KR100945272B1 - 철골구조물 3차원 전산모형 구현방법 및 이를 수행하는프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골구조물 구조해석의 기초자료인 해석모형으로부터 3차원 전산모형을 구현하고, 기 구현된 철골구조물 3차원 전산모형으로부터 해석모형을 도출하는 방법 및 이를 수행하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 해석모형에 포함된 각 부재의 기하정보(geometric data) 및 특성정보(feature data)를 이용하여 실제 구조물에 최대한 근접한 3차원 전산모형을 구현하고, 기 구현된 3차원 전산모형으로부터 기하정보 및 특성정보를 추출하여 해석모형을 구축할 수 있도록 한 것이다.

본 발명을 통하여, 철골구조물의 3차원 전산모형의 정도(精度) 및 실제 구조물과의 근사도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이로써 철골구조물의 계획, 설계 및 시공과정 전반에 있어서 업무 효율을 제고할 수 있을 뿐 아니라 각 업무수행 주체간 신속하고 정확한 의사전달 및 의사결정이 가능하다.

철골구조, 컴퓨터, 3차원, 프로그램

Description

철골구조물 3차원 전산모형 구현방법 및 이를 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{3 dimensional computer modeling method for steel frame structure and computer readable recording medium storing program performing the method}

본 발명은 철골구조물 구조해석의 기초자료인 해석모형으로부터 3차원 전산모형을 구현하고, 기 구현된 철골구조물 3차원 전산모형으로부터 해석모형을 도출하는 방법 및 이를 수행하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 해석모형에 포함된 각 부재의 기하정보(geometric data) 및 특성정보(feature data)를 이용하여 실제 구조물에 최대한 근접한 3차원 전산모형을 구현하고, 기 구현된 3차원 전산모형으로부터 기하정보 및 특성정보를 추출하여 해석모형을 구축할 수 있도록 한 것이다.

다수의 강철 부재가 연결되어 구성되는 철골구조는 비교적 균질한 재료특성과 우수한 강성을 가지므로 콘크리트 구조 등에 비하여 주요 구조재의 단면을 축소할 수 있고 그에 따라 가용공간을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 양생공정이 불필요하 고 신속한 조립 시공이 가능하여 공기를 단축할 수 있는 등 다양한 장점을 가진다.

일반적으로 철골구조물의 설계는 계획, 해석모형 구축, 구조해석, 시공도면 및 부재 제작도면 작성의 단계로 진행되는데, 근래 전산처리기법의 발전으로 인하여 대부분의 구조해석이 컴퓨터 프로그램을 통하여 수행되고 있으며 시공도면 및 제작도면의 제도 또한 컴퓨터 프로그램을 통하여 수행되고 있을 뿐 아니라, 다양한 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램이 개발되어 계획 철골구조물의 완공상태 및 시공단계별 형상을 3차원 그래픽으로 구현함으로써, 설계자, 현장 작업자, 발주자 및 건축주 등의 관련 주체간 효율적인 의사전달 및 의사결정이 가능하게 되었다.

철골구조물 설계에 있어서 구조해석은 해석모형, 하중조건 및 설계조건 등을 기초로 각 부재 및 연결지점에 작용하는 인장, 압축, 전단응력을 망라하는 응력과 해당 부재 및 지점의 강성을 고려하여 구조적 안정성을 판단하는 과정으로 진행되며, 컴퓨터 프로그램을 이용한 전산 구조해석의 경우 해석모형, 하중조건, 설계조건 등이 입력자료로서 사용된다.

철골구조의 전산 구조해석에 있어서 해석모형이란 철골구조물을 구성하는 각 부재의 위치 및 연결상태가 포함되는 기하정보(geometric data)와, 각 부재의 단면형상 및 물성이 포함되는 특성정보(feature data)로 구성된다.

철골구조물은 통상 균일한 단면형상을 가지는 판재(板材), 봉재(棒材), 관체(管體) 및 형재(形材) 형태의 압연체(壓延體)로 구성되는 바, 해석모형의 기하정보는 시점 및 종점의 좌표와 강결(剛結), 힌지(hinge) 및 로울러(roller) 등의 구조역학적 관점의 연결상태로 구성된다.

