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2020 Vol.33, Issue 4 Preview Page

Research Paper

Optimum Design of Reinforced Concrete Outrigger Wall Opening Using Piecewise Linear Interpolation

구간선형보간법을 이용한 철근콘크리트 아웃리거 벽체 개구부의 최적설계

Hye-Lym Lee1
,
Han-Soo Kim2*
이 혜림1
,
김 한수2*
1Graduate Student, Department of Architecture, Konkuk Univ.
2Professor, Division of Architecture, Konkuk Univ.
1건국대학교 대학원 건축학과 석사과정
2건국대학교 건축학부 교수
*Corresponding Author
31 August 2020. pp. 217-224
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Abstract

In this study, a framework for optimizing the opening in an outrigger wall is proposed. To solve a constrained bounded optimization problem, an in-house finite element program and SQP algorithm in Python SciPy library are utilized. The openings of the outrigger wall are located according to the strut-tie behavior of the outrigger wall deep beam. A linear interpolation method is used to obtain differentiable continuous functions required for optimization, whereas a database is used for the efficiency of the optimization program. By comparing the result of the two-variable optimization through the moving path of the search algorithm, it is confirmed that the algorithm efficiently determines the optimized result. When the size of each opening is set to individual variables rather than the same width of all openings, the value of the objective function is minimized to obtain better optimization results. It was confirmed that the optimization time can be effectively reduced when using the database in the optimization process.

Keywords
tall building
outrigger
web opening
optimum design
sequential quadratic programming

본 논문에서는 초고층 건물의 철근콘크리트 아웃리거 벽체 개구부의 최적설계를 위한 수학적 최적화 프레임워크를 제시하였다. 전용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 아웃리거 벽체를 해석하였으며 깊은 보의 스트럿-타이 거동을 고려하여 개구부를 배치하였다. 최적화를 위해 파이썬 SciPy 라이브러리 중 순차이차계획법(Sequential Quadratic Programming)을 이용하여 제약 경계 최적화를 수행하였다. 최적화에 필요한 미분가능한 연속 함수를 얻어내기 위해 선형 보간법을 사용하였으며, 최적화 프로그램의 효율성을 위해 데이터베이스를 이용하였다. 2변수 최적화의 결과를 탐색 알고리즘의 이동 경로를 통해 살펴본 결과 알고리즘이 최적화된 결과를 효율적으로 찾아냄을 확인하였다. 그리고 개구부의 폭을 모두 같게 설정한 것이 아닌 각각의 개구부의 크기를 개별 변수로 설정하였을 경우 목적함수의 값이 최소화되어 더 우수한 최적화 결과를 도출함을 확인하였다. 또한, 최적화의 과정에 있어 데이터베이스를 이용할 경우 최적화 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있음을 확인하였다.

키워드
고층 건물
아웃리거
개구부
최적설계
순차이차계획법
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Information
  • Publisher :Computational Structural Engineering Institute of Korea
  • Publisher(Ko) :한국전산구조공학회
  • Journal Title :Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
  • Journal Title(Ko) :한국전산구조공학회 논문집
  • Volume : 33
  • No :4
  • Pages :217-224
  • Received Date : 2020-01-28
  • Revised Date : 2020-04-27
  • Accepted Date : 2020-04-28
  • DOI :https://doi.org/10.7734/COSEIK.2020.33.4.217
Journal Informaiton Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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