Civil Engineering Commons^™

Developing A Physics-Informed Deep Learning Paradigm For Traffic State Estimation, Jiheng Huang

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

The traffic delay due to congestion cost the U.S. economy $ 81 billion in 2022, and on average, each worker lost 97 hours each year during commute due to longer wait time. Traffic management and control strategies that serve as a potent solution to the congestion problem require accurate information on prevailing traffic conditions. However, due to the cost of sensor installation and maintenance, associated sensor noise, and outages, the key traffic metrics are often observed partially, making the task of estimating traffic states (TSE) critical. The challenge of TSE lies in the sparsity of observed traffic data and the …

Inelastic Pushover Response Characterization And Prediction Of A Dual Performance High-Capacity Hybrid Frame-Wall, Salih Can Rakici

Wayne State University Dissertations

The inelastic behavior of a dual performance high-capacity hybrid frame-wall system intended for cold formed steel construction is presented. The investigated frame-wall system features cold formed steel studs to support gravitational loads and a combination of cold formed steel straps and nonprestressed strands to provide braced frame action for lateral loads. In addition, hollow structural steel chords are used to resist overturning moments. The chords can be either hollow structural steel sections or steel tubes filled with ultra-high performance concrete. System behavior when subject to lateral loads or lateral displacements is characterized in terms of failure mode, ultimate strength, initial …

Social Media-Based Crisis Communication: Analysis Of Twitter Data From Local Agencies During Hurricane Irma, Naiyara Noor

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

As social media platforms have become vital means of communications, it has become imperative for emergency managers and policy makers to understand how people are interacting with different agencies on these platforms for enhancing community response coordination during disasters. Although many public agencies have already adopted social media platforms for crisis communication purposes, empirical evidence on whether and how these agencies are effectively engaged on these platforms is lacking. This research aims to examine crisis communication activities of a variety of agencies on Twitter in response to Hurricane Irma in 2017. In this study, we analyzed 13,353 hurricane-related tweets posted …

Modeling Individual Activity And Mobility Behavior And Assessing Ridesharing Impacts Using Emerging Data Sources, Jiechao Zhang

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Predicting individual mobility behavior is one of the major steps of transportation planning models. Accurate prediction of individual mobility behavior will be beneficial for transportation planning. Although previous studies have used different data sources to model individual mobility behaviors, they have several limitations such as the lack of complete mobility sequences and travel mode information, limiting our ability to accurately predict individual movements. In recent years, the emergence of GPS-based floating car data (FCD) and on-demand ride-hailing service platforms can provide innovative data sources to understand and model individual mobility behavior. Compared to the previously used data sources such as …

Quality Control Methods Through Pre-Determination Of Fields For Usrap Projects, Zachary Heath

Theses and Dissertations--Civil Engineering

The United States Road Assessment Program (usRAP) was designed to rate highways for their ability to protect road users and to make recommendations to engineers and policy makers for investments to enhance road safety. The program is heavily dependent on local road data or characteristics. Pre-populating usRAP requires coders to evaluate sixty-six attributes at 100-meter intervals along a subject highway. In this thesis, methods for obtaining and assuring the quality of some of the usRAP data elements are proposed. Kentucky Transportation Cabinet Highway Information System (HIS) data are used as “ground truth” for roadway grade and curvature. Methods of using …

Historical And Forecasted Kentucky Specific Slope Stability Analyses Using Remotely Retrieved Hydrologic And Geomorphologic Data, Daniel M. Francis

Theses and Dissertations--Civil Engineering

Hazard analyses of rainfall-induced landslides have typically been observed to experience a lack of inclusion of measurements of soil moisture within a given soil layer at a site of interest. Soil moisture is a hydromechanical variable capable of both strength gains and reductions within soil systems. However, in situ monitoring of soil moisture at every site of interest is an unfeasible goal. Therefore, spatiotemporal estimates of soil moisture that are representative of in-situ conditions are required for use in subsequent landslide hazard analyses.

