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문제 정의
- 3과 같다. 농업용 철근콘크리트 구조물 중 본 연구에서는 수로교의 하부구조물인 교대의 높이 (HA), 교각의 높이 (HOP), 구체와 확대기초의 형상을 결정짓는 치수인 HBS, HOG, WBS, SL, HSF 등과 지반면의 높이 (HOS), 유수의 높이 (HOF) 등은 설계하고자 하는 수로교의 필요 용수량과 수로교를 설치하고자하는 곳의 지형, 그리고 하상의 조건을 고려하여 상수로 입력할 수 있도록 하였다.
- 그러나 이와 같은 최적설계 연구에도 불구하고 아직까지도 농업용 철근콘크리트 구조물의 설계에 최적화기법을 적용한 사례는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 연속형 최적화 기법과 혼합이산형 최적화 기법을 적용하여 농업용 철근콘크리트 구조물중 수로교의 교대 및 교각 구조물을 설계할 수 있는 프로그램을 개발하고, 연속형 최적화기법과 혼합이산형 최적화기법을 이용한 설계결과를 비교한 후 농업용 철근콘크리트 구조물의 설계에 적합한 최적화기법을 제안하고자 한다.
- Kim 등 (2010)은 농업용 철근콘크리트 수로교 구조물 중 상부구조물의 최적설계를 실시하였다. 본 연구는 2010년 Kim 등에 의해서 실시한 수로교 상부구조물의 결과를 이용하여 수로교 하부구조물인 교각 및 교대의 최적설계를 실시하고자 한다. 최적화 설계는 연속형 및 혼합이산형 최적설계기법을 적용하여 실시하였다.
- 본 연구는 연속형 및 혼합이산형 최적화 설계기법을 이용한 농업용 철근콘크리트 구조물의 최적설계를 실시하고 최적설계 결과를 비교분석하여 농업용 철근콘크리트 구조물의 합리적인 최적화 기법을 제안하고자 하였다. Kim 등 (2010)은 농업용 철근콘크리트 수로교 구조물 중 상부구조물의 최적설계를 실시하였다.
- 본 연구에서는 수로교의 교각 및 교대의 최적화설계를 위하여 2007년 국토해양부 제공 콘크리트 구조설계 기준의 설계규정을 이용하여 제약조건식을 유도하였다 (Table 2 및 Table 3). 다만 설계 규정 중 최소 철근간격에 대한 제약조건은 목적 함수의 최적치를 결정하는데 제외하였다.
- 본 연구에서는 연속형 최적화기법과 혼합이산형 최적화기법을 도입하여 농업용 철근콘크리트 구조물인 수로교 교각과 교대의 최적설계를 실시하였으며 그 결과는 다음과 같이 요약된다.
가설 설정
- 만약 최적치가 전보다 커졌다면 그 변수는 그 다음 하한 값으로 되어 최적화가 반복된다. 본 연구에서는 연속형 설계변수 Xi는 유용영역 내의 임이의 수치를 가질수 있는 것으로 가정하고, 이산형 설계변수는 식 (3)를 적용하였다 (Lin, Chun and Wang,1995). 즉 콘크리트 단면치수는 연속형 설계변수로 철근의 단면적은 이산형 설계변수로 고려하여 분기한계법을 적용하였다.
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