• Steel and Composite Structures
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• 제43권5호
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• pp.625-637
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• 2022

Axial compression capacity (P_u) is a significant yet complex parameter of concrete-filled steel tube (CFST) columns. This study offers a novel ensemble tool, adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) supervised by equilibrium optimization (EO), for accurately predicting this parameter. Moreover, grey wolf optimization (GWO) and Harris hawk optimizer (HHO) are considered as comparative supervisors. The used data is taken from earlier literature provided by finite element analysis. ANFIS is trained by several population sizes of the EO, GWO, and HHO to detect the best configurations. At a glance, the results showed the competency of such ensembles for learning and reproducing the P_u behavior. In details, respective mean absolute errors along with correlation values of 4.1809% and 0.99564, 10.5947% and 0.98006, and 4.8947% and 0.99462 obtained for the EO-ANFIS, GWO-ANFIS, and HHO-ANFIS, respectively, indicated that the proposed EO-ANFIS can analyze and predict the behavior of CFST columns with the highest accuracy. Considering both time and accuracy, the EO provides the most efficient optimization of ANFIS and can be a nice substitute for experimental approaches.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권3호
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• pp.385-400
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• 2022

Sky-bridges between adjacent buildings can enhance lateral stiffness and limit the impact of lateral forces. This study analysed the structural capabilities and dynamic performances of sky-bridge-coupled buildings under various sets of ground motions. Finite Element (FE) analyses were carried out with the link being iteratively repositioned along the full height of the structures. Incremental dynamic analysis (IDA) and probabilistic damage distribution were also applied. The results indicated that the establishment of sky-bridges caused a slight change in the natural frequency and mode shapes. The sky-bridge system was shown to be efficient in controlling displacement and Inter-Storey Drift Ratio (%ISDR) and reducing the probability of damage in the higher floors. The most efficient location of the sky-bridge, for improving its rigidity, was found to be at 88% of the building height. Finally, the effects of two types of materials (steel and concrete) and end conditions (hinged and fixed) were studied. The outcomes showed that coupled buildings with a sky-bridge made of steel with hinged connection could withstand ground motions longer than those made of concrete with fixed connection.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제90권1호
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• pp.51-70
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• 2024

Poorly designed reinforced concrete (RC) columns of actual moment-resisting frame (MRF) buildings can undergo Axial Compression Ratios (ACR) so high as their demand exceeds their capacity, even for serviceability gravity load combinations, this lack commonly leads to insufficient seismic strength. Nonetheless, many seismic design codes do not specify limits for ACR. The main contribution of this research is to investigate the need to limit the ACR in seismic design. For this purpose, three prototype 6 and 11-story RC MRF buildings are analyzed in this paper, these buildings have columns undergoing excessive ACR, according to the limits prescribed by standards. To better that situation, three types of alterations are performed: retrofitting the abovementioned overloaded columns by steel jacketing, increasing the concrete strength, and reducing the number of stories. Several finite element analyses are conducted using the well-known software SAP2000 and the results are used for further calculations. Code-type and pushover analyses are performed on the original and retrofitted buildings, the suitability of the other modified buildings is checked by code-type analyses only. The obtained results suggest that ACR is a rather reliable indicator of the final building strength, hence, apparently, limiting the ACR in the standards (for early stages of design) might avoid unnecessary verifications.

• Geomechanics and Engineering
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• 제37권4호
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• pp.323-339
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• 2024

If the pressure exerted on the face of a tunnel excavated by TBM exceeds a threshold, it leads to failure of the soil or rock masses ahead of the tunnel face, which results in heaving the ground surface. In the current research, the upper bound method of limit analysis was employed to calculate the blow-out pressure of tunnels excavated in rock masses obeying the Hoek-Brown nonlinear criterion. The results of the proposed method were compared with three-dimensional finite element models, as well as the available methods in the literature. The results show that when σ_ci, m_i, and GSI increase, the blow-out pressure increases as well. By doubling the tunnel diameter, the blow-out pressure reduces up to 54.6%. Also, by doubling the height of the tunnel cover and the surcharge pressure exerted on the ground surface above the tunnel, the blow-out pressure increased up to 74.9% and 5.4%, respectively. With 35% increase in the unit weight of the rock mass surrounding the tunnel, the blow-out pressure increases in the range of 14.8% to 19.6%. The results of the present study were provided in simple design graphs that can easily be used in practical applications in order to obtain the blow-out pressure.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.263-272
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• 1999

