This study aims to quantitatively evaluate the life cycle carbon emissions of continuously reinforced concrete pavements on Korean expressways. The analysis focuses on assessing the effect of the changes in pavement design life and maintenance frequency on total carbon emissions to provide a basis for effective carbon reduction strategies. In accordance with ISO 14040 and ISO 14044, carbon emissions were calculated using actual design documents, including bills of quantities and unit price lists. National emission factors were applied to each life cycle stage, including the maintenance stage that was modeled based on the standard maintenance scenarios of the Korea Expressway Corporation. The study also conducted a scenario-based evaluation to examine the impact of extending the pavement design life from 20 to 30 years on maintenance-related emissions. The usage stage accounted for the largest share of total emissions, followed by the material production and maintenance stages. Notably, repeated asphalt overlay maintenance contributed significantly to emissions. Extending the design life reduced the number of high-emission maintenance activities, leading to a significant reduction in the total life cycle emissions. Extending the pavement design life and optimizing maintenance cycles were effective strategies for reducing the life cycle carbon emissions in road infrastructure. Furthermore, applying eco-design principles—such as incorporating recycled aggregates or low-carbon cement during the design stage—could further enhance sustainability. Future research should include various case studies and support the development of standardized national life cycle inventory databases for road infrastructure systems.

본 연구는 동결융해 및 철근 부식으로 복합열화된 철근콘크리트 보를 탄소섬유 복합재료로 보강한 경우의 휨 거동을 평가하 기 위해 층상화 단면해석 모델을 제안하고 그 유효성을 실험적으로 검증하였다. 해석 모델은 열화에 따른 재료물성 저하와 CFRP 보강 효과를 통합적으로 고려하여 휨 거동을 예측하도록 구성되었다. 제안된 모델의 해석 결과, 열화 및 CFRP 보강 RC 보의 항복휨모멘트 와 최대휨모멘트 예측값은 실험값과 평균 1.01∼1.16의 비율을 보여 휨 성능을 매우 높은 신뢰도로 예측함을 확인하였다. 그러나 휨모 멘트-변위 관계에서는 일부 상이한 경향이 관찰되었다. 항복 이전 구간에서는 해석 모델의 휨 강성이 실험 결과보다 높게 평가되었는 데, 이는 해석 모델이 콘크리트의 초기 미세균열과 같은 비선형적 거동을 완벽히 반영하지 못하기 때문으로 분석된다. 반면, CFRP로 보강된 보의 항복 이후 구간에서는 해석 모델의 강성이 실험값보다 낮게 나타났다. 이는 현행 RC 이론 기반의 변위 산정 방식이 CFRP 보강재의 높은 탄성계수 효과를 충분히 반영하지 못하여 최대강도 도달 시의 변위를 과대평가하기 때문으로 판단된다.

콘크리트 구조물의 내ㆍ외부 보강재로 사용되는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 그리드의 철근 대체 가능성을 확인하기 위해, 철도용 콘크리트 침목 내부에 CFRP 그리드를 보강한 후 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 활용하여 성능을 평가 하였다. 본 연구에서는 PC 강연선 대신 CFRP 그리드를 보강하고 하중을 재하한 결과, 피복두께 40 mm에서 최대 휨-인장 응력이 2.494 MPa로 도출되었으며 이는 KR CODE 2012의 허용응력 기준을 충족하는 값으로 나타났다. 추가적으로, 본 연구에서는 설계기준에 따라 하중 조건과 응력분포를 고려하여 중립축 위치와 CFRP 그리드의 배치를 최적화한 침목 단면설계를 진행하였다. ABAQUS 해석을 통해 침목의 휨 강도와 내구성을 평가한 결과, CFRP 그리드를 적용한 침목은 기존 PC 강연 선 보강 침목 대비 유사한 수준의 구조적 성능을 확보하면서도 경량화 측면에서 우수함을 확인하였다. 이를 통해 CFRP 그리드가 철근 을 대체하여 철도용 콘크리트 침목 설계에 적합한 보강재로 활용될 수 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 OpenSees 프로그램을 사용하여 축력과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 SDOF 해석 절차를 제시하였다. 해석 의 정확도를 검증하기 위해 저항함수 검증과 축력 및 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥의 동적 거동을 비교하였다. 192개 단면에 대해 재료 강도, 철근비, 단면비, 축하중비를 주요 매개변수로 사용하여 매개변수 해석을 수행하였다. 축력을 고려하지 않을 경우 최 대 변위에 있어서 최대 50%의 오차가 발생하였다. 연성비 3을 기준으로 축하중비 30% 미만에서는 연성 거동을, 30% 이상에서는 취 성 거동을 보였다. 본 연구는 축력과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 부재의 SDOF 해석 절차를 개발하고, 축하중비에 따른 내폭 설계 기준을 제시함으로써 내폭 설계에 널리 활용될 수 있다.