하중조건 및 설계조건은 각각 구조해석시 각 부재에 작용하는 외력의 산정과 구조적 안정성의 판단시 적용되는 안전계수 또는 안전율의 설정에 적용되는 것으로, 대부분의 상용 전산 구조해석 프로그램은 소정의 공인 설계기준에 따른 하중조합 및 안전계수를 설정하는 모듈이 포함되어 사용자가 특정 설계기준을 선택할 경우 자동으로 하중조합 및 안전계수의 설정을 수행하므로 사실상 상용 전산 구조해석 프로그램을 통한 구조해석에서의 실질적 입력자료는 해석모형이 유일하다고 할 수 있다.

도 1은 실제 철골구조물, 텍스트기반의 해석모형 및 그래픽 기반의 해석모형을 도시한 것으로, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 해석모형은 각 부재의 시점 및 종점의 좌표가 포함되는 기하정보(geometric data) 그리고 각 부재의 단면형상, 단면적 및 단면이차모멘트 등의 기하학적 강성과 탄성계수 및 열팽창율 등의 물성이 포함되는 특성정보(feature data)로 구성되며 구조해석의 목표 정도(精度) 및 설계기준에 따라 해석모형을 구성하는 항목은 첨삭될 수 있다.

일반적인 상용 전산 구조해석 프로그램의 입력자료로 사용되는 해석모형은 도 1을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 각 부재의 중심선분과 절점으로 구성되는 형태로서 실제 구조물에 비하여 단순화된 형태로 구성될 뿐 아니라 각 부재가 연결되는 지점의 경우 구조해석 기법에 따라 실제 연결방식와 상이한 방식으로 입력될 수도 있다.

즉, 통상의 강구조물의 경우 대부분의 연결지점은 용접, 볼트 및 리벳 등으로 강결 시공되지만, 구조해석 기법상 힌지 또는 로울러로서 취급될 수도 있는데, 전체 구조 부재에 축방향력만이 작용하는 것으로 가정되는 트러스(truss) 구조가 그 대표적인 예라 할 수 있다.

철골구조물을 구성하는 각각의 부재는 소요 강성에 따라 다양한 단면형상 및 규격을 가질 수 있으므로, 부재간 연결시 연결지점이 각 부재의 중심선상에 위치하지 않을 수 있으나, 도 2에서와 같이 해석모형은 연결지점이 각 부재의 중심선상에 위치하도록 부재의 위치를 이동함으로써 모든 부재를 절점과 절점간을 연결하는 선분으로 구성하게 된다.

또한, 도 3에서와 같이 단일 부재 내부에 연결지점이 존재하는 경우 단일부재는 절점으로 분할되어 해석모형을 구성하게 된다.

이렇듯 실제 구조물을 다소 왜곡하여 구성된 해석모형과 하중조건 등을 입력 데이터로 전산 구조해석이 수행되고, 그 결과로서 각 부재별로 작용하는 외력과 구 조역학적 위험단면에서의 안정성 및 전체 부재의 안정성 여부가 출력되며, 사용자는 출력된 결과에 따라 부재를 첨삭하거나 교체하여 해석모형을 재구성함으로써 소기의 안정적인 철골구조물을 설계하게 된다.

따라서, 상용 전산 구조해석 프로그램을 이용한 철골구조물의 설계는 해석모형의 구축, 이를 입력치로 하는 구조해석 프로그램의 구동 및 출력치를 기초로한 해석모형 수정의 과정이 소기의 안정적 해석모형으로의 수렴시까지 반복되는 과정이라 할 수 있으며, 철골구조물의 건설주체, 즉 발주자, 설계자 및 시공자간의 효율적인 의사전달 및 의사결정을 위하여 해석모형을 시각화하는 작업이 필요할 수 있다.

이러한 해석모형의 시각화 작업은 근래 전산설계(computer aided design) 및 그래픽 처리기술의 발달로 인하여 3차원 그래픽을 통하여 수행되고 있으며, 다양한 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램이 개발되어 해석모형을 기초로한 실제 구조물의 시각화 작업이 수행되고 있다.