This study brings together various techniques for the acquisition, modeling, and forecasting of spatiotemporal retrievals of soil …

Implementation Of Digital Twins For Small Water Systems, Aidan Gill

Theses and Dissertations--Civil Engineering

The main objective of this thesis is to develop a working digital twin for a small water system in central Kentucky which will serve as a general format for other similar systems in the region wishing to implement digital twins for operator support. While the benefit of having a calibrated hydraulic and water quality model is widely understood, small distribution systems tend to not have the same financial and economic means to properly support these tools. Creation of a digital twin using this methodology provides a means for operators to predict pressure, flows, chlorine residuals, and total trihalomethane (TTHM) concentrations …

Soil Moisture And Geomorphologic Data For Use In Dynamic And Forecastable Landslide Hazard Analyses In Eastern Kentucky, Daniel M. Francis, L. Sebastian Bryson

Civil Engineering Research Data

These data are the geomorphologic and land information system-based soil moisture estimates from assimilation of NASA SMAP satellite-based observations and NOAH 3.6 Land Surface Model estimates over known landslides in Eastern Kentucky. Additionally Long Short-Term Memory Recurrent Neural Network and logistic regression machine learning codes, as well as an Application programming interface code are included. Finally, in-situ data from Eastern Kentucky is included.

Spatiotemporal Retrievals Of Soil Moisture And Geomorphologic Data For Landslide Sites In Eastern Kentucky, Lindsey Sebastian Bryson, Daniel M. Francis

Civil Engineering Research Data

These data are the soil texture, land information system-based soil moisture estimates from assimilation of NASA SMAP satellite-based observations and NOAH 3.6 Land Surface Model estimates, artificial neural network machine learning code, and in-situ soil moisture measurements.

Smart Mobility Sensing Of Origin-Destination Pairs Using Computer Vision, Seyed Sina Shid Moosavi

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

The measurement of the origin-destination (OD) flow of individual passengers within the public transportation system plays a vital role in understanding resident mobility and facilitating route planning. Particularly in resource-limited communities, where access to advanced technologies like smart card systems may not be available, bus transportation systems play a crucial role in daily life. Traditional methods, such as driver logs, are not only time-consuming but also difficult to provide precise measurements of individualized OD pairs. Therefore, the primary objective of this study is to propose an automatic passenger sensing system (software) capable of accurately measuring OD pairs for individual passengers …

Development,Validation, And Integration Of Ai-Driven Computer Vision System And Digital-Twin System For Traffic Safety Dignostics, Ou Zheng

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

The use of data and deep learning algorithms in transportation research have become increasingly popular in recent years. Many studies rely on real-world data. Collecting accurate traffic data is crucial for analyzing traffic safety. Still, traditional traffic data collection methods that rely on loop detectors and radar sensors are limited to collect macro-level data, and it may fail to monitor complex driver behaviors like lane changing and interactions between road users. With the development of new technologies like in-vehicle cameras, Unmanned Aerial Vehicle (UAV), and surveillance cameras, vehicle trajectory data can be collected from the recorded videos for more comprehensive …

แพลตฟอร์มดิจิทัลที่มีการจำลองสารสนเทศอาคารเป็นพื้นฐานเพื่อการจัดการระบบปรับอากาศ, จิราธิป ตรีทิพยบุตร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันการจำลองสารสนเทศอาคาร (Building Information Modeling, BIM) ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายตลอดวงจรชีวิตอาคาร โดยเฉพาะการดำเนินการและบำรุงรักษา (Operation and Maintenance, O&M) BIM สามารถรวบรวมข้อมูลระบบโครงสร้าง ระบบสถาปัตยกรรม และระบบประกอบอาคารต่าง ๆ รวมถึงระบบปรับอากาศซึ่งมีต้นทุน O&M สูง ข้อมูลที่หลากหลายจำเป็นต่อการวิเคราะห์และการตัดสินใจซึ่งขับเคลื่อนด้วยข้อมูล อย่างไรก็ตามการประยุกต์ใช้ BIM สำหรับการดำเนินการและบำรุงรักษาอาคารยังค่อนข้างจำกัด รวมถึงการวิเคราะห์ต้นทุนตลอดวงจรชีวิตของระบบปรับอากาศ งานวิจัยนี้พัฒนาแพลตฟอร์มดิจิทัลที่มี BIM เป็นพื้นฐานเพื่อจัดการระบบปรับอากาศ แพลตฟอร์มนี้บันทึกข้อมูลที่สำคัญของระบบปรับอากาศในช่วง O&M ของอาคารร่วมกับข้อมูลต้นทุนและการใช้งานระบบปรับอากาศเพื่อวิเคราะห์ต้นทุนตลอดวงจรชีวิต ผลวิเคราะห์นี้ถูกใช้เพื่อสนับสนุนการตัดสินใจการลงทุนว่าควรจะเปลี่ยนเครื่องปรับอากาศใหม่หรือใช้เครื่องปรับอากาศเดิมต่อไป ระบบที่พัฒนาขึ้นประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ส่วนแรกคือส่วนจัดการข้อมูลของระบบปรับอากาศจากแบบจำลอง BIM และต้นทุนการใช้งานระบบปรับอากาศ ส่วนที่สองคือการวิเคราะห์ต้นทุนเหล่านี้โดยอาศัยแนวคิดการวิเคราะห์ต้นทุนตลอดวงจรชีวิต (LCCA) และส่วนสุดท้ายคือการแสดงข้อมูลและผลการวิเคราะห์บนแพลตฟอร์มดิจิทัล ระบบที่พัฒนาขึ้นนี้ถูกประยุกต์ใช้วิเคราะห์ต้นทุนตลอดวงจรชีวิตของระบบปรับอากาศอาคารจามจุรี 5 จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ผลวิจัยแสดงให้เห็นว่าระบบสามารถจัดการข้อมูลของเครื่องปรับอากาศของอาคารดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพและสามารถช่วยตัดสินใจในการลงทุนสำหรับเครื่องปรับอากาศที่มีอยู่อันเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อมหาวิทยาลัยซึ่งเป็นเจ้าของอาคาร

