The existing concrete bridges are time-varying working systems, where the maintenance strategy should be planned according to the time-varying performance of the bridge. This work proposes a time-dependent residual capacity assessment procedure, which considers the non-stationary bridge load effects under growing traffic and non-stationary structural deterioration owing to material degradations. Lifetime bridge load effects under traffic growth are predicated by the non-stationary peaks-over-threshold (POT) method using time-dependent generalized Pareto distribution (GPD) models. The non-stationary structural resistance owing to material degradation is modeled by incorporating the Gamma deterioration process and field inspection data. A three-span continuous box-girder bridge is illustrated as an example to demonstrate the application of the proposed procedure, and the time-varying reliability indexes of the bridge girder are calculated. The accuracy of the proposed non-stationary POT method is verified through numerical examples, where the shape parameter of the time-varying GPD model is constant but the threshold and scale parameters are polynomial functions increasing with time. The case study illustrates that the residual flexural capacities show a degradation trend from a slow decrease to an accelerated decrease under traffic growth and material degradation. The reliability index for the mid-span cross-section reduces from 4.91 to 4.55 after being in service for 100 years, and the value is from 4.96 to 4.75 for the mid-support cross-section. The studied bridge shows no safety risk under traffic growth and structural deterioration owing to its high design safety reserve. However, applying the proposed numerical approach to analyze the degradation of residual bearing capacity for bridge structures with low safety reserves is of great significance for management and maintenance.
Kyung, Kab Soo;Kwon, Soon Chole;Park, Kyung Jin;Jeon, Jun Chang
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.3A
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pp.523-532
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2006
It is thought that the suggestion of efficient and rational design guideline based on the behavior evaluation of bridge structure system the included cross beam is necessary for the construction efficiency of two-I girder steel bridges. Therefore, in this study, the effects of influence parameters are investigated by the behavior analyses of the bridges, in which the influence parameters are location, spacing and rigidity of the cross beam. For this study, the existed two-I girder steel bridges firstly were selected with the model of case study and the FE analyses for some case models were performed to estimate the action of the cross beam in the bridge. From the analyses, it was estimated that if it consider local stress and load distribution of a floor system, shell and solid elements are compatible to modeling of the cross beams. Also, the efficient design guideline for the cross beam of two-I girder steel bridge was suggested from parameter studies used location, spacing and rigidity of the cross beam.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.182-182
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2022
4차산업 기술이 상수도 관망 분야에도 활발히 도입되며 스마트워터 구축에 기술적인 기반이 마련되고 있다. 이중 디지털트윈의 경우 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술로 정의된다. 즉, 디지털트윈의 핵심기술은 시각화와 시뮬레이션 모형의 연계로 실시간 상황 표출뿐만 아니라 시뮬레이션 모형 입력값의 미래 변화를 추정하여 해당 사물의 상태를 예측하는 것이라고 할 수 있다. 상수도 관망의 경우도 디지털트윈 모형 구축 시 정교한 시뮬레이션 모형과 연계를 통해 관측 데이터의 표출과 함께 미관측 지점의 데이터를 추정 및 표출하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 디지털트윈 모형 구축에 가장 필수적이라고 할 수 있는 상수도 관망의 해석 프로그램 매개변수 검보정 모형을 소개한다. 대표적인 상수도 관망해석 프로그램인 EPANET2.2의경우 입력값으로 주로 수요량과 관로의 조도계수를 요구하며, 본 연구에서는 수요량은 알고 있는 것으로 가정하고 관로의 조도계수만 Markov-Chain Monte Carlo (MCMC)를 사용하여 검보정한다. 해당 모형은 (1) 실시간 조도계수 추정이 가능하면, (2) 동시에 누수 탐지가 가능하고, (3) 관로의 기능적 노후를 정의하여 향후 디지털트윈 모형 구현 시 관로 노후를 표출할 수 있는 기반을 구축한다. 우선 실시간 조도계수 추정은 데이터베이스와 연동하여 진행하며, MCMC 모형을 활용한 관로 별 조도계수의 분포에 따라 정상범위 내 변동이 발생하는지 여부를 판단한다. 이때 정상범위를 벗어난 변동이 발생하는 경우 잠재적 누수가 존재하는 것으로 가정하며, 콜모고로프-스미르노프(KS) 테스트를 통해 이를 판단한다. 기능적 노후는 관로의 통수능과 연관이 있으며, 추정한 조도계수에 따른 관로의 통수능을 산정하여 결과를 표출한다. 본 연구에서 제안한 모형은 향후 상수도 관망 디지털트윈 구현에 핵심 요소기술로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
