Existing reinforced concrete buildings with seismically deficient column details affect the overall behavior depending on the failure type of column. This study aims to develop and validate a machine learning-based prediction model for the column failure modes (shear, flexure-shear, and flexure failure modes). For this purpose, artificial neural network (ANN), K-nearest neighbor (KNN), decision tree (DT), and random forest (RF) models were used, considering previously collected experimental data. Using four machine learning methodologies, we developed a classification learning model that can predict the column failure modes in terms of the input variables using concrete compressive strength, steel yield strength, axial load ratio, height-to-dept aspect ratio, longitudinal reinforcement ratio, and transverse reinforcement ratio. The performance of each machine learning model was compared and verified by calculating accuracy, precision, recall, F1-Score, and ROC. Based on the performance measurements of the classification model, the RF model represents the highest average value of the classification model performance measurements among the considered learning methods, and it can conservatively predict the shear failure mode. Thus, the RF model can rapidly predict the column failure modes with simple column details.

PURPOSES : A geo-grid pavement, e.g., a stress-absorbing membrane interlayer (SAMI), can be applied to an asphalt-overlay method on the existing surface-pavement layer for pavement maintenance related to reflection cracking. Reflection cracking can occur when a crack in the existing surface layer influences the overlay pavement. It can reduce the pavement life cycle and adversely affect traffic safety. Moreover, a failed overlay can reduce the economic value. In this regard, the objective of this study is to evaluate the bonding properties between the rigid pavement and a SAMI by using the direct shear test and the pull-off test. The predicted fractural energy functions with the shear stress were determined from a numerical analysis of the moving average method and the polynomial regression method. METHODS : In this research, the shear and pull-off tests were performed to evaluate the properties of mixtures constructed using no interlayer, a tack-coat, and SAMI with fabric and without fabric. The lower mixture parts (describing the existing pavement) were mixed using the 25-40-8 joint cement-concrete standard. The overlay layer was constructed especially using polymer-modified stone mastic asphalt (SMA) pavement. It was composed of an SMA aggregate gradation and applied as the modified agent. The sixth polynomial regression equation and the general moving average method were utilized to estimate the interlayer shear strength. These numerical analysis methods were also used to determine the predictive models for estimating the fracture energy. RESULTS: From the direct shear test and the pull-off test results, the mixture bonded using the tack-coat (applied as the interlayer between the overlay layer and the jointed cement concrete) had the strongest shear resistance and bonding strength. In contrast, the SAMI pavement without fiber has a strong need for fractural energy at failure. CONCLUSIONS : The effects of site-reflection cracking can be determined using the same tests on cored specimens. Further, an empiricalmechanical pavement-design analysis using the finite-element method (FEM) must be done to understand the appropriate SAMI application. In this regard, the FEM application analysis and bonding property tests using cored specimens from public roads will be conducted in further research.

Columns in existing reinforced concrete structures that are designed and constructed without considering seismic loads generally exhibit widely spaced transverse reinforcements without using seismic hooks. Due to the insufficient reinforcement details in columns compared to the reinforcement requirements specified in modern seismic codes, brittle shear failure is likely to occur. This may lead to sudden collapse of entire structure during earthquakes. Adequate retrofit strategy is required for these columns to avoid such catastrophic event. In order to do so, behavior of columns in existing reinforced concrete structures should be accurately predicted through computational analysis. In this study, an analytical model is proposed for accurately simulating the cyclic behavior of shear critical columns. The parameters for backbone, as well as pinching and cyclic deterioration in strength and stiffness are calibrated using test data of column specimens failed by shear.

This study mainly evaluate the aseismic performance of the existing intake tower structure, which is one of the national important infra structures, on the basis of the refined finite element (FE) analysis results. The realistic evaluation for structural damage was conducted by using the nonlinear material model that takes tension and compression strength of deteriorate concrete into consideration during FE modeling. In addition, not only tension crack but also compression crushing was analyzed by utilizing field contour functions provided in the program during nonlinear dynamic analyses when peak ground acceleration (PGA) occurred. After observing FE analysis results, it can be shown that the damage of the intake tower is the most likely to occur at the water level and the base support.

