KR100594970B1 - 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법 - Google Patents

강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법 Download PDF

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(주)이지로보틱스
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Abstract

본 발명은 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개별적으로 제작된 각 부재들이 강구조물로 최종 조립될 수 있는지를 가상적으로 시뮬레이션할 수 있는 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법은 각 부재들이 상호간 위치 변동을 반영할 수 있는 동시에, 허용오차의 값을 최적화하여 현장 작업자의 숙련된 경험을 가상적으로 구현할 수 있으므로 강구조물의 현장 가조립을 대체할 수 있는 가상적인 가조립을 효과적으로 시뮬레이션 할 수 있다.
강구조물, 강교, 첨접판, 스플라이스, 가조립, 시뮬레이션.

Description

강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법{METHOD FOR SIMULATING PROVISIONAL CONSTRUCTION OF STEEL STRUCTURE}
도 1은 본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법의 일실시예의 흐름도
도 2는 본 발명에 따라 가조립 시뮬레이션될 강구조물의 각 좌표계를 도시한 설명도
도 3는 본 발명에 따라 가조립 시뮬레이션될 강구조물의 일례
도 4은 도 3의 관통구멍의 확대도
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
[A] : 박스A 기준좌표계
[B] : 박스B 기준좌표계 [S] : 첨접판 기준좌표계
본 발명은 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개별적으로 제작된 각 부재들이 강구조물로 최종 조립될 수 있는지를 가상적으로 시뮬레이션할 수 있는 방법에 대한 것이다.
구조상 주요한 부분에 형강, 강판, 강관 등의 강재를 사용한 부재를 써서 구성된 구조물을 강구조물(Steel Structure)이라 한다. 대표적인 강구조물로는 강교(Steel Bridge)가 있다. 강교와 같은 강구조물은 복수의 박스 거더, 크로스 빔 및 스트링어 등의 강구조부재들을 첨접(添接, splicing)하여 조립한다. 첨접에 사용되는 체결수단은 볼트 또는 리벳이다. 따라서 강구조부재의 끝단 및 첨접판(통칭 스플라이스)에는 체결수단을 삽입하기 위한 관통구멍이 복수 개 형성되어 있다. 관통구멍들 중 일부라도 완전히 어긋나면 체결수단을 결합할 수 없으므로 조립이 불가능해진다. 따라서 서로 결합될 각 부재와 첨접판의 관통구멍은 체결수단을 결합할 수 있는 한도 내에서 모두 일치하여야만 한다. 그러나 관통구멍의 수가 많으면 많을수록 각 관통구멍들이 모두 일치되도록 첨접판 또는 각 부재를 배열하는 것이 매우 곤란해진다. 각 관통구멍들이 일치하는지의 여부는 현장 작업자의 육안에 의한 관찰결과와 경험에 전적으로 의존한다.
한편 강구조물은 설치 후 수정이 곤란하므로 본조립에 앞서 현장 가조립을 실시하는 것이 일반적이다. 가조립을 통해 최종 조립시 발생할 수 있는 조립불가, 설계변경 등의 문제에 미리 대처하고, 실제 현장 조립 시에 가이드라인으로 사용되기 위한 세부 정보를 얻을 수 있다.
그러나 강교 건설과 같은 대형 토목 공사에서 가조립은 넓은 공간, 많은 인력과 장비 및 비용을 요함은 물론이고 공기를 지연시키는 단점이 있다. 따라서 가조립을 가상적으로 실시할 수 있는 가조립 시뮬레이션 시스템이 개발되고 있다.
공개특허 10-2004-0110948호는 이와 같은 종래 기술 중 하나로서, 화상자동 인식기법을 이용한 3차원 가조립 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 부재에 설치된 자동인식타겟과 디지털 카메라를 이용하여 부재의 형상을 자동으로 취득하고, 부재의 설계 데이터와 계측 데이터로부터 오차를 산출하는 시스템을 개시하고 있다.
