Discrete Optimum Design of Reinforced Concrete Beams using Genetic Algorithm

유전알고리즘을 이용한 철근콘크리트보의 이산최적설계

This paper describes the application of genetic algorithm for the discrete optimum design of reinforced concrete continuous beams. The objective is to minimize the total cost of reinforced concrete beams including the costs of concrete, form work, main reinforcement and stirrup. The flexural and shear strength, deflection, crack, spacing of reinforcement, concrete cover, upper-lower bounds on main reinforcement, beam width-depth ratio and anchorage for main reinforcement are considered as the constraints. The width and effective depth of beam and steel area are taken as design variables, and those are selected among the discrete design space which is composed with dimensions and steel area being used from in practice. Optimum result obtained from GA is compared with other literature to verify the validity of GA. To show the applicability and efficiency of GA, it is applied to three and five span reinforced concrete beams satisfying with the Korean standard specifications.

본 연구에서는 철근콘크리트 연속보의 이산최적설계를 수행하기 위해서 유전알고리즘을 적용하였다. 콘크리트, 거푸집, 주철근 및 스터럽의 경비를 포함한 경비 최소화를 목적함수로 하였고, 제약조건으로는 휨강도와 전단강도, 처짐, 균열, 철근간격, 피복두께, 철근비 상 하한치 및 단면형상에 대한 기하학적 제약조건과 더불어 주철근의 정착을 고려하였다. 보의 폭과 유효깊이, 철근량을 설계변수로 취하였으며, 설계변수 값은 실무에서 사용되는 단면치수와 철근량을 데이터베이스화한 이산집합으로부터 선택되도록 하였다. GA의 신뢰성을 검증하기 위해서 이산변수로 철근콘크리트보에 대한 최적설계를 수행한 기존 문헌과 그 결과값을 비교 검토하였으며, GA의 적용성 및 효율성을 보이기 위하여 국내 구조설계기준을 만족하는 3경간 및 5경간 철근콘크리트보에 대해 이산최적설계를 수행하였다.