A Practical Procedure for the Design Optimization of Pile-type Substructure in a Mooring Dolphin

계류돌핀의 말뚝형 하부구조에 대한 실용적 설계 최적화 과정

In this paper, a practical procedure for the design optimization of tubular-steel-pile-type substructure in a mooring dolphin is investigated and numerically evaluated. In the finite-dimensional optimum design formulation, geometry and cross-sectional shapes of classified group of piles are identified as design variables. The design objective is the total weight of piles, and the design constraints on stresses, penetration depth, and size limits are imposed. Several classes of practical design alternatives are sought through the linking and fixing of design variables. Among the available numerical optimization codes, both PLBA program and DNCONF subroutine in IMSL library are used. They are based on SQP algorithm and relatively easy to get. A dolphin of numerical example has 20 tubular steel piles, 4 vertical and 16 inclined. Optimum designs for different cases are successfully obtained for the practical purpose.

계류돌핀의 강관말뚝식 하부구조에 대한 실용적 설계최적화 과정을 제시하고, 수치 예를 통하여 유용성을 평가하였다. 유한차원 최적설계 문제의 정식화에서, 말뚝들을 몇 개의 그룹으로 구분하여 이들의 기하학적 위상과 단면의 치수를 설계변수로 활용하였다. 설계목적함수는 말뚝의 총 중량이며, 설계제약조건은 응력과 근입 깊이, 설계변수의 상한과 하한 등이다. 설계변수의 연계와 고정을 통해 몇 가지의 실용적 설계 대안을 검토하였다. 최적화 프로그램으로는, 순차2차계획법(SQP)을 사용하고 또 쉽게 얻을 수 있는 PLBA 및 IMSL 라이브러리의 DNCONF서브루틴을 이용하였다. 수치예제의 돌핀은 20개의 강관말뚝으로 하부구조를 형성하며, 이중 4개는 연직말뚝이고 16개는 경사말뚝이다. 다양한 대안 설계에서 성공적으로 최적해를 얻었으며, 실용적인 최적 설계과정 임을 확인할 수 있었다.