사면안정 문제에 널리 이용되는 절편법은 사용이 간편하고 계산시간이 짧다는 장점이 있으나, 각 절편들 사이에 작용하는 힘에 대한 가정에 따라 여러 가지 방법으로 분류되며, 그 결과 또한 다르게 나오는 단점이 있다. 이러한 방법간의 차이는 경우에 따라 매우 심하여 공학적인 결정을 어렵게 하는 경우가 드물지 않다. 본 논문에서는 이러한 문제에 대한 해결방안의 하나로 유한요소법 및 유한차분법을 이용한 사면의 안정성 해석 및 안전율 계산방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여 유한차분법을 이용한 지반해석용 프로그램인 FLAC을 이용하여 사면의 안전율을 계산하는 routine을 작성하고, Chen의 한계평형해와 비교하여 검증하였다. Fredlund 와 Krhan이 제시한 문제에 적용하여 그 결과를 흔히 사용되는 몇 가지 절편법에 대한 해석결과와 비교한 결과 균질한 지반의 경우에는 절편법과 0.01 이내의 차이를 보였으며, 연약면이 존재하는 경우에는 절편법에 의한 해와 5% 이내의 차이를 보였다. 대부분의 지반해석용 프로그램들은 복잡한 지반조건은 물론, 지반보강재의 효과도 고려할 수 있으므로 수치해석에 의한 해법이 공학적인 결정에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되며, 개발된 routine은 절편법이 제한적으로만 적용되는 절리암반사면이나 풍화암 사면의 안전율 계산에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3599-3609
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• 2010

연안개발과 해안매립을 사용하여 개발된 새로운 도시 건설의 수요가 증가하면서 해안구조물과 고층구조물의 시공이 증가하는 추세이다. 이러한 구조물에서 수평력과 인발력을 받는 구조물의 기초의 적용이 증가하고 있으며, 특히 구조물에서 인발력에 효과적으로 저항하기 위한 기초형식으로 선단확장형말뚝의 사용이 증가하고 있는 실정이다. 압축력을 받는 기초에 관한 많은 연구들이 이루어지고 있으나, 선단확장형말뚝의 인발저항에 관한 연구는 미비한 상태이다. 따라서 본 논문에서는 국외 4개 현장을 대상으로 선단확장형말뚝을 시공하고 정재하시험을 실시하여 말뚝의 지지력 및 하중-변위특성과 주면마찰력을 고려한 하중분담을 고찰하였다. 또한 3차원 유한요소해석 및 이론에 의해 산정된 극한인발력과 현장시험의 극한인발력을 비교 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.295-304
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• 2008

본 연구는 두 가지 주요 목적을 갖고 있다. 첫째는, 실험적 베리오그램을 작성하는데 필수적인 분리거리 허용한계를 얼마로 하느냐에 따라 변화되는 베리오그램 모델링에 기초를 둔 정규크리깅 보간법을 유한요소법에 적용이 가능한 가를 시험하는 것이다. 둘째는, 다항식모델, 가우스모델 및 구형모델의 선택에 따른 정확성을 조사하는 것이다. 이 목적을 위해 가우스 적분점에서 취득된 응력값 데이터로터 새로운 응력장을 예측하기 위해 가중-최소제곱법이 적용되었다. 여기서 가중치는 동일한 값을 사용하는 기존의 방식과 달리 응력값들의 보간을 위해 사용되는 실험적 및 이론적 베리오그램에 의해 결정된다. 제안된 접근방식의 타당성을 보이기 위해 2개의 수치예제를 테스트하였다. 이 논문에서 사용된 수치예제의 경우 25% 분리거리 허용한계를 사용한 가우스모델이 참고문헌의 이론 해들과 가장 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.311-318
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• 2020

