• Steel and Composite Structures
• /
• 제45권2호
• /
• pp.159-173
• /
• 2022

This paper proposes a hybrid machine-learning model, which is called DANN-IP, that combines a deep artificial neural network (DANN) and an interior-point (IP) algorithm in order to improve the prediction capacity on the patch loading resistance of steel plate girders. For this purpose, 394 steel plate girders that were subjected to patch loading were tested in order to construct the DANN-IP model. Firstly, several DANN models were developed in order to establish the relationship between the patch loading resistance and the web panel length, the web height, the web thickness, the flange width, the flange thickness, the applied load length, the web yield strength, and the flange yield strength of steel plate girders. Accordingly, the best DANN model was chosen based on three performance indices, which included the R^2, RMSE, and a20-index. The IP algorithm was then adopted to optimize the weights and biases of the DANN model in order to establish the hybrid DANN-IP model. The results obtained from the proposed DANN-IP model were compared with of the results from the DANN model and the existing empirical formulas. The comparison showed that the proposed DANN-IP model achieved the best accuracy with an R^2 of 0.996, an RMSE of 23.260 kN, and an a20-index of 0.891. Finally, a Graphical User Interface (GUI) tool was developed in order to effectively use the proposed DANN-IP model for practical applications.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.303-310
• /
• 2011

복합 트러스교는 강재 박스 교량이 주류를 이루고 있는 우리나라 중지간 교량의 형식적 대안이 될 수 있는 구조 형식이다. 이러한 복합 트러스교의 핵심 기술은 강관과 콘크리트 슬래브를 연결하는 격점 구조이며 일본 등에서는 시공 회사별로 고유의 격점 구조를 개발하여 실험적 검증을 통해서 실교량에 적용해 오고 있다. 이 연구에서도 힌지형 격점 구조를 제안하고 이에 대한 정적인 구조 성능을 이미 검증한바 있으며 피로 실험을 통해 구조 상세를 개선하고 피로 성능을 검증하였다. 복합 트러스 거더에 대한 피로 실험 결과 정적인 구조 성능이 입증된 격점 구조라고 하더라도 매입된 연결판이 충분히 피로 파괴를 나타낼 수 있으며 이를 방지하지 하기 위한 구조 상세 개선 방안으로 perfobond 강재를 사용하는 방법과 강관에 원형 리브를 부착하는 방법을 제시하였다. 그리고 해석적 방법을 통해 강관에 원형 리브를 부착하는 방법이 격점부 강재 물량 증가시키지 않으면서도 피로 성능 개선에 효과적이라는 것을 입증하게 되었으며, 추가적인 격점 구조 피로 실험을 통해 피로 성능을 검증하였다. 따라서 이 연구에서 제안된 힌지형 격점 구조는 원형 리브를 부착하고 충분한 매입 깊이를 확보해 준다면 정적 구조 성능 뿐만 아니라 피로 성능도 확보되어 실제 복합 트러스 교량에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제17권5호
• /
• pp.691-708
• /
• 2016

Recently, number of smart material are investigated and widely used in civil construction and other industries. Present study investigates the application of smart semi-active piezoelectric friction damper (PFD) made with piezoelectric material for the seismic control of the horizontally curved bridge isolated with lead rubber bearing (LRB). The main aim of the study is to investigate the effectiveness of hybrid system and to find out the optimum parameters of PFD for seismic control of the curved bridge. The selected curved bridge is a continuous three-span concrete box girder supported on pier and rigid abutment. The PFD is located between the deck and abutments or piers in chord and radial directions. The bridge is excited with four different earthquake ground motions with all three components (i.e. two horizontal and a vertical) having different characteristics. It is observed that the use of semi-active PFD with LRB is quite effective in controlling the response of the curved bridge as compared with passive system. The incorporation of the smart damper requiring small amount of energy in addition with an isolation system can be used for effective control the curved bridge against the dynamic loading.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제30권3호
• /
• pp.231-251
• /
• 2019

In the present study, a numerical and experimental investigation has been carried out on the seismic behavior of RC columns of a bridge which damaged under corrosive environments and retrofitted by various techniques including combined application of CFRP sheets and steel profiles. A novel hybrid retrofitting procedure, including the application of inner steel profiles and outer peripheral CFRP sheets, has been proposed for strengthening purpose. Seven large-scale RC columns of a Girder Bridge have been tested in the laboratory under the influence of simultaneous application of constant axial load and the lateral cyclic displacements. Having verified the finite element modeling, using ABAQUS software, the effects of important parameters such as the corrosion percentage of steel rebars and the number of CFRP layers have been evaluated. Based on the results, retrofitting of RC columns of the bridge with the proposed technique was effective in improving some measures of structural performance such as lateral strength degradation and higher energy absorption capability. However, the displacement ductility was not considerably improved whereas the elastic stiffness of the specimens has been increased.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.231-237
• /
• 2008

