KR101732314B1 - 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법 - Google Patents

거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 입력부를 통하여 구조 부재 정보를 포함하는 도면 정보가 입력되는 초기 입력 단계(S10)와, 상기 초기 입력 단계에서 입력된 상기 도면 정보 및 저장부에 저장되는 사전 설정 정보에 기초하여 상기 입력부 및 상기 저장부에 연결되는 제어부가 상기 도면 정보로부터 공간 정보 및 구조 부재를 인식하는 인식 단계(S20)와, 상기 인식 단계(S20)에서 인식된 상기 공간 정보와 상기 도면 정보에 기초하여 사전 설정 규격 거푸집을 배치할 배치 공간을 추출 확정하는 공간 구획 단계(S30)와, 상기 공간 구획 단계(S30)에서 추출 확정된 배치 공간에 상기 사전 설정 규격 거푸집을 상기 구조 부재와 간섭하지 않도록 가상 배치하는 거푸집 배치 단계(S40)와, 상기 거푸집 배치 단계(S40)에서 가상 배치된 배치 레이아웃에 기초하여 각 사전 설정 규격 거푸집의 좌표 위치를 인식하는 좌표 확정 단계(S50)와, 상기 저장부에 저장되는 상기 사전 설정 정보는 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보와 상기 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보를 이용하고 상기 구조 부재의 크기 정보를 변수로 하는 목적 함수를 포함하고, 상기 제어부의 연산 제어 신호에 따라 상기 구조 부재의 가변 정보를 변경시켜 상기 목적 함수를 개별 산출하여 최소 비용 함수값을 산출하는 최적화 단계(S60)를 포함하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법을 제공한다.

Description

거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE PLANNING OF STRUCTURAL MEMBER CONSIDERING THE CONSTRUCTABILITY OF FORMWORK}
본 발명은 구조부재의 설계 단계에서, 향후의 거푸집 시공 작업 능률을 고려하기 위한 설계 프로세스를 제시하며, 이를 현실적으로 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램기반의 설계 지원 모듈을 제공하는 설계시공 협업 플랫폼에 관련된 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 관한 것이다.
종래의 구조부재 설계 도구의 경우 거푸집 공사의 시공성 지식 반영 방법의 부재로 구조 설계 단계에서 거푸집 공사 시공성을 반영하지 못하였다. 이로 인해 구조부재가 복잡하게 설계되어있거나 위치, 크기, 형태가 거푸집 패널의 규격과 상이한 경우 거푸집 배치계획의 효율성이 크게 저하되었으며 이로 인해 비규격 거푸집의 증가, 전체 거푸집 유닛 증가 등의 문제가 나타났다.
종래의 거푸집 배치방식은 정해진 골조부재를 바탕으로 단순 배치하는 경우에만 활용이 가능하며, 이로 인하여 골조부재의 위치에 따라서 배치 결과의 품질이 상이하게 다르게 되고, 경우에 따라서는 배치가 불가능한 경우가 많았다.
따라서 대부분 전문가의 경험이나 판단에 근거한 수작업 배치가 일반적으로 이루어지게 되고, 이에 따라 많은 시간과 노력이 소요되었다. 또한 설계변경이나 평면 변화 등과 같은 현장요소를 즉각적으로 반영하지 못하는 문제가 있고, 전문가의 능력에 따라 배치계획 품질이 달라지는 문제가 있었다.
본 특허에서는 구조부재의 설계와 거푸집의 설계를 한 도면에서 동시에 수행하기 위한 새로운 구조부재 설계의 프로세스와 합리적이고 일관된 구조부재 설계 품질을 도출하기 위한 방법론으로서, 하모니서치 알고리즘과 같은 최적화 알고리즘을 사용하여, 골조부재와 거푸집 부재를 동시에 도면에 배치하고, 배치의 품질을 대안비교표를 통해 검토함으로서, 거푸집 배치 전문가의 의사결정을 지원하도록 할 수 있고, 단시간에 최적화된 골조부재와 거푸집 배치안을 지속적으로 비교해볼 수 있고, 배치계획수립에 소요되는 시간과 노력을 최소화할 수 있는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법을 제공한다.
즉, 본 발명은 거푸집 공사의 시공성을 구조부재의 설계 단계에서 반영함으로서 종래의 거푸집 시공과정에서, 그중에서도 거푸집 배치계획 시 전체 거푸집 공사의 생산성을 크게 저하시키는, 스페셜 폼(비규격 거푸집)을 최소화하기 위한 최적화 알고리즘 기반의 구조부재 설계 방법의 제공을 목적으로 한다.