즉, 도 4에서와 같이, STAAD-Pro, MIDAS, SACS, GTSTRUDL 및 SAP2000 등의 상용 전산 구조해석 프로그램의 해석모형 데이터를 기초로 그래픽 엔지니어의 입력작업을 거쳐 Tekla, PDS 및 PDMS 등의 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램을 구동함으로써 시각화할 수 있는 것이다.

상기 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램을 통하여 구현된 3차원 그래픽은 시점(視點) 및 축척 등을 자유롭게 변경하면서 화면 및 도면을 통한 출력이 가능하므로, 구조물의 형상을 비교적 정확하게 예측할 수 있을 뿐 아니라, 시공도면 및 제작도면 작성의 기초자료로 활용될 수 있으며, 구조물을 구성하는 각각의 부재에 대한 제원을 개략적으로 추출할 수 있으므로 재료비 및 순공사비의 산출에 활용될 수도 있다.

이렇듯 3차원 구조물 그래픽 프로그램을 통하여 전문 구조해석 기술자가 아닌 시공기술자는 물론 건축주 및 발주자 등의 비전문가도 구조물의 완공상태를 비교적 용이하게 파악할 수 있을 뿐 아니라, 설계 및 시공과정 전반에서 3차원 그래픽을 활용함으로써 업무효율을 제고할 수 있게 되었으나, 그래픽 엔지니어에 의한 입력작업이 수반될 뿐 아니라, 전산 구조해석의 해석모형을 기반으로 구현된 3차원 그래픽은 실제 구조물의 형상 및 제원과 상당한 차이점을 가지고 있으므로 구조물의 완공상태 예측에 한계가 있을 수 밖에 없으며, 구현된 3차원 그래픽을 기초로 개략 작성된 시공도면, 제작도면 및 물량산출서 등의 설계도서 또한 수작업에 의한 세부설계가 완료된 상태에서 작성된 설계도서와 상당한 오차를 가질 수 밖에 없었다.

따라서, 종래의 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램에 의한 철골구조물의 3차원 그래픽은 구조물의 개략적인 형상을 확인하는 정도의 참고자료로 활용될 뿐, 사실상 설계자료로서 심도있는 활용은 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 전산 구조해석 프로그램의 입력자료로서 철골구조물을 구성하는 각 부재의 기하정보 및 특성정보를 포함 하는 해석모형을 이용하여 철골구조물의 3차원 전산모형을 구현하는 방법에 있어서, 철골구조물의 해석모형이 독취(讀取, read)되는 해석모형입력단계(S11)와, 부재간 병합여부, 부재의 잠식여부 및 기준면이 포함되는 설정치가 독취되는 설정치입력단계(S12)와, 각각의 부재별로 식별정보 및 분류정보가 포함되는 모형정보를 부여하는 초기모형화단계(S20)와, 축방향으로 연결된 일련의 부재를 추출하는 동축부재추출단계(S31)와, 추출된 일련의 부재 중 동일한 특성정보를 가지는 축방향 연결부재를 하나의 부재로 병합하는 부재병합단계(S32)와, 동일한 평면상에서 상호 연결된 일련의 부재를 추출하는 동평면부재추출단계(S41)와, 추출된 일련의 부재 중 기준면이 설정된 부재를 수평이동하는 평활화단계(S42)와, 절점별로 해당 절점에 연결된 부재들을 추출하는 절점부재추출단계(S51)와, 절점별로 추출된 부재 중 지배부재를 설정하는 지배부재설정단계(S52)와, 절점별로 추출된 부재 중 지배부재를 제외한 부재의 단부를 잠식하는 부재잠식단계(S53)로 이루어짐을 특징으로 하는 철골구조물 3차원 전산모형 구현방법 및 이를 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체이다.

본 발명을 통하여, 철골구조물의 3차원 전산모형의 정도(精度) 및 실제 구조물과의 근사도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이로써 철골구조물의 계획, 설계 및 시공과정 전반에 있어서 업무 효율을 제고할 수 있을 뿐 아니라 각 업무수행 주체간 신속하고 정확한 의사전달 및 의사결정이 가능하다.