복합 구조 형식인 PSC-강 혼합 거더는 신형식 구조로서 비대칭 경간 구조물이나 장대교량에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 매입길이, 보강철근, 스터드, 프리스트레스 힘 등을 변수로 총 14개의 실험체를 제작하여 혼합 거더의 접합부 거동을 분석하고자 하였다. 모든 실험체는 보강철근, 스터드, 강판 등의 순서로 기능을 손실하면서 파괴되었다. 실험 결과에 의하면 접합부의 성능에는 스터드 배치와 보강철근에 비해 프리스트레싱 힘이 상대적으로 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 함께 매입길이에 비하여 스터드의 배치가 접합부 성능에 보다 중요한 역할을 하는 것으로 평가되었다. 실험적 연구와 함께 슬립을 고려한 3차원 비선형해석을 수행하였다. 경계면의 거동은 인터페이스 요소와 슬립 물성을 통하여 완전 합성, 부분합성, 비합성으로 분석할 수 있는데 혼합 거더의 접합부 설계에 따른 경계면 거동을 해석과 실험 결과를 통하여 분석하였다. 특히, 스터드 전단연결재가 적용된 혼합 거더는 극한하중 단계에서 부분합성 거동을 나타내며 보강 철근 또한 혼합 거더의 극한강도 증진에 기여하는 것으로 분석되었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.429-438
• /
• 2013

콘크리트 장기변형이 합성단면과 부재의 경계조건에 의해 내 외부 구속된 구조물에 단계별계산법(SSM)을 적용하 기위해 축-휨 요소가 적용된 객체지향 전산구조해석 프로그램이 개발되었다. 단순 및 연속 지지된 PS 콘크리트 박스 및 합성거더, 연속 강합성거더의 조립식 바닥판, 단순 프리플렉스 합성거더에 대한 SSM의 전산구조해석 결과 구속정도가 클수록 수정계수는 감소하였다. 수정계수의 감소에 대해 선인장의 손실률에는 큰 변화가 없으나, 선압축의 손실률은 급격히 증가하였다. 연속보의 내부지점에서 선압축의 손실률은 더욱 증가하였다. 이는 선인장의 손실에 기초한 설계는 내 외부 구속 정도가 큰 구조물에 대한 선압축의 손실을 과소평가할 수 있음을 보여준다. 전산구조해석을 만족하는 크리프의 수정계수는 0.35~0.95의 값이었으며, 수정 계수는 콘크리트 장기변형의 내 외부 구속의 정도를 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 도로교설계기준의 수정계수 0.5는 긴장력이 도입된 강합성단면의 조립식 바닥판에 대해서는 부적절하며, 2007년 도입된 AASHTO LRFD 도로교설계기준(2008)과 한계상태에 대한 도로교설계기준의 긴장력 손실에 적용된 수정계수 0.7과 0.8은 PS 콘크리트 합성거더의 연속화에 대한 손실률을 과소평가한다. 복합구조 합성단면의 수정계수는 0.4 이하의 값이 적절하다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.81-92
• /
• 2013

HSB를 적용한 플레이트거더의 압축플랜지 국부좌굴을 고려한 극한휨강도를 비선형 유한요소해석으로 분석하였다. 압축플랜지의 비탄성 국부좌굴 또는 소성항복이 휨강도를 지배하는 압축플랜지 세장비를 갖도록 해석대상 강거더를 선정하였다. HSB600 및 HSB800 강재로 제작된 균질단면 강거더와 HSB800 강재와 SM570-TMC 강재를 함께 적용한 하이브리드 단면을 고려하였으며, 일반강재와의 비교를 위하여 SM490-TMC 강거더에 대한 해석도 수행하였다. 비선형 유한요소해석 시에는 플랜지와 복부판을 쉘요소로 강재는 탄소성-변형경화 재료로 모델링하였으며, 초기변형과 단면의 잔류응력을 고려하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 기존 문헌의 실험결과를 비교하여 유한요소 해석결과를 검증하였으며, 초기변형과 잔류응력이 극한휨강도에 미치는 영향을 분석하였다. 총 60개 해석대상 강거더의 휨극한강도를 유한요소해석으로 구하고, 도로교설계기준, AASHTO LRFD와 Eurocode 3의 설계규정으로 구한 휨강도와 비교하여 이들 규정의 HSB 강거더에 대한 적용성을 검토하였다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제9권1호
• /
• pp.195-219
• /
• 2015