스페셜 폼은 대부분 구조부재(기둥, 벽체)의 주변에서 활용되며, 많은 유닛들이 비교적 예를 들어 100mm이내의 작은 범위의 규격과 불일치하고, 이로 인해서 스페셜 폼의 활용이 강제 된다. 따라서 구조부재 주변 대부분의 스페셜 폼은 거푸집의 규격을 고려하여 100mm 이내의 레이아웃 조정(구조부재의 크기변경, 위치 변경)등을 통해 규격화 시킬 수 있다.
규격화된 거푸집은 재활용이 용이하여 자재비 감소에 유리하며, 시공 능률이 좋은 규격 거푸집의 비율이 증가되면 전체 거푸집 공사의 시공성 향상과 더불어 생산성 향상이 가능할 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은 구조부재 설계와 동시에 거푸집의 배치를 수행함으로서 거푸집 공사의 시공성을 사전에 검토할 수 있는 구조설계 프로세스를 기반으로 하며, 거푸집 배치를 수행하기 위한 배치 공간 구획 모듈, 구조부재의 생성과 수정 모듈, 구조부재 주변부와 거푸집 유닛과의 간격을 유지하기 위한 구조부재 옵셋 모듈, 구조부재와 건축도면 외부를 거푸집 배치 불가능 영역으로 인식하기 위한 장애물 인식 모듈, 최적화 알고리즘을 적용하기 위해 구조부재의 레이아웃을 좌표로 인식하는 좌표 인식 모듈 등으로 구성되고, 컴퓨터소프트웨어(AutoCAD, Excel, Visual Studio)등과 데이터 교환을 위한 데이터 처리 및 변환 모듈 등으로 구성된다.
보다 상세하게, 본 발명은, 입력부를 통하여 구조 부재 정보를 포함하는 도면 정보가 입력되는 초기 입력 단계(S10)와, 상기 초기 입력 단계에서 입력된 상기 도면 정보 및 저장부에 저장되는 사전 설정 정보에 기초하여 상기 입력부 및 상기 저장부에 연결되는 제어부가 상기 도면 정보로부터 공간 정보 및 구조 부재를 인식하는 인식 단계(S20)와, 상기 인식 단계(S20)에서 인식된 상기 공간 정보와 상기 도면 정보에 기초하여 사전 설정 규격 거푸집을 배치할 배치 공간을 추출 확정하는 공간 구획 단계(S30)와, 상기 공간 구획 단계(S30)에서 추출 확정된 배치 공간에 상기 사전 설정 규격 거푸집을 상기 구조 부재와 간섭하지 않도록 가상 배치하는 거푸집 배치 단계(S40)와, 상기 거푸집 배치 단계(S40)에서 가상 배치된 배치 레이아웃에 기초하여 각 사전 설정 규격 거푸집의 좌표 위치를 인식하는 좌표 확정 단계(S50)와, 상기 저장부에 저장되는 상기 사전 설정 정보는 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보와 상기 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보를 이용하고 상기 구조 부재의 크기 정보를 변수로 하는 목적 함수를 포함하고, 상기 제어부의 연산 제어 신호에 따라 상기 구조 부재의 가변 정보를 변경시켜 상기 목적 함수를 개별 산출하여 최소 비용 함수값을 산출하는 최적화 단계(S60)를 포함하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법을 제공한다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 초기 입력 단계(S10)는: 상기 도면 정보에 포함되는 실면적 정보를 입력하는 실면적 정보 입력 단계(S11)와, 상기 구조 부재의 유형 및 위치를 입력하는 구조 부재 위치 입력 단계(S13)와, 상기 사전 설정 규격 거푸집이 가상 배치되는 영역을 설정하는 배치 공간 섹션 입력 단계(S15)를 포함할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 인식 단계(S20)는: 상기 초기 입력 단계에서 입력된 상기 도면 정보 및 저장부에 저장되는 사전 설정 정보에 기초하여 상기 제어부(20)가 상기 공간 정보를 포함하는 도면 정보를 인식하는 도면 정보 인식 단계(S21)와, 상기 도면 정보 인식 단계(S21)에서 인식된 상기 도면 정보 중 상기 구조 부재의 유형 및 위치를 인식하는 구조 부재 인식 단계(S23)를 포함할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 공간 구획 단계(S30)는: 상기 배치 공간 섹션 입력 단계(S15)에서 입력된 가상 배치 영역 중 배치 공간 섹션을 