การศึกษาเชิงเปรียบเทียบต้นทุนตลอดอายุการใช้งานและปริมาณการปล่อยสารคาร์บอนของระบบหล่อในที่และระบบหล่อสำเร็จโดยวิธีมอนติคาร์โลและสัมประสิทธิ์, รัชชานนท์ เอี่ยมรอด

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

อุตสาหกรรมการก่อสร้างสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาประเทศ และยังมีแนวโน้มที่จะมีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง ส่งผลต่อความต้องการวัสดุ แรงงาน และมลพิษที่เพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อลดปัญหาด้านแรงงาน เจ้าของโครงการได้หันมาใช้วิธีการก่อสร้างใหม่ ๆ มากขึ้น เช่น ระบบหล่อสำเร็จ เป็นต้น โดยมีการประเมินว่าระบบหล่อสำเร็จช่วยลดการใช้แรงงานได้ถึง 50% และลดเวลาก่อสร้างได้ 30% อย่างไรก็ตาม ต้นทุนก่อสร้างเป็นเพียงส่วนหนึ่งของต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ทำให้ผลการประเมินต้นทุนรวมในช่วงก่อสร้างและใช้งานอาจแตกต่างจากที่ได้ประเมินในช่วงก่อนการก่อสร้าง ดังนั้นการประเมินต้นทุนค่าใช้จ่ายตลอดอายุโครงการควรนำปัจจัยเสี่ยงมารวมในการวิเคราะห์ด้วย งานวิจัยนี้ศึกษาเปรียบเทียบต้นทุนรวมตลอดอายุของระบบคอนกรีตหล่อในที่และระบบหล่อสำเร็จ โดยประเมินต้นทุนที่เกิดขึ้นในแต่ละกระบวนการทำงาน พร้อมทั้งวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงด้วยวิธีการวิเคราะห์ความอ่อนไหวรวมไปถึงการใช้แบบจำลองมอนติคาร์โลเพื่อจำลองหาช่วงค่าที่เป็นไปได้ของต้นทุนตลอดอายุการงานในโครงการก่อสร้างตัวอย่างทั้ง 6 โครงการ นอกจากนี้ยังศึกษาถึงปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่เกิดขึ้นในกิจกรรมผลิตวัสดุก่อสร้างและการขนส่งเพื่อนำไปใช้เป็นค่าพารามิเตอร์ในการประเมินการปล่อยสารคาร์บอนโดยวิธี Coefficient method ในโครงการก่อสร้างตัวอย่างทั้ง 6 โครงการ โดยผลลัพธ์ของการศึกษาคือ สัดส่วนของต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ที่ประกอบไปด้วย (1) ต้นทุนในช่วงเตรียมการและช่วงก่อสร้าง และ (2) ต้นทุนรวมในช่วงการใช้งานทั้งในมุมมองของระบบหล่อในที่และระบบหล่อสำเร็จในโครงการก่อสร้างตัวอย่างทั้ง 6 โครงการ ซึ่งพบว่าทุกโครงการตัวอย่างของต้นทุนตลอดอายุการใช้งานทั้งระบบหล่อในที่และหล่อสำเร็จนั้น มีต้นทุนรวมใน 2 ช่วงแรกมีค่ามากกว่าต้นทุนรวมในช่วงการใช้งาน (O&M phase) และยังพบว่าอัตราส่วนของต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งานของระบบหล่อในที่ต่อต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของระบบหล่อสำเร็จนั้นนในแต่ละโครงการตัวอย่าง อยู่ที่ 0.60 – 0.73 (โดยไม่คำนึงถึงมิติด้านเวลาที่แตกต่างกันในช่วงการก่อสร้าง) ในส่วนของปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มาจากการขนส่งในโครงการก่อสร้างตัวอย่างทั้ง 6 โครงการ ที่พบว่า ระบบหล่อในที่นั้นมีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มาจากการขนส่งน้อยกว่าระบบหล่อสำเร็จ ซึ่งผลที่ได้จากการศึกษานี้จะช่วยประกอบการตัดสินใจของเจ้าของโครงการในการเลือกวิธีการก่อสร้างที่เหมาะสมในบริบทของต้นทุนรวมและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