Existing reinforced concrete buildings with seismically deficient columns experience reduced structural capacity and lateral resistance due to increased axial loads from green remodeling or vertical extensions aimed at reducing CO2 emissions. Traditional performance assessment methods face limitations due to their complexity. This study aims to develop a machine learning-based model for rapidly assessing seismic performance in reinforced concrete buildings using simplified structural details and seismic data. For this purpose, simple structural details, gravity loads, failure modes, and construction years were utilized as input variables for a specific reinforced concrete moment frame building. These inputs were applied to a computational model, and through nonlinear time history analysis under seismic load data with a 2% probability of exceedance in 50 years, the seismic performance evaluation results based on dynamic responses were used as output data. Using the input-output dataset constructed through this process, performance measurements for classifiers developed using various machine learning methodologies were compared, and the best-fit model (Ensemble) was proposed to predict seismic performance.

Over the past decade, a global emphasis has been placed on reducing carbon emissions, with the construction industry given particular attention in this regard. In reinforced concrete structures, one proposed method to reduce carbon emissions during manufacturing is to replace steel bars with fiber reinforced polymer (FRP) reinforcing bars. Accordingly, this study conducts flexural tests on concrete FRP (CFRP)-reinforced prefabricated slabs to investigate the joints between these slabs. The experimental variables include the types of connecting reinforcing bars used at the joints of two prefabricated slabs. The experimental results revealed the following: 1) the moment capacity of the slabs did not reach the nominal moment due to the insufficient length of the CFRP reinforcing bars, and 2) steel bars were found to be more suitable than CFRP reinforcing bars for connecting prefabricated slabs, as they promote ductile failure.

Most reinforced concrete (RC) school buildings constructed in the 1980s have seismic vulnerabilities due to low transverse reinforcement ratios in columns and beam-column joints. In addition, the building structures designed for only gravity loads have the weak-columnstrong- beam (WCSB) system, resulting in low lateral resistance capacity. This study aims to investigate the lateral resistance capacities of a two-story, full-scale school building specimen through cyclic loading tests. Based on the experimental responses, load-displacement hysteresis behavior and story drift-strain relationship were mainly investigated by comparing the responses to code-defined story drift limits. The test specimen experienced stress concentration at the bottom of the first story columns and shear failure at the beam-column joints with strength degradation and bond failure observed at the life safety level specified in the code-defined drift limits for RC moment frames with seismic details. This indicates that the seismically vulnerable school building test specimen does not meet the minimum performance requirements under a 1,400-year return period earthquake, suggesting that seismic retrofitting is necessary.

Reinforced concrete (RC) columns exhibit cyclic damage, such as strength degradation, under cyclic lateral loading, such as earthquakes. Considering the cyclic damage, the nonlinear load-deformation response of RC columns can be simulated using a lumped plasticity model. Based on an experimental database, this study calibrates lumped plasticity model parameters for 371 rectangular and 290 circular RC columns. The model parameters for adequate flexural rigidity, plastic rotation capacity, post-capping rotation capacity, moment strength, and cyclic strength degradation parameter are adjusted to match each experimentally observed load-deformation response. We have developed predictive equations that accurately relate the model parameters to the design characteristics of RC columns through regression analyses, providing a reliable tool for engineers and researchers. To demonstrate their application, the proposed and existing models numerically simulate the earthquake response of a bridge pier in a metropolitan railway bridge. The pier is subjected to several ground motions, increasing intensity until collapse occurs. The proposed lumped plasticity model showed about 41% less vulnerable to collapse.