확인하는 배치 공간 섹션 추출 단계(S31)와, 상기 배치 공간 섹션 추출 단계(S31)에서 확인된 상기 배치 공간 섹션을 배치 공간으로 확정하는 배치 공간 확정 단계(S33)를 포함할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 거푸집 배치 단계(S40)는: 상기 제어부가 상기 배치 공간 확정 단계(S33)에서 확정된 상기 배치 공간에 상기 사전 설정 규격 거푸집을 위치시키는 거푸집 공간 배치 단계(S41)와, 상기 거푸집 공간 배치 단계(S41)에서 배치된 거푸집 공간과 상기 구조 부재의 간섭이 발생하는 영역의 거푸집 배치를 제거하는 구조 부재 간섭 영역 제거 단계(S43)를 포함할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 좌표 확정 단계(S50)는: 상기 구조 부재 간섭 영역 제거 단계(S43)를 거친 상기 배치 공간에 대한 거푸집 배치를 레디 레이아웃으로 확정하는 레디 레이아웃 확정 단계(S51)와, 상기 레디 레이아웃 확정 단계(S51)에서 확정된 상기 레디 레이아웃의 거푸집 위치를 좌표로 인식 추출하는 좌표 추출 단계(S53)를 포함할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 최적화 단계(S60)는: 상기 사전 설정 정보에 포함되는 상기 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 상기 가변 정보와 상기 목적 함수를 이용하여 상기 제어부의 연산 제어 신호에 따라 연산부가 연산 실행하여 비용값을 산출하는 비용 함수 산출 단계(S61)와, 상기 비용함수 산출 단계(S61)에서 산출 비용의 최소 여부를 확인하는 비용 최소 판단 단계(S63)를 포함할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 사전 설정 정보는 초기 비용값을 포함하고, 상기 비용 최소 판단 단계(S63)에서 상기 산출 비용과의 초기 비교는 상기 초기 비용값과 이루어질 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 제어부가 산출 비용이 최소 비용이 아니라고 판단한 경우, 상기 제어부는 상기 가변 정보에 따라 상기 구조 부재의 가변 정보를 사전 설정값만큼 조정하는 조건 조정 단계(S65)를 실행하고, 제어 흐름을 상기 비용함수 산출 단계(S61)로 전달할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 제어부가 산출 비용이 최소 비용이라고 판단한 경우, 상기 제어부는 현재 단계에서 형성된 상기 구조 부재의 현재 정보를 반영한 레이아웃을 최적 레이아웃으로 확정하는 최적 레이아웃 확정 단계(S67)를 포함할 수도 있다.
상기 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법에 있어서, 상기 목적 함수는
Figure 112016063656131-pat00001
Figure 112016063656131-pat00002
Figure 112016063656131-pat00003
Figure 112016063656131-pat00004
이고, 여기서,
Figure 112016063656131-pat00005
는 거푸집의 세로길이의 총합계,
Figure 112016063656131-pat00006
는 거푸집의 가로길이의 합계를 의미하며
Figure 112016063656131-pat00007
는 거푸집이 배치되지 않은 면적을 나타낼 수도 있다. 즉, 거푸집 판넬의 가격의 함수
Figure 112016063656131-pat00008
는 거푸집의 가로 및 세로 너비를 계산하여 해당 규격의 가격을 산정하는 함수이다. 이때 만약 임의의 거푸집 유닛(
Figure 112016063656131-pat00009
)과 기둥 유닛
Figure 112016063656131-pat00010
이 서로 간섭이 있는 경우, 페널티 계수인
Figure 112016063656131-pat00011
가 목적함수에 적용되어 페널티(거푸집 가격을 상승시키는 쪽으로 적용)를 가하게 된다. 따라서 최적화를 거치는 동안 거푸집 유닛은 기둥을 피하여 남는 공간에만 거푸집을 배치하게 된다.
