• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제9권4호
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• pp.337-357
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• 2022

The objective of this study is to present a data-driven machine learning (ML) framework for predicting ultimate shear strength and failure modes of reinforced concrete ledge beams. Experimental tests were collected on these beams with different loading, geometric and material properties. The database was analyzed using different ML algorithms including decision trees, discriminant analysis, support vector machine, logistic regression, nearest neighbors, naïve bayes, ensemble and artificial neural networks to identify the governing and critical parameters of reinforced concrete ledge beams. The results showed that ML framework can effectively identify the failure mode of these beams either web shear failure, flexural failure or ledge failure. ML framework can also derive equations for predicting the ultimate shear strength for each failure mode. A comparison of the ultimate shear strength of ledge failure was conducted between the experimental results and the results from the proposed equations and the design equations used by international codes. These comparisons indicated that the proposed ML equations predict the ultimate shear strength of reinforced concrete ledge beams better than the design equations of AASHTO LRFD-2020 or PCI-2020.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권3호통권70호
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• pp.355-363
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• 2004

선행연구에서 개발된 개선된 초기형상해석법을 이용하여 케이블지지교량의 초기장력과 보강거더, 주탑의 축방향 압축력을 구하였으며, 이를 이용하여, 케이블 지지교량의 전체 시스템에 대한 좌굴해석을 할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 케이블은 트러스요소, 주탑과 보강거더는 보-기둥요소로 모델링하고 대응하는 탄성 및 기하강성행렬을 제시하였다. 초기평형해석을 통하여 얻은 부재력을 이용하여 좌굴파라미터값을 결정하고 이에 대응하는 각 주요부재의 좌굴하중을 산정하고 유효좌굴길이를 구한다. 사장교 및 자정식 현수교에 대하여 결과를 제시하였으며, 결론적으로 이렇게 구한 유효좌굴길이는 축방향력 및 휨모멘트를 동시에 받는 케이블 지지교량의 부재의 안정성 검토에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권3호통권76호
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• pp.357-363
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• 2005

건축물이 고층이 될 수록 고강도 강재의 사용요구가 증대된다. 그러나 고강도 강재는 일반 강재와는 전혀 다른 기계적 특성을 갖고 있다. 고강도 강재를 건축구조물에 적용하기 위해서는 비탄성 영역에서의 거동이 일반 강재와 동등한가를 확인해야 한다. 본 연구에서는 SM570TMC 강재로 제작된 박스형 및 H형 단면을 갖는 기둥의 국부좌굴강도를 평가하기 위해서 중심압축실험을 세장비를 변수로 수행하였다. 단주압축 실험결과 판폭두께비의 제한치를 만족하는 기둥부재의 최대내력은 국부좌굴에 의해 결정되며, 판폭두께비를 만족시키지 못하는 경우에는 최대내력에 도달하기 전에 국부좌굴이 발생되었으나 급격한 내력저하는 발생되지 않았다. 장주압축 실험결과 SM570TMC 강재는 허용응력도 설계법과 한계상태 설계법에서 정하고 있는 설계기준을 만족하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.197-206
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• 2003

본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용한 비선형 탄성 최적설계 방법을 제시하였다. 제안한 비선형 탄성해석은 종래 설계의 단점 즉 탄성해석 후 비선형 효과를 고려하기 위하여 $B_1$, $B_2$ 계수를 사용하는 불합리성을 극복하였다. 유전자 알고리즘은 다윈(Darwin)의 적자생존의 개념을 기본으로 선택, 교배 및 돌연변이라는 세 가지 연산을 수행함으로써 최적설계에 필요한 설계변수 즉 부재 단면을 형성하여, 제약조건을 모두 만족하는 최소 구조물 중량을 제공하는 설계변수를 선택하면서 최적설계를 수행하였다. 목적함수로는 구조물의 총중량을 사용하였으며, 제약조건식으로는 하중저항능력, 사용성 및 연성도를 사용도를 사용하여 최적설계를 수행하였다. 2차원 강뼈대 구조물, 3차원 강뼈대 구조물, 그리고 3차원 강아치교의 설계예제를 수행하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권5호
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• pp.643-660
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• 2013

In the present work, the capacity ratings of steel truss bridges have been carried out incorporating dynamic effect of moving vehicles and its accumulating effect as fatigue. Further, corrosion in the steel members has been taken into account to examine the rating factor. Dynamic effect has been considered in the rating procedure making use of impact factors obtained from simulation studies as well as from codal guidelines. A steel truss bridge has been considered to illustrate the approach. Two levels of capacity ratings- the upper load level capacity rating (called operating rating) and the lower load level capacity rating (called inventory rating) were found out using Load and Resistance Factor Design (LRFD) method and a proposal has been made which incorporates fatigue in the rating formula. Random nature of corrosion on the steel member has been taken into account in the rating by considering reduced member strength. Partial safety factor for each truss member has been obtained from the fatigue reliability index considering random variables on the fatigue parameters, traffic growth rate and accumulated number of stress cycle using appropriate probability density function. The bridge has been modeled using Finite Element software. Regressions of rating factor versus vehicle gross weight have been obtained. Results show that rating factor decreases when the impact factor other than those in the codal provisions are considered. The consideration of fatigue and member corrosion gives a lower value of rating factor compared to those when both the effects are ignored. In addition to this, the study reveals that rating factor decreases when the vehicle gross weight is increased.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.193-204
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• 2019