In recent years, there was many conflagration about special structure such as wooden cultural assets, warehouses and factories. The common causes of increase in the fire damage were difficulty of the initial suppression and absence of equipment for appropriate disaster prevention. A prediction of the air injection diameter of the destruction-spray nozzle, a core technology of destruction-spray fire vehicle which is possible for fire suppression of special structure were studied. As a result, changes in water flow according to the air injection diameter is not large, but air flow rate showed a difference more than up to four times. And then, through the result data of the flow analysis, the air injection diameter was obtained in the target mix ratio of the air according to the water injection pressure. Finally, by the formula derivation for the air injection diameter of target mix ratio of the air, the air injection diameter according to the water injection pressure change could be predicted within an error of 10%.

PURPOSES: The objective of this paper is to select the confidential intervals by utilizing the second moment reliability index(Hasofer and Lind; 1974) related to the number of load applications to failure which explains the fatigue failure and rut depth that it indicates the permanent deformation. By using Finite Element Method (FEM) Program, we can easily confirm the rut depth and number of load repetitions without Pavement Design Procedures for generally designing pavement depths. METHODS : In this study, the predictive models for the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were used for determining the second moment reliability index ( ). From the case study results using KICTPAVE, the results of the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were deducted by calculating the empirical predictive equations. Also, the confidential intervals for rut depth and number of load repetitions were selected from the results of the predictive models. To determine the second moment reliability index, the spreadsheet method using Excel’s Solver was used. RESULTS : From the case studies about pavement conditions, the results of stress, displacement and strain were different with depth conditions of layers and layer properties. In the clay soil conditions, the values of strain and stresses in the directly loaded sections are relatively greater than other conditions. It indicates that the second moment reliability index is small and confidential intervals for rut depth and the number of load applications are narrow when we apply the clay soil conditions comparing to the applications of other soil conditions. CONCLUSIONS : According to the results of the second moment reliability index and the confidential intervals, the minimum and maximum values of reliability index indicate approximately 1.79 at Case 9 and 2.19 at Case 22. The broadest widths of confidential intervals for rut depth and the number of load repetitions are respectively occurred in Case 9 and Case 7.

섬유강화 세라믹스 복합재료의 파괴예측 가능성을 알아보기 위해서 탄소섬유와 WC분말입자를 전기 전도상으로 이용하여 재료 스스로가 파괴예측 기능을 가지도록 한 SiC섬유강화 Si3N4세라믹스기 복합재료를 1773K에서 1시간 동안 hot-press하여 제작하였다. 4점 굽힘 시험하는 동안 전기저항 변화를 측정하여 파괴예측 기능을 평가하였다. 그 결과 전기정항은 재료의 파괴거동과 밀접한 관계를 가지면서 변화함을 알았다. 특히 분말형태의 전기전도상의 첨가는 본 복합재료의 파괴과정을 낮은 응력단계로부터 예측하는데 유용하였다. 결과적으로 이러한 재료설RP의 신개 (파괴예측기능)의도입은 Si3N4기 세라믹스를 구조재료로 이용함에 있어서 큰 문제가 되고 있는 신뢰성 확보에 새로운 기능을 준다고 생각되었다. 생각되었다.

