Optimal Weight Design of Steel Structures Using Adaptive Simulated Annealing Algorithm

ASA알고리즘을 이용한 강구조물의 최적 중량 설계

  • 배준서 (한양대학교 건축환경공학과) ;
  • 홍성욱 (한양대학교 건축환경공학과) ;
  • 조영상 (한양대학교 건축학부)
  • Received : 2007.07.13
  • Accepted : 2008.07.04
  • Published : 2008.09.30

Abstract

Structural optimization is widely adopted in the design of structures with the development of computer aided design and computer technique recently. By applying the structural optimization in the last decades, designers have gained the design scheme of structures more feasibly and easily. In this paper, an optimal design of one 30-story high rise steel structure is performed considering material non-linearity. Based on finite element analysis and adaptive simulated annealing algorithm, the optimal weight of structure is derived under constraints of allowable yield stress, shear stress and serviceability.

구조최적화는 최근 CAD와 컴퓨터 기술이 발전하면서 구조설계부분에 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 30층의 강구조물을 대상으로 유한요소해석 및 어댑티브 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 이용하여 최적중량설계를 구현하였다. 최적설계는 모든 설계상수와 설계하중들이 주어졌을 때, 목적함수가 최소로 됨과 동시에 모든 설계제약조건을 만족시키는 설계변수를 결정하는 설계법이라고 정의할 수 있다. 최적설계 구현을 통해 건설 측면에 있어 성능 향상과 신뢰도 향상 효과를 가져 올 수 있을 것이다.

Keywords

References

  1. 이차돈, "Simulated Annealing에 의한 3차원 철근콘크리트 골조의 실제적인 최적구조설계," 대한건축학회 학술발표논문집, 제20권 제2호, 2000. 10
  2. 신동철, "신경망을 이용한 철골 트러스의 최적설계 모델 개발," 한양대학교 대학원, 2002
  3. 이차돈, "Stochastic Simulated Annealing기법에 의한 3차원 철골구조물의 최적 설계," 대한건축학회논문집 12권 1호(통권 87호), 1996. 1
  4. 정석훈, 박정선, "냉각의 변수변화에 대한 어댑티브 시뮬레이티드 어닐링 연구," 항공우주산업기술연구소 연구지 제13집, 2003
  5. 김정자, 최규탁, 정진욱, "2단계 엔트로피를 이용한 Simulated Annealing의 개선에 관한 연구," 동아대학교 대학원, 2000
  6. 박인형, 김남희, 박홍근, "최소중량설계에 따른 최적화 기법을 이용한 고층콘크리트 건물의 단면산정," 대한건축학회논문집 구조계 18권 6호(통권 164호), 2002. 6
  7. 노민래, "SUMT법에 의한 프리스트레스드 콘크리트교의 최적설계에 관한 연구," 전북대학교 대학원, 1986
  8. Kirkpatric, S., Gelatt C.D. Jr and Vecchi, M.P., "Optimization by Simulated Annealing," Science, Vol. 220, No. 4598, pp. 553-549
  9. Young Sang Cho, Lin Xia, Seoung Uk Hong, Mi Kyoung Kim, "Multi-objective Artificial Neural Optimization Design of Steel Brace," 6th International Symposium on Architectural Interchanges in ASIA, 2003
  10. Ingber.L, "Adaptive Simulated Annealing (ASA): lesson learned," control and cybernetics v. 25, 1996, pp. 33-54
  11. Steven M. Morill, Kam Shing Lam, Richard G. Lane, Mar Langer, Isaac I. Rosen, "Very Fast Simulated Reannealing in Radiation Therapy Treatment Plan Optimization," International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics Vol. 31, 1995, pp. 179-188
  12. Raghu K. Chunduru, Mrinal K. Sen, Paul L. Stoffa, "2-D resistivity inversion using spline parameterization and simulated annealing," Geophysics Vol. 61, 1996, pp. 151-161 https://doi.org/10.1190/1.1443935