• Advances in Computational Design
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• 제3권2호
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• pp.201-212
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• 2018

Decrease in availability of suitable subbase and base course materials for highway construction leads to a search for economic method of converting locally available troublesome soil to suitable one for highway construction. Present study insights on evaluation of benefits of stabilization of subgrade soils in term of extension in service life (TBR) and layer thickness reduction (LTR). Laboratory investigation consisting of Atterberg limit, Compaction, California Bearing Ratio, unconfined compressive strength and triaxial shear strength tests were carried out on two types of soil for varying percentages of stabilizers. Vertical compressive strains at the top of unstabilized and stabilized subgrade soils were found out by elastoplastic finite element analysis using commercial software ANSYS. The values of vertical compressive strains at the top of unstabilized and stabilized subgrade, were further used to estimate layer thickness reduction or extension in service life of the pavement due to stabilization. Finite element modeling of the flexible pavement layered structure provides modern technology and sophisticated characterization of materials that can be accommodated in the analysis and enhances the reliability for the prediction of pavement response for improved design methodology. If the pavement section is kept same for unstabilized and stabilized subgrade soils, pavement resting on lime, fly ash and fiber stabilized subgrade soil B will have service life 2.84, 1.84 and 1.67 times than that of unstabilized pavement respectively. The flexible pavement resting on stabilized subgrade is beneficial in reducing the construction material. Actual savings would depend on the option exercised by the designer for reducing the thickness of an individual layer.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.254-260
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• 2017

사회기반시설물은 적절한 수명관리를 통해 경제적이고 안전한 구조성능을 유지한다. 일반적으로 최적화 기법을 적용하여, 유지보수의 시점과 방법을 결정하게 되는데, 이 적용에 있어서 단일 목적함수만을 고려하기 보다는 다수의 목적함수를 동시에 고려하는 것이 보다 합리적인 의사결정을 유도한다. 최근까지 수명관리에 관련한 연구는 생애주기 비용 최소화 또는 구조성능 최대화와 관련한 목적함수를 적용하여 왔으며, 새로운 확률론적 구조성능 및 안전성 평가 기법을 이용하여 다양한 형태의 목적함수를 개발/적용하고 있다. 이러한 다수의 목적함수를 동시에 고려하는 다목적 최적화 기반 사회기반시설물 수명관리가 최근 국내외에서 많이 적용되고 있다. 하지만, 수명관리 최적화를 위한 목적함수의 개수가 증가함에 따라 신뢰성있는 결과를 얻기 위해서는 많은 계산시간이 소요되며, 특히 확률론적 계산을 위한 시뮬레이션 기법이 적용되는 목적함수의 경우 계산시간은 더욱 증가하게 된다. 또한, 목적함수의 개수 증가에 따라 계산결과의 차수가 증가하기 때문에 이를 시각화하고 나아가 의사결정에 어려움이 발생한다. 따라서, 본 논문에서는 다목적 최적화 문제의 계산된 결과를 바탕으로 한 의사결정의 효율성 향상을 위해 최소 필수 목적함수를 구별하는 목적감소 기법을 적용하여 콘크리트 교량 상판의 수명관리에 대한 연구를 수행하였으며, 최초 4개의 목적함수가 2개까지 감소되는 결과를 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권2호
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• pp.257-267
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• 2017

This paper presents laboratory investigation of stabilization of subgrade soil. One type of soil and three types of stabilizers i.e., hydrated lime, class F fly ash and polypropylene fibres are selected in the study. Atterberg limit, compaction, california bearing ratio (CBR), unconfined compressive strength and triaxial shear strength tests are conducted on unstabilized and stabilized soil for varying percentage of stabilizers to analyze the effect of stabilizers on the properties of soil. Vertical compressive strains at the top of unstabilized and stabilized subgrade soil were found out by elasto-plastic finite element analysis using commercial software ANSYS. Strategy for design of optimum pavement section was based on extension in service life (TBR) and reduction in layer thickness (LTR). Extension in service life of stabilized subgrade soil is 6.49, 4.37 and 3.26 times more due to lime, fly ash and fibre stabilization respectively. For a given service life of the pavement, there is considerable reduction in layer thicknesses due to stabilization. It helps in reduction in construction cost of pavement and saving in natural resources as well.