그러나 종래 기술의 가조립 시뮬레이션 시스템들은 각 부재의 상대적 위치를 설계안대로 배치한 후 각 부재의 실제 형상 및 치수를 측정하여 설계안의 형상 및 치수와의 차이를 대비할 뿐이므로, 각 부재의 상대적 배치가 달라질 수 있는 현장 상황을 반영하지 못하고 있다. 또한 각 부재와 첨접판에 형성된 복수의 관통구멍을 일치시키기 위해서는 조립 작업자의 경험에 따라 부재 또는 첨접판을 미세하게 이동시키면서 육안으로 관통구멍들을 최대한 따라서 종래 기술들은 실제로 각 부재들이 현장에서 조립될 수 있는지를 판단하지 못한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 강구조물의 각 부재들의 상대적 배치의 변동을 감안하여 조립이 가능한지 여부를 판단할 수 있는 가조립 시뮬레이션 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 강구조물의 각 부재들이 조립 불가능하다고 판단될 경우 조립이 가능해질 수 있도록 각 부재의 위치 또는 체결을 위한 관통구멍의 위치를 조정할 수 있는 가조립 시뮬레이션 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법은, 볼트가 삽입되기 위한 복수의 관통구멍이 형성된 첨접판과, 상기 볼트에 의해 상기 첨접판에 첨접되도 록 각각 복수의 관통구멍이 형성된 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계를 설정하는 기준좌표계설정단계와, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 외부에 고정된 절대좌표계를 설정하는 절대좌표계설정단계와, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계에 따른 임의의 좌표값을 상기 절대좌표계에 따른 좌표값으로 변환할 수 있도록, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계의 상기 절대좌표계에 대한 위치편차 및 각도편차를 변수로 하는 변환행렬식을 세우는 변환행렬식수립단계와, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각에 형성된 복수의 관통구멍의 중심위치의 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계에 따른 좌표값을 측정하는 관통구멍중심좌표측정단계와, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각에 형성된 복수의 관통구멍의 직경을 측정하는 관통구멍직경측정단계와, 상기 측정한 각 관통구멍의 중심 좌표값을 상기 변환행렬식에 대입하여 상기 절대좌표계에 따른 좌표값을 상기 변수를 포함한 식의 형태로 얻어내는 좌표식획득단계와, 상기 좌표식획득단계에서 얻어낸 좌표식으로부터, 상기 대응되는 한 쌍의 관통구멍의 중심 사이의 거리를 상기 변수를 포함한 식의 형태로 얻어내는 거리식획득단계와, 서로 첨접되는 상기 한 쌍의 강구조부재 중 어느 하나와 상기 첨접판에서, 하나의 볼트에 대응되는 한 쌍의 관통구멍 각각의 중심위치 사이의 거리가 상기 볼트를 삽입할 수 있는 범위 이내가 되도록 중심 사이 거리의 허용오차값을 설정하는 허용오차설정단계와, 상기 얻어낸 거리식에 뉴튼-랩슨법을 적용하여 상기 거리식을 풀고, 상기 대응되는 한 쌍의 관통구멍의 중심 사이의 거리값을 얻어내는 중심거리획득단계와, 상기 얻어낸 중심 사이의 거리값이 상기 허용오차값 이내이면 조립가능으로 판단하고, 허용오차값보다 크다면 조립불가능으로 판단하는 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법에 있어서, 상기 허용오차설정단계는, 상기 대응되는 한 쌍의 관통구멍 각각의 직경을 더한 값에서 상기 볼트의 직경의 두 배를 차감한 값을 허용오차값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법은, 상기 판단단계에서 조립불가능으로 판단된 경우, 강구조물의 최초 설계시 허용된 오차 범위내에서 임의의 값을 선택하여 상기 변수의 값으로 대입하는 변수조정단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법은, 상기 판단단계에서 조립불가능으로 판단된 경우, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 중 어느 하나의 관통구멍의 중심위치의 좌표값을, 상기 판단단계에서 조립가능으로 판단될 수 있는 값으로 변경하는 관통구멍위치변경단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법의 일실시예의 흐름도이다.
