하모니서치 알고리즘 활용한 CFRP 보강 콘크리트 단면의 최적 및 사용성 설계

Abstract

철근의 부식으로 인해 구조물의 안전성과 내구성이 저하될 수 있으며, 철근대체재로 사용하기 위해서 FRP(Fiber-Reinforced Polymer) Rebar 보강 콘크리트 연구가 다양한 방법으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 CFRP Rebar 보강 콘크리트 단면의 최적 설계를 위해 하모니서치 알고리즘을 사용하였으며, ACI 440.1R-15 예제 모델을 통해 최소 비용과 처짐 조건을 만족하는 최적 단면을 도출하였다. 비교를 위해 단목적 함수를 적용한 최적화와 다목적 함수를 적용한 최적화를 모두 진행하였으며, 각각의 최적화는 결과의 차이를 보였다. 단목적 함수를 적용한 경우, 비용 및 처짐 중 어느 한 목적함수에 집중한 극단적인 단면 설계의 결과가 나타났다. 따라서, 단목적 최적화 결과의 문제점 및 구조물의 불확실성을 고려하여 비용과 처짐 두 가지를 모두 적용한 다목적 최적화를 진행하였다. 단목적 하모니서치 알고리즘은 비용과 처짐 사이에 상충 관계를 보였으나, 다목적 하모니서치 알고리즘은 Pareto front가 균일하게 분포되는 것을 나타났다. 최소 비용과 최소 처짐의 균형을 이루는 단면 도출되었으며, 매개변수인 HMCR=0.7과 PAR=0.3 설정 시 비용과 처짐 모두 낮은 결과를 나타내었다.