본 발명의 상세한 구성 및 수행절차를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 5는 본 발명의 개념도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 STAAD-Pro, MIDAS, SACS, GTSTRUDL 및 SAP2000 등의 상용 전산 구조해석 프로그램의 해석모형 데이터를 입력자료로 사용하여 3차원 전산모형을 구축하고, 이를 다시 Tekla, PDS 및 PDMS 등의 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램을 통하여 독취 가능한 데이터로 변환하는 기능을 수행한다.

각 부재의 기하정보(geometric data) 및 특성정보(feature data)를 포함하는 해석모형 데이터는 전술한 바와 같이 하중조건 및 설계조건 등과 함께 전산 구조해석의 입력자료를 구성하지만, 대부분의 상용 전산 구조해석 프로그램은 구조해석 결과의 출력자료에도 해석모형을 비롯한 입력자료를 반복 수록하므로 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램의 입력자료로는 상용 전산 구조해석 프로그램의 입력자료 및 출력자료가 공히 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램의 실행화면을 예시한 것으로, 도시된 실행 화면에서는 중앙부에 구조물의 3차원 전산모형이 컴퓨터 그래픽으로 출력되고, 화면 좌측에는 부재별 분류정보가 계층적 트리(tree)구조로 표현되며, 화면 우측에는 화면상 선택된 부재의 기하정보 및 특성정보가 출력되고, 화면 하단에는 전체 부재의 기하정보 및 특성정보가 개략적으로 표시된 목록이 출력된다.

도 6의 화면 좌측에 표시되는 분류정보는 그 사전적 의미와 같이 각각의 부재를 분류하는 정보를 의미하는 것으로, 해석모형 데이터에 수록된 각 부재의 기하정보(geometric data) 및 특성정보(feature data)를 기초로 전체 부재를 소정의 분류군(分類群)으로 구분할 수 있도록 한다.

즉, 철골구조물을 구성하는 부재를 공간상 위치 및 자세에 따라 수직부재, 수평부재 및 경사부재 등으로 분류하거나, 구조역학적 관점에 따라 기둥, 보 및 캔틸레버(cantilever) 등으로 분류하거나 또는 단면형상에 따라 I형, H형, L형, 판재, 봉재 및 관체(管體) 등으로 분류할 수 있으며 이러한 부재의 분류정보는 사용자의 부재 식별성을 확보하는 역할 뿐 아니라 각 부재간의 분할 및 병합 등의 수행에 있어서도 활용될 수 있다.

한편, 도 6에서와 같이 구현된 화면에 있어서 사용자는 마우스 또는 키보드 등의 입력장치를 통하여 중앙의 그래픽 화면상 부재를 선택하거나 화면 하단의 목록에서 항목을 선택함으로써, 해당 부재의 기하정보 및 특성정보를 확인하거나 부재의 위치 및 단면을 변경하는 등의 편집 작업을 수행할 수 있다.

이렇듯, 도 6은 해석모형을 입력자료로 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 실행되어 3차원 전산모형을 구현한 상태를 도시한 것으로, 그 구체적인 수행절차는 도 20의 흐름도에 도시되어 있다.

도 20에서와 같이 본 발명을 통한 3차원 전산모형 구현은 우선 철골구조물의 해석모형이 독취(讀取, read)되는 해석모형입력단계(S11)를 통하여 개시되며, 이는 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 있어서 상용 구조해석 프로그램의 입력파 일(input file) 또는 출력파일(output file)을 독취하는 과정으로 수행된다.

상용 구조해석 프로그램의 입력파일에는 본 발명의 수행에 있어서 필요한 해석모형외에도 하중조건 및 설계기준 등이 수록되어 있으며, 출력파일에는 입력파일에 수록된 정보와 함께 구조해석 결과가 수록되어 있으나, 본 발명에서는 해석모형 특히 해석모형을 구성하는 부재별 기하정보 및 단면형상만이 소요되므로, 할당된 기억용량에 이들 필요한 자료만을 선택적으로 저장하게 된다.

3차원 전산모형의 구축에 필요한 해석모형 자료가 선택적으로 저장되면, 부재간 병합여부, 부재의 잠식여부 및 기준면 등이 포함되는 설정치가 독취되는 설정치입력단계(S12)를 수행하게 된다.