Electrospun Recycled Polyethylene Terephthalate Microfibers As An Asphalt Mix Additive, Debbrata Datta

Electronic Theses and Dissertations

In recent decades, the use of different types of fibers in asphalt has become increasingly popular. Fibers are used in an asphalt mix to improve its durability and resistance against distresses such as rutting and cracking due to repetitive vehicle loading at high temperatures, and low-temperature contraction. Consequently, accurate rheological and performance characterization of asphalt binders and mixes containing fibers is of vital importance. With increased concerns over the environmental disruptions as a result of disposing end-of-life plastics in landfills and the need for improving sustainability of the construction materials, incorporating plastic in construction materials has always been an important …

Guest Editorial: Building Performance And Sustainable Infrastructure: Unsustainable Return To Practice, Christopher Gorse, Colin Booth, Lloyd Scott

Articles

The abrupt decline in global carbon emissions experienced during the pandemic was not sustainable. Overwhelmingly, this is evidenced by the advanced economies’ swift return to close to pre-pandemic levels and, of greater concern, the total global use of fossil fuels has rebounded to their highest level in history (IEA, 2021; Jackson et al., 2022). Unfortunately, post-pandemic, the anthropic life threating activities have resumed.

Uses Of Geographic Information Systems And Remote Sensing To Study The Natural Resource Management Of The Red Sea Governorate, Egypt, Shrouk Galal, Fawzi Hamid Zarzoura, Mahmoud El-Mewafi

Mansoura Engineering Journal

The Red Sea governorate is rich in natural resources that create challenges for Egypt's future economy and growth. The right ways must be found to manage and discover these resources without wasting them. Remote sensing is one of the best methods used in the development of natural resources. It is based on measuring electromagnetic ray reflections from deep-seated or dispersed natural resources, and these images are processed uniquely for a variety of applications, including the detection of minerals, making land cover maps, shifting rocks, and monitoring of geological distortions. The altered rocks that existed in the study area were identified …

Image-Base Adaptive Proportional Topology Optimization Of Infill Structure Using Polygon Sbfe Approach, Sompong Rungsawang

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The use of infill structures is widespread in additive manufacturing applications, offering porous domains that are well-suited for withstanding various physical loadings. This thesis introduces a novel approach, namely Proportional Topology Optimization (PTO), leveraging an automatic image-based quadtree Scaled Boundary Finite Element (SBFE) framework. The SBFE, where sub-domains are treated as polygonal elements in 2D, is employed to address the hanging node issue. The methodology is extended to design infill structures by minimizing compliance concerning force variations, subject to local volume fraction constraints rather than a global volume constraint for each element in the design domain. Material density for each …

