• Magazine of korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.14 no.3
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• pp.38-47
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• 2012

고속도로 터널 공사비의 가장 큰 비중을 차지하는 터널 단면 설계시, 주요 표준단면 결정요소의 일률적인 적용 및 기존 단면을 답습함에 따라 터널 천단부 등에 과대한 사공간이 발생하고 있으며, 기계환기 터널의 경우 제트팬 설치가 가능하도록 계획된 단면을 터널 전연장에 적용하고 있으나, 대부분의 구간은 제트팬 설치가 불필요한 구간이므로 이를 감안한 경제적인 단면 계획이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 터널 내공단면 결정요소에 대한 개선 사항 및 기계환기 터널 적용시 단면 이원화를 통한 고속도로 터널 단면 최적화 방안을 도출하였다. 결과적으로 굴착 단면 최적화에 따른 경제성 확보 및 $CO_2$ 절감 효과를 기대할 수 있으며, 설계시 이를 바탕으로, 터널의 환기, 방재조건 및 토공량 등 노선 특성을 고려한 최적의 단면 계획이 필요하다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.1 no.1
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• pp.87-94
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• 1989

철근콘크리트 뼈대구조와 같이 설계변수가 과다하고, 제약조건식이 복잡한 구조물의 최적화를 위하여는 구조물을 여러개의 부분구조물로 분할하여 최적해를 구하는 분할법이 많이 사용되고 있다. 그러나 기존의 분할법에 의한 최적화는 구조해석과정과 고정된 부재력에대한 단면설계변수의 부분최적화 과정만으로 이루어지기 때문에, 최적해를 구하려면 반복적인 재해석과정만을 수행하지 않으면 안된다. 따라서 본 연구에서는 다단계분할법에 의하여 철근콘크리트 뼈대구조의 최적화 문제를 3단계로 형성하고, 분할된 부분최적화문제의 최적화시 전체구조의 강성 및 부재력 변화가 반영되어 부분 구조물의 결합을 유지시킬 수 있는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 최적화 문제에서 설계변수로는 단면의 크기, 철근량, 모멘트 재분배율등을 취하고,목적함수는 경비함수, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 부재강도, 시방서의 요구사항등을 고려하여 문제를 형성하였다. 본 연구에서 개발한 다단계 최적화과정의 첫째 단계에서는 탄성해석에 의하여 재분배모멘트의 설계공간을 형성한다. 이 때 부재력변화량추정(forece approximation technique)에 의하여 단면치수의 변화에 따른 부재력의 변화를 제약조건식 내에 포함시킬 수 있도록 하였다. 둘째 단면에서는 첫째 단계에서 구한 부재력변화량추정이 포함된 제약조건식 내에서 무제약최소화기법에 의하여 단면치수를 최적화하도록 하였다. 셋째 단계에서는 재분배 모멘트를 최적화하였으며, 이 때 재분배모멘트의 변화에 따른 단면설계 변수의 변화는 둘째 단계에서 구한 설계민감도(design sensitivity)를 이용하여 반영시키도록 하였다. 제안된 알고리즘을 1층 2경간 및 2층 1경간 뼈대구조에 적용하여 알고리즘의 타당성과 효율성을 입증하였다. 따라서 본 연구의 알고리즘은 철근 콘크리트 뼈대구조의 최적설계에 안정성있게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.12 no.5 s.48
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• pp.515-525
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• 2000

The purpose of this paper was to develop size & shape optimization programming algorithm of plane trusses. The optimum techniques applied in this study were extended penalty method of Sequential Unconstrained Minimization Techniques(SUMT) and direct search method with multi-variables proposed by Hooke & Jeeves. Upper mentioned two methods were used iteratively at each level of size and shape optimization routines. The design variables of size optimization were circular steel tube(structural member) diameter and thickness, those of shape optimization were joint coordinates, and the objective function was represented as total weight of truss. During the optimum design, two level procedures of size and shape optimization were interacted iteratively until the final optimum values were attained. At the previous studies about shape optimization of truss, the member sectional areas and coordinates were applied as design variables. So that they could not apply the buckling effect of compression member. In this paper, actual sizes of member and nodal coordinates are used as design variables to consider the buckling effect of compression member properly.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.12 no.3 s.46
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• pp.329-337
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• 2000

The Load and Resistance Factor Design(LRFD) Specification defines two sets of limiting width-to-thickness ratios. On the basis of these limiting values, steel sections are subdivided into three categories: compact, noncompact, and slender sections. In this paper, I-Type girders of a 2 span continuous steel bridge are divided into compact and non-compact sections and analyzed. In the design process, an optimization formulation was adopted and ADS, a Fortran program for Automated Design Synthesis, was used. In this study, we studied about change of the section between compact and non-compact using optimization formulation.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.4 no.4
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• pp.127-135
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• 1984

This paper considers the problem of optimum shaping of steel arches subjected to general loading. The weight of arches is considered as the objective function and the appropriate combinations of section forces, material volume, arc length, and closed section area of arches are considered as the stress constraints. The shape optimization problems are formulated in terms of the design variables of sectional areas of each element. First the cost sensitivity of the design is investigated. Then the investigation comprises the search for the optimum arch form as well as the optimum area distribution along the arch. Two spaces of shape optimization algorithm will be treated, the first space corresponding to the section optimization by the Modified Newton Raphson Method, and the second space to the coordinate optimization by the Powell Method. The optimization algorithm is evaluated and the optimum span-rise ratios for the given arches are evaluated.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.21 no.2
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• pp.193-201
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• 2009

