초록 ▼

□ 연구개요
이산최적설계에 관한 기존 연구에서는 주로 유전자 알고리즘, 시뮤레이티드 어닐링, 타부탐색법, 개미군집 알고리즘 등의 휴리스틱 알고리즘을 이용하고 있으나, 본 연구에서는 기존 휴리스틱 알고리즘들이 가지는 단점, 즉 과도한 계산시간 및 기억용량, 전역 최적해 탐색 불가 등을 개선하여 이산 최적설계 분야에서 효율성이 최근 인정된 하모니서치 휴리스틱 알고리즘(Harmony Search Heuristic Algorithm, HSHA)과 부재수준의 비선형 해석법 및 누럴 네트워크(Neural Network, NN)을 이용한

□ 연구개요
이산최적설계에 관한 기존 연구에서는 주로 유전자 알고리즘, 시뮤레이티드 어닐링, 타부탐색법, 개미군집 알고리즘 등의 휴리스틱 알고리즘을 이용하고 있으나, 본 연구에서는 기존 휴리스틱 알고리즘들이 가지는 단점, 즉 과도한 계산시간 및 기억용량, 전역 최적해 탐색 불가 등을 개선하여 이산 최적설계 분야에서 효율성이 최근 인정된 하모니서치 휴리스틱 알고리즘(Harmony Search Heuristic Algorithm, HSHA)과 부재수준의 비선형 해석법 및 누럴 네트워크(Neural Network, NN)을 이용한 성능기반 최적 내진설계 시스템의 개발에 목적을 두고 있다. 철근콘크리트(RC) 골조 시스템을 대상으로 최적 내진설계를 위한 기둥 및 보 부재 단면의 D/B 구축, 초기 내진설계 부재선정을 위한 NN, 이산 HSHA와 비선형 정정 및 동적해석용 프로그램의 구축 및 융합, 최종적으로 성능기반 최적 내진설계 자동화 시스템 기술을 제시한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
< 1차년도 >
연구목표: 이산 최적 내진설계를 위한 HSHA, 비선형 해석 서브프로그램 구축 및 초기 내진설계용 부재선정을 위한 NN 서브프로그램 구축
연구결과: 이산최적내진설계를 위한 HSHA 개념 정립 및 구축을 하였으며, 성능기반 최적 내진설계를 위한 HSHA의 서브프로그램 완성함. 최적설계용 비선형 정적 및 동적해석 프로그램의 개념을 정립함과 동시에 구축함. 또한, 구조(내진)도면 데이터 수집, 내진설계용 부재의 D/B 구축(단면형상, 크기, 균열내력, 균열변위, 항복내력, 항복 변위, 전단 극한내력, 전단극한변위, 항복강성 저감율 등), NN의 입ㆍ출력층 확립, 학습 및 초기 부재선정 서브시스템 확립하여 초기 내진설계 부재선정을 위한 NN 서브프로그램 구축하였음.
< 2차년도 >
연구목표: RC 골조 구조시스템의 성능기반 최적 내진설계 통합시스템 개발
연구결과: 지진피해 수준 및 층간변형각과의 관계, 성능기반 내진설계를 위한 목표성능 및 성능기반 내진설계를 위한 성능수준을 각각 정립하였음. 또한 이산 HSHA와 비선형해석법을 통합한 최적 내진설계 시스템의 병렬 알고리즘 구축함과 동시에 초기 내진설계 부재선정을 위한 NN과 병렬 이산 HSHA 및 비선형해석 프로그램 알고리즘의 통합하여 최종적으로 통합 시스템 프로그램 완성하였음.
< 3차년도 >
연구목표: 최적 내진설계 통합시스템의 신뢰성, 유효성 검증 및 가이드라인 개발
연구결과: 역해석에 의한 구조물의 최적중량, 구속조건(Weak Beam-Strong Column, 휨파괴모드) 및 목표성능(전단력계수, IO, LS, CP)만족여부를 각각 검토하였음. 또한, 지진규모, 층별, 목표성능에 따른 RC 골조시스템의 예제건물을 해석하여 작성함과 동시에 최종적으로 RC 건물의 성능기반 최적 내진설계 가이드라인을 제시하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
(1) RC 건축 성능기반형 최적 내진설계법 확립에 기본적인 자료로서 활용 가능하며, 성능기반형 구조설계 도입 및 정착을 위한 기초적인 자료로서 활용가능. (2) 내진설계 자동화시스템을 구축함으로서 보다 정밀도 높은 내진설계가 가능. (3) 지진위험도와 기대 성능수준에 따른 정확한 내진설계가 가능하여 건물의 고효율 내진성능 확보에 활용. (4) 최적 내진설계 시스템 프로그램을 이용한 내진설계 자동화에 활용가능하며, RC 건축물의 지진규모에 따른 손상정도 추정에 활용. (5) 이상기후에 대비한 성능기반 콘크리트 건물의 내진설계 기술에 활용가능하며, 콘크리트 구조물의 내진성능 기술 활용 및 리모델링과 리노베이션 전문기업, 구조 등 설계사무소에 연계 기술 활용. (6) 높은 내진성능이 요구되는 콘크리트 건물 등에 활용가능하며, 신개념 내진설계 기준 및 지침 제안서 활용. (7) 고효율ㆍ저비용 기술로 인한 해외 기술 수출 활용. (8) 지진위험도와 기대 성능수준에 따른 정확한 내진설계가 가능하여 건물의 고효율 내진성능 확보에 활용.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2.1 1차년도 ... 4
• 2.2 2차년도 ... 9
• 2.3 3차년도 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 3.1 최종성과물 활용방안 ... 18
• 3.2 기대성과 및 파급효과 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 27
• 끝페이지 ... 38