박스거더교를 구성하는 강구조부재인 N개의 박스들을 대표하여 3개의 박스들 (B1, Bi, BN)이 도 2에 도시되어 있다. 도시된 각 박스들의 기준좌표계를 설정하고 각각 [B1], [Bi], [BN]라 정의한다(S100). 이 때 각 박스의 기준좌표계([B1], [Bi], [BN])들의 원점은 임의로 설정하여도 무방하나, 박스의 형상이 직육면체임을 감안하여 각 기준좌표계의 축들은 직육면체의 각 모서리와 나란하도록 설정하는 것이 바람직하다. 도 2에는 도시하지는 않았으나 이 단계에서 각 박스를 첨접하기 위한 첨접판(도 3 참조)에 대하여도 별도의 기준좌표계를 설정한다.
절대좌표계[W]는 첨접판과 각 박스의 외부에 설정한다(S110). 각 박스의 기준좌표계는 가변적임에 비해 절대좌표계[W]는 고정불변이다.
다음으로 첨접판, 각 박스의 기준좌표계의 절대좌표계에 대한 위치편차 및 각도편차를 감안하여, 각 기준좌표계의 임의의 좌표값을 절대좌표계에 따른 좌표값으로 변환할 수 있도록 변환행렬식을 세운다(S120). 예컨대, i번째 박스의 기준좌표계[Bi]의 절대좌표계[W]에 대한 변환행렬식
Figure 112005070953182-pat00001
는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112005070953182-pat00002
Figure 112005070953182-pat00003
여기서
Figure 112005070953182-pat00004
는 절대좌표계[W]에 대한 i번째 박스의 기준좌표계[Bi]의 위치편차를 나타내는 벡터로서
Figure 112005070953182-pat00005
와 같이 표현되며,
Figure 112005070953182-pat00006
는 절대좌표 계[W]에 대한 i번째 박스의 기준좌표계[Bi]의 각도편차를 나타내는 벡터로서
Figure 112005070953182-pat00007
와 같이 표현된다. 그리고
Figure 112005070953182-pat00008
는
Figure 112005070953182-pat00009
의 초기값, 즉 절대좌표계[W]에 대한 i번째 박스의 기준좌표계[Bi]의 초기 위치 및 각도 편차를 의미한다. 마찬가지로
Figure 112005070953182-pat00010
는 절대좌표계[W]에 대한 i번째 박스의 기준좌표계[Bi]의 초기 위치 및 각도편차를 뜻한다. 이하에서 벡터를 의미하는 문자의 좌측 위첨자는 모두 당해 벡터의 기준좌표계를 의미한다. 이와 같은 위치편차 벡터 및 각도편차 벡터의 각 성분은 각 강구조부재의 위치 및 각도가 변화하면 그 값이 달라지는 변수들이다. 또한
Figure 112005070953182-pat00011
Figure 112005070953182-pat00012
와 같이 전개되는 행렬식으로서, Trans 함수는 위치이동변환을, Rot 함수는 각도회전변환을 의미한다.
각 박스와 첨접판에는 복수의 관통구멍(홀, hole)이 형성되어 있는데, 일단의 홀들이 집합적으로 배열되어 복수의 그룹을 이루고 있다. 이러한 관통구멍들의 집합을 홀그룹(Hole Group)이라 하자. 박스와 박스 사이의 결합은 각 박스 상의 홀그룹들을 첨접판의 홀그룹과 일치시킨 후 볼트 등을 체결하는 방식으로 진행된다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이 박스거더교의 강구조부재인 박스A와 박스B를 k번째 첨접판으로 조립하는 경우, 각 박스의 기준좌표계 및 각 박스에 형성 된 홀의 위치와 반경을 다음과 같이 정의한다.