설정치입력단계(S12)는 추후 각 부재의 병합, 이동 및 잠식 등의 시각화 처리과정에 있어서 사용자의 의도를 반영하기 위한 입력과정으로서, 소정의 조건을 만족하는 전체 부재에 대한 병합, 이동 및 잠식 등의 시각화 처리과정의 일괄수행 또는 사용자에 의하여 지정되는 특정 부재에 대한 시각화 처리과정의 선별수행이 설정될 수 있으며, 이 과정에서 전술한 분류정보가 활용될 수 있다.

즉, 사용자가 분류정보상 수직부재로 분류되는 전체 부재에 대하여 축방향 연결부재의 병합을 설정하거나, 분류정보상 캔틸레버로 분류되는 전체 부재에 대하여 연결된 보(beam) 상단면을 기준면으로 수평이동을 설정하는 등의 방식으로 실행될 수 있는 것이다.

해석모형입력단계(S11)와 설정치입력단계(S12)로 구성되는 입력과정이 완료되면, 각각의 부재별로 식별정보 및 분류정보가 포함되는 모형정보를 부여하는 초 기모형화단계(S20)가 수행된다.

식별정보는 각각의 부재를 식별할 수 있는 고유정보로서, 일련번호 형식을 예로 들 수 있으며, 분류정보는 전술한 바와 같이 분류군을 설정할 수 있도록 하는 것으로 해석모형 데이터에 수록된 각 부재의 기하정보(geometric data) 및 특성정보(feature data)를 통하여 작성되어 각각의 부재별로 부여된다.

이상에서와 같은 입력과정 및 초기모형화단계(S20)가 완료되면 이시점 까지 구축된 정보만으로도 철골구조물의 개략적인 형상을 컴퓨터 그래픽을 통하여 구현할 수 있으며, 이후 실제 구조물과 최대한 근사한 3차원 전산모형의 구현을 위하여 동축부재추출단계(S31) 내지 부재잠식단계(S53)를 거쳐 부재의 병합, 평활화 및 절점처리의 과정을 수행하게 된다.

도 7 및 도 8은 실제 철골구조물에서는 단일부재이나 해석모형상 분할된 다수의 부재로 정의되는 축방향 연결 부재를 병합하는 과정을 도시한 것으로, 도 20에서와 같이, 축방향으로 연결된 일련의 부재를 추출하는 동축부재추출단계(S31)와 추출된 일련의 부재 중 동일한 특성정보를 가지는 축방향 연결부재를 하나의 부재로 병합하는 부재병합단계(S32)를 통하여 수행된다.

즉, 해석모형상 동일한 선분을 축으로 연결됨과 동시에 각각 동일한 단면형상 및 물성을 가진 부재는 사실상 단일부재로 취급할 수 있으며, 실제 구조물에서도 단일부재일 확률이 높으므로, 연결된 부재를 하나의 부재로 병합하는 것이다.

다만, 단일부재로 병합된 장대 부재가 생상설비의 생산능력이나 운송편의성 등을 고려하여 과대할 경우 설정치입력단계(S12)에서 병합의 제한을 설정할 수 있 으나, 이는 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 선택 실시 할 수 있는 사항이므로 청구범위의 구체적인 한정은 하지 않는다.

도 7은 부재의 병합과정을 수행하는 본 발명 컴퓨터 프로그램의 실행화면을 예시한 것으로, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 총 373개 이었던 원부재(Original Member)의 수가 병합과정을 통하여 230개로 축소되었음을 알 수 있으며, 도 8은 이러한 부재의 병합과정을 시각적으로 출력한 화면을 예시한 것으로 내부의 절점에서 분할된 수평 부재가 단일 부재로 병합됨으로써 일층 현실적인 3차원 전산모형이 구현되었음을 알 수 있다.

도 9는 축방향 연결 또는 평면상 교차연결 등 동일한 평면상에서 연결된 부재에 대한 평활화 처리를 표현한 화면을 예시한 것으로, 도 20에서와 같이 동일한 평면상에서 상호 연결된 일련의 부재를 추출하는 동평면부재추출단계(S41)와 추출된 일련의 부재 중 기준면이 설정된 부재를 수평이동하는 평활화단계(S42)를 통하여 수행된다.

