• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제85권2호
• /
• pp.197-206
• /
• 2023

The deterioration caused by chloride penetration and carbonation plays a significant role in a concrete structure in a marine environment. The chloride corrosion in some marine concrete structures is invisible but can be dangerous in a sudden collapse. Therefore, as a novelty, this research investigates the ability of a non-destructive damage detection method named the Power Spectral Density (PSD) to diagnose damages caused only by chloride ions in concrete structures. Furthermore, the accuracy of this method in estimating the amount of annual damage caused by chloride in various parts and positions exposed to seawater was investigated. For this purpose, the RC Arosa bridge in Spain, which connects the island to the mainland via seawater, was numerically modeled and analyzed. As the first step, each element's bridge position was calculated, along with the chloride corrosion percentage in the reinforcements. The next step predicted the existence, location, and timing of damage to the entire concrete part of the bridge based on the amount of rebar corrosion each year. The PSD method was used to monitor the annual loss of reinforcement cross-section area, changes in dynamic characteristics such as stiffness and mass, and each year of the bridge structure's life using sensitivity equations and the linear least squares algorithm. This study showed that using different approaches to the PSD method based on rebar chloride corrosion and assuming 10% errors in software analysis can help predict the location and almost exact amount of damage zones over time.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.84-95
• /
• 2019

본 논문은 5경간 라멘형 교량의 지진취약도 분석을 위한 해석적 연구이다. 연구를 위하여 한국에서 공용중인 교각 높이 72m의 교량을 선정하였으며 범용 구조해석 프로그램인 OpenSEES를 이용하여 비선형시간이력해석을 실시하였다. 비선형시간이력해석은 총 50개의 지진을 사용하였으며, 지진파의 최대지반가속도를 0.1g에서 2.0g까지 0.1g 간격으로 증가시켜 다양한 강도 범위의 지진파를 고려하였다. 또한 단면해석을 통해 각 교각의 항복변위와 극한변위를 산출하였으며 시간이력해석 결과 및 단면해석 결과를 바탕으로 Barbat 등이제시한 손상상태 정의에 따라 대상교량의 손상상태를 분류하였다. 해석결과 0.731g의 지진이 교축방향으로 작용하였을 때 P1교각에서 Extensive Damage가 발생하는 것으로 예측되었다. 또한 지진위험도 평가결과를 국내 내진설계 기준에 적용한 결과 구조물의 기능을 수행할 수 없는 Extensive Damage가 발생할 확률은 4,800년 주기 지진에서 약 4.2%로 대상교량은 충분한 내진성능을 확보하고 있을 것으로 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권7호
• /
• pp.4087-4092
• /
• 2014

관절형 고속철도차량 갱웨이 통로연결막은 객차 끝단부 사이에 다양한 회전각 변위하에 통로의 기밀을 유지하는 이중 주름구조 고무부품이다. 비선형구조해석결과로부터 본 부품의 심각한 작용하중조건 중의 하나는 차량기지내 작은 곡선반경의 인입선 통과시 발생하는 혼합모드(롤링+요잉)회전 각변위조건이다. 본 연구에서는 고속철도차량 통로연결막의 안전성 향상 연구일환으로서, 통로연결막의 단면형상에 대하여 SIMP 기법을 이용하여 최적설계를 수행하였다. 비선형 구조해석결과로부터 본 최적설계안의 최대 주변형률은 혼합모드 및 롤링모드하에서 기존모델보다 각각 68% 및 39% 감소함을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제65권4호
• /
• pp.453-464
• /
• 2018

In this paper, an efficient higher-order shear deformation theory is presented to analyze thermomechanical bending of temperature-dependent functionally graded (FG) plates resting on an elastic foundation. Further simplifying supposition are made to the conventional HSDT so that the number of unknowns is reduced, significantly facilitating engineering analysis. These theory account for hyperbolic distributions of the transverse shear strains and satisfy the zero traction boundary conditions on the surfaces of the plate without using shear correction factors. Power law material properties and linear steady-state thermal loads are assumed to be graded along the thickness. Nonlinear thermal conditions are imposed at the upper and lower surface for simply supported FG plates. Equations of motion are derived from the principle of virtual displacements. Analytical solutions for the thermomechanical bending analysis are obtained based on Fourier series that satisfy the boundary conditions (Navier's method). Non-dimensional results are compared for temperature-dependent FG plates and validated with those of other shear deformation theories. Numerical investigation is conducted to show the effect of material composition, plate geometry, and temperature field on the thermomechanical bending characteristics. It can be concluded that the present theory is not only accurate but also simple in predicting the thermomechanical bending responses of temperature-dependent FG plates.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제83권3호
• /
• pp.293-304
• /
• 2022