Figure 112016063656131-pat00012
Figure 112016063656131-pat00013
Figure 112016063656131-pat00014
Figure 112016063656131-pat00015
이고, 여기서,
Figure 112016063656131-pat00016
는 거푸집의 세로길이의 총합계,
Figure 112016063656131-pat00017
는 거푸집의 가로길이의 합계를 의미하며
Figure 112016063656131-pat00018
와
Figure 112016063656131-pat00019
는 거푸집이 배치되지 않은 면적, Wi는 i번째 배치된 거푸집 판넬의 가로너비, Hj는 j번째 배치된 거푸집 판넬의 세로너비, Wc는 기둥의 가로 너비, Hc는 기둥의 세로 너비, Xc는 기둥의 x축 좌표, Xwi 는i번째 거푸집 판넬의 x축 좌표, YHj 는 j번째 거푸집 판넬의 y축 좌표를 나타낸다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 본 발명으로 거푸집공사의 배치계획을 구조부재의 설계 단계에서 수행할 수 있도록 설계 프로세스를 재구성함으로서 거푸집공사의 시공성을 구조부재의 설계단계에서 반영할 수 있다. 거푸집 공사의 시공성은 배치된 거푸집 패널의 크기, 형태 등과 관련이 있는데, 크기가 균일하고 직사각형 형태로 제작된 규격 거푸집의 배치 비율이 증가할 경우 전체 거푸집 공사의 시공성향상을 통해 공기단축, 자재비 절감 등이 가능하다. 또한 종래의 거푸집 배치 업무의 경우 정해진 정형화된 배치 방법과 검토 방법의 부재로, 작업자에 따라 거푸집 배치계획의 품질이 좌우되었으며 구조부재의 설계의 경우에도 작업자의 경험과 직관에 의하여 수립된 설계 프로세스를 보여주고 있으나, 본 기술의 발명을 통해 효율적이고 객관화된 배치 계획 수립이 가능하게 될 것이다. 구조부재 설계가 완료된 후 각각의 대안에 대하여 정량적으로 시공성 및 거푸집 자재비 평가가 가능한 모듈이 포함되어 있기 때문에, 다양한 구조부재 설계 대안을 합리적으로 비교해볼 수 있는 장점도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설게 제어 방법을 실행하는 장치의 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 확인을 위한 상태도,
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 설계도면 내지 설계 작업 환경 화면 상태도이다.
도 11 내지 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설게 제어 방법의 제어 흐름도이다.
본 발명의 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설게 제어 방법은 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 장치(1)를 통하여 실행될 수 있다. 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력부(10)와, 제어부(20)와, 저장부(30)와, 연산부(40)와 출력부(50)를 포함하는데, 입력부(10)를 통하여 구조 부재 정보를 포함하는 도면 정보가 입력되고, 제어부(20)는 입력부(10), 저장부(30) 및 연산부(40) 및 출력부(50)와 연결되어 소정의입력 제어 신호, 저장 제어 신호, 연산 제어 신호 및 출력 제어 신호를 인가할 수 있다. 저장부(30)는 입력된 도면 정보를 저장하거나 사전 설정 정보가 저장될 수 있다. 연산부(40)는 제어부(20)의 연산 제어 신호에 따라 가동하여 소정의 연산 과정을 실행하는데, 본 실시예에서 연산부(40)는 구조 부재의 가변 정보를 반영하여 목적 함수를 연산하여 비용값을 산출할 수 있다. 출력부(50)는 디스플레이 장치일 수도 있고, 인쇄 장치일 수도 있는 등 사양에 따라 다양한 선택이 가능하다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설게 제어 방법을 설명한다. 본 발명의 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설게 제어 방법은 초기 입력 단계(S10)와, 인식 단계(S20)와, 공간 구획 단계(S30)와, 거푸집 배치 단계(S40)와, 좌표 확정 단계(S50)와, 최적화 단계(S60)를 포함한다.
먼저, 초기 입력 단계(S10)에서 입력부를 통하여 구조 부재 정보를 포함하는 도면 정보가 입력된다. 여기서 구조 부재 정보는 기둥, 벽체 등의 골조를 이루는 부재에 대한 정보를 지칭한다.
보다 구체적으로, 초기 입력 단계(S10)는, 실면적 정보 입력 단계(S11)와 배치 공간 섹션 입력 단계(S15)를 포함한다.
실면적 정보 입력 단계(S11)에서는 도면 정보에 포함되는 실면적 정보가 입력되는데, 설계자에 의하여 설계하고자 하는 대상 영역에 대한 실면적의 도면 정보가 입력된다.
그런 후, 구조 부재 위치 입력 단계(S13)가 실행되는데, 구조 부재 위치 입력 단계(S13)에서 기둥, 벽체 등을 지칭하는 구조 부재의 유형 및 위치가 입력되는데, 이를 통하여 실면적의 도면 정보 상에 구조 부재의 위치가 개략적으로 표시될 수 있다. 이러한 구조 부재는 탬플릿 형태로 객체화되어, 크기 내지 위치 내지 유형 및 형상 등의 구조 부재에 대한 구조 부재 정보가 입력부(10)를 통하여 조정될 수 있다(도 2 참조). 이러한 객체화 디스플레이 방식을 통하여 용이하게 구조부재의 생성과 수정을 실행할 수 있고, 도면 상의 객체에 정보를 삽입 수정이 용이하나, 객체화 디스플레이 방식 자체는 통상적인 설계 프로그램과 동일한 바 이에 대한 설명은 생략한다.
