A Study on the Optimization of Steel Structures Considering Displacement Constraints

변위제약조건을 고려한 강구조물의 최적화에 관한 연구

This study presents an effective dual algorithm for the optimal design of steel structures with displacement constraints. The dual method can replace a primary optimization problem with a sequence of approximate explicit subproblems with a simple algebraic structure. Since being convex and separable, each subproblem can be solved efficiently by the dual method. Specifically, this study uses the principle of virtual work to obtain the displacement constraint equations with an explicit form and adds the linear regression equation expressing the relationships between the cross-section properties to the dual algorithm to reduce the number of design variables. Furthermore, this study deals with the discrete optimization problem to select members with the standard steel sections. Through numerical analyses, the proposed method will be compared with the conventional optimality criteria method.

본 연구는 변위제약조건을 고려한 강구조물의 최적화를 위하여 효율적인 쌍대알고리즘을 제시한다. 쌍대법은 최적화 문제를 하나의 간단한 대수학적인 형태를 가지는 근사화된 양함수형태의 부문제로 대치할 수 있고, 이때 각 부문제는 볼록면을 가지며 분리 가능한 형태이기 때문에 쌍대알고리즘을 적용함으로써 효과적으로 풀려질 수 있다는 개념에 근거한다. 특히, 본 연구는 양함수형태의 변위제약조건식을 설정하기 위해 가상일의 원리를 적용하고자하며 아울러 쌍대알고리즘내에 단면특성관계를 나타내는 선형회귀식을 추가하여 설계변수의 수를 감소시켜 주고자 한다. 또한 부재선정을 위해 상용화된 표준 철골 단면을 검토함으로써 이산형 최적화문제도 고려한다. 이러한 연구 결과는 기존의 해석기법인 최적정기준법과 비교검토된다.