샤피 V-노치 충격 하중-변위 곡선으로부터 얻은 균열정지하중을 이용하여 원자로압력용기강의 균열정지파괴인성(KIa)을 예측할 수 있는 방법을 모색하고 그 타당성을 고찰하였다. 샤피충격 하중-변위 곡선으로부터 얻은 균열정지하중값의 변화는 특성온도로 보정된 지수함수의 형태로 잘 표현될 수 있었다. 특성온도 TPa=2kN은 실험적인 무연성천이온도(TNDT) 및 T41 J과 높은 상관성을 나타냈으며, 원자로압력용기강의 균열정지파괴인성을 표현하는 새로운 특성온도로 사용할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 균열정지하중값의 변화는 파면으로부터 측정된 안정균열길이의 변화와 매우 높은 상관성을 나타내었다. 따라서 무딘 노치를 갖는 시편에 대한 계장화샤피충격시험을 통하여 균열정지하중 및 안정균열길이를 측정하믈써 비교적 정확하게 원자로압력용기강에 대한 하한값의 파괴인성치(KIa)를 평가하는 것이 가능한 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 토마토를 일정한 기간(15일) 동안 저장하여 토마토의 품질인자인 감모율, 색상과 경도를 분석하고 비 파괴적 방법으로 토마토 경도를 측정한 결과로 경도와 감모율 사이의 상관관계를 분석하고 선형회귀모델을 도출하여 토마토 품질을 예측하고자 하였다. 그린하우스에서 재배된 ‘티와이250’품종을 수확한 후 일반 과실 종이 박스에 포장한 후 설정환경이 10℃, 90%RH인 항온항습챔버에 저장하여 3일 간격으로 경도, 무게와 색상 변화를 조사하였다. 15일간 저장 중 감모율은 저장기간이 증가함에 따라 증가하나 1.1% 정도에 머물러 단순히 감모율 인자로만 판단했을 때 토마토의 신선도 품질에 영향 끼치는 수준은 아니다. 색상변화 중 명도와 색조 각은 저장기간의 증가에 따라 감소하는 경향을, a/b와 ΔE는 증가하는 경향을 나타냈었고 일원분산분석결과를 볼 때 유의한 수준이었다(p<0.001). 경도는 저장기간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으며 저장 15일차에는 경도감소율이 40% 이상인 것으로 나타났다. 그리고 비 파괴방법으로 측정한 경도 값과 감모율 사이의 상관관계를 분석하여 선형회귀모델 WL=-0.0241×F+1.5213을 하였으며 모델의 추정치 오차는 ±0.231이었다. 이러한 결과에 비추어볼 때 수확 후 일정한 저장환경에서 비파괴적인 경도 측정을 통해 감모율을 추정하고 신선도를 판단하는 지표고 사용하는 것이 가능한 것으로 판단되었다.

횡방향으로 프리스트레스가 도입된 장지간 PSC 바닥판의 정적 거동을 예측하기 위한 유한요소해석 모델을 구성하고, 해석결과를 선행연구에 의한 실험결과와 비교하였다. 유한요소해석에 의하여 서로 다른 콘크리트 강도와 프리스트레스 크기를 변수로 갖는 각각의 실험체에 대한 하중-처짐 관계 곡선을 비교적 근접하게 추정할 수 있었다. 또한, 변형률 분포와 변수에 따른 극한강도 변화로부터 펀칭전단에 의한 파괴형태와 손상범위 등을 간접적으로 예측할 수 있었다. 이 연구에서 활용된 유한요소해석 모델은 펀칭전단파괴에 의한 펀칭콘의 분리를 사실적으로 재현하기 위한 목적이 아니며, 실험연구를 위한 보조적 수단으로서 정적거동예측과 실험결과의 보완 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

철근콘크리트 보의 휨 및 전단파괴 예측을 위한 철근콘크리트 부재의 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 다축구속응력 하에서의 콘크리트의 연성거동을 보다 정확히 예측하기 위해 변형률 공간에서의 콘크리트 파괴기준을 제시하였다. 3축하에서의 콘크리트 균열거동을 위해 균열발생 후 인장연화거동, 골재맞물림 및 다우얼효과를 고려한 균열면 전단전달특성을 고려토록 하였다. 휨 및 전단 파괴 양상을 갖는 보 시험체와의 비교 연구를 통하여 본 유한요소 모델은 저보강보의 연성 휨 파괴 뿐만 아니라 전단보강되지 않은 철근콘크리트 보의 취성 전단 파괴 양상을 갖는 부재의 거동 예측에도 유효한 것으로 판단되었다.