그런 후, 배치 공간 섹션 입력 단계(S15)에서 사전 설정 규격 거푸집이 가상 배치되는 영역을 설정하는 배치 공간 섹션 정보가 입력된다. 예를 들어 도면 정보 상 평면이 꺾이거나 구조 부재인 기둥의 배치 방향이 바뀌는 부분을 중심으로 배치 영역을 분리하도록 하며, 이를 통해 추후의 구조부재의 조정과 거푸집 배치 업무를 일방향으로 단순화시킬 수 있어 비규격화된 거푸집의 사용을 최소화시키거나 최적화된 레이아웃이 도출될 수 있다. 이러한 배치 공간 섹션 정보를 통하여 거푸집이 배치될 영역에 대한 정보가 확보될 수 있다.
그런후, 제어부(20)는 입력부(10)를 통하여 초기 입력 단계(S10)에서 입력된 초기 정보를 인식하는 인식 단계(S20)를 실행하는데, 인식 단계(S20)에서 입력부(10) 및 저장부(30)에 연결되는 제어부(20)는 초기 입력 단계에서 입력된 도면 정보 및 저장부에 저장되는 사전 설정 정보에 기초하여 도면 정보로부터 공간 정보 및 구조 부재를 인식할 수 있다. 즉, 입력된 도면, 즉 도면 정보 내의 각 객체들을 데이터베이스화 하고 구조부재(기둥, 벽체)와 도면 외부 영역을 미배치 영역으로 지정하며, 구조부재 주변에 사전 설정 유격, 예를 들어 100mm만큼의 여유 유격 공간을 지정함으로써 거푸집과 구조부재의 간섭을 방지하도록 한다.
보다 자세하게, 인식 단계(S20)는 도면 정보 인식 단계(S21)와 구조 부재 인식 단계(S23)를 포함한다.
도면 정보 인식 단계(S21)에서, 제어부(20)는 초기 입력 단계에서 입력된 상기 도면 정보 및 저장부에 저장되는 사전 설정 정보에 기초하여 공간 정보를 포함하는 도면 정보를 인식하는데, 제어부(20)는 도면 정보에 포함되는 객체 들을 데이터베이스화하고, 도면 이외의 영역이 거푸집의 미배치 영역으로 설정될 수 있다(도 3 참조).
그런 후, 구조 부재 인식 단계(S23)가 실행되는데, 도면 정보 인식 단계(S21)에서 인식된 도면 정보 중 구조 부재의 유형 및 위치를 인식할 수 있고, 구조 부재 등이 포함되는 공간에 대한 공간 정보가 인식될 수 있다. 인식된 도면 정보에서 구조 부재가 추려져 구조 부재의 배치 영역도 미배치 영역으로 지정될 수 있다. 또한, 구조 부재 주위에는 사전 설정 유격, 예를 들어 100mm 만큼의 유격 여유 공간이 지정되어 다른 구성요소, 즉 거푸집과의 간섭 발생을 방지 내지 최소화시킬 수도 있다(도 4 참조).
그런 후, 공간 구획 단계(S30)가 실행될 수 있다. 공간 구획 단계(S30)에서 제어부(20)는 인식 단계(S20)에서 인식된 공간 정보와 도면 정보에 기초하여 사전 설정 규격 거푸집을 배치할 배치 공간을 추출 확정한다.
즉, 공간 구획 단계(S30)는 배치 공간 섹션 추출 단계(S31)와, 배치 공간 확정 단계(S33)를 포함하는데, 배치 공간 섹션 추출 단계(S31)에서 제어부(20)는 입력부(10)를 통하여 배치 공간 섹션 입력 단계(S15)에서 입력된 가상 배치 영역 중 배치 공간 섹션을 저장부(30)로부터 확인하고, 배치 공간 확정 단계(S33)에서 제어부(20)는 배치 공간 섹션 추출 단계(S31)에서 확인된 배치 공간 섹션을 거푸집이 배치되어야 하는 배치 공간으로 확정한다.
