• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.15 no.4
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• pp.557-566
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• 2002

This paper presents an optimum deck and girder system design for minimizing the life-cycle cost(LCC) of steel box girder bridges. The problem of optimum LCC design of steel box girder bridges is formulated as that of minimization of the expected total LCC that consists of initial cost, maintenance cost and expected retrofit costs for strength, deflection and crack. To demonstrate the cost effectiveness of LCC design of steel box girder bridges, the LCC optimum design is compared with conventional design method for steel box girder bridges. From the numerical investigations, it may be positively stated that the optimum design of steel box girder bridges based on LCC will lead to mote rational, economical and safer design.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.15 no.4 s.65
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• pp.341-358
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• 2003

This paper proposed a general formulation of Life-Cycle Cost (LCC) models and LCC effective design system models of steel bridges suitable for practical implementation. An LCC model for the optimum design of steel bridges included initial cost and direct/indirect rehabilitation costs of a steel bridge as well as repair/replacement costs, loss of contents or fatality and injury losses, road user costs, and indirect socioeconomic losses. The new road user cost model and regional socioeconomic losses model were especially considered because of the traffic network. Illustrative design examples of an actual steel box girder and an orthotropic steel deck bridge were discussed to demonstrate the LCC effectiveness of the design of steel bridges. Based on the results of the numerical investigation, the LCC-effective optimum design of steel bridges based on the proposed LCC model was found to lead to a more rational, economical, and safer design compared with the initial cost-optimum design and the conventional code-based design.

• Journal of Korean Society of Transportation
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• v.8 no.2
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• pp.109-118
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• 1990

본 고는 도로선형 설계에 확율 및 경제요소를 반영시키는 방법과 그에 따른 효과를 파악하는데 목적을 두고 있다. 접근방법은 도로사용자 비용과 도로시공 및 유지관리 비용 등을 포함하는 총비용을 예상비용함수로 나타내어 이 비용함수를 최소화함으로써 최적 도로선형 설계방법을 찾는 것이다. 이와 더불어 본 고는 이 개념에 의한 최적 설계방법을 등반차선(Climbing lane)의 설계에 적용하였다. 즉, 오르막길의 경사 및 거리에 따른 등반차선의 최적 위치를 찾기 위해 우선 오르막길에서의 승용차와 트럭의 속도분포를 찾아내고 예상예비함수를 등식화하여 그 최적해를 구함으로써 등반차선의 최적 위치를 구하였다. 현재 등반차선의 설계과정(AASHTO, 1984)은 트럭 주행능력에 따른 가정과 트럭과 승용차의 최대 속도 차이를 임의로 선택하여 등반차선의 최적 위치를 찾고 있다. 따라서 본 고에서는 기존 등반차선 설계방법과 새로운 설계방법을 상호 비교하면서 새로운 방법의 타당성과 그에 따른 설계이점들을 증명하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.spc1
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• pp.1271-1282
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• 2022

The optimal design of Water Distribution System (WDS) is used in various ways according to the purpose set by the user. The optimal design of WDS has various purposes, such as minimizing costs and minimizing energy generated when manufacturing pipes. In this study, based on the Modified Hybrid Vision Correction Algorithm (MHVCA), a cost-optimal design was conducted for various WDSs. We also propose a new evaluation index, Best Rate (BR). BR is an evaluation index developed based on the K-mean Clustering Algorithm. Through BR, a comparison was made on the possibility of searching for the optimal design of each algorithm used in the optimal design of WDS. The results of MHVCA for WDS were compared with Vision Correction Algorithm (VCA) and Hybrid Vision Correction Algorithm (HVCA). MHVCA showed a lower cost design than VCA and HVCA. In addition, MHVCA showed better probability of lower cost designs than VCA and HVCA. MHVCA will be able to show good results when applied to the optimal design of WDS for various purposes as well as the optimal design of WDS for cost minimization applied in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.287-287
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• 2022

홍수빈도분석의 실용적 측면의 목적은 특정 재현기간에 대하여 발생 가능한 홍수량을 설계홍수량(design flood)으로 설정함으로써 댐, 제방, 배수시설, 하수관거 등의 치수기능을 가진 치수시설물이 설계홍수량 내에서 홍수로 인한 피해를 발생시키지 않도록 그 규모와 기능을 설계함에 있다. 특히 우리나라의 경우 유량자료의 부족으로 강우빈도분석을 수행하여 재현기간별 확률강우량을 먼저 산정하고 이를 강우-유출모형을 통해 확률홍수량으로 전환한 뒤 하천등급에 따른 재현기간 기준에 따라 설계홍수량을 산정하고 있다. 그러나 이와 같이 결정된 설계홍수량이 특정유역에서 발생될 수 있는 피해규모에 대해 얼마나 적정한 지의 여부를 과학적으로 판단하기 위한 연구는 국내·외에서 찾아보기 어려우며, 이러한 문제를 개선하기 위한 기초 이론을 제공하는 것이 본 연구의 가장 중요한 목표이다. 홍수빈도분석을 통해 산정된 설계홍수량의 적정성 여부를 과학적으로 판단하기 위해 최근에 진행된 해외의 몇몇 연구에서는 총 기대비용함수(total expected cost function)의 개발에 근거한 최적설계홍수량을 활용할 수 있음을 제안한 바 있다. 이 개념은 계획된 설계홍수량 이상에서 발생될 수 있는 피해함수(damage function) 및 기대피해함수(expected damage function)와 비용함수(cost function)가 결정되면, 이로부터 총 비용을 나타내는 총 기대비용함수(total expected cost function)을 도출하고 총 기대비용함수가 최소가 되는 최적설계홍수량(optimal design flood)을 산정하여 이를 계획된 설계홍수량(tentative design flood) 비교함으로써 계획된 설계홍수량의 적정성을 판단하는 과정을 기초이론으로 활용한다. 본 연구에서는 불확실성으로 발생되는 범위를 고려한 최적설계홍수량을 산정하기 위하여 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하였으며, 자료의 종류에 따른 홍수량의 변화를 분석하기 위하여 년최대계열 및 부분시계열 자료를 각각 적용하였다. 한강유역에서 가평대성, 여주 및 한강대교 수위표 지점에서 측정된 자동관측유량장치에 의한 홍수량 자료를 활용하였으며, 최적설계홍수량이 기존 설계홍수량에 비해 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.13 no.4
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• pp.337-349
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• 2001