• KIEAE Journal
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• 제11권4호
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• pp.87-94
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• 2011

This study was suggested to develop sustainable durability design system and proposed the plan to evaluate design conditions that meet the intended service life and $LCCO_{2}$ reduction level of reinforced concrete structure easily from the early design stage. For that the W/B and covering depth of the concrete structure were calculated through calculation of service life based on standard specification expression and the quantitative reduction rate of the vertical member of reinforced concrete structure by the calculated W/B was applied. Life cycle of building classified into construction stage, operation stage, maintenance stage, and demolition/disposal stage and the method of $CO_{2}$ evaluation of each stage was proposed. For construction stage, the major construction materials that take up over 80% $CO_{2}$ emitting during building construction were selected and the $CO_{2}$ evaluation method for 5 standard apartment houses was proposed. Also, for operation stage, $CO_{2}$ emission was calculated through calculation of heating load by energy efficiency rating certification system. For maintenance stage, $CO_{2}$ emission was calculated using concept of re-construction by life and for demolition/disposal stage was calculated with the use of construction standard estimate. As a result of the case study by such evaluation methods, 80 years of service life and 17 specifications of sustainable durability design that meet the 40% intended $LCCO_{2}$ reduction level were deduced. The Maximum $LCCO_{2}$ reduction rate was analyzed by 47.2%.

• Computers and Concrete
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• 제12권6호
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• pp.755-774
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• 2013

Considering the well known environmental issues of cement manufacturing (direct and indirect levels of $CO_2$ emissions), clinker replacement by supplementary cementing materials (SCM) can be a very promising first step in reducing considerably the associated emissions. However, such a reduction is possible up to a particular level of SCM utilization, influenced by the rate of its pozzolanic reaction. In this study a (4-step) structured methodology is proposed in order to be able to further adjust the concrete mix design of a particular SCM, in achieving additional reduction of the associated levels of $CO_2$ emissions and being at the same time accepted from a derived concrete strength and service life point of view. On this note, the aim of this study is twofold. To evaluate the environmental contribution of each concrete component and to provide the best possible mix design configuration, balanced between the principles of sustainability (low environmental cost) and durability (accepted concrete strength and service life ). It is shown that such a balance can be achieved, by utilising SCM by-products in the concrete mix, reducing in this way the fixed environmental emissions without compromising the long-term safety and durability of the structure.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.236-245
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• 2021

노출 환경 및 설계 변수의 변화에 따라 내구수명은 큰 범위를 가지고 변화하게 되므로 설계자 입장에서는 내구수명의 변동성을 이해하는 것은 중요하다. 최근 들어 탄소 중립을 위하여 플라스틱 혼소재가 클링커 생산 시 원료로 사용되고 있는데, 이러한 경우, 시멘트의 염화물 함유량은 증가하게 된다. 본 연구의 목적은 플라스틱 혼소재를 사용하여 초기 염화물량이 증가할 경우, 다양한 노출 환경과 설계 변수를 고려하여 내구수명이 어떤 수준으로 변화하는지에 대한 연구이다. 이를 위해 4 수준의 초기 염화물량을 설정하였으며, 3 수준의 표면 염화물량을 포함한 다양한 환경 조건에 따라 내구수명을 LIFE 365 프로그램을 이용하여 평가하였다. 해석 변수로서 임계 염화물량, 고로슬래그 미분말 치환 혼입율, 물-결합재 비, 피복두께, 단위 결합재량, 초기 염화물량을 설정하였다. 초기 염화물량이 증가함에 따라 내구수명은 감소하는 경향을 보이지만 이 값을 1,000ppm까지 허용해도 내구수명의 큰 감소는 나타나지 않았다. 또한 슬래그 치환율을 증가시킬 경우 더 높은 내구수명을 확보할 수 있는데, 이는 고로슬래그 미분말이 외부 염화물 이온의 확산 저감과 동시에 자유 염화물을 고정시키는 효과가 있기 때문이다. 초기 염화물량의 허용 농도를 유럽기준과 같이 증가시키는 것도 지속가능성 향상과 탄소량을 저감시키는 데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 표면 염화물량이 낮고 혼화재(슬래그)를 사용한 경우, 초기 염화물량의 영향은 상대적으로 낮았지만 표면염화물량이 높은 경우, 노출환경을 고려한 신중한 배합설계가 필요하다.