This study investigates the heat and mass transfer characteristics of a MoS2 nanoparticle suspension in ethylene glycol over a porous stretching sheet. MoS2 nanoparticles are known for their exceptional thermal and chemical stability which makes it convenient for enhancing the energy and mass transport properties of base fluids. Ethylene glycol, a common coolant in various industrial applications is utilized as the suspending medium due to its superior heat transfer properties. The effects of variable thermal conductivity, variable mass diffusivity, thermal radiation and thermophoresis which are crucial parameters in affecting the transport phenomena of nanofluids are taken into consideration. The governing partial differential equations representing the conservation of momentum, energy, and concentration are reduced to a set of nonlinear ordinary differential equations using appropriate similarity transformations. R software and MATLAB-bvp5c are used to compute the solutions. The impact of key parameters, including the nanoparticle volume fraction, magnetic field, Prandtl number, and thermophoresis parameter on the flow, heat and mass transfer rates is systematically examined. The study reveals that the presence of MoS2 nanoparticles curbs the friction between the fluid and the solid boundary. Moreover, the variable thermal conductivity controls the rate of heat transfer and variable mass diffusivity regulates the rate of mass transfer. The numerical and statistical results computed are mutually justified via tables. The results obtained from this investigation provide valuable insights into the design and optimization of systems involving nanofluid-based heat and mass transfer processes, such as solar collectors, chemical reactors, and heat exchangers. Furthermore, the findings contribute to a deeper understanding of stretching sheet systems, such as in manufacturing processes involving continuous casting or polymer film production. The incorporation of MoS2-C2H6O2 nanofluids can potentially optimize temperature distribution and fluid dynamics.
The current study employs the nonlocal Timoshenko beam (NTB) theory and von-Kármán's geometric nonlinearity to develop a non-classic beam model for evaluating the nonlinear free vibration of bi-directional functionally-graded (BFG) nanobeams. In order to avoid the stretching-bending coupling in the equations of motion, the problem is formulated based on the physical middle surface. The governing equations of motion and the relevant boundary conditions have been determined using Hamilton's principle, followed by discretization using the differential quadrature method (DQM). To determine the frequencies of nonlinear vibrations in the BFG nanobeams, a direct iterative algorithm is used for solving the discretized underlying equations. The model verification is conducted by making a comparison between the obtained results and benchmark results reported in prior studies. In the present work, the effects of amplitude ratio, nanobeam length, material distribution, nonlocality, and boundary conditions are examined on the nonlinear frequency of BFG nanobeams through a parametric study. As a main result, it is observed that the nonlinear vibration frequencies are greater than the linear vibration frequencies for the same amplitude of the nonlinear oscillator. The study finds that the difference between the dimensionless linear frequency and the nonlinear frequency is smaller for CC nanobeams compared to SS nanobeams, particularly within the α range of 0 to 1.5, where the impact of geometric nonlinearity on CC nanobeams can be disregarded. Furthermore, the nonlinear frequency ratio exhibits an increasing trend as the parameter µ is incremented, with a diminishing dependency on nanobeam length (L). Additionally, it is established that as the nanobeam length increases, a critical point is reached at which a sharp rise in the nonlinear frequency ratio occurs, particularly within the nanobeam length range of 10 nm to 30 nm. These findings collectively contribute to a comprehensive understanding of the nonlinear vibration behavior of BFG nanobeams in relation to various parameters.