Structural design of most nonprismatic Pre-Engineered Building Systems (PEBS) is performed using optimizing software developed in foreign countries. In this study, a structural optimizing software for the design of 3-D structures of nonprismatic PEBS is developed according to the allowable stress design method of AISC2005 and KBC. Optimizing structural design with nonprismatic members is carried out by repeating the process of structural analysis and member design to minimize the weight of a structure. According to the optimizing design results of 2-D and 3-D structures with nonprismatic members, there are considerable steel savings in designing structures with nonprismatic H-shaped built-up sections rather than with H-shaped rolled sections. When H-shaped built-up sections were used, the weight of the structural steel was reduced when AISC2005 specification rather than AISC1898 was used in the design. It is therefore concluded that utilizing the new AISC2005 specification is safer in preventingweb buckling because the height of a member is designed to be small despite some differences depending on the structural type.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.158-158
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• 2011

통상 교량구조물은 차도부와 보도부 및 그 부속시설로서 난간 및 연석부 등으로 구성되는데, 자동차 전용도로의 경우 보도부가 설치되지 않게 되고, 국내의 국도 및 지방도상의 많은 교량이 차도부와 보도부의 별도의 구분이 없이 보행자가 연석부 위로 통행하거나 여의치 않을 경우 난간에 기대어 통행하는 경우가 일반적이어서 안전사고의 위험에 직접 노출되는 경우가 많다. 이에 국토해양부에서는 최근 "도로의 구조 및 시설기준에 관한 규칙"을 개정하여 국내의 보행자 관련 교통사고로 인한 사망자가 전체 교통사고 사망자의 약 절반을 차지하는 실정을 고려하여 보행자의 안전한 통행로 확보를 통해 보행공간의 근본적인 개선이 불가피한 실정임을 시사 하였다. 이에 국내에서는 교량 보도부의 확장에 대한 관심이 높은 실정이며, 현재 보도부 확장에 대한 시공이 활발하게 이뤄지고 있다. 그러나 기존 교량에 보도부를 신설 혹은 확장함에 있어서 보도부 부재의 설치 간격 및 필요한 앵커볼트의 수량 및 부재의 성능 평가에 대한 기준이 명확하게 이뤄지지 않은 상태에서 설치되어져 왔었다. 기존에 시공되던 H-형강의 브라켓 단면의 경우 브라켓 단면의 중량이 커서 안정성 및 시공성이 떨어지며 과다한 앵커볼트의 체결 및 브라켓 단면의 과다설계로 인한 공사기간 및 비용의 증대를 가져오는 문제점이 있었다. 이에 본 연구에서는 교량 보도부의 확장 및 신설에 있어서 보도부 부재의 설치간격의 적정성 및 브라켓의 최적화를 위한 브라켓의 성능평가 시험을 수행하였다. 브라켓의 성능평가 시험은 1차 2차 3차 시험으로 나누어 진행되었으며, 1차시험은 H-형강의 브라켓단면을 원형강관으로서의 대체 가능성을 확인하였고, 2차 시험에서는 원형강관의 브라켓 단면의 앵커볼트수량의 최적화에 대한 시험을 수행하였으며, 3차 시험은 최적화된 브라켓 단면에 프리스트레싱의 도입으로 반력 및 인발력의 감소효과를 확인하는 연구를 수행하였다. 본 연구의 수행결과 기존의 설계 및 시공방법이 과다 설계가 이뤄졌음을 판단하였고, 브라켓 단면의 최적화를 통하여 기존 시공방법에 비해 시공성, 안전성, 경제성을 높일수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.15 no.4 s.65
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• pp.389-401
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• 2003

The purpose of this study is to develop an algorithm, which can be designed the optimal sections of the composite framed structures constituted with the beams and the columns consisted of H type of steel section and concrete considering the reliability index. The optimized problem or the composite framed structures is formulated with the objective function and the constraints taking the section sizes as the design variables. The objective functions are constituted by the total costs of constructions. Also, the constraints are derived by considering the reliability index of section stress and allowable stress. The algorithm optimized the section of the composite framed structures utilizes the SUMT method using the modified Newton-Raphson direction method. The optimizing algorithm developed in this study is applied to the numerical examples with respecting a one-bay, one-story composite framed structure and a one-bay five-story one for the practical utilization of design on the composite framed structures using the reliability indices$({\beta})$ three and zero. In addition, their numerical results are compared and analyzed to examine the possibility of optimization the applicability, and the convergence this algorithm.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.34 no.4
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• pp.84-90
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• 1997

The paper is mainly concerned with the applications tn develop an optimum structural design procedure for hatchcoverless container ship. L.R rules are applied to determine the scantlings of the longitudinal members. As for an object function of midship section design, the total sectional area of all the longitudinal members for midship section is selected. The SUMT procedure combined with direct search method is applied to the solution of nonlinear optimum design problem to find a optimum midship section arrangement. The results of optimization study show that the weight of model ship may be saved about 8.0% per unit length.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.321-321
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• 2004

본 연구에서는 웨이퍼 단면 연삭기 구조물의 경량화 고강성화 최적설계를 위하여 가변벌점함수 유전 알고리즘을 이용한 다단계 최적설계 방법을 적용하였다. 구조강성 최대화와 중량 최소화라는 상반된 성질의 목적함수를 최적화하기 위하여 강성의 역수 개념인 컴플라이언스(compliance)를 도입하여 목적함수론 최소화시키는 문제로 만들었으며, 가증방법(weighted method)을 이용하여 다목적 함수를 단일 목적함수로 변환시켰다. 부재 단면형상 최적화 단계와 정적설계 최적화 단계, 및 동적 설계 최적화 단계를 순차적으로 수행하는 다단계 최적설계를 방법을 연삭기 구조물의 최적설계에 적용하였다.(중략)