즉, 도 2에서와 같이 실제 부재의 접합시공에 있어서는 접합되는 부재의 단면이 상이할 경우 골조시공 후 후속작업으로서 슬래브(Slab) 또는 벽체의 시공시 평활한 평면을 확보하기 위하여, 통상 지배부재의 상단면을 기준면으로 설정하고 이 기준면이 평활하게 확보될 수 있도록 모든 연결부재를 접합하게되나, 전산 구조해석에서 사용되는 해석모형은 선분과 절점으로 구성되므로 이러한 부재의 접합상태를 반영할 수 없으며, 따라서 본 발명에서는 기준면을 통한 부재 수평이동을 통하여 실제 철골구조물과 최대한 근사한 3차원 전산모형을 구축할 수 있도록 한 것 이다.

도 10 및 도 11은 해석모형상 절점 즉 철골구조물의 접합부에 대한 잠식처리를 통하여 절점에서 부재의 중복 표시를 방지함으로써 실제 구조물의 접합부와 유사한 형태를 표현할 수 있도록 한 것으로, 절점별로 해당 절점에 연결된 부재들을 추출하는 절점부재추출단계(S51)와, 절점별로 추출된 부재 중 지배부재를 설정하는 지배부재설정단계(S52) 및 절점별로 추출된 부재 중 지배부재를 제외한 부재의 단부를 잠식하는 부재잠식단계(S53)를 통하여 수행된다.

절점별 잠식처리에 있어서의 지배부재 설정은 설정치입력단계(S12)에서 사용자가 특정한 설정조건을 설정하거나, 자체 판단모듈을 구비하여 부재의 제원 및 강성, 작용하중 등을 고려하여 설정될 수도 있는데, 도 11에 도시된 실시예에서는 수직부재를 지배부재로 설정하여 이 수직부재와 중복되는 수평부재의 단부를 잠식처리함으로써 3차원 전산모형의 연결부를 구성하고 있다.

이 밖에도 도 12는 본 발명을 통한 경사 브레이싱(bracing) 등의 경사부재의 접합부 구현을 예시한 것으로, 해석모형에서는 도 12에서와 같이 한 쌍의 경사부재가 대칭으로 수평부재와 접합되는 경우 하나의 절점에서 이들 3개의 부재가 접합되는 것으로 처리되는데, 실제 시공에 있어서는 이러한 접합이 불가능할 뿐 아니라 작업공간 확보 등의 목적으로 경사부재의 접합부를 이격하는 것이 일반적이므로 이를 3차원 전산모형에 반영할 수 있도록 한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명을 통하여 구현되는 철골구조물의 3차원 전산모형은 종래의 단순한 3차원 그래픽에 비하여 실제 구조물과 근접한 결과를 나타낼 수 있 고, 병합, 이동 및 잠식처리 등을 통하여 실제 소요 부재와 근접한 물량을 도출할 수도 있으며, 도 5에서와 같이, 다양한 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램의 파일로 결과치를 출력(exporting)할 수 있어 철골구조물의 발주, 계획, 설계 및 시공 전반의 다양한 업무주체간 의사전달 효율성을 제고할 수 있다.

한편, 도 13 및 도 14는 본 발명을 통하여 구현된 철골구조물의 3차원 전산모형을 컴퓨터 프로그램상에서 수정 및 편집하는 과정을 예시한 것으로, 각각 부재목록의 수정 및 그래픽 화면상의 수정 과정을 표현하고 있다.

본 발명을 통하여 일단 철골구조물의 3차원 전산모형이 구현되면, 사용자는 각 부재별 단면형상이나 위치 등을 수정할 수 있으며, 도 13에서와 같이 텍스트 형태로 직접 입력하거나 도 14에서와 같이 그래픽 화면상에서 드래그 앤드 드롭(drag and drop) 등의 마우스 조작을 통하여 부재위치를 조정할 수도 있다.

본 발명의 컴퓨터 프로그램은 도 21에서와 같이, 해석모형을 3차원 전산모형으로 변환하는 기본 기능과 함께, 그 역순의 처리과정을 통하여 기 구축된 3차원 전산모형을 전산 구조해석의 해석모형으로 변환할 수도 있으므로, 전술한 부재의 수정 및 편집기능을 활용하면 철골구조물 설계 및 설계변경을 용이하게 수행할 수 있다.