In this work, a novel reliability approach for combined high and low cycle fatigue (CCF) estimation is developed by combining active learning strategy with least squares support vector machines (LS-SVM) (named as ALS-SVM) surrogate model to address the multi-resources uncertainties, including working loads, material properties and model itself. Initially, a new active learner function combining LS-SVM approach with Monte Carlo simulation (MCS) is presented to improve computational efficiency with fewer calls to the performance function. To consider the uncertainty of surrogate model at candidate sample points, the learning function employs k-fold cross validation method and introduces the predicted variance to sequentially select sampling. Following that, low cycle fatigue (LCF) loads and high cycle fatigue (HCF) loads are firstly estimated based on the training samples extracted from finite element (FE) simulations, and their simulated responses together with the sample points of model parameters in Coffin-Manson formula are selected as the MC samples to establish ALS-SVM model. In this analysis, the MC samples are substituted to predict the CCF reliability of turbine blades by using the built ALS-SVM model. Through the comparison of the two approaches, it is indicated that the reliability model by linear cumulative damage rule provides a non-conservative result compared with that by the proposed one. In addition, the results demonstrate that ALS-SVM is an effective analysis method holding high computational efficiency with small training samples to gain accurate fatigue reliability.

• 한국공간구조학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.25-32
• /
• 2022

In this paper, the instability of the domed spatial truss structure using wood and the characteristics of the buckling critical load were studied. Hexagonal space truss was adopted as the model to be analyzed, and two boundary conditions were considered. In the first case, the deformation of the inclined member is only considered, and in the second case, the deformation of the horizontal member is also considered. The materials of the model adopted in this paper are steel and timbers, and the considered timbers are spruce, pine, and larch. Here, the inelastic properties of the material are not considered. The instability of the target structure was observed through non-linear incremental analysis, and the buckling critical load was calculated through the singularities and eigenvalues of the tangential stiffness matrix at each incremental step. From the analysis results, in the example of the boundary condition considering only the inclined member, the critical buckling load was lower when using timber than when using steel, and the critical buckling load was determined according to the modulus of elasticity of timber. In the case of boundary conditions considering the effect of the horizontal member, using a mixture of steel and timber case had a lower buckling critical load than the steel case. But, the result showed that it was more effective in structural stability than only timber was used.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권2호
• /
• pp.138-145
• /
• 2017

본 연구는 고강도 철근이 배근된 철근콘크리트 전단벽체 실험체에 대하여 균열의 발생에서부터 철근의 항복과 콘크리트의 파쇄에 이르는 전반적인 거동 특성과 함께 내진성능 평가 예측을 위한 합리적인 해석적 방안을 마련하는 것을 목표로 한다. 1.0의 일정한 형상비를 갖으며 각 방향으로 철근비와 항복강도, 배근상세, 콘크리트 설계 강도, 단부형상 및 단부 횡구속 후프(Hoop) 여부 등을 주요 변수로 갖는 총 8개의 실험체를 검증 대상으로 선정하여 기존에 저자 등에 의해 새로이 수정된 구성관계식을 적용한 비선형 유한요소해석 프로그램(RCAHEST)을 통한 해석을 수행하였다. 실험과 해석으로부터의 최대 하중 및 이에 대응되는 변위에 대한 평균과 변동계수는 각각 1.05와 8% 및 1.17과 19% 정도로 예측하였다. 모든 실험체에 대한 파괴모드와 파괴시까지의 전반적인 거동 특성 역시 비교적 적절히 예측하고 있음을 확인하였으며 이러한 연구결과들은 향후, 고강도 철근의 적용과 관련된 국내외 설계기준에의 적용을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권11호
• /
• pp.843-850
• /
• 2020

