• Computers and Concrete
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• 제19권6호
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• pp.711-716
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• 2017

This paper presents a method using artificial neural networks (ANNs) to predict the residual moment capacity of thermally insulated reinforced concrete (RC) beams exposed to fire. The use of heat resistant insulation material protects concrete beams against the harmful effects of fire. If it is desired to calculate the residual moment capacity of the beams in this state, the determination of the moment capacity of thermally insulated beams exposed to fire involves several consecutive calculations, which is significantly easier when ANNs are used. Beam width, beam effective depth, fire duration, concrete compressive and steel tensile strength, steel area, thermal conductivity of insulation material can influence behavior of RC beams exposed to high temperatures. In this study, a finite difference method was used to calculate the temperature distribution in a cross section of the beam, and temperature distribution, reduction mechanical properties of concrete and reinforcing steel and moment capacity were calculated using existing relations in literature. Data was generated for 336 beams with different beam width ($b_w$), beam account height (h), fire duration (t), mechanical properties of concrete ($f_{cd}$) and reinforcing steel ($f_{yd}$), steel area ($A_s$), insulation material thermal conductivity (kinsulation). Five input parameters ($b_w$, h, $f_{cd}$, $f_{yd}$, $A_s$ and $k_{insulation}$) were used in the ANN to estimate the moment capacity ($M_r$). The trained model allowed the investigation of the effects on the moment capacity of the insulation material and the results indicated that the use of insulation materials with the smallest value of the thermal conductivities used in calculations is effective in protecting the RC beam against fire.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권4호
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• pp.19-27
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• 2011

이 연구는 새로운 형태의 FRP-콘크리트 합성말뚝인 하이브리드 CFFT(HCFFT)를 개발하는 과정의 일부이다. 이 논문에서는 CFFT와 HCFFT의 압축강도실험을 통하여 구조적 거동을 분석하였다. 압축강도실험에 앞서 PFRP와 FFRP 재료의 역학적 성질을 조사하였다. HCFFT 압축강도실험은 콘크리트 강도와 FFRP의 두께를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 그리고, FFRP 두께를 변수로 PFRP를 제외한 CFFT 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 HCFFT와 비교 분석하였다. 실험 결과, HCFFT의 압축강도는 CFFT에 비하여 11~47% 향상되는 것으로 나타났다. 실험구간내의 필라멘트 와인딩 FRP 보강두께의 증가에 따른 HCFFT의 압축강도는 선형으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 실험체와 동일한 조건의 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과는 실험결과에 비하여 모든 시편에서 약간 작은 값을 보였으며, 0.14%에서 17.95%까지의 오차범위 내에 있음을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권4호
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• pp.282-291
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• 2010

기존의 중공재에 비해 다량의 목질부를 제거하여 천공한 스킨 팀버는 짧은 건조시간과 건조 결함 발생이 적은 점, 상당히 낮은 수준(MC 8~9%)까지 함수율을 떨어트릴 수 있다는 이점, 약제 주입처리의 용이함, 한옥을 포함한 중목구조의 대단면 경량 구조부재로서의 사용 가능성, 다양한 가구나 생활용품으로의 가능성 등 많은 장점을 가지고 있는 재료이다. 하지만 고부가가치 재료로 사용되기 위해서, 그리고 일반 소비자들에게 구조적 신뢰감을 제공하기 위해서는 스킨 팀버를 하이브리드 구조부재로 만들 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 가능한 얇은 철판을 사용하여 소나무와 낙엽송 개량 스킨 팀버를 제작하고 압축 성능을 분석하였다. 이에 따른 본 연구의 결론은 다음과 같다: 1. 소나무와 낙엽송 개량 스킨 팀버의 경우 무처리 스킨 팀버에 비해 재료 성능의 균일성을 가져올 수 있었다. 2. 소나무나 낙엽송 개량 스킨 팀버 모두 철판두께별 압축 성능의 유의차가 존재하지 않아 두꺼운 철판을 사용 할 필요성이 없다고 판단되었다. 소나무 개량 스킨 팀버와 낙엽송 개량 스킨 팀버간의 압축 성능 역시 유의차가 존재하지 않아 사용자의 기호에 따라 사용할 수 있을 것으로 판단되었다. 4. 소나무 개량 스킨 팀버의 경우 다양한 파괴 형태를 보였지만 낙엽송 스킨 팀버의 경우 전체적으로 splitting의 파괴 모드를 보이는 것이 특징이었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권5호
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• pp.939-956
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• 2015