도 15 내지 도 19는 동일한 구조물에 대한 해석모형, 본 발명의 실행화면 및 상용 3차원 구조물 그래픽 프로그램의 실행화면을 예시한 것으로, 도 15는 상용 구조해석 프로그램인 STAAD-Pro에 표시된 해석모형을, 도 16은 도 15의 해석모형을 입력치로 구현된 3차원 전산모형이 출력된 본 발명 프로그램의 실행화면을, 도 17 내지 도 19는 각각 Tekla, PDS, PDMS를 통하여 출력된 본 발명의 3차원 전산모형을 도시하고 있다.

도 1은 철골구조물의 해석모형 설명도

도 2는 철골구조물 축방향 접합부의 해석모형상 표시방식 설명도

도 3은 철골구조물 직교 접합부의 해석모형상 표시방식 설명도

도 4는 종래의 철골구조물 3차원 그래픽 처리과정 설명도

도 5는 본 발명의 개념도

도 6은 본 발명의 실행화면 예시도

도 7은 본 발명의 부재 병합과정 화면 예시도

도 8은 본 발명의 부재 병합과정 3차원 화면 예시도

도 9는 본 발명의 평활화 처리 3차원 화면 예시도

도 10은 본 발명의 절점부 처리 및 경사부재 처리 설정화면 예시도

도 11은 본 발명의 절점부 처리 3차원 화면 예시도

도 12는 본 발명의 경사부재 처리 3차원 화면 예시도

도 13은 본 발명의 부재목록 수정 화면 예시도

도 14는 본 발명의 그래픽 화면상 부재 수정 예시도

도 15는 STAAD-Pro에 표시된 해석모형 예시도

도 16은 도 15의 해석모형을 입력치로 구현된 본 발명의 화면 예시도

도 17은 Tekla를 통하여 출력된 본 발명의 3차원 전산모형 예시도

도 18은 PDS를 통하여 출력된 본 발명의 3차원 전산모형 예시도

도 19는 PDMS를 통하여 출력된 본 발명의 3차원 전산모형 예시도

도 20은 본 발명의 흐름도

도 21은 본 발명의 프로그램을 통한 해석모형 구축과정 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

S11 : 해석모형입력단계

S12 : 설정치입력단계

S20 : 초기모형화단계

S31 : 동축부재추출단계

S32 : 부재병합단계

S41 : 동평면부재추출단계

S42 : 평활화단계

S51 : 절점부재추출단계

S52 : 지배부재설정단계

S53 : 부재잠식단계

Claims (2)

1. 전산 구조해석 프로그램의 입력자료로서 철골구조물을 구성하는 각 부재의 기하정보 및 특성정보를 포함하는 해석모형을 이용하여 철골구조물의 3차원 전산모형을 구현하는 방법에 있어서,

   철골구조물의 해석모형이 독취(讀取, read)되는 해석모형입력단계(S11)와;

   부재간 병합여부, 부재의 잠식여부 및 기준면이 포함되는 설정치가 독취되는 설정치입력단계(S12)와;

   각각의 부재별로 식별정보 및 분류정보가 포함되는 모형정보를 부여하는 초기모형화단계(S20)와;

   축방향으로 연결된 일련의 부재를 추출하는 동축부재추출단계(S31)와;

   추출된 일련의 부재 중 동일한 특성정보를 가지는 축방향 연결부재를 하나의 부재로 병합하는 부재병합단계(S32)와;

   동일한 평면상에서 상호 연결된 일련의 부재를 추출하는 동평면부재추출단계(S41)와;

   추출된 일련의 부재 중 기준면이 설정된 부재를 수평이동하는 평활화단계(S42)와;

   절점별로 해당 절점에 연결된 부재들을 추출하는 절점부재추출단계(S51)와;

   절점별로 추출된 부재 중 지배부재를 설정하는 지배부재설정단계(S52)와;

   절점별로 추출된 부재 중 지배부재를 제외한 부재의 단부를 잠식하는 부재잠 식단계(S53)로 이루어짐을 특징으로 하는 철골구조물 3차원 전산모형 구현방법.
2. 제1항의 철골구조물 3차원 전산모형 구현방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.

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