• Computers and Concrete
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• 제10권2호
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• pp.149-171
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• 2012

The problem of a concrete cross section under flexural and axial loading is indeterminate due to the existence of more unknowns than equations. Among the infinite solutions, it is possible to find the optimum, which is that of minimum reinforcement that satisfies certain design constraints (section ductility, minimum reinforcement area, etc.). This article proposes the automation of the optimum reinforcement calculation under any combination of flexural and axial loading. The procedure has been implemented in a program code that is attached in the Appendix. Conventional-strength or high-strength concrete may be chosen, minimum reinforcement area may be considered (it being possible to choose between the standards ACI 318 or Eurocode 2), and the neutral axis depth may be constrained in order to guarantee a certain sectional ductility. Some numerical examples are presented, drawing comparisons between the results obtained by ACI 318, EC 2 and the conventional method.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제6권6호
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• pp.643-655
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• 2005

The frontal crash optimization of S-shaped closed-hat section member using the homogenization method, design of experiment (DOE) and response surface method (RSM) was studied. The optimization to effectively absorb more crash energy was studied to introduce the reinforcement design. The main focus of design was to decide the optimum size and thickness of reinforcement. In this study, the location of reinforcement was decided by homogenization method. Also, the effective size and thickness of reinforcements was studied by design of experiments and response surface method. The effects of various impact velocity for reinforcement design were researched. The high impact velocity reinforcement design showed to absorb the more crash energy than low velocities design. The effect of size and thickness of reinforcement was studied and the sensitivity of size and thickness was different according to base thickness of model. The optimum size and thickness of the reinforcement has shown a direct proportion to the thickness of base model. Also, the thicker the base model was, the effect of optimization using reinforcement was the bigger. The trend curve for effective size and thickness of reinforcement using response surface method was obtained. The predicted size and thickness of reinforcement by RSM were compared with results of DOE. The results of a specific dynamic mean crushing loads for the predicted design by RSM were shown the small difference with the predicted results by RSM and DOE. These trend curves can be used as a basic guideline to find the optimum reinforcement design for S-shaped member.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권6호
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• pp.2156-2172
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• 2022

This paper investigates the optimum fiber reinforcement for prestressed concrete containment vessels (PCCVs) under internal pressure. To achieve this aim, steel fiber, which is the most widely used fiber type in current engineering applications, is adopted to constitute steel fiber-reinforced concrete (SFRC) to substitute the conventional concrete in the PCCV. The effects of characteristic parameters, 𝜆_sf, of the steel fiber affecting significantly the mechanical behavior of the concrete are first taken into account. Partial or complete concrete regions of the PCCV are also considered to be replaced by SFRC to balance the economy and safety. By adopting the ABAQUS software, the ultimate bearing capacity and performance for the fiber-reinforced PCCV are scientifically studied and quantified, and the recommendations for the optimum way of fiber reinforcement are presented.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권11호
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• pp.2866-2874
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• 2000

This paper is concerned with the optimum design for external reinforcement of a nuclear reactor pressure vessel(RPV) in a severe accident. During the severe reactor accident of molten core, the temperature and the pressure in the nuclear reactor rise to a certain level depending on the initial and subsequent condition of a severs accident. The reis of the temperature and the internal pressure cause deterioration of the load carrying capacity and could cause failure of the RPV lower head. The deterioration of failure can be mitigated by the external cooling or the reinforcement of the lower head with additional structures. While the external cooling forces the temperature of an RPV to drop to the desired level, the reinforcement of the lower head can attain both the increase of the load carrying capacity and the temperature drop. The reinforcement of the lower head can be optimized to have the maximum effect on the collapse pressure and the temperature at the inner wall. Optimization results are compared to both the result without the reinforcement and the result with the designated reinforcement.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.43-50
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• 2016

철도하중을 지지하고 있는 성토사면을 연직으로 굴착할 경우 철도노반의 안정성 확보를 위하여 보강이 필요하다. 본 연구에서는 사면굴착 후 전면 벽체를 형성하고, 통상적으로 사용되고 있는 쏘일네일링 시스템보다 짧으면서도 대구경인 봉상보강재를 적용하여 보강재의 길이, 수평 간격, 직경 및 설치 각도를 기준으로 총 15개 Case로 구분하여 각각에 대하여 조건별 안정성을 3차원 수치해석을 이용하여 검토하였다. 수치해석시 보강재와 주변 그라우팅과의 접촉면을 고려하기 위하여 그라우트재의 점착력과 강성 및 주면장을 고려하였다. 굴착심도 3m인 경우, 그라우트 직경 변화에 따른 변위해석 결과 보강재 직경이 커질수록 변위가 감소하나 직경 0.3m일 경우와 0.4m일 경우의 변위 차이가 미소하므로 경제성을 고려한다면 직경 0.3m가 가장 적합한 것으로 검토되었다. 보강재 조건별로 굴착 시 지표면 침하량과 벽체의 수평변위 및 보강재의 응력 및 경제성을 수치해석적으로 검토한 결과, 보강재 길이 3m, 직경 0.3m, 수평간격 1.5m, 경사각도 10도로 보강재를 배치하는 것이 최적의 조건으로 검토되었다. 또한 보강노반의 잠재적인 파괴면은 보강재 끝단에서 약 60도의 경사면으로 나타났으며, 철도하중 재하 시 보강재가 지표침하 및 벽체 수평변위를 안정적으로 억제하고 있는 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.199-211
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• 2009