In this study, in order to propose an efficient model to predict the torque capacity of steel fiber reinforced concrete (SFRC) beams, the existing experimental data related to torsional response of beams is reviewed. It is observed that existing data neglects the effects of some parameters on the variation of torque capacity. Thus, an experimental research was also conducted to obtain the effects of neglected parameters. In the experimental study, a total of seventeen SFRC beams are tested against torsion. The parameters considered in the experiments are concrete compressive strength, steel fiber aspect ratio, volumetric ratio of steel fibers and longitudinal reinforcement ratio. The effect of each parameter is discussed in terms of torque versus unit angle of twist graphs. The data obtained from this experimental research is also combined with the data got from previous studies and employed in artificial neural network (ANN) analysis to estimate the ultimate torque capacity of SFRC beams. In addition to parameters considered in the experiments, aspect ratio of beam cross-section, yield strengths of both transverse and longitudinal reinforcements, and transverse reinforcement ratio are also defined as parameters in ANN analysis due to their significant effects observed in previous studies. Assessment of the accuracy of ANN analysis in estimating the ultimate torque capacity of SFRC beams is performed by comparing the analytical and experimental results. Comparisons are conducted in terms of root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE) and coefficient of efficiency ($E_f$). The results of this study revealed that addition of steel fibers increases the ultimate torque capacity of reinforced concrete beams. It is also found that ANN is a powerful method and a feasible tool to estimate ultimate torque capacity of both normal and high strength concrete beams within the range of input parameters considered.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.89-100
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• 2019

본 연구에서는 동재하시험을 통해 매입공법으로 선단이 암반에 근입된 초고강도 PHC 말뚝의 지지력 특성을 분석하였다. 초고강도 PHC 말뚝은 일반 고강도 PHC 말뚝에 비해 콘크리트의 강도가 높아 허용구조내력을 향상시킬 수 있었다. 초고강도 PHC 말뚝의 최적 설계를 위해서는 지반지지력도 증가된 구조내력과 균형을 맞출 수 있도록 증가되어야 할 것이다. 오늘날, 지반지지력 검증을 위한 동재하시험 시 경험적으로 고강도 PHC 말뚝과 유사한 항타에너지를 초고강도 PHC 말뚝에 적용하고 있는 실정이다. 동재하시험 결과를 기반으로 초고강도 PHC 말뚝의 지지력에 영향을 미치는 요소들을 분석한 결과, 선단지지력에 대해 선단 주변지반의 표준관입시험 N값의 영향은 미미하였으며, 항타에너지가 증가할수록 선단지지력이 증가하는 경향을 보였다. 그러나 주면마찰력의 경우, 항타에너지의 증가에 따른 변화가 나타나지 않았다. 또한, 허용지지력을 판단하는 Restrike 시험시 선단지지력의 영향은 극히 작아 허용지지력 판단시 합리적인 방안이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.617-624
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• 2021

각형강관 기둥에 콘크리트를 충전하여 사용하는 콘크리트충전 강관구조가 구조부재로 사용되면 기둥 부재의 내력과 변형 능력이 증가되어 높은 효율성을 가진 구조물 구현이 가능해 진다. 콘크리트충전 강관구조에 대한 국내의 설계 기준은 대한건축학회에서 2005년에 제정한 후, 2009년과 2016년에 각각 개정되었다. 연구 목적은 콘크리트충전 각형강관 단주를 대상으로 일축 압축실험을 실시하여 압축내력 및 변형능력에 주는 영향을 파악하고, 국내의 건축구조기준의 기준식을 검증하여 차후 수정 및 보완에 필요한 자료를 제공하는데 있다. 실험에서 강관은 냉간가공으로 제작된 각형강관을 사용하였고, 시험체는 강관의 폭두께비를 변수로 총 26개를 제작하여 중심 압축실험을 실시하였다. 실험결과 콘크리트충전 각형강관 단주의 압축내력과 변위관계 및 파괴모드를 얻었고, 실험결과를 분석하여 콘크리트의 충전효과와 폭두께비의 영향을 파악하였다. 충전된 콘크리트의 압축내력은 일축응력 상태보다 9%정도 증가하였는데, 이것은 차후 건축구조기준에 반영할 필요가 있다. 실험결과를 건축구조기준과 비교한 결과, 냉간가공된 각형강관의 경우 건축구조기준의 콤팩트단면 한계폭두께비 2.26은 다소 과대 평가하고 있기 때문에 수정이 필요하며, 보수적으로 보완한 계수 1.35로 제한하여 보다 더 안정적인 설계식을 제안하였다.