• Computers and Concrete
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• 제15권4호
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• pp.589-606
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• 2015

It is well-documented that the major deterioration of coastal RC structures is chloride-induced corrosion. Therefore, regional investigations are necessary for durability based design and evaluation of the proposed service life prdiction models. In this paper, four reinforced concrete jetties exposed to severe marine environment were monitored to assess the long term chloride penetration at 6 months to 96 months. Also, some accelerated durability tests were performed on standard samples in laboratory. As a result, two time-dependent equations are proposed for basic parameters of chloride diffusion into concrete and then the corrosion initiation time is estimated by a developed probabilistic service life model Also, two famous service life prediction models are compared using chloride profiles obtained from structures after about 40 years in the tidal exposure conditions. The results confirm that the influence of concrete quality on diffusion coefficients is related to the concrete pore structure and the time dependence is due to chemical reactions of sea water ions with hydration products which lead a reduction in pore structure. Also, proper attention to the durability properties of concrete may extend the service life of marine structures greater than fifty years, even in harsh environments.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.39-46
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• 2020

탄산화는 콘크리트 내부로 이산화탄소가 확산되어 매립 철근에 부식을 유발함으로서 콘크리트 구조물의 구조적, 재료적 성능을 저하시키는 열화 현상이다. 결정론적인 방법을 통한 내구수명 평가는 일반적이지만, 하중 및 콜드 조인트 효과를 고려한 확률론적 내구수명 평가에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 확률 변수를 피복 두께, 이산화탄소 확산계수, 외부 이산화탄소 농도, 내부 수화물 반응량으로 정의하고 취약부와 하중 조건을 고려한 확률론적 내구수명 도출을 MCS (Monte Carlo Simulation) 기법을 통해서 진행하였다. 각 확률 변수의 평균을 1.0 ~ 3.0배로 변화시키고, 변동계수를 0.1 ~ 0.2까지 변화시키면서 내구수명을 평가하였다. 분석한 결과 피복 두께에서 47.7%의 내구수명 감소율을, 이산화탄소 확산계수에서 11.4%의 내구수명 감소율을 나타내었다. 파괴 하중에 30% 및 60%의 압축 및 인장 하중을 고려한 결과, 콜드 조인트가 고려된 경우 GGBFS 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 탄산화에 대한 높은 저항성을 보였으며, 인장 영역에서는 사용 재료에 상관없이 선형적으로 내구수명 감소가 평가되었다. 또한 압축 하중 60% 조건에는 미세 균열의 진전으로 인해, 모든 조건에서 빠르게 내구수명이 감소하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.239-246
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• 2017

콘크리트 구조물은 목표내구수명동안 초기의 시공에 따른 내구수명과 보수를 통한 내구수명 확보를 통하여 성능을 유지한다. 결정론적인 방법에서는 내구한계에 이르면 보수횟수에 따라서 경비 및 탄소량이 계단식으로 증가하지만, 확률론적인 방법을 이용할 경우, 보수 경비와 탄소량을 연속적으로 도출할 수 있으며, $CO_2$의 흡착을 고려할 경우, 더욱 탄소량을 감축시킬 수 있다. 본 연구에서는 탄산화에 노출된 지하구조물에 대하여 결정론 및 확률론적인 방법을 배경으로 보수시기와 사용기간에 따른 흡착/발생 $CO_2$량을 평가하였다. 탄산화 깊이에 따른 $CO_2$흡착을 고려한 해석은 초기시공 및 보수재의 내구수명의 증가에 따라 탄소저감에 매우 효과적임을 나타내었다. 또한 초기 시공재료 및 보수재의 내구수명 변동성을 정의할 수 있다면, 확률론적 기법에서는 보수횟수를 감소시킬 수 있으므로 경비 및 $CO_2$저감에 효과적인 기법이 될 수 있다.

• 보건의료산업학회지
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• 제5권3호
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• pp.123-132
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• 2011

To evaluate the impact of avoidable mortality on the changes in life expectancy at birth in Korea. Standard life table techniques and the Arriaga method were used to calculate and to decompose life expectancy changes by age, effects and groups of causes of avoidable mortality among two periods(1990-2000 and 2000-2009). A list of causes of avoidable mortality reached by consensus and previously published in Spain was used. Mortality in young adults produced a reduction in life expectancy at birth during the 1990-2000, but there was an important increase in life expectancy at birth during the 2000-2009; in both cases, this was the result of factors amenable to health policy interventions. The highest improvement in life expectancy at birth was due to non-avoidable causes, but avoidable mortality through health service interventions showed improvements in life expectancy at birth in those elderly people than 1 year and in those younger. Making a distinction between several groups of causes of avoidable mortality and using decomposition by causes, ages and effects allowed us to better explain the impact of avoidable mortality on the life expectancy at birth of the whole population and gave a new dimension to this indicator that could be very useful in public health.