Automated structural design methods for reinforced concrete (RC) beam members have been widely studied with various techniques to date. Recently, artificial intelligence has been actively applied to various engineering fields. In this study, machine learning (ML) is adopted to make automated structural design model for RC beam members. Among various machine learning methods, a supervised learning was selected. When a supervised learning is applied to development of ML-based prediction model, datasets for training and test are required. Therefore, the datasets for rectangular and t-shaped RC beams was constructed by commercial structural design software of MIDAS. Five supervised learning algorithms, such as Decision Tree (DT), Random Forest (RF), K-Nearest Neighbor (KNN), Artificial Neural Networks (ANN), eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) were used to develop the automated structural design model. Design moment (Mu), design shear force (Vu), beam length, uniform load (wu) were used for inputs of structural design model. Width and height of the designed section, diameter of top and bottom bars, number of top and bottom bars, diameter of stirrup bar were selected for outputs of structural design model. Performance evaluation of the developed structural design models was conducted using metrics sush as root mean square error (RMSE), mean square error (MSE), mean absolute error (MAE), and coefficient of determination (R2). This study presented that random forest provides the best structural design results for both rectangular and t-shaped RC beams.

국내 도심지에 적용하고 있는 중앙버스정류장의 포장은 주로 아스팔트 포장으로 시공되어 있으나 중차량인 버스의 하 중으로 인해 포장 파손 사례가 증가하여 시민들의 안전에 악영향을 미치고 있으며 유지보수 비용이 매년 증가하고 있다. 서울시에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 국내 최초로 중앙버스정류장 신설 구간에 현장타설 방식으로 연속철근 콘크 리트 포장(CRCP)을 시공하였다. 본 연구에서는 이러한 구간의 연속철근 콘크리트 포장에 대한 이동차량 하중에 의한 동 적 거동 특성을 분석하고자 포장 슬래브에 콘크리트 변형률계를 설치하고 덤프트럭을 통과시키며 동적 하중 재하 실험 을 수행하였다. 실험에서는 이동차량의 속도를 다양하게 변화시켜 차량 속도에 따른 포장 슬래브의 동적 거동을 비교 분 석하였으며 이동차량이 CRCP의 여러 위치에서 정지하도록 하여 정지 위치에 따른 거동도 분석하였다. 실험 결과, 차량 이 CRCP를 통행할 경우 차량 속도 및 정지 위치에 따른 포장 슬래브의 동적 변형률은 매우 유사한 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 터널부의 환경조건을 고려한 터널 내부 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)의 설계 방안을 수립하기 위하여 CRCP 전용 구조해석 프로그램을 이용하여 터널 내부와 토공부의 환경하중을 고려한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 모델은 철근비를 0.6%와 0.68%로 고정하고 슬래브의 두께를 26cm, 28cm, 30cm로 변화시켜 구성하였다. 또한, 터널 내외 부의 환경하중과 차륜하중을 적용하여 분석을 수행하였다. 분석 결과, 터널 내외부 모든 경우에서 CRCP의 슬래브 두께 가 증가할수록 균열간격과 균열폭이 증가하게 되며 터널 내부 CRCP는 슬래브 두께를 감소시키더라도 토공부와 유사한 균열간격 및 균열폭이 형성되는 것을 확인하였다. 향후 보다 다양한 조건에서의 수치해석 및 시험시공을 통해 국내 터널 환경에 적합한 터널 내부 CRCP 설계 방안을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