도정하지 않은 정조의 81 시료로부터 스펙트럼을 수집하고, 백미 완전미도정수율 예측 희귀모델을 개발하기 위해 검량식을 작성한 결과 스펙트럼을 8 nm 간격으로 지정하고, 1차미분 방법으로 검량식을 작성한 완전미율의 결정계수는 MPLS에서 0.8353, PLS 방법에서 0.8416, PCR에서 0.5277를 나타냈다. 스펙트럼을 20 nm 간격으로 지정하고 1차미분 방법으로 검량식을 작성하였다. 완전미율의 결정계수는 MPLS에서 0.8144, PLS 방법에서 0.8354, PCR에서 0.6809를 나타냈다. 스펙트럼을 8 nm 간격으로 지정하고 2차미분 방법으로 검량식을 작성하였다.완 전미율의 결정계수는 MPLS 방법에서 0.7994, PLS에서 0.8017, PCR에서 0.4473을 나타냈다. 스펙트럼을 20 nm 간격으로 지정하고 2차미분 방법으로 검량식을 작성하였다. 완전미율의 결정계수는MPLS 방법에서 0.8004, PLS에서 0.8493, PCR에서 0.6609을 나타냈다.

새로운 재료의 적용 실험을 통하여, 탄소섬유 분말 혼입 모르타르 복합 구조체의 파괴예측 자가진단 적용 특성에 대해 검토하였다. 본 연구에서는 자가진단 성능을 부여하기 위해 코크스와 탄소섬유분말(미분쇄 탄소섬유)이 혼입된 전도성 모르타르의 개발 및 자가진단 재료로서의 사용이 제안되었다. 각 하중재하단계에서의 균열발생 전후의 전기저항값과 AE특성치의 변화특성 시험을 통해, 이들 각 인자의 상호 연관성을 검토하였다. 그 결과, 코크스와 탄소섬유분말(미분쇄 탄소섬유)을 사용하여 새롭게 제안된 복합재료는 모르타르 시험체의 파괴 자가진단에 사용이 가능함을 알 수 있었다.

사면거동 및 파괴를 분석하기 위하여, 일반적으로 암반사면에는 Polynomial model, 토사사면에는 Growth model을 별도로 적용하여 사용하여 왔다. 이 기법은 사면의 파괴예측보다 사면의 누적변위를 묘사하기 위한 그래프 형태 위주이다. 따라서 본 연구에서는 사면의 거동보다는 파괴 예측에 초점을 맞추어 일반적으로 사용되는 두 모델을 병합하여 파괴예측을 위한 Asymptote(점근선)과 누적변위량도 같이 묘사할 수 있는 3차 방정식 모델 (3-degree polynomial model)로 단일화 할 것을 제안하여 현장 계측 data를 분석하였다. 국도 절취 사면부인 단양군 고수재 사면과 영덕군 축산면에 위치한 영덕 사면에 본 해석 모델을 적용하였다. 고수재는 토사사면으로 Growth model에 다른 거동을 나타내었고, 영덕사면은 Polynomial model에 따른 거동을 나타내었다. 분석결과, Polynomial model 과 Growth model로 구분된 해석 모델 형태를 의 형태를 가지는 3차 방정식을 사용하면, 하나의 모델로 사면의 거동 및 파괴를 해석할 수 있으며, 그 거동 해석 및 파괴 예측능력이 더 우수하다는 것이 증명되었다. Polynomial model의 경우, 방정식의 차수를 증가시켜도, 그래프의 값과 형태가 유사함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 레미콘 제품에 Mix Design Nomogram을 적용하여 배합변수에 따른 파괴에너지 예측뿐만 아니라 파괴에너지에 따른 배합변수 예측을 가능하도록 하는데 그 목적이 있다. Mix Design Nomogram 작성을 위한 실험은 레미콘 생산회사의 실제 시방배합표를 사용하였으며, RILEM 50-FMC 위원회에서 제안한 3점 휨 실험을 실시하였다. 그 결과, 레미콘 제품에 파괴에너지가 예측 가능한 Mix Design Nomogram의 적용 가능성을 확인하였으며, 이를 이용한 프로그램 개발로 레미콘 배합설계 자동화를 위한 가능성을 확인하였다.