본 연구에서는 국내 16개의 무공케이슨 방파제 설계자료를 이용하여 원호활동에 대한 신뢰성분석을 통하여 신뢰성 수준을 분석하였다. 신뢰성 분석을 위하여 지반의 강도 및 단위중량, 피복재와 상치구조물의 단위중량, 상치구조물 상부에 재하되는 하중의 불확실성을 결정하였다. 해석변수의 불확실성을 반영하여 임의로 재현된 무공케이슨 방파제 물성에 대하여 Bishop 간편법을 이용하여 하중 및 저항을 산정하였다. 충분히 많은 회수의 무공케이슨 방파제에 대한 해석을 Monte Carlo Simulation으로 수행하였고, 모든 해석 케이스에 도출된 하중과 저항 값을 수집하여 통계분석을 하였다. Monte Carlo Simulation으로부터 도출되는 파괴확률이 아주 낮은 경우가 파괴확률의 수렴 문제가 발생하여 하중과 저항의 통계특성을 반영하여 FORM(First-Order Reliability Method) 해석을 통해 신뢰수준을 평가하였다. 무공케이슨 방파제의 안전율, 하중 및 저항의 불확실성, 하중 및 저항의 상관성이 신뢰수준에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.721-730
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• 1998

강 구조물의 접합부는 구조물이 안전에 큰 영향을 미치는 부분으로서 이에 대한 연구는 많이 이루어지고 있으나 순수 인장력을 받는 접합부의 블록전단 파단에 대한 연구는 외국에서도 근래에 시작되었으며 현재 국내에서는 연구실적이 없는 상태이다. 본 연구는 최근 우리나라에서 제정된 강구조 한계상태설계기준에 따른 블록전단 산정식의 타당성을 인장력을 받는 ㄱ형강 접합부의 실험에 의하여 규명하고자 한다. 연구방법은 기존의 연구결과의 블록전단 파단형상 및 극한내력을 본 연구와 비교분석하고 기준 산정식의 합당성을 평가하였다. 실험결과 접합부는 2가지 형상, 인장항복 전단파단과 전단항복 인장파단이 일어났으며 실험 파단하중이 기준식에 의한 내력보다 약 15% 크게 나타나고 있어 앞으로 보다 많은 연구에 의해 강구조 한계상태 설계법의 블록전단 산정식에 대한 평가가 필요하다고 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.493-503
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• 2009

교량의 여유도는 주부재의 손상시 하중을 지탱할 수 있는 능력으로서 거더 개수, 지간, 형고, 내부지점, 부부재 등의 다양한 인자가 영향을 미치게 된다. 그러나, AASHTO 및 국내 도로교설계기준과 같은 현행 규정에서는 교량의 여유도를 단지 주거더의 개수로만 정의하고 있고, 그 평가 방법 및 요구 수준은 아직 제시되지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 플레이트거더교를 대상으로 심각한 피로손상이 발생한 경우 주요 인자들을 고려하고 신뢰도 기법에 기반하여 교량의 여유도 평가 기법을 제안하였다. 또한, LRFD법 기반의 기준 교량에 대해 손상 시 내하력 해석과 신뢰성 해석을 수행하여 여유도의 요구 수준을 목표 시스템 신뢰도 지수 형태로 제안하였다. 마지막으로 현행 ASD법으로 설계된 단순 및 연속 플레이트거더교의 거더 수에 따른 여유도 수준을 평가 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.537-544
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• 2009

AISC(2005)나 KBC(2005)등의 기준에서는 콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Steel Tube) 기둥의 내력산정에서 폭두께비의 제한을 두고 있으며 최대 폭두께비를 초과하는 기둥에 대해서는 설계식을 제시하지 않고 있다. 본 연구는 stiffened (양단지지) 플레이트에서는 좌굴이 발생하더라도 바로 내력저하가 발생하지 않고 상당한 양의 좌굴 후 강도를 발휘할 수 있어 폭두께비가 큰 강관을 사용하는 것이 경제적일 수 있다는 점을 착안, 유효폭 개념을 도입해서 폭두께비가 큰 각형 CFT의 강도를 계산할 수 있는 설계식을 제안하였다. AISC 2005, KBC 2005와 본 연구에서 제안한 식을, 폭두께비를 변수로 수행한 4개의 각형 CFT 기둥 실험결과와 비교하였며 제안된 설계식의 적용가능성을 확인하였다. 이에 Uy(2005), Dalin Liu(2005)는 폭두께비가 큰 단주 CFT에 한에서 선행 연구된 실험데이타를 근거로 제안 설계식을 단순적용 하였다. 폭두께비가 초과된 각형CFT 단주를 검토 대상기본으로 1. 용접 조립된 정사각형 단면 2. 모살용접된 정사각형 단면 (b/t 60mm. 80mm, 100mm) 3. 한 폭면의 폭두께비가 초과하는 직사각형단면의 (b/t 45.5) 실험체를 선정하여 제안식의 타당성을 검토해 보고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.437-444
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• 2008

현재 국내에 유통되고 있는 강관은 국내산과 수입산이 혼용되고 있으며, 수입산 강관은 가격경쟁 면에서 그 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 본 연구는 국내에 유통되고 있는 일반구조용 원형강관 및 비계용 강관에 대하여 소재의 인장시험과 Stub -column 압축시험 및 기둥의 좌굴실험을 통하여 일반구조용 강관의 기계적 성질과 기둥의 강도 및 거동을 파악하고자 한다. 또한 한계상태설계법의 기준식과 복수강도곡선의 적용으로 이론값과 실험값을 비교하여 기계적 요구 성능 및 적합성 여부를 조사하고, 설계기준에 대한 기초자료를 확보하고자 한다. 단주압축 실험결과 관경두께비를 만족하는 시험체의 경우에는 최대내력에 도달한 후 서서히 내력이 저하되는 결과를 나타내었다. 기둥좌굴 실험결과, 최대내력은 일정한 좌굴내력 범위를 나타내었으며 전반적으로 한계상태설계법의 기준곡선에 만족하는 결과를 나타내었다.