• Steel and Composite Structures
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• 제52권2호
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• pp.145-163
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• 2024

This paper presents six novel hybrid machine learning (ML) models that combine support vector machines (SVM), Decision Tree (DT), Random Forest (RF), Gradient Boosting (GB), extreme gradient boosting (XGB), and categorical gradient boosting (CGB) with the Harris Hawks Optimization (HHO) algorithm. These models, namely HHO-SVM, HHO-DT, HHO-RF, HHO-GB, HHO-XGB, and HHO-CGB, are designed to predict the ultimate strength of both rectangular and circular reinforced concrete (RC) columns. The prediction models are established using a comprehensive database consisting of 325 experimental data for rectangular columns and 172 experimental data for circular columns. The ML model hyperparameters are optimized through a combination of cross-validation technique and the HHO. The performance of the hybrid ML models is evaluated and compared using various metrics, ultimately identifying the HHO-CGB model as the top-performing model for predicting the ultimate shear strength of both rectangular and circular RC columns. The mean R-value and mean a20-index are relatively high, reaching 0.991 and 0.959, respectively, while the mean absolute error and root mean square error are low (10.302 kN and 27.954 kN, respectively). Another comparison is conducted with four existing formulas to further validate the efficiency of the proposed HHO-CGB model. The Shapely Additive Explanations method is applied to analyze the contribution of each variable to the output within the HHO-CGB model, providing insights into the local and global influence of variables. The analysis reveals that the depth of the column, length of the column, and axial loading exert the most significant influence on the ultimate shear strength of RC columns. A user-friendly graphical interface tool is then developed based on the HHO-CGB to facilitate practical and cost-effective usage.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.63-70
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• 2012

본 연구에서는 변위기반 성능설계 개념에 의해 기존 철근콘크리트 기둥과 콘크리트에 강재를 매입한 SRC 합성기둥에 대하여 최대 설계지진 가속도에 대한 내진성능개선의 성능설계을 비교하였다. SRC 합성기둥은 구조물의 강도를 증가시킬 뿐 아니라 연성도를 증가시키는 효과가 있다. SRC 합성기둥의 단면은 H형 강재와 원형의 중공 강관을 매입한 형태로 구성되어 있다. SRC 합성기둥에 대한 P-M상관도와 단면 공칭휨모멘트를 분석하고 이를 바탕으로 SRC 합성기둥에 대한 설계 변위 추정을 위해 변위기반 내진 설계 알고리즘을 제시하였다. 성능기반설계에 의한 성능개선설계를 위하여 목표성능변위 및 설계지진가속도 조건에 대해 직접변위 기반 설계방법 및 변위계수법에 의한 내진성능개선 설계 방법을 제시하였다. SRC 합성기둥은 기존 RC 기둥과 비교하여 성능개선 설계 결과 변위 연성비 및 변위성능에서 크게 개선된 성능설계 결과를 나타내었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권1호
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• pp.45-61
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• 2016

The domestic and foreign scholars conducted many studies on mechanical properties of wave web steel beam and high-strength spiral stirrups confined concrete columns. Based on the previous research work, studies were conducted on the anti-seismic property of the end plate bolt connected wave web steel beam and high-strength spiral stirrups confined concrete column nodes applied with pre-tightening force. Four full-size node test models in two groups were designed for low-cycle repeated loading quasi-static test. Through observation of the stress, distortion, failure process and failure mode of node models, analysis was made on its load-carrying capacity, deformation performance and energy dissipation capacity, and the reliability of the new node was verified. The results showed that: under action of the beam-end stiffener, the plastic hinges on the end of wave web steel beam are displaced outward and played its role of energy dissipation capacity. The study results provided reliable theoretical basis for the engineering application of the new types of nodes.

• Steel and Composite Structures
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• 제14권2호
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• pp.173-190
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• 2013

The major objective of this paper is to evaluate the behavior and ultimate resisting capacity of circular CFT columns. To consider the confinement effect, proper material models with respect to the confinement pressure are selected. A fiber section approach is adopted to simulate the nonlinear stress distribution along the section depth. Material nonlinearity due to the cracking of concrete and the yielding of the surrounding steel tube, as well as geometric nonlinearity due to the P-${\Delta}$ effect, are taken into account. The validity of the proposed numerical analysis model is established by comparing the analytical predictions with the results from previous experimental studies about pure bending and eccentric axial loading. Numerical predictions using an unconfined material model were also compared to investigate the confinement effects on various loading combinations. The ultimate resisting capacities predicted by the proposed numerical model and the design guidelines in Eurocode 4 are compared to evaluate the existing design recommendation.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.823-829
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• 2002

철근콘크리트 기둥-철골 보 합성골조는 철근콘크리트와 철골부재의 재료적인 장점을 살린 합리적인 구조물이나, 이질 재료간의 접합으로 인해 보-기둥 접합부의 설계와 해석에서는 많은 구조적인 문제점들이 생기게 된다. 이 연구에서는 철골 보의 하중이 콘크리트 기둥으로 원활히 전달되면서 현장 시공성이 우수한 새로운 형태의 합성골조 접합부의 형식을 제안하고자 한다. 이 연구에서 고안된 접합부는 H 형강을 반분한 T 형강을 시스템 내부 및 외부의 모든 응력 전달 요소를 연결하는 주요 요소로 하고, 보 플랜지의 인장력 전달을 위해 한 방향은 고강도 강봉을, 이와 직교하는 방향은 강재 연결판을 사용하였다. 스티프너보강된 ㄱ형강을 사용하여 보 플랜지의 인장력을 기둥면에 전달하도록 하였으며, T 형강에 용접된 전단 접합판을 보의 웨브와 고력볼트로 접합하여 전단력을 지지하도록 설계하였다. 이 연구에서는 보의 플랜지로부터 스티프너 보강된 ㄱ형강을 통해 강봉이나 연결판으로 전달되는 휨모멘트 전달성능을 확인하고자 구조성능 시험을 수행하였다. 시험체는 실제 보-기둥 접합부를 모델로 하여, 실물크기로 4개가 제작되었으며, 구조실험은 철골 보의 양 단부를 단순지지한 상태에서 기둥 중앙에 집중하중을 가해 보-기둥 접합부에 휨모멘트와 전단력을 작용시키는 방식으로 진행되었다. 실험결과, 이 연구에서 제안된 접합부는 현장 적용이 가능한 가공성과 운반성 및 시공성을 가지며, 철골 보-접합용 ㄱ형강 -연결용 강봉 및 연결판에 의한 응력전달이 매우 순조로운 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.55-63
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• 2015

