차분 진화 알고리즘 기반의 SI기법을 이용한 외부 긴장된 텐던의 장력추정

Abstract

본 논문은 외부 긴장된 텐던의 장력추정에 대한 차분진화기법의 적용을 소개한다. 제안된 차분진화 알고리즘의 SI기법은 기존의 구배 기반의 최적화 기법과는 다르게 전역해 탐색이 가능하다. 수치실험은 인식변수에 대한 사전정보 없이도, 제안된 차분진화기법이 외부긴장 텐던의 정확한 장력 추정뿐 아니라 유효공칭직경 추정이 가능하여 1%미만의 추정 오차를 갖는 유용한 기법임을 보여준다. 또한 긴장력 손실 유무의 사용 상태를 고려한 축소실험 모델 실험을 이용하여 제안된 기법의 타당성이 실험적으로 검증되었다. 실험의 결과는 긴장력 손실과 무관하게 정확한 장력 추정과 유효공칭직경의 추정뿐 아니라 실험 모델의 감쇠비까지 추정되어 제안된 기법이 적합하고, 효과적인 방법임을 보여준다. 유효공칭 직경의 2% 추정 오차는 실제 꼬여진 단면을 갖는 텐던의 직경과 충실단면을 갖는 FE 모델의 직경의 차이 때문이다. 마지막으로, 기존이론과의 비교분석으로 제안된 차분진화 기법의 정확성과 우월성이 검증되었다.

This paper introduces the application of DE (Differential Evolutionary) method for the estimation of tensile force of the externally prestressed tendon. The proposed technique, a SI (System Identification) method using the DE algorithm, can make global solution search possible as opposed to classical gradient-based optimization techniques. The numerical tests show that the proposed technique employing DE algorithm is a useful method which can detect the effective nominal diameters as well as estimate the exact tensile forces of the externally prestressed tendon with an estimation error less than 1% although there is no a priori information about the identification variables. In addition, the validity of the proposed technique is experimentally proved using a scale-down model test considering the serviceability state condition without and with the loss of the prestressed force. The test results prove that the technique is a feasible and effective method that can not only estimate the exact tensile forces and detect the effective nominal diameters but also inspect the damping properties of test model irrespective of the loss of the prestressed force. The 2% error of the estimated effective nominal diameter is due to the difference between the real tendon diameter with a wired section and the FE model diameter with a full-section. Finally, The accuracy and superiority of the proposed technique using the DE algorithm are verified through the comparative study with the existing theories.