Determining lateral earth pressure coefficient (EPC) K is a classic problem in geotechnical engineering. It is a key parameter for estimating the stresses in backfilled openings. For backfilled openings with rigid and immobile walls, some suggested using the Jaky's at-rest earth pressure coefficient K0 while other suggested taking the Rankine's active earth pressure coefficient Ka. A single value was proposed for the entire backfilled opening. To better understand the distributions of stresses and K in a backfilled opening, a series of laboratory tests have been conducted. The horizontal and vertical normal stresses at the center and near the wall of the opening were measured. The values of K at the center and near the wall were then calculated with the measured horizontal and vertical normal stresses. The results show that the values of K are close to Ka at the center and close to K0 near the wall. Furthermore, the experimental results show that the horizontal stress is almost the same at the center and near the wall, indicating a uniform distribution from the center to the wall. It can be estimated by analytical solutions using either Ka or K0. The vertical stress is higher near the center than near the wall. Its analytical estimation can only be done by using Ka at the center and K0 near the wall. Finally, the test results were used to calibrate a numerical model of FLAC2D, which was then used to analyze the influence of column size on the stresses and K in the backfilled opening.
Jang, Suk Hwan;Lee, Jae-Kyoung;Oh, Ji Hwan;Jo, Joon Won
Journal of Korea Water Resources Association
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v.50
no.7
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pp.475-488
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2017
To simulate accurate drought, a drought index is needed to reflect the hydrometeorological phenomenon. Several studies have been conducted in Korea using the Modified Surface Water Supply Index (MSWSI) to simulate hydrological drought. This study analyzed the limitations of MSWSI and quantified the uncertainties of MSWSI. The influence of hydrometeorological components selected as the MSWSI components was analyzed. Although the previous MSWSI dealt with only one observation for each input component such as streamflow, ground water level, precipitation, and dam inflow, this study included dam storage level and dam release as suitable characteristics of the sub-basins, and used the areal-average precipitation obtained from several observations. From the MSWSI simulations of 2001 and 2006 drought events, MSWSI of this study successfully simulated drought because MSWSI of this study followed the trend of observing the hydrometeorological data and then the accuracy of the drought simulation results was affected by the selection of the input component on the MSWSI. The influence of the selection of the probability distributions to input components on the MSWSI was analyzed, including various criteria: the Gumbel and Generalized Extreme Value (GEV) distributions for precipitation data; normal and Gumbel distributions for streamflow data; 2-parameter log-normal and Gumbel distributions for dam inflow, storage level, and release discharge data; and 3-parameter log-normal distribution for groundwater. Then, the maximum 36 MSWSIs were calculated for each sub-basin, and the ranges of MSWSI differed significantly according to the selection of probability distributions. Therefore, it was confirmed that the MSWSI results may differ depending on the probability distribution. The uncertainty occurred due to the selection of MSWSI input components and the probability distributions were quantified using the maximum entropy. The uncertainty thus increased as the number of input components increased and the uncertainty of MSWSI also increased with the application of probability distributions of input components during the flood season.
