Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
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Optimum Design of Steel Structures Using Genetic Algorithms

유전자 알고리즘을 사용한 강구조물의 최적설계

  • Kim, Bong Ik (School of Ocean Civil Engineering, Gyeongsang National University)
  • 김봉익 (경상대학교, 해양토목공학과)
  • Received : 2012.05.21
  • Accepted : 2012.12.17
  • Published : 2012.12.27
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Abstract

We present optimum design for truss and frame structures subject to constraints on stresses, displacement, and natural frequency. The optimum design procedure is used discrete and continuous design variables and Genetic Algorithms. Genetic Algorithms is used the method of Elitism and penalty parameters in order to improved fitness in the reproduction process, and optimum design is used steel(W-section) and pre-made discrete cross-section. Truss and frame structures optimization examples are used for 10-Bar truss, 25-Bar truss, 1-bay 2-story frame, 1-bay 7-story frame, and these examples are employed to demonstrate the availability and serviceability of Genetic Algorithms for solving optimum design of truss and frame.

최근에는 고층구조물이나 해양구조물(플랜트)의 경우 대부분 대형화로 설계 및 시공되고 있다. 대형구조물의 경우 주로 강재(steel)를 사용하여 설계하고 있다. 구조물 설계는 설계단계에서 최상의 부재를 선택하는 최적화를 적용함으로서 비용을 줄이는 경제적인 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 트러스와 프래임 구조물의 최적설계에 연속변수와 이산변수를 사용하여 최적화 하였고, 설계에서 사용된 이산자료는 규격화된 강재에 대한 자료와 데이터화된 이산자료를 사용하였다. 최적화는 이 모두에 적합한 이산최적화를 적용하였다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘을 사용하였으며, 사용된 구조물은 10-Bar, 25-Bar 트러스와 1경간 2층, 1경간 7층 프레임 구조물이다. 설계시 제약조건은 고유진동수와 부재응력, 변위제약조건들이 적용되었다. 유전자 알고리즘에는 번식과장에서 엘리트 개체가 2번 사용되도록 하였으며, 제약조건 위반시 패널티를 사용하는 방법을 사용하였다.

Keywords

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