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논문KCI 등재

직접탐색을 이용한 유전자 알고리즘에 의한 RC 프레임의 최적설계

Integrated Genetic Algorithm with Direct Search for Optimum Design of RC Frames

김지은|곽효경
한국전산구조공학회 (The Computational Structural Engineering Institute Of Korea)|2008.02|한국전산구조공학회논문집 (Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)|제21권 제1호|pp. 21-34

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데이터베이스회귀분석databaseregression analysis유전자 알고리즘genetic algorithm비선형해석nonlinear analysis직접탐색direct search

초록

이 논문에서는 철근콘크리트 프레임 구조물을 대상으로 직접탐색기법을 도입하여 보다 개선된 유전자 알고리즘을 이용한 최적설계 기법을 제안하고 있다. 먼저 유전자 알고리즘을 이용하여 다양한 초기 가정 단면을 발생시키고, 이로부터 도출되는 각 설계 부재력 조건에 대해 미리 구성한 설계 단면 데이터베이스(DB)를 기반으로 회귀분석과 직접탐색을 이용하여 최적해를 도출한 후 여러 세대에 걸쳐 누적된 결과로부터 전역 최적해(global minimum)를 선택하였다. 제안된 알고리즘은 일반적인 유전자 알고리즘만을 이용할 경우 전역 최적해에 도달하기까지 수렴성이 떨어져서 그 결과 해의 적합도 (Fitness)가 저하되는 단점을 보완하여 빠른 수렴성과 함께 최종해의 경제성에서도 향상된 결과를 보인다. 또한, 작용 하중 조건 하에서 전 부재가 최대의 효율로 저항함으로써 보다 경제적인 설계가 되도록 하기 위하여 비선형해석을 수행하여 도출된 부재력을 바탕으로 설계 단면을 결정하였으며, 제안된 알고리즘을 예제 구조물에 적용하여 그 효율성을 검증하였다.

Abstract

An improved optimum design method for reinforced concrete frames using integrated genetic algorithm(GA) with direct search method is presented. First, various sets of initially assumed sections are generated using GA, and then, for each resultant design member force condition optimum solutions are selected by regression analysis and direct search within pre-determined design section database. In advance, global optimum solutions are selected from accumulated results through several generations. Proposed algorithm makes up for the weak point in standard genetic algorithm(GA), that is, low efficiency in convergence causing the deterioration of quality of final solutions and shows fast convergence together with improved results.Moreover, for the purpose of elevating economic efficiency, optimum design based on the nonlinear structural analysis is performed and therefore makes all members resist against given loading condition with the nearest resisting capacity. The investigation for the effectiveness of the introduced design procedure is conducted through correlation study for example structures.

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