본 논문에서는 모듈화(Module)된 부품을 활용한 탄성받침 성능개선기법에 대하여 소개하였다. 각각의 모듈화된 장치들이 지진 강도 및 이동 변위에 따른 단계별 거동을 함으로써 받침의 성능을 개선하게 된다. 모듈화된 장치들은 초기전단저항 블럭, 완충장치, 변위수용가이드, 낙교방지블럭이 있으며, 탄성받침에 추가적으로 적용되었다. 이 장치는 지진의 규모에 따라 4단계로 거동하며, 1차로 설계변위를 수용하고, 2차, 3차에서는 대규모 지진을 수용하며, 4차로는 대규모의 지진에 대해서 낙교방지가 가능하도록 설계되어 탄성받침의 용량 제한을 증가시킨다. 본 논문에서는, 개발기술인 PRB 지진격리장치를 유한요소해석을 통해 해석하여 격리장치의 이론적인 거동이 구현되는지와, 대규모 지진에 해당하는 하중을 견딜 수 있는지 확인하였다. 그리고 이를 바탕으로 실험을 통해 성능평가를 진행하여 두 결과의 비교 분석을 통해 PRB 지진격리장치가 탄성받침의 성능을 개선할 수 있는지 검증하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.101-124
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• 1997

The root pile system is insitu soil reinforcement technique that uses a series of reticulately installed micropiles. In terms of mechanical improvement by means of grouted reinform ming elements, the root pile system is similar to the soil nailing system. The main difference between root piles and soil nailing are due to the fact that the reinforcing bars in root piles are normally grouted under high pressure and that the alignments of the reinforcing members differ. Recently, the root pile system has been broadly used to stabilize slopes and retain excavations. The accurate design of the root pile system is, however, a very difficult tass owing to geometric variety and statical indetermination, and to the difficulty in the soilfiles interaction analysis. As a result, moat of the current design methods have been heavily dependent on the experiences and approximate approach. This paper proposes a quasi-three dimensional method of analysis for the root pile system applied to the stabilization of slopes. The proposed methods of analysis include i) a technique to estimate the change in borehole radium as a function of the grout pressure as well as a function of the time when the grout pressure is applied, ii) a technique to evaluate quasi -three dimensional limit-equilibrium stability for sliding, iii) a technique to predict the stability with respect to plastic deformation of the soil between adjacent root piles, and iv) a quasi -three dimensional finite element technique to compute stresses and dis placements of the root pile structure barred on the generalized plane strain condition and composite unit cell concept talon형 with considerations of the group effect and knot effect. By using the proposed technique to estimate the change in borehole radius as a function of the grout pressure as well as a function of the time, the estimations are made and compar ed with the Kleyner 8l Krizek's experimental test results. Also by using the proposed quasi-three dimensional analytical method, analyses have been performed with the aim of pointing out the effects of various factors on the interaction behaviors of the root pile system.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.325-331
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• 2016

본 연구에서는 홍수 시 부유물의 충돌하중을 고려하여 교량의 홍수 취약도 곡선을 도출하였다. 자연재해에 의해 불가피하게 발생하는 사회기반시설물의 손상 또는 기능 손실은 심각한 인명피해 뿐만 아니라 국가적으로 사회적, 경제적 손실을 불러올 수 있다. 따라서 국가주요시설물을 재난으로부터 효과적으로 유지관리하기 위해 취약도 곡선은 중요한 도구로 사용되고 있다. 특히 한국은 산지 지형이 많이 형성되어 있고 하절기에 강수량의 2/3이상이 집중되어, 홍수 피해 가능성이 매우 높다. 홍수 시 교량 파괴의 주원인으로는 부유물의 충돌과 하상세굴이 있는데, 부유물의 충돌은 여러 가지 불확실성으로 인하여 상대적으로 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 FERUM-ABAQUS 기반의 취약도 해석 시스템을 도입하여, 홍수시 부유물의 충돌에 대한 교량의 취약성을 평가하였다. 교량의 취약도 해석을 효과적으로 수행하기 위하여 한계상태함수, 손상도 지수, 확률변수, 유한요소모델, 취약도 해석 소프트웨어 시스템을 주로 고려하였으며, 가속도 및 변위 응답해석을 통하여 모델 상태를 확인하였다. 다음으로는 홍수 시 부유물 충돌에 발생 가능한 다양한 파라미터를 기반으로 교량의 취약도 곡선을 성공적으로 도출하였다.