Abstract
Using the genetic algorithm, the optimal-design technique of the Nielsen arch bridge was proposed in this paper. The design parameters were the arch-rise ratio and the steel weight ratio of the Nielsen arch bridge, and optimal-design techniques were utilized to analyze the behavior of the bridge. The optimal parameter values were determined for the estimated optimal level. The parameter determination requires the standardization of the safety, utility, and economic concepts as the critical factors of a structure. For this, a genetic algorithm was used, whose global-optimal-solution search ability is superior to the optimization technique, and whose object function in the optimal design is the total weight of the structure. The constraints for the optimization were displacement, internal stress, and time and space. The structural analysis was a combination of the small displacement theory and the genetic algorithm, and the runtime was reduced for parallel processing. The optimal-design technique that was developed in this study was employed and deduced using the optimal arch-rise ratio, steel weight ratio, and optimal-design domain. The optimal-design technique was presented so it could be applied in the industry.
유전자 알고리즘을 이용한 닐센아치교의 최적설계기법을 이 논문에서 제시하였다. 설계 매개변수로는 닐센아치교의 아치-라이즈비와 강중비에 대해서 최적화기법을 적용하여 각각의 거동을 분석하고, 적정성을 평가하여 최적의 매개변수 값을 결정하였다. 매개변수의 결정은 구조물의 안전성과 사용성 그리고 경제성에 중요한 설계인자로서 정형화가 요구된다. 이를 위해 최적화 기법으로 전역 최적해 탐색능력이 우수한 유전자 알고리즘을 사용하였으며, 설계 목적함수로는 구조물의 총 중량을 사용하였고, 제약조건으로는 변위, 응력, 시공성 제약조건을 두었다. 구조해석은 미소변위이론에 의한 탄성해석을 수행하여 유전자 알고리즘과 조합하여 병렬연산으로 수행시간을 단축시켰다. 이 연구에서 개발된 최적설계기법을 사용하여 최적의 아치-라이즈비와 강중비, 최적설계영역을 제시 하였으며 실무에 적용할 수 있도록 하였다.