사전제작 기술은 교량을 더 안전하고 주변과 친화적인 환경을 구축하며 작업 환경에 제한이 있을 경우에도 품질과 내구성을 개선하며 공사를 수행할 수 있다. 콘크리트 충전강관을 이용한 모듈러 하부구조 교각을 제안하였다. 프리캐스트 피어캡은 피어테이블과 프리스트레스를 도입한 프리캐스트 세그먼트로 구성되어 있다. 피어테이블은 매입형 강재를 사용하여 응력의 집중을 완화하였다. 피어캡과 교각은 4개 또는 6개의 CFT기둥으로 연결된다. 피어캡의 전단강도는 피어테이블에서 연장시킨 전단 스터럽에 의해 저항하게 된다. 횡방향 프리스트레스 힘은 사용하중에 의한 인장 응력을 제어하기 위하여 도입되었다. 이 논문에서는 모듈러 구조의 유효성을 정적실험을 통하여 평가하였다. 제안된 피어캡은 설계 요구사항들을 연속 철근과 프리스트레스에 의해 만족시켰다. 모듈러 구조의 표준화는 급속교체 및 교량의 급속시공에 효과적으로 사용될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권2호
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• pp.147-158
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• 2017

본 연구에서는 볼트조립 앵글을 적용한 선조립 합성기둥(이하 PSRC 합성기둥)의 압축성능을 연구하였다. 2/3 축소비율의 PSRC 기둥실험체 4개와 기존 SRC 기둥실험체 2개에 대하여 중심축 압축실험을 수행하였다. 횡보강재의 수직간격 및 단면형상과 앵글의 단면형상을 실험변수로 고려하였다. 실험결과, PSRC 기둥실험체는 기존 SRC 기둥실험체와 비교하여 비슷한 압축하중 재하능력 및 변형능력을 발휘하였다. PSRC 합성기둥의 경우, 횡방향 강판의 좁은 횡보강 간격과 Z형 단면의 강판이 압축강도 및 변형능력 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 PSRC 합성기둥은 현행설계기준에 의한 공칭 압축강도보다 큰 압축하중 재하능력을 나타내었다. 실험체들에 대한 수치해석결과는 피복 콘크리트 탈락으로 인한 하중감소를 제외하고 초기강성 및 하중재하능력을 비교적 잘 예측하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권6호
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• pp.1221-1236
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• 2016

Modular structures consist of standardized modules and their connections. A modular bridge pier is proposed to accelerate bridge construction. Multiple concrete-filled steel tubes (CFTs) using commercial steel tubes were chosen as the main members. Buckling restrained bracings and enhanced connection details were designed to prevent premature low-cycle fatigue failure upon cyclic loading. The pier had a height of 7.95 m, widths of 2.5 m and 2.0 m along the strong and weak axis, respectively. Cyclic tests were performed on the modular pier to investigate structural performance. Test results showed that four CFT columns reached yielding without a premature failure of the bracing connections. The ultimate capacity of the modular pier was reasonably estimated based on the plastic-hinge-analysis concept. The modular CFT pier with enhanced bracing showed improved displacement ductility without premature failure at the welding joints.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.83-97
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• 2011

본 논문에서는 콘크리트 채움 U형 강재보와 철근콘크리트 기둥으로 구성된 접합부의 내진 상세를 개발하였다. 접합부 내진성능을 평가하기 위하여 세 개의 보-기둥 접합부 실험체를 반복주기하중에 대하여 실험하였다. 보춤과 기둥 단면 형상을 실험 변수로 하였다. 합성보의 춤은 슬래브 두께를 포함하여 610mm, 710mm이며, 철근콘크리트 기둥은 사각단면과 원형단면이 사용되었다. 접합부를 보강시키기 위하여 사각단면 기둥과 원형단면 기둥에 각각 대각 철근과 외다이어프램 강판을 사용한 특수 상세가 사용되었다. 실험 결과 실험체는 강도와 변형능력, 에너지 소산에 있어서 우수한 성능을 보여주었다. 변형능력은 특수모멘트골조 기준인 4% 이상의 층간변위각을 발휘하였다.

• Advances in Computational Design
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• 제1권4호
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• pp.329-344
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• 2016

In this paper, a methodology to simulate the whole-building behaviour of the tall building under fire is developed by the author using a 3-D nonlinear finite element method. The mechanical and thermal material nonlinearities of the structural members, such as the structural steel members, concrete slabs and reinforcing bars were included in the model. In order to closely simulate the real condition under the conventional fire incident, in the simulation, the fire temperature was applied on level 9, 10 and 11. Then, a numerical investigation on the whole-building response of the building in fire was made. The temperature distribution of the floor slabs, steel beams and columns were predicted. In addition, the behaviours of the structural members under fire such as beam force, column force and deflections were also investigated.