[A] : 박스A의 기준좌표계
[B] : 박스B의 기준좌표계
[HAk] : k번째 첨접판으로 체결될 박스A 상에 존재하는 홀그룹
[HBk] : k번째 첨접판으로 체결될 박스B 상에 존재하는 홀그룹
Figure 112005070953182-pat00013
: 박스A 상에 존재하는 홀그룹 [HAk]에 소속된 i번째 홀의 중심위치
Figure 112005070953182-pat00014
: 박스B 상에 존재하는 홀그룹 [HBk]에 소속된 j번째 홀의 중심위치
Figure 112005070953182-pat00015
: 박스A 상에 존재하는 홀그룹 [HAk]에 소속된 i번째 홀의 반경
Figure 112005070953182-pat00016
: 박스B 상에 존재하는 홀그룹 [HBk]에 소속된 j번째 홀의 반경
마찬가지로 k번째 첨접판의 기준좌표계 및 첨접판에 형성된 홀의 위치와 반경을 다음과 같이 정의한다.
[Sk] : k번째 첨접판의 기준좌표계
Figure 112005070953182-pat00017
: 박스A 상에 존재하는 홀그룹 [HAk]에 소속된 i번째 홀과 체결되는 첨접판 상에 존재하는 홀의 중심위치
Figure 112005070953182-pat00018
: 박스B 상에 존재하는 홀그룹 [HBk]에 소속된 j번째 홀과 체결되는 첨접판 상에 존재하는 홀의 중심위치
Figure 112005070953182-pat00019
: 박스A 상에 존재하는 홀그룹 [HAk]에 소속된 i번째 홀과 체결되는 첨 접판 상에 존재하는 홀의 반경
Figure 112005070953182-pat00020
: 박스B 상에 존재하는 홀그룹 [HBk]에 소속된 j번째 홀과 체결되는 첨접판 상에 존재하는 홀의 반경
박스A와 박스B를 연결하는 연결부에는 M개의 첨접판을 이용하여 박스A와 박스B를 다음과 같이 조립하다고 가정하자.
그러면 이 연결부를 위한 박스A 상의 홀그룹들은,
[HA1]
[HA2]
[HA3]
…
[HAM]으로 정의된다. 마찬가지 방식으로, 이 연결부를 위한 박스B 상의 홀그룹들은,
[HB1]
[HB2]
[HB3]
…
[HBM]으로 정의된다. 그리고 박스A 상의 홀그룹 [HAk]와 박스B 상의 홀그룹 [HBk]를 연결하는 첨접판[Sk]의 홀그룹은,
[SHA1], [SHB1]
[SHA2], [SHB2]
…, …
[SHAM], [SHAM] 으로 정의된다.
즉, k번째 첨접판[Sk]에는 2개의 홀그룹 [SHAk]와 [SHBk]가 있으며, [SHAk]는 박스A 상의 [HAk]와 체결되고, [SHBk]는 박스B 상의 [HBk]와 체결된다.
그러면 각 박스의 기준좌표계에 대한 각 박스 상의 홀의 위치 및 반경을 측정에 의하여 알 수 있다. 즉,
Figure 112005070953182-pat00021
,
Figure 112005070953182-pat00022
,
Figure 112005070953182-pat00023
,
Figure 112005070953182-pat00024
의 값을 알 수 있다. 마찬가지로 첨접판의 기준좌표계에 대한 첨접판 상의 홀의 위치 및 반경을 측정에 의하여 알 수 있다. 즉,
Figure 112005070953182-pat00025
,
Figure 112005070953182-pat00026
,
Figure 112005070953182-pat00027
,
Figure 112005070953182-pat00028
의 값을 알 수 있다. 이와 같이 각 박스 상의 홀의 위치와 첨접판 상의 홀의 위치를 측정한다(S130). 마찬가지로 각 박스 상의 홀의 직경과 첨접판 상의 홀의 직경을 측정한다(S140).
측정된 각 홀의 위치는 각 홀이 속한 첨접판 또는 박스의 기준좌표계에 대한 위치이므로, 그 값을 변환행렬식에 대입하여 절대좌표계에 대한 값으로 변환한다(S150). 이 때 얻어지는 절대좌표계에 대한 홀의 위치는 첨접판 및 각 박스의 기준좌표계의 절대좌표계에 대한 위치편차 및 각도편차를 변수로 하는 식의 형태로 얻어진다.