This study present an optimum deck and girder system design for minimizing the life-cycle cost (LCC) of orthotropic steel deck bridges. The problem of optimum LCC design of orthotropic steel deck bridges is formulated as that of minimization of the expected total LCC that consists of initial cost, maintenance cost, expected retrofit costs for strength, deflection, and fatigue. To demonstrate the effect of LCC optimum design of orthotropic steel deck bridges, the proposed optimum LCC design is compared with the conventional method for orthotropic steel deck bridges design. From the numerical investigations, it may be positively stated that the proposed optimum design procedure for orthotropic steel deck bridges based on the LCC will lead to more rational, economical and safer design.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.9 no.2 s.42
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• pp.17-27
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• 2005

This paper presents an integrated optimum design and a cost effectiveness evaluation method of a viscoelastically damped structural system. The criterion selected for the optimization is the minimization of the life?cycle cost which is a function of structural sizing variables and the amount of the viscoelastic damper. A genetic algorithm is used as a numerical searching technique in order to simultaneously find the optimum parameters of the integrated system. Optimal distributions of design variables according to various seismic characteristics are investigated by applying the proposed design method to a numerical example of a 10?story building structure. The cost effectiveness of viscoelastically damped structural system is also evaluated by comparing the life-cycle cost of the structure without viscoelastic dampers. The results show that the viscoelastic damper is effective in a region of low to moderate seismicity.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.14 no.3
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• pp.395-402
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• 2002

This study proposed a muti-objective optimum design method for rational optimizing of orthotropic steel deck bridges. This multi-objective optimum design method was found to be effective in optimizing multi-objective problems, considering cost and deflection functions. It may ve difficult to optimize orthotropic steel deck bridges using a conventional optimization, since the bridges have several parts and show complex structural behaviors. Therefore, the Pareto curve can be obtained by performing the multi-objective optimization for real orthotropic steel deck bridges, using the multi-level technique with excellent efficiency. A reasonable and economical design can be attained using the Parato curve in the cost and deflection functions of the bridge. Thus, more reasonable design values can be determined based on a comparison with those using a conventional design procedure.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.22 no.3
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• pp.277-287
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• 2009

Recently, the high-strength steel of 400~600MPa tensile strength is producing in the country. Use of high-strength steel member in the design of high-rise buildings is expected to increase the efficiency of structural design in the aspect of structure material weight and cost, however it has been used only a narrow extent. No efficient design method to use high-strength steel in the design of high-rise buildings has been developed. Therefore, in this study structural cost optimization technique that can minimize the structural material cost of high-rise buildings using high-strength steels is developed. The efficiency of the technique is evaluated by comparing the experience-based design for 6 high-rise building examples. As a result, the proposed techniques can save 7~21% of structural material cost compared with experienced-based design. And also, the rough guideline for effective use of high-strength steels in the structural design of high-rise buildings is introduced on the basis of results.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.490-490
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• 2021

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에게 수질적으로 안전한 물을 안정하게 공급하는 것을 목표로 한다. 초기의 상수도 관망의 최적 설계는 비용만을 고려함으로써 미래의 불확실한 상황에 대한 대처가 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못하였다. 또한, 유량과 안정적인 수질 공급을 고려하는 설계는 몇몇 비선형적 요소를 포함하고 있으며, 특히 사용자의 수요 패턴에 따른 잔류 염소 농도가 설계 기준에 부합하지 못하는 문제가 되는 경우 사용자의 심미적, 심리적 불편을 초래할 수 있다. 이는, 수질의 안전성과 직결되는 문제이다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망의 설계에 대하여 수질과 수리학적 특성을 고려한 상수도 관망 다목적 최적 설계를 수행하였다. 상수도 관망은 수질적인 측면을 고려하기 위해 수원에서 수용가까지 용수를 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위하여 염소를 주입한다. 또한, 유리 잔류 염소의 평상시 기준을 (1.0-4.0mg/L) 유지하도록 규정하였다 (수도법 시행규칙 제22조의2). 하지만 사용자의 사용패턴, 체류 시간에 따라 잔류염소량이 달라진다. 따라서, 본 연구에서는 상수도 관망의 설계 비용과 염소 주입량을 동시에 설계 인자로서 고려하기 위해 Multi-objective Harmony Search를 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 이러한 상수도 관망의 수질 인자와 설계 비용을 고려한 최적 설계안은 경제적 측면 뿐만 아니라 사용자의 수질 측면의 안전성을 충족하는 방안을 제시할 수 있다.