Observation of hydrometeors' behavior in the atmosphere is important to understand weather and climate. By conventional observations, we can get the distribution of water vapor at limited number of points on the earth. In this study, the precipitable water has been estimated from the split window channel data on GMS-5 based upon the technique developed by Chesters et al.(1983). To retrieve the precipitable water, water vapor absorption parameter depending on filter function of sensor has been derived using the regression analysis between the split window channel data and the radiosonde data observed at Osan, Pohang, Kwangiu and Cheju staions for 4 months. The air temperature of 700 hPa from the Global Spectral Model of Korea Meteorological Administration (GSM/KMA) has been used as mean air temperature for single layer radiation model. The retrieved precipitable water for the period from August 1996 through December 1996 are compared to radiosonde data. It is shown that the root mean square differences between radiosonde observations and the GMS-5 retrievals range from 0.65 g/$cm^2$ to 1.09 g/$cm^2$ with correlation coefficient of 0.46 on hourly basis. The monthly distribution of precipitable water from GMS-5 shows almost good representation in large scale. Precipitable water is produced 4 times a day at Korea Meteorological Administration in the form of grid point data with 0.5 degree lat./lon. resolution. The data can be used in the objective analysis for numerical weather prediction and to increase the accuracy of humidity analysis especially under clear sky condition. And also, the data is a useful complement to existing data set for climatological research. But it is necessary to get higher correlation between radiosonde observations and the GMS-5 retrievals for operational applications.
The aim of this study was to analyze word frequency effects on eye fixation duration in Korean reading with a one-boundary diffusion model and to show how these phenomena differ between adults (20-28yrs) and adolescents (13-14yrs). We predicted that the drift rate parameter in the boundary diffusion model would reflect the information processing of the fovea during silent reading. Through an eye movement tracking experiment while controlling word properties such as the word frequency and the age of acquisition, Experiment 1 and Experiment 2 show that the information processing pertaining to words to be placed in the fovea is connected to the drift rate of the one-boundary diffusion model parameters. In Experiment 1,in the adult group, the mean difference in the fixation time in the response proportion between the presence of high-frequency condition and low-frequency condition in the adult group was higher in quantile 0.9 than it was in the 0.1 quantile, but in the adolescent group, the mean difference in the fixation time in the response proportion between the two conditions was not significantly in the 0.9 quartile.In Experiment 2, the mean difference in the fixation time in the response proportion between early-acquired condition and late-acquired condition in both groups was also higher in the quantile 0.9 than in the 0.1 quantile. The distribution of the two conditions in the both groups was positively skewed, and the difference showed the same pattern found in the results of Ratcliff(Ratcliff & McKoon, 2008). Based on the experimental results, we propose one-boundary diffusion model as a tool to explain word property effects and individual differences in reading. In particular, we suggest that the drift rate parameter in the boundary diffusion model reflects the information processing of the fovea during reading. In addition, the results show that one-boundary diffusion model can be used to predict the aforementioned phenomena in reading.
Lee, Wonhoon;Park, Chang-Gyu;Seo, Bo Yoon;Lee, Sang-Ku
Korean journal of applied entomology
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v.55
no.1
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pp.35-43
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2016
The temperature-dependent development of Metcalfa pruinosa overwintering eggs was investigated at ten constant temperatures (12.5, 15, 17.5, 20, 22.5, 25, 27.5, 30, 32.5, and $35{\pm}1^{\circ}C$, Relative Humidity 20~30%). All individuals collected before April 13, 2012 failed to develop into first instar larvae. In contrast, some individuals that were collected on April 11, 2013 successfully developed when reared under $20{\sim}32.5^{\circ}C$ temperature regimes. The developmental duration was shortest at $30^{\circ}C$ (13.3 days) and longest at $15^{\circ}C$ (49.6 days) in the fourth collected colony (April 26 2013). Developmental duration decreased with increasing temperature up to $30^{\circ}C$ and development was retarded at high-temperature regimes ($32.5^{\circ}C$). The lower developmental threshold was $10.1^{\circ}C$ and the thermal constant required to complete egg overwintering was 252DD. The Lactin 2 model provided the best statistical description of the relationship between temperature and the developmental rate of M. pruinosa overwintering eggs ($r^2=0.99$). The distribution of the developmental completion of overwintering eggs was well described by the 2-parameter Weibull function ($r^2=0.92$) based on the standardized development duration. However, the estimated cumulative 50% spring emergence dates of overwintering eggs were best predicted by poikilotherm rate model combined with the 2-parameter Weibull model (average difference of 1.7days between observed and estimated dates).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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