT) 기둥에 사용되는 내다이아프램은 사용 강재량은 적으나 강관과 네 면을 용접해야 하므로 용접이 까다롭고 개구부가 필요한 단점을 가지고 있다. 본 연구에서 살펴보고자하는 개선 다이아프램은 콘크리트 충전을 위한 중앙부 홀을 4등분하여 각 코너부위를 절삭했다. 개선 다이아프램은 중앙부 홀의 넓이는 기존 다이아프램과 동일하지만 강관과 접하는 다이아프램의 폭이 감소하여 용접 길이가 기존 다이아프램 대비 약 70%가 감소된다. 개선 다이아프램의 인장성능을 검토하기 위하여 콘크리트 타설 홀의 반지름인 R값을 설계 변수로 3개의 실험체를 제작하였다. 단순 인장 실험을 통하여 내다이아프램에 동일 하중을 받았을 때 각 실험체의 면내 변형률을 분석하였다. 범용유한요소해석 프로그램을(ANSYS 19.2)를 사용하여 실제 단순 인장 실험과 동일한 조건으로 해석을 수행하고 개선 다이아프램과 기존 다이아프램의 하중 전달을 비교하였다. 다이아프램의 폭이 플랜지 폭과 같거나 작을 때는 다이아프램의 단부에서 부터 응력이 집중되고 플랜지 폭이 더 클 때는 중앙부에서 응력이 집중되는 것을 확인하였다.