이 과정을 보다 상세히 설명하면, 먼저 박스A에 대한 박스B의 상대적 위치는 수학식 2와 같이 표현되며, 박스B 상의 홀그룹 기준좌표계[HBk]에 대한 첨접판의 기준좌표계[Sk]의 위치 및 각도 편차를 포함한 변환행렬식은 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112005070953182-pat00029
Figure 112005070953182-pat00030
Figure 112005070953182-pat00031
여기서 k = 1, 2, 3, …M이다.
그리고 k번째 첨접판[Sk]에 체결되는 박스A 상의 홀그룹 [HAk]와 박스B 상의 홀그룹 [HBk]에 대하여, 각 홀그룹 기준좌표계에서 본 홀 체결 오차들을 알아보기 위해, k번째 체결을 위해 홀그룹 [HAk]에는 체결 홀의 개수가 Nak개이고, 홀그룹 [HBk]에는 체결 홀의 개수가 Nbk개라고 하자.
먼저 박스A에 대해 살펴보면, [HAk]에서 본 박스A에 존재하는 홀그룹 [HAk]에 소속된 i번째 홀의 위치는
Figure 112005070953182-pat00032
라 표현된다. 또한 [HAk]에서 본 홀그룹 [HAk] 에 소속된 i번째 홀과 체결되는 첨접판 상의 홀의 중심위치는 수학식 4와 같이 표현된다. 이와 같이 강구조부재의 홀의 중심위치를 식으로 구하는 과정이 좌표식 획득단계(S150)이다.
Figure 112005070953182-pat00033
Figure 112005070953182-pat00034
Figure 112005070953182-pat00035
따라서 [HAk]에서 체결되는 i번째 홀의 첨접판 홀 중심과의 오차 벡터는 수학식 5와 같이 표현되며, 이로부터 수학식 6과 같은 홀 중심사이의 거리식을 구한다. 이와 같이 체결될 홀들의 중심 사이의 거리식을 구하는 것이 거리식획득단계(S160)이다.
Figure 112005070953182-pat00036
( i=0, 1, 2, …Nak)
Figure 112005070953182-pat00037
Figure 112005070953182-pat00038
다음으로 박스B에 대해 살펴보면, [HBk]에서 본 박스B에 존재하는 홀그룹 [HBk]에 소속된 j번째 홀의 위치는
Figure 112005070953182-pat00039
라 표현되고, [HBk]에서 본 홀그룹 [HBk]에 소속된 j번째 홀과 체결되는 첨접판 상의 홀의 중심위치는 수학식 7과 같이 표현된다(S150).
Figure 112005070953182-pat00040
Figure 112005070953182-pat00041
따라서 [HBk]에서 체결되는 j번째 홀의 첨접판 홀 중심과의 오차 벡터는 수학식 8과 같이 표현되며, 홀 사이의 거리식은 수학식 9와 같이 얻어진다(S160).
Figure 112005070953182-pat00042
( j=0, 1, 2, …Nbk)
Figure 112005070953182-pat00043
Figure 112005070953182-pat00044
홀그룹 [HAk]에는 체결 홀의 개수가 Nak 개이므로 수학식 6으로부터 총 2Nak 개의 식이 나오고, 홀그룹 [HBk]에는 체결 홀의 개수가 Nbk 개이므로 수학식 9로부터 2Nbk 개의 식이 나온다. 따라서, 하나의 첨접판에 의해 박스A와 박스B가 체결되 는 경우, 총 오차의 식은 2(Nak+Nbk)개가 나온다.
이때의 변수는 아래와 같이 총 18개이다.