본 연구의 목적은 국내 위험물 운송용 탱크화차의 충돌안전설계 가이드라인 제안을 위해 해외 충돌안전 기준에 따른 국내 위험물 운송화차에 대하여 비선형 충돌해석을 하여 위험성을 평가하고, 구조적 취약부를 분석하는데 있다. 유럽의 EN 12663-2에서 규정하는 화차의 완충시험 및 북미 49CFR179에서 규정하는 탱크 펑크시험기준을 분석하였으며, 상용 유한요소 해석 솔버인 LS-DYNA를 이용하여 각각 기준에 따른 비선형 유한요소모델을 모델링하였다. EN 규격의 완충시험 해석결과 충돌속도 6 km/h 이하에서는 소성변형이 발생하지 않을 것으로 예측하였지만, 8 km/h 이상의 충돌속도에서 중앙연결기를 통한 하중 전달으로 차체의 센터실 후방 및 탱크 중앙 지지부에서 소성변형을 확인하였다. 북미 법규의 탱크 펑크시험 해석결과 국내 탱크화차는 두부 충돌모드에서 충돌차량의 운동에너지를 4 % 이상 흡수시 두부의 코너부에서 탱크 외벽의 파괴가 발생하였으며, 측면 충돌모드에서 운동에너지 30 % 이상 흡수시에 충격체가 접촉하는 탱크 외벽의 파괴가 발생하여 내부 적재물의 누출을 예상하였다. 국내 유류 운송용 탱크화차의 해외 충돌안전 기준의 만족을 위해서는 차체 구조보강 설계 및 탱크 방호설계 수준을 향상시킬 필요가 있다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제3권3호
• /
• pp.63-74
• /
• 1999

대형구조물의 진동감소를 위한 슬라이딩 모드 퍼지 제어기(Sliding Mode Fuzzy Control SMFC)에 대하여 연구하였다 본 제어기에 사용된 퍼지 추론기의 규칙은 비선형 제어기법의 하나인 슬라이딩 모드 제어기를 기반으로 하여 구성되었다 그결과 제어기의 퍼지성은 제어시스템을 시스템 계수의 불확실성과 구조물에 작용되는 외부하중의 불확실성에 대하여 강인한 성질은 갖게 하였으며 제어 규칙의 비선형성으로 인하여 제어기는 선형제어기에 비하여 보다 효율적인 되었다 복잡한 수학 해석에 기반한 종래의 제어기법에 비하여 퍼지 이론에 기반한 본 제어기법은 제어기의 설계절차가 매우 편리하다는 장점을 갖게 된다. 제안된 제어기법의 검증을 위하여 미국 토목학회 산하 구조제어위원회(ASCE Committee on Structural Control)에서 주도한 벤치마크 문제에 대하여 적용시켜 보았다 본 연구의 제어결과를 다른 연구자들에 의하여 발표된 {{{{ ETA _mixed _2$\infty$ }}, optimal polynomial control neural networks control 슬라이딩 모드 제어의 벤치마크 결과와 비교하였으며 그 결과 제안된 제어기법이 구조물의 진동을 매우 효율적으로 감소시키며 제어기의 설계절차가 쉽고 편리함을 확일 할 수 있었다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제96권6호
• /
• pp.625-632
• /
• 2007

본 연구는 백두대간 관광개발에 따른 경제적 사회적 환경적 요인이 농산촌주민들이 인지하는 지역애착과 관광개발태도와 개념적으로 어떠한 구조를 이루고 있는가를 분석하기 위하여 수행되어졌다. 연구방법은 이들 요인들 상호간의 구조관계를 공변량구조모형의 일종인 LISREL 분석에 적용하였다. 조사대상지는 백두대간이 분포하고 있는 경상북도 영주와 문경시 지역주민 356명을 대상으로 면접설문조사를 실시하였다. 분석결과 경제적 편익이 사회적 요인과 환경적 요인보다도 직 간접적으로 지역주민의 관광개발태도에 가장 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 사회적 요소는 지역애착에 미치는 영향요인으로는 분석된 반면, 경제적 환경적 요소는 지역애착에 영향을 미치는 변수가 아닌 것으로 나타났다. 마지막으로 관광개발태도는 지역애착에 의하여 긍정적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 종합하면 일반적인 사회교환이론과는 달리 백두대간 관광개발에 대하여 관광산업과 관련된 주민이 아니라 하더라도 경제적 편익에 대하여 긍정적인 태도를 보이면서, 동시에 부정적일 수 있는 사회적 환경적 요인에 대하여도 긍정적인 태도를 보이고 있다.