R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 200808정책인프라 C01-15 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 유전자알고리즘을 이용하여 리모델링 구조물의 최적보강방안 설계프로그램개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2008-07-25 ~ 2008-10-24 | |||||
| 연구책임자 | 박익현 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
4명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 25,000,000 원 기업 : 17,000,000 원 계 : 42,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 25,000,000 원 기업 : 17,000,000 원 계 : 42,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주) 영진이앤씨 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | ||||||
| 주요 내용 |
본 연구는 건설 불경기에 따른 구조물의 리모델링 시 경제적인 보강최적설계가 가능할 수 있도록 구조해석과 신속하고 효율성 있는 최적화가 될 수 있도록 유전자알고리즘을 이용하여 구조물에 대한 단면, 형상 최적화 등을 동시에 일률적으로 수행할 수 있는 통합 다목적 최적설계 프로그램을 개발하고, 또한 일반건축물의 증축, 대공간 구조물에 많이 적용되고 있는 PEB 시스템을 최적 설계할 수 프로그램을 개발하여 순수한 국내기술로 건설 전문최적설계프로그램과 설계능력을 갖추고자한다. [최종목표] 현재 우리나라의 대부분의 건축 및 토목 구조물은 실무에서 전반적으로 재래식 보강 방법으로 구조설계가 되고 있어 재료의 낭비에 의한 비경제적인 설계가 되고 있는 현실이다. 따라서 국가적인 차원에서 재료의 절감은 물론 공사비를 절감시킬 수 있는 경제적인 설계가 실무설계에 도입 될 수 있도록 건축 및 토목 구조물에 대한 최적설계연구는 중요한 중？장기적인 연구 목표라 할 수 있다. 따라서 건설전문최적설계용역회사를 국내최초로 설립하여 건설전문최적설계 뿐만 아니라 전문 최적설계 프로그램을 개발하는 경쟁력 있는 최적설계 및 최적설계프로그램개발 회사로 국내뿐만 아니라 국외 건설시장의 플랜트 설계등 다양한부분에서 최적화된 설계가 주도되어지는 전문 최적 설계 사업을 하고자한다. [연구내용 및 범위] 다 설계 변수와 다 제약 조건으로 구성된 철골 및 철근콘크리트의 구조해석을 수행하고, 철근콘크리트부재에서 단면의 폭과 높이의 정수형 변수 그리고 상용제품인 철근의 갯수를 설계변수로 데이터베이스화 하며, 목적함수는 건설경비를 산정한다. 형상최적화에 필요한 설계변수는 절점의 좌표이동에 대하여 실수형 변수를 선정하고 위상최적화에서는 부재의 유/무를 판단할 수 있는 부울린 변수를 적용하여 부호화 및 실제수치로 변환가능 할 수 있도록 하여 각 비트의 역할에 따라 각각 독립적으로 처리할 수 있도록 한다. 따라서 최적 해의 수렴성을 높이기 위하여 경험적으로 얻어진 축차 연산자와 최적치 적용 연산자 및 나열 연산자를 도입하여 확장된 유전자 알고리즘에 의한 이들 구조물의 단면 및 단면, 형상 또는 단면, 위상 그리고 단면, 형상, 위상 등을 설계자의 의도에 따라 동시에 손쉽게 자동으로 활용할 수 있는 최적설계프로그램을 개발한다. 최종적으로 확장된 유전자 알고리즘을 바탕으로 평면 및 입체 철골 및 철근콘크리트 구조물의 비선형 구조해석, 부재단면, 구조형상 및 구조위상 최적화가 동시에 수행될 수 있는 통합 시스템화 된 이산화 다목적 최적구조설계 프로그램을 개발하는 것은 국내？외에서 최초의 연구가 될 것으로 보며, 본 연구 결과는 구조물의 단면, 형상 및 위상 최적화 연구 및 철골 및 철근 콘크리트구조물의 최적설계 관련분야에 크게 기여 할 것으로 본다. 그러므로 본 연구를 통하여 리모델링을 하고자하는 철근콘크리트등 구조물의 용도변경에 따른 하중증감에 따라 보강이필요하며, 구조적인 보강은 최적의 보강재 선택과 보강위치, 보강재 단면설계를 본 연구를 통한 개발된 프로그램으로 현재 시도된 적이 없는 최적보강설계를 실행함으로써 기존의 재래식방법에 의한 설계보다 약 20~30%정도의 최적설계가 이루어질 것으로 판단된다. 또한 리모델링시 증축에 따른 구조보강이 대부분이다. 하지만 기초의 부담으로 증축에 따른 구조물의 하중증가가 심각한 문제로 부딪치고 있다. 이에 본연구의 일환으로 기초부담을 덜 수 있는 구조물의 경량화를 위하여 새로운 구조시스템도 제시할 예정이다 따라서 향후 증가될 것으로 예상되어지는 구조물 리모델링시장에서 선두적인 최적설계전문 사업으로서 경제성 있는 리모델링경비절감을 이루어 낼 수 있다고 확신한다. |
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| 색인어 | 한글 | 유전자 알고리즘 | 최적설계 | 대공간구조물 | 리모델링 | 보강 |
| 영문 | Genetic Algorithm | OptimumDesign | Large Span Structures | Remodeling | Reinforcement | |
| 최종보고서 | 0482_유전자알고리즘을 이용하여 리모델링 구조물의 최적보강방안 설계프로그램개발.pdf | |||||