Abstract
Over the past decade, labor costs have increased relative to the cost of material hardware according to analysts in the construction industry. Therefore, the minimum weight design, which has been widely adopted in the literature for the optimal design of steel structures, is no longer the most economical construction approach. Presently, although connection- related costs is crucial in determining the most cost-effective steel structures, most studies on this subject focused on minimum-weight design or engaged in higher analysis. Therefore, in this study, we proposed a fabrication scheme for the most cost-effective moment-resisting steel frame structures that resist lateral loads without compromising overall stability. The proposed approach considers the cost of steel products, fabrication, and connections within the design process. The optimal design considered construction realities, with the optimal trade-off between the number of moment connections and total cost was achieved by reducing the number of moment connections and rearranging them using the combination of analysis that includes shear, displacement and interaction value based on the LRFD code and optimization scheme based on genetic algorithms. In this study, we have shown the applicability and efficiency in the examples that considered actual loading conditions.
지난 10년간 건설 환경에서 노무비는 재료비에 대해 상대적으로 계속해서 증가하고 있다. 따라서 강구조물의 최적 설계를 위해 널리 쓰이고 있는 최소중량설계는 더 이상 최소경비설계를 의미하지 못한다. 최근의 강 구조물의 제작 시 재료비 외에 부재연결에 소요되는 경비가 실제로 총 제작비에 커다란 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고 대부분의 연구가 최소 중량설계나 구조물의 고등해석에만 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 횡 방향 하중에 효과적으로 저항하도록 보와 기둥이 모멘트 연결된 강 뼈대 구조물을 대상으로 안정성에 문제가 없이 경비절감에 효과적인 설계를 위해 재료비뿐만 아니라 제작비 및 현장에서 가설 시 부재연결에 소요되는 경비를 포함하는 최소 경비 설계를 수행하고자 한다. 하중저항계수설계법에 따른 전단과 처짐 및 보-기둥 상관관계식을 포함하는 비선형 해석과정과 유전알고리즘을 바탕으로 한 최적화 알고리즘을 결합하여 모멘트 부재연결의 수를 줄이고 또한 효과적인 배치를 수행함으로 최적 설계 해 및 모멘트 연결의 수와 총 경비와의 상반관계를 나타내고 이로부터 최적의 모멘트 연결의 수 및 그 배치를 구하였다. 현실적인 하중조건을 고려한 수치 예를 통해 본 연구의 적용성과 효율성을 나타내었다.