A partial (hybrid) seismic isolation scheme for precast girder bridges in the form of a "buffer-gap-elastomeric bearings" system has been endorsed in the literature as an efficient seismic design system. However, no guides exist to detail an optimal gap size for different configurations. A numerical study is established herein for different scenarios according to Euro code seismic requirements in order to develop guidelines for the selection of optimal buffer-gap arrangements for various design cases. Various schemes are hence designed for ductile and limited ductility behavior of the bridge piers for different seismic demand levels. Seven real ground records are selected to perform incremental dynamic analysis of the bridges up to failure. Bridges with typical short and high piers are studied; and different values of initial gaps at piers are also investigated varying from a zero gap (i.e., fully locked) condition up to an initial gap at piers that is three quarters the gap left at abutments. Among the main conclusions is that the as-built initial gaps at piers (and especially large gap sizes that are ${\geq}1/2$ as-built gaps at abutments) do not practically reduce the seismic design demand and do not affect the reserve capacity of the bridge against failure for bridges featuring long piers, especially when these bridges are designed a priori for ductile behavior. To the contrary, the "buffer-gap-elastomeric bearings" system is more effective for the bridge schemes with short piers having a large difference between the stiffness of the bearings and that of their supporting (much stiffer) squat piers, particularly for designs with limited ductility. Such effectiveness is even amplified for the case of larger initial as-built gap sizes at piers.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.483-490
• /
• 2007

현재 콘크리트 교량의 보강 공법으로 주로 사용되는 외부 강봉을 이용한 후 인장 공법은 적용 범위가 넓고 교량의 극한 및 항복에 대한 강성을 증가시켜 휨보강 효과가 뛰어나지만, 모재 접합부의 응력집중, 비효율적인 하중 분배, 고정앵커부 설치, 유지관리의 어려움 등의 단점이 있다. 본 연구는 기존의 외부 강봉을 이용한 후 인장 공법이 가지는 단점을 보완하고 강판 접합 공법의 장점을 접목한 새로운 개념의 보강 공법으로 온도 프리스트레싱 보강 공법을 제안하고자 한다. 온도 프리스트레싱 보강 공법은 프리스트레싱 보강 강판을 다단계로 가열하여 가열 단계별로 콘크리트 교량의 하부에 접합한 뒤, 열원을 제거하여 발생하는 다단계 수축력을 보강에 필요한 프리스트레싱력으로 이용하는 보강 공법이다. 본 연구에서 제안된 온도 프리스트레싱 보강 공법의 적용을 위한 기초적인 연구로 프리스트레싱 보강 강판을 콘크리트 교량에 설치하기 위한 고정장치의 마찰저항 강도 실험과 온도 프리스트레싱에 의하여 콘크리트 교량에 도입되는 프리스트레싱 효과의 확인을 위한 응력 도입 실험을 실시하여 제안된 공법을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.693-702
• /
• 2002

본 연구에서는 고속철도 열차와 교량구조물의 상호작용에 의한 동적응답을 보다 정밀하게 분석하기 위해 3차원의 주행차량모형을 적용한 20량편성정밀 열차모형과 경부고속철도의 주교량 형식인 2경간 연속 PSC 박스거더교(2@40m)를 대강으로 3차원의 뼈대요소를 사용한 교량모형을 이용하여 철도교의 동적거동 해석 프로그램을 개발하였으며, 열차의 주행시험 결과와의 비교를 통해 개발된 프로그램의 타당성을 검증하였다. 또한 보다 효율적인 열차모형을 제시하기 위해 다양한 편성모형 및 하중모형의 조합에 따른 분석결과에 의하면 가장 무거운 KTX의 동력차를 대상으로 주행차량모형을 적용하고 나머지 차량들은 주행하중모형을 적용한 혼합모형이 효율적인 것으로 판단되었으며, 경부고속철도와 같이 복선구조의 교량인 경우에는 열차의 교행에 의해 증폭될 수 있는 교량의 동적응답 특성에 대한 체계적인 검토가 필요한 것으로 나타났다