1)
Figure 112005070953182-pat00045
: 박스A의 위치 및 각도편차
2)
Figure 112005070953182-pat00046
: 박스B의 위치 및 각도편차
3)
Figure 112005070953182-pat00047
: 첨접판의 위치 및 각도편차
하지만 상기 식을 풀어 변수의 값을 알기 위해서는 1)과 2)에서 최소한 6개의 독립적인 값이 주어주어야 한다. 따라서 앞서 관통구멍중심좌표측정단계(S130)와 관통구멍직경측정단계(S140)에서 측정한 값들을 대입하고, 뉴튼-랩슨법(Newton-Raphson Method)을 적용하여 해를 구하고, 홀 사이의 거리를 획득한다(S180).
한편으로는 첨접판의 관통구멍과 각 박스의 상기 첨접판의 관통구멍에 대응되는 관통구멍 각각의 중심위치 사이의 거리가 체결수단을 삽입할 수 있는 범위 이내가 되도록 중심위치간 허용오차를 설정한다(S170). 이 때 도 4에 도시한 바와 같이 서로 대응되는 첨접판의 한 관통구멍(S)과, 이에 대응되는 강구조부재의 관통구멍, 예를 들어 제2 강구조부재의 한 관통구멍(B) 각각의 직경(RS, RB)을 더한 값에서 상기 체결수단(T)의 직경(RT)의 두 배를 차감한 값을 허용오차(e)의 최대값로 설정하는 것이 바람직하다. 허용오차를 설정하는 단계(S170) 또한 이어질 단계를 위한 준비과정으로서 아래에서 설명할 판단단계(S190)에 앞서 실시되면 족하다.
다음으로 상기 중심거리획득단계(S180)에서 얻어낸 홀 사이의 거리 값과 허 용오차설정단계(S170)에서 설정한 허용오차값을 대비하여 홀 사이의 거리가 허용오차 이내이면 조립가능으로 판단하고, 허용오차보다 크다면 조립불가능으로 판단한다(S190).
만일 조립 불가능이라고 판단된 경우에는 변환행렬식 수립단계(S120)에서 설정한 변수들에 대해 강구조물의 최초 설계시에 허용된 오차 범위 내의 임의의 값을 변수에 대입하여 변수를 조정하는 단계(S191)를 더 거치는 것이 바람직하다. 그런 다음 중심거리 획득(S180)의 단계를 다시 거치고 조립 가능여부를 다시 판단한다(S190). 이 과정은 조립이 가능한 것으로 판단될 때까지 반복될 수 있다. 조립 가능여부를 판단한 결과, 강구조물의 조립이 가능하다고 판단된 경우 상기 변수조정단계(S191)에서 변수의 값으로 대입된 값은 조립될 강구조부재의 각도 및 위치를 의미하므로, 위 대입된 값에 상응하도록 각 강구조부재의 자세를 변화시키면 강구조물의 조립이 가능하게 된다. 따라서, 변수조정단계(S191)에서 대입된 값은 강구조물 조립의 참고자료가 될 수 있다.
또한 조립 가능여부 판단단계(S190)에서 조립 불가능이라고 판단된 경우, 서로 첨접될 한 쌍의 강구조부재 및 첨접판 중 어느 하나의 관통구멍의 중심위치의 좌표값을 변경하는 단계(S192)를 더 거치는 것이 바람직하다. 관통구멍의 중심위치의 좌표값을 변경한 뒤, 다시 중심거리 획득(S180)의 단계를 거치고, 조립 가능여부를 다시 판단(S190)한다. 이 과정은 조립 가능여부 판단단계(S190)에서 조립 가능한 것으로 판단될 때까지 반복될 수 있다. 즉, 측정된 관통구멍의 중심위치에 대응하는 값과 무관하게, 강구조물이 조립 가능해지는 이상적인 관통구멍의 중심위 치의 값을 찾아냄으로써, 강구조부재 또는 첨접판을 재설계 또는 재생산하는 데 도움을 주는 것이다. 이 때 관통구멍의 직경을 조정할 수도 있으나, 볼트와 같은 체결수단은 규격화되어 있으며, 예컨대 드릴링에 의해 관통구멍을 형성하는 경우 관통구멍의 직경은 가공오차가 적지만 관통구멍의 위치는 가공오차가 비교적 크기 때문에 관통구멍의 중심위치 값을 변경하는 것이 더욱 효율적이다. 한편 관통구멍위치변경단계(S192)는 변수조정단계(S191)를 거치고 나서도 조립 불가능이라고 판단된 경우에 추가로 실시되어도 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법은 각 부재들이 상호간 위치 변동을 반영할 수 있는 동시에, 허용오차의 값을 최적화하여 현장 작업자의 숙련된 경험을 가상적으로 구현할 수 있으므로 강구조물의 현장 가조립을 대체할 수 있는 가상적인 가조립을 효과적으로 시뮬레이션 할 수 있다. 또한 본 발명은 조립불가능으로 판단되는 경우에 첨접판 또는 강구조부재의 위치, 각도를 변경시키거나 관통구멍의 위치를 조정하여 조립가능한 상태가 될 수 있도록 할 수 있으므로 첨접판 또는 강구조부재의 재설계를 용이하게 한다.