국내의 도심지 도로는 대부분 아스팔트 포장으로 시공되어 있으며 아스팔트 포장의 공용수명은 콘크리트 포장의 공용 수명에 비해 짧아 잦은 재시공 및 유지보수 작업이 필요하다. 도심지 특성상 포장 재시공 및 유지보수를 실시할 경우 작 업 시간 동안 교통차단을 유발하여 도로 이용자의 불편을 초래하게 된다. 따라서 서울특별시에서는 신설구간인 헌릉로의 중앙버스정류장 구간에 도심지 최초로 현장타설 방식의 연속철근 콘크리트 포장을 시공하였다. 본 연구에서는 중앙버스 정류장 구간에 시공한 연속철근 콘크리트 포장의 철근 거동에 대한 분석을 수행하여 철근의 응력이 가장 크게 발생하는 균열부에서의 철근 응력의 적정성을 분석하였다. 분석 결과, 균열부에서 멀어질수록 철근의 변형률이 뚜렷하게 감소하는 것을 확인하였으며 균열부에서 약 15cm 정도만 이격되어도 철근의 변형률이 급격하게 감소하여 철근과 콘크리트 간의 부착이 적절한 것으로 분석되었다. 또한, 균열부에서 발생한 철근의 변형률을 응력으로 환산하면 약 50MPa 정도로 철근 의 항복강도인 400MPa에 비해 매우 작아서 연속철근 콘크리트 포장의 우수한 공용성을 확보한 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 본선차로와 접속차로가 동일한 연속철근 콘크리트 포장(CRCP: Continuously reinforced concrete pavement)일 경우에 접속차로 CRCP의 종방향 철근의 거동을 분석하기 위해 창녕밀양건설사업단 1공구에서 시험시공을 수행하였다. 시험시공 구간에 균열유도장치와 철근 변형률계를 설치하여 접속차로 CRCP의 종방향 철근 거동을 분석하 였다. 분석 결과, 철근의 변형률은 균열부에서 가장 크게 발생하며 균열로부터 멀어질수록 감소하는 것을 확인하였다. 또 한, 변형률을 응력으로 환산할 경우 항복강도보다 현저히 낮아 접속차로 CRCP의 철근 배근은 우수한 공용성에 기여할 것으로 분석되었다. 이러한 결과를 통해 본선차로와 접속차로가 동일한 CRCP로 시공될 경우 포장 공용성을 보다 향상 시킬 수 있을 것으로 분석되었다.

In densely populated urban areas, reinforced concrete residential buildings with an open first floor and closed upper floors are preferred to meet user demands, resulting in significant vertical stiffness irregularities. These vertical stiffness irregularities promote the development of a soft-story mechanism, leading to concentrated damage on the first floor during seismic events. To mitigate seismic damage caused by the soft-story mechanism, stiffness-based retrofit strategies are favored, and it is crucial to determine an economically optimal level of retrofitting. This study aims to establish optimal seismic retrofit strategies by evaluating the seismic losses of buildings before and after stiffness-based retrofitting. An equivalent single-degree-of-freedom model is established to describe the seismic response of a multi-degree-of-freedom model, allowing for seismic demand analysis. By convolving the seismic loss function with the hazard curve, the annual expected loss (EAL) of the building is calculated to assess the economic losses. The results show that stiffness-based retrofitting increases first-story lateral stiffness by 20-40%, enhancing structural seismic performance, but also results in a rise in EAL compared to the as-built state, indicating lower cost-effectiveness from an economic perspective. The research concludes that retrofit options that increase first-story lateral stiffness by at least 60% are more appropriate for reducing financial losses.

본 연구에서는 중속 충돌하중을 받는 RC 벽체의 배면파쇄 영역을 모사할 수 있는 모델링 기법을 범용 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA을 통해 제안하였다. 충돌해석에 주로 사용되는 요소 삭제 기능이 발사체의 하중 전달에 영향을 미치고 이로 인해 배면파 쇄 영역이 과소평가 된다고 판단하였다. 따라서 충돌 위치 주변에는 요소 삭제 기능을 사용하지 않는 모델링 기법을 제안하였다. 제안 된 기법을 적용한 해석이 실험 결과를 근접하게 모사함에 따라, 제안한 기법이 연속적인 충돌에너지의 전달에 효과적임을 확인하였 다. 추가적으로 다른 충돌 조건에 대해 해당 기법의 적용성 검토를 진행한 결과, 대칭 조건을 사용하지 않고, 철근의 결속을 함께 모사 할 경우 RC 벽체의 파괴 거동을 더욱 근접하게 모사할 수 있음을 확인하였다.

The purpose of this study is to experimentally analyze the seismic performance of a vertical irregular beam-column specimen reinforced with RBS (Replaceable Steel Brace System), a steel brace system. To evaluate the seismic performance of RBS, three specimens were manufactured and subjected to cycle loading tests. The stiffness ratio of beam-upper column of the non-retrofitted specimen was 1.2, and those of the two retrofitted specimens were 1.2 and 0.84. The stiffness ratio of the beam-lower column of all specimens was 0.36. And the stiffness ratio were used for variable. As a result of the experiment, the specimen retrofitted with RBS showed improved maximum load, effective stiffness and energy dissipation capacity compared to the non-retrofitted specimen with the same beam-upper column stiffness ratio. The specimen with 0.84 beam-upper column stiffness ratio showed improved performance compared to the specimen with 1.2 stiffness ratio.