การวิเคราะห์การโก่งเดาะแบบไม่เชิงเส้นของโครงสร้างทางรถไฟแบบมีชั้นหินโรยทางบริเวณทางโค้งด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, พิมสุดา ชวดฉิม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบัน มีการพัฒนาด้านโครงทางพื้นฐานทางรางในประเทศไทยมีการขยายตัวเพิ่มมากขึ้นเพื่อรองรับการขยายตัวของการขนส่งทางราง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความจุ ลดระยะเวลาในการเดินทาง และลดต้นทุนโลจิสติกส์ โครงสร้างทางรถไฟแบบมีชั้นหินโรยทางเป็นโครงสร้างที่ไม่ซับซ้อนในการก่อสร้างและต้นทุนการก่อสร้างต่ำจึงถูกใช้เป็นโครงสร้างหลักกระจายตัวอยู่ทั่วประเทศ สิ่งที่สำคัญที่ส่งผลต่อสภาพทางรถไฟคือผลจากสิ่งแวดล้อมภายนอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลที่ตามมาจากความร้อนอันเนื่องมาจากภาวะโลกร้อน เมื่ออุณหภูมิโดยรอบสูงขึ้น เหล็กที่เป็นวัสดุของรางรถไฟจะดูดซับความร้อน ซึ่งส่งผลให้อุณหภูมิภายในรางรถไฟชนิดเชื่อมต่อเนื่องเกิดความเค้นเพิ่มขึ้นและอาจเกิดการโก่งเดาะได้ ในงานวิจัยฉบับนี้จึงได้ทำการวิเคราะห์อุณหภูมิโก่งเดาะด้วยวิธีวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้น โดยการจำลองโครงสร้างทางรถไฟแบบมีชั้นหินโรยทางบริเวณทางโค้งด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แบบ 3 มิติ ด้วยโปรแกรม Ansys LS-DYNA ในการวิเคราะห์นั้นได้ศึกษาตัวแปรที่ส่งผลต่อความต้านทานการโก่งเดาะ ได้แก่ ขนาดของรัศมีความโค้งของโครงสร้างทางรถไฟ, ความต้านทานทางด้านข้าง, การยกโค้ง, การเสียแนวทางรถไฟ และความเร็วของรถไฟ เป็นต้น ผลลัพธ์จากการวิจัยนี้ได้แก่ อุณหภูมิโก่งเดาะของทางรถไฟที่สภาวะต่าง ๆ จากการศึกษาพบว่า ยิ่งรัศมีความโค้ง, ความต้านทานทางด้านข้าง และการยกโค้งมีค่าลดลง หรือขนาดของการเสียแนวทางรถไฟมีค่ามาก อุณหภูมิที่เกิดการโก่งเดาะจะมีค่าที่ลดลงตามลงไป และในช่วงที่อุณหภูมิสูงรถไฟควรวิ่งด้วยความเร็วไม่เกินค่าความเร็วสมดุล โดยผลการศึกษาที่ได้จะช่วยพัฒนาแนวทางการซ่อมบำรุง ปรับสภาพโครงสร้างทางรถไฟให้มีประสิทธิภาพเพื่อป้องกันการเกิดการโก่งเดาะ และป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นต่อโครงสร้างทางรถไฟในอนาคต

A Bim-Based Digital Platform For Assessing The Whole Building Circularity Indicators Of Modular Steel Projects, Yin Min Maung

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The construction industry is undergoing a paradigm shift towards sustainable practices, one of which is circular economy (CE). Adopting the CE concept is a complex undertaking, which is characterized by a set of indicators capturing its key aspects. Various tools and techniques are employed to implement this novel concept. An essential step of CE implementation is evaluating the circularity of buildings. This research develops a BIM-based digital platform for assessing the whole building circularity indicators (WBCI) of modular steel projects. The platform is designed to assist in computing these indicators, which requires diverse data inputs and complex interrelated equations. The …

Surrogate-Assisted Model Methods For Maximum Compression Capacity Predictions Of Concrete-Filled Stainless-Steel Tubular Columns, Ly Ith

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This work explores the prediction of axial strength of circular concrete-filled stainless-steel tubular (CFSST) columns, employing advanced machine learning techniques, including Gaussian Process Regression (GPR) and Extreme Gradient Boosting (XGBoost). The dataset comprises over 100 columns from experimental tests, with only a few of them being long or slender, limiting prediction accuracy. To address this, our study introduces a robust numerical modeling approach using Finite Element Method (FEM) to generate additional data points for long columns. The results are then benchmarked against established standards such as American Institute of Steel Construction (AISC) and the Eurocode 4, illustrating the potential of …