Claims (4)

  1. 볼트가 삽입되기 위한 복수의 관통구멍이 형성된 첨접판과, 상기 볼트에 의해 상기 첨접판에 첨접되도록 각각 복수의 관통구멍이 형성된 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계를 설정하는 기준좌표계설정단계와,
    상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 외부에 고정된 절대좌표계를 설정하는 절대좌표계설정단계와,
    상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계에 따른 임의의 좌표값을 상기 절대좌표계에 따른 좌표값으로 변환할 수 있도록, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계의 상기 절대좌표계에 대한 위치편차 및 각도편차를 변수로 하는 변환행렬식을 세우는 변환행렬식수립단계와,
    상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각에 형성된 복수의 관통구멍의 중심위치의 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각의 기준좌표계에 따른 좌표값을 측정하는 관통구멍중심좌표측정단계와,
    상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 각각에 형성된 복수의 관통구멍의 직경을 측정하는 관통구멍직경측정단계와,
    상기 측정한 각 관통구멍의 중심 좌표값을 상기 변환행렬식에 대입하여 상기 절대좌표계에 따른 좌표값을 상기 변수를 포함한 식의 형태로 얻어내는 좌표식획득단계와,
    상기 좌표식획득단계에서 얻어낸 좌표식으로부터, 상기 대응되는 한 쌍의 관 통구멍의 중심 사이의 거리를 상기 변수를 포함한 식의 형태로 얻어내는 거리식획득단계와,
    서로 첨접되는 상기 한 쌍의 강구조부재 중 어느 하나와 상기 첨접판에서, 하나의 볼트에 대응되는 한 쌍의 관통구멍 각각의 중심위치 사이의 거리가 상기 볼트를 삽입할 수 있는 범위 이내가 되도록 중심 사이 거리의 허용오차값을 설정하는 허용오차설정단계와,
    상기 얻어낸 거리식에 뉴튼-랩슨법을 적용하여 상기 거리식을 풀고, 상기 대응되는 한 쌍의 관통구멍의 중심 사이의 거리값을 얻어내는 중심거리획득단계와,
    상기 얻어낸 중심 사이의 거리값이 상기 허용오차값 이내이면 조립가능으로 판단하고, 허용오차값보다 크다면 조립불가능으로 판단하는 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 허용오차설정단계는,
    상기 대응되는 한 쌍의 관통구멍 각각의 직경을 더한 값에서 상기 볼트의 직경의 두 배를 차감한 값을 허용오차값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판단단계에서 조립불가능으로 판단된 경우, 강구조물의 최초 설계시 허용된 오차 범위내에서 임의의 값을 선택하여 상기 변수의 값으로 대입하는 변수조 정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판단단계에서 조립불가능으로 판단된 경우, 상기 첨접판 및 한 쌍의 강구조부재 중 어느 하나의 관통구멍의 중심위치의 좌표값을, 상기 판단단계에서 조립가능으로 판단될 수 있는 값으로 변경하는 관통구멍위치변경단계를 더 포함하는 것을 특징으로 강구조물의 가조립 시뮬레이션 방법.
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