쾌적한 지상공간의 삶을 위하여 전세계적으로 지하공간 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 규모도 점차 대형화하고 었는 추세이다. 하지만 밀집한 상부 구조물에 대한 피해 우려와 기존 지하공간과의 간섭 등으로 인하여 새로운 지하공간 건설 시 많은 주의가 필요한 실정이다. 천층에 굴착되는 터널의 경우, 굴착으로 인한 상부 구조물의 피해를 최소화하기 위하여 구조물 하부 및 터널 주변지반의 보강이 필수적이나 그 적정범위에 대한 기준은 마련되어있지 않은 설정이다. 본 논문에서는 직경 20 m의 대단면 터널이 구조물 하부에 시공되는 경우에 대해서 수치해석을 실시하여, 터널과 구조물간의 수직 및 수평이격거리에 따른 구조물 피해정도를 조사하였고 보강이 필요한 경우에는 각각의 경우별로 최적의 보강범위를 제시하였다. 본 논문에서 다룬 지반조건에 대한 해석결과, 수직이격거리가 0.50(D 터널등가직경)인 경우에는 수평이격거리가 0D에 근접하면서부터 보강이 필요한 것으로 나타났으며, 수직이격거리가 0.75D인 경우에는 터널이 구조물 하부에 위치할 때 보강이 필요하였다. 또한 수직이격거리가 1D 이상인 경우에는 수평이격거리에 상관없이 보강이 필요 없는 것으로 나타났다. 구조물 기초지반 보강범위는 갚이 7 m, 폭은 구조물 전제를 포함하여 터널 측벽에서 5 m 벗어난 곳까지이다. 상황에 따라 적절한 보강공법을 선택하였을 경우, 이와 같은 보강범위는 구조물 안정에 충분한 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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• pp.96-102
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• 1998

The characteristics of roadbed are very important factors in the design of railways. Laboratory model tests were performed to investigate the effectiveness of geogrid placement in the subbase layers on reinforcement. Design parameters of reinforcement were determined through the laboratory model tests. The results indicated that geogrid reinforcement is increased the bearing capacity and reduced the settlement of railway foundation. The optimum length of geogrid reinforcement is about 4B. The effective depth of geogrid placement from the bottom of ballast is about 0.1B-0.2B depended on magnitude of applied load.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제51권3호
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• pp.361-375
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• 2014

The main aim of this paper is to investigate the relationship between thickness and height of the axially symmetric cylindrical reinforced concrete (RC) walls by the help of a meta-heuristic optimization procedure. The material cost of the wall which includes concrete, reinforcement and formwork, was chosen as objective function of the optimization problem. The wall thickness, compressive strength of concrete and diameter of reinforcement bars were defined as design variables and tank volume, radius and height of the wall, loading condition and unit cost of material were defined as design constants. Numerical analyses of the wall were conducted by using superposition method (SPM) considering ACI 318-Building code requirements for structural concrete. The optimum wall thickness-height relationship was investigated under three main cases related with compressive strength of concrete and density of the stored liquid. According to the results, the proposed method is effective on finding the optimum design with minimum cost.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.259-269
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• 2005

본 연구에서는 철근콘크리트 연속보의 이산최적설계를 수행하기 위해서 유전알고리즘을 적용하였다. 콘크리트, 거푸집, 주철근 및 스터럽의 경비를 포함한 경비 최소화를 목적함수로 하였고, 제약조건으로는 휨강도와 전단강도, 처짐, 균열, 철근간격, 피복두께, 철근비 상 하한치 및 단면형상에 대한 기하학적 제약조건과 더불어 주철근의 정착을 고려하였다. 보의 폭과 유효깊이, 철근량을 설계변수로 취하였으며, 설계변수 값은 실무에서 사용되는 단면치수와 철근량을 데이터베이스화한 이산집합으로부터 선택되도록 하였다. GA의 신뢰성을 검증하기 위해서 이산변수로 철근콘크리트보에 대한 최적설계를 수행한 기존 문헌과 그 결과값을 비교 검토하였으며, GA의 적용성 및 효율성을 보이기 위하여 국내 구조설계기준을 만족하는 3경간 및 5경간 철근콘크리트보에 대해 이산최적설계를 수행하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.5-14
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• 2018

최근 국내에 사용되고 있는 보강토옹벽 공법은 전면체의 재질, 보강재, 축조방법, 축조경사에 따라 수많은 종류가 제안되었으나 각 공법에 따른 설계방법이나 상세검토항목 등의 규정이 명확하지 않으며 집중호우에 따른 붕괴도 빈번하게 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 보강토옹벽의 설계에 있어서 좀 더 안정된 기술적 접근을 위해 설치높이별 단면을 가정하고 단일 강도의 보강재를 사용한 보강토옹벽의 인발파괴와 높이별 최적의 보강재 조합을 산정하고 산정된 각 단면에 대해서 보강길이비(L/H)에 따른 안전율 변화를 통하여 보강재의 최적 설계와 다단식 보강토옹벽의 최적 설계 그리고 보강재인 토목섬유의 재질에 따른 최적 길이비를 산정하여 제시하였다.