• Computers and Concrete
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• 제19권3호
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• pp.233-241
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• 2017

During the last two decades, CFRP have been extensively used for repair and rehabilitation of existing structures as well as in new construction applications. For rehabilitation purposes CFRP are currently used to increase the load and the energy absorption capacities and also the shear strength of concrete columns. Thus, the effect of CFRP confinement on the strength and deformation capacity of concrete columns has been extensively studied. However, the majority of such studies consider empirical relationships based on correlation analysis due to the fact that until today there is no general law describing such a hugely complex phenomenon. Moreover, these studies have been focused on the performance of circular cross section columns and the data available for square or rectangular cross sections are still scarce. Therefore, the existing relationships may not be sufficiently accurate to provide satisfactory results. That is why intelligent models with the ability to learn from examples can and must be tested, trying to evaluate their accuracy for composite compressive strength prediction. In this study the forecasting of wrapped CFRP confined concrete strength was carried out using different Data Mining techniques to predict CFRP confined concrete compressive strength taking into account the specimens' cross section: circular or rectangular. Based on the results obtained, CFRP confined concrete compressive strength can be accurately predicted for circular cross sections using SVM with five and six input parameters without spending too much time. The results for rectangular sections were not as good as those obtained for circular sections. It seems that the prediction can only be obtained with reasonable accuracy for certain values of the lateral confinement coefficient due to less efficiency of lateral confinement for rectangular cross sections.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.573-581
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• 2013

이 논문은 강섬유보강콘크리트와 GFRP (glass fiber reinforced polymer)사이의 부착 특성을 조사하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험 주요 변수로는 보강근 지름, 섬유혼입량, 피복두께 및 콘크리트의 압축강도를 설정하였다. 부착파괴는 주로 콘크리트 피복에서의 쪼갬으로 인하여 유발되며, 이러한 콘크리트의 쪼갬파괴는 보강근과 콘크리트 사이의 변형 차이로 유발되는 인장력때문에 발생한다. 따라서, 보강근과 콘크리트 사이의 부착파괴를 방지하기 위하여, 콘크리트 피복부위의 인장강도를 향상시켜야 한다. 실험결과를 살펴보면, 섬유혼입량 증가는 부착강도를 크게 향상시키고 있으며, 피복두께는 최종 파괴모드를 변화시킴을 확인할 수 있었다. 보강근의 지름 또한 최종 파괴모드를 변화시킴을 확인할 수 있었다. 일반적으로 보강근의 지름은 부착특성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으나, 섬유혼입량은 부착특성에 큰 영향이 없는 것으로 알려져 있다. 콘크리트 압축강도의 증가는 보강근과 콘크리트 사이의 부착강도를 증가시켰으며, 이는 압축강도의 증가가 직접적으로 인장강도의 증가를 유발하기 때문이라고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.119-126
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• 2008

국내에서 공동주택이 대량으로 공급되었던 1980~1990년대에는 콘크리트의 설계기준강도가 약 18MPa로 낮았으며 또한 대부분의 기둥은 수직하중만을 고려하여 설계되었다. 본 연구에서는 수명이 오래된 콘크리트 기둥의 성능을 향상시키기 위하여 시공이 간편하고 내식성이 우수하며 인장성능이 매우 뛰어난 탄소섬유시트로 보강된 RC 기둥의 압축강도 성능평가 실험을 수행하였다. 기둥을 구속하는 탄소섬유시트의 wrapping 각도는 수직하중과 수평하중에 저항할 수 있도록 기둥의 재축방향에 대하여 ${\pm}60^{\circ}$ 각도로 보강하였다. 실험을 수행한 후 압축강도 및 변형률의 증가양상과 시험체의 파괴양상을 분석하였으며 실험결과의 회귀분석을 수행하여 향상된 압축강도를 예측할 수 있는 회귀식을 작성하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권5호
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• pp.465-474
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• 2024

Uniaxial compressive strength (UCS) is a critical geomechanical parameter that plays a significant role in the evaluation of rocks. The practice of indirectly estimating said characteristics is widespread due to the challenges associated with obtaining high-quality core samples. The primary aim of this study is to investigate the feasibility of utilizing the gene expression programming (GEP) technique for the purpose of forecasting the UCS for various rock categories, including Schist, Granite, Claystone, Travertine, Sandstone, Slate, Limestone, Marl, and Dolomite, which were sourced from a wide range of quarry sites. The present study utilized a total of 170 datasets, comprising Schmidt hammer (SH), porosity (n), point load index (Is(50)), and P-wave velocity (Vp), as the effective parameters in the model to determine their impact on the UCS. The UCS parameter was computed through the utilization of the GEP model, resulting in the generation of an equation. Subsequently, the efficacy of the GEP model and the resultant equation were assessed using various statistical evaluation metrics to determine their predictive capabilities. The outcomes indicate the prospective capacity of the GEP model and the resultant equation in forecasting the unconfined compressive strength (UCS). The significance of this study lies in its ability to enable geotechnical engineers to make estimations of the UCS of rocks, without the requirement of conducting expensive and time-consuming experimental tests. In particular, a user-friendly program was developed based on the GEP model to enable rapid and very accurate calculation of rock's UCS, doing away with the necessity for costly and time-consuming laboratory experiments.