강 I거더 교량 시스템에서 버팀(보강) 부재는 횡방향 비틀림 좌굴(LTB)로 인해 교량의 회전을 구속하기 위한 필수 구조 구성요소이다. 현행 설계 기준에서는 I거더 단면이 불안정으로 인해 예기치 않게 비틀리는 것을 방지하기 위해 버팀 부재를 설치하도록 요구한다. 버팀 부재 요소에 작용하는 버팀 내부력의 크기를 추정하기 위해서는 상당히 보수적인 설계 값을 제공하는 근사 설계식을 사용할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 초기 결함을 고려한 철저한 유한요소해석을 수행하여 강 I거더 버팀 시스템의 정확한 버팀 내부력을 얻을 필요가 있다. 본 연구의 목적은 LTB가 발생할 때, 현행 설계 방법론에 비해 버팀 부재 요소에 작용하는 내부력을 보다 정확히 추정하기 위한 심층신경망(DNN) 알고리즘 기반의 추정 모델을 제안하는 데 있다. 이를 위해 초기 결함을 포함한 기하학적으로 비선형 해석으로 구조 응답 데이터를 구축하여, 즉 버팀 모멘트(Mbr)와 버팀 힘(Fbr)인 버팀 내부력을 정확히 산정한다. 예측 모델을 제안하기 위해 구조 응답 데이터의 학습을 위해 16개 입력 변수와 3개 출력 변수를 선정하였다. 또한 DNN 모델에 사용된 하이퍼파라미터에 대해 은닉층 수, 뉴런 수, 그리고 에폭 수를 대상으로 매개변수 연구를 수행하였다. 통계적 성능 지표(즉, RMSE, MSE, MAE, 및 R2)에 근거하여, DNN 모델을 이용한 추정값을 평가함으로써 최적의 예측 모델을 결정하였다. 마지막으로, 하이퍼파라미터(은닉층 수, 뉴런 수, 에폭 수)에 따라 최상의 예측 결과를 제공하면서도 버팀 부재 요소의 내부력(Mbr, Fbr)을 보다 정확히 추정하는 DNN 모델을 제안한다.

강 I거더 교량 시스템에서 버팀(보강) 부재는 횡방향 비틀림 좌굴(LTB)로 인해 교량의 회전을 구속하기 위한 필수 구조 구성요소이다. 현행 설계 기준에서는 I거더 단면이 불안정으로 인해 예기치 않게 비틀리는 것을 방지하기 위해 버팀 부재를 설치하도록 요구한다. 버팀 부재 요소에 작용하는 버팀 내부력의 크기를 추정하기 위해서는 상당히 보수적인 설계 값을 제공하는 근사 설계식을 사용할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 초기 결함을 고려한 철저한 유한요소해석을 수행하여 강 I거더 버팀 시스템의 정확한 버팀 내부력을 얻을 필요가 있다. 본 연구의 목적은 LTB가 발생할 때, 현행 설계 방법론에 비해 버팀 부재 요소에 작용하는 내부력을 보다 정확히 추정하기 위한 심층신경망(DNN) 알고리즘 기반의 추정 모델을 제안하는 데 있다. 이를 위해 초기 결함을 포함한 기하학적으로 비선형 해석으로 구조 응답 데이터를 구축하여, 즉 버팀 모멘트(Mbr)와 버팀 힘(Fbr)인 버팀 내부력을 정확히 산정한다. 예측 모델을 제안하기 위해 구조 응답 데이터의 학습을 위해 16개 입력 변수와 3개 출력 변수를 선정하였다. 또한 DNN 모델에 사용된 하이퍼파라미터에 대해 은닉층 수, 뉴런 수, 그리고 에폭 수를 대상으로 매개변수 연구를 수행하였다. 통계적 성능 지표(즉, RMSE, MSE, MAE, 및 R2)에 근거하여, DNN 모델을 이용한 추정값을 평가함으로써 최적의 예측 모델을 결정하였다. 마지막으로, 하이퍼파라미터(은닉층 수, 뉴런 수, 에폭 수)에 따라 최상의 예측 결과를 제공하면서도 버팀 부재 요소의 내부력(Mbr, Fbr)을 보다 정확히 추정하는 DNN 모델을 제안한다.

유리섬유강화폴리머(GFRP) 보강근은 내식성, 높은 인장강도, 친환경적인 생산 특성으로 인해 콘크리트 구조물에서 기존 강철 보강근을 대체할 유망한 대안으로 점차 인식되고 있다. 연속철근콘크리트포장(CRCP) 시스템에 이들을 적용하는 것은 이러한 장점을 활용할 수 있는 기회를 제공한다. 그러나 GFRP의 상대적으로 낮은 탄성계수, 콘크리트와의 열적 비호환성, 제조상의 한계 등 여전히 해결해야 할 과제가 존재한다. 본 연구는 이러한 문제를 다루기 위해 포괄적인 문헌 검토와 3차원 유한요소 시뮬레이션을 통합하였다. 문헌 검토는 염화물 유발 부식에 대한 GFRP의 우수한 내구성과 국부 응력 집중을 감소시킬 수 있는 능력을 보여준다. 그럼에도 휨 부재에서 처짐 및 균열 폭이 증가할 수 있는 GFRP의 낮은 강성에 관한 우려는 남아 있다. 수치 해석 결과는 또한 GFRP의 탄성계수 저감이 유효응력을 낮추어 잠재적으로 수평 균열을 완화할 수 있음을 시사한다. 그 결과, GFRP 보강근은 CRCP 적용에서 기존 강철의 대체재로서 상당한 가능성을 보여준다. 본 연구는 포장 시스템에서 GFRP 보강의 구조적 타당성과 성능상의 이점을 조망함으로써, 더 내구성 있고 내식성이 향상된 설계 개발에 기여한다.