라멘構造의 離散形 最適設計에 관한 硏究 = (A) Study on the Discrete Optimum Design of Frame Structures

국문 초록 (Abstract)

토목구조물 설계 시 최적설계를 요구하는 목소리가 점점 더 커지는 이 시점에서, 특히 라멘구조의 최적설계는 설계변수가 많고 제약조건이 다양하기 때문에 실용적인 측면에서 효율적으로 이산값을 얻기 위한 연구가 더욱 절실한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 이산설계변수를 처리할 수 있는 Monte Carlo Method를 이용하여 이를 최적화 알고리즘으로 한 최적화 모형을 프로그램화하고, 구조물 총공비를 최소화하는 최적설계로부터 설계변수들의 최적화를 결정하여 다양한 구조형태 및 하중하에 설계변수의 변화를 고찰하고자 한다.
이해 본 알고리즘에 의한 1층 1경간, 1층 2경간의 라멘구조물의 최적화를 하기 위하여 다제약, 다설계 변수에 크게 구애 받지 않고 목적함수가 수렴하는데 1회에서 9회까지 해석-최적화를 반복하므로 반복 시행만을 고려할 때 효율적인 알고리즘이라 판단되며 라멘구조물의 최적화 가능성을 보이고 있음을 알 수 있다.
그리고 1층 1경간 라멘구조의 경우 작용하중을 10ton-50ton 까지 변화를 주었을 때 목적함수는 26.8%-74.6%까지 변화되고, 1층 2경간의 경우도 1층 1경간의 조건과 동일한 방법으로 변화를 주었을 때 목적함수는 33.6%-76%까지 변화되므로, 총경비가 절감되는 효과가 있음을 알 수 있다.
그러므로 본 연구를 통해서 본 바와 같이, Monte Carlo Method에 의한 라멘구조의 이산형 최적설계는 실질적으로 가능하고, 시공 가능한 설계변수로 단면의 폭과 높이 그리고 철근의 단면적을 프로그램화 함으로써 기존의 최적화 프로그램에 의한 설계단면에 비해 현실적인 접근이 훨씬 용이함을 알 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Today the needs of optimum designs are increasing more and more, when designing the reinforced concrete structures. Because of multi-design variables and multy-variable constraints, the optimum design of Rahmen has needed many efficient studys on the discrete design variables.
In this study, by using the Monte Carlo Method which sovled the discrete design variables, the optimizing algorithm and the optimum design problem formulation have been made, the optimization of design variables has been decided, and then the changes of the design variables and the total cost of construction have been examined.
This optimizing algorithm has tested repeatedly from 1 to 9, consequently, the objective function converges. This shows that the optimization of Rahmen is possible, when only the repeat test is considered.
As a result that the optimizing algorithm has been applyed to Rahmen, in the 1bay-1story the objective function has changed from 26.8% to 74.6% and in the 2bay-1story the objective funtion has changed from 33.6% to 76%. This means that the total cost has been reduced efficiently.
Therefore, it is considered that the discrete optimum design of Rahmen is possible practically and economically as compared with existing optimization programs.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• 표목차 = ⅲ
• 그림목차 = ⅳ
• 기호설명 = ⅵ
• 국문요약 = ⅷ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구배경 및 목적 = 1
• 2. 연구동향 = 3
• 3. 연구방법 = 6
• Ⅱ. 라멘구조의 이산형 최적설계 = 7
• 1. 평면라멘 = 7
• 2. 이산형 최적설계의 일반적인 형성 = 13
• Ⅲ. 라멘구조의 이산형 최적설계에 따른 모형 = 15
• 1. 철근콘크리트 보의 이산 최적화 모형 = 15
• 2. 철근콘크리트 기둥의 이산 최적화 모형 = 18
• 3. 철근콘크리트 라멘구조물의 최적화 모형 = 25
• Ⅳ. Monte Carlo Method = 27
• Ⅴ. 적용 예 및 결과분석 = 32
• 1. 적용 예 = 32
• 2. 결과 분석 = 34
• Ⅵ. 결론 = 50
• 참고문헌 = 51
• ABSTRACT = 54
• 감사의 글 = 56
• 부록 = 57