그런 후 거푸집 배치 단계(S40)가 실행된다. 거푸집 배치 단계(S40)에서 제어부(20)는 공간 구획 단계(S30)에서 추출 확정된 배치 공간에 저장부(30)에 저장된 사전 설정 정보에 포함되는 사전 설정 규격 거푸집을 공간 정보 하에서 구조 부재와 간섭하지 않도록 가상 배치한다. 즉, 기본 규격 거푸집인 사전 설정 규격 거푸집 내지 사용자에 의하여 별도로 설정된 거푸집 등의 시공에 가장 유리한 거푸집(거푸집 패널)을 설정된 배치 가능 공간에 가능한 많이 배치하도록 하며 배치 시 템플릿화된 가상의 거푸집의 일부가 배치 불가능 영역과 중첩이 되는 경우, 해당 거푸집(거푸집 패널)을 제거하고 미배치 영역으로 설정하는데, 구조부재와 거푸집 사이의 거푸집 미배치 영역은 자동으로 최적화 영역으로 설정되도록 한다.
보다 구체적으로, 거푸집 배치 단계(S40)는 거푸집 공간 배치 단계(S41)와, 구조 부재 간섭 영역 제거 단계(S43)를 포함하는데, 거푸집 공간 배치 단계(S41)에서 제어부(20)는 배치 공간 확정 단계(S33)에서 확정된 배치 공간에 상기 사전 설정 규격 거푸집을 위치시키고, 구조 부재 간섭 영역 제거 단계(S43)에서 거푸집 공간 배치 단계(S41)에서 배치된 거푸집 공간과 상기 구조 부재의 간섭이 발생하는 영역의 거푸집 배치를 제거한다.
그런 후, 제어부(20)는 좌표 확정 단계(S50)를 실행한다.
보다 구체적으로, 좌표 확정 단계(S50)에서는 거푸집 배치 단계(S40)에서 가상 배치된 배치 레이아웃에 기초하여 각 사전 설정 규격 거푸집의 좌표 위치가 인식되는데, 좌표 확정 단계(S50)는 레디 레이아웃 확정 단계(S51)와, 좌표 추출 단계(S53)를 포함하는데, 레디 레이아웃 확정 단계(S51)에서 제어부(20)는 구조 부재 간섭 영역 제거 단계(S43)를 거친 배치 공간에 대한 거푸집 배치를 레디 레이아웃으로 확정하고 저장부(30)에 레디 레이아웃을 저장하고, 좌표 추출 단계(S53)에서 레디 레이아웃 확정 단계(S51)에서 확정된 레디 레이아웃의 거푸집 위치를 좌표로 인식 추출한다.
그런 후, 최적화 단계(S60)가 실행되는데, 최적화 단계(S60)에서는 레디 레이아웃을 최적화 알고리즘 모델에 적용하여 최적화된 구조부재의 레이아웃과 기본 이외의 규격 거푸집을 활용하여 구조부재 주변 부의 거푸집 배치를 새로이 수행하며, 이 과정에서도 배치가 어려운 미배치 영역의 경우 비규격 거푸집으로 배치를 수행하도록 한다.
보다 상세하게, 저장부에 저장되는 사전 설정 정보는 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보와 목적 함수를 포함하는데, 목적 함수는 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보를 이용하고 상기 구조 부재의 크기 정보를 변수로 한다.
최적화 영역으로 설정된 구역에서 구조부재의 레이아웃과 규격거푸집의 배치를 동시에 조정하면서 거푸집 자재 비용을 산출할 수 있는 목적함수가 검토될 수 있다. 예를 들어, 구조부재를 가변 정보에 따라 사전 설정된 크기값만큼 조정하거나, 보다 상세하게 구조 부재의 가로(세로) 크기를 가변 정보로서의 특정 크기(ex, 50mm) 단위로 줄이거나 상하좌우 방향으로 이동시키면서 사전 설정 규격 거푸집을 배치하여 배치가 최대로 되는 시점의 레이아웃을 탐색하도록 하는데, 해당 사전 설정 규격 거푸집이 복수 개의 종류를 구비하는 경우 사전 설정 규격 거푸집의 종류별로 면적당 단가가 사전 설정 정보로 저장부(30)에 저장될 수 있다. 이때, 시공능률이 좋고 재활용이 용이한 규격 거푸집 패널에 낮은 가격을 산정하도록 함으로써 자재비의 최소화를 통해 거푸집공사의 시공성이 확보되도록 할 수도 있다.
구조부재 배치 최적화를 위한 에시적 구조가 도 9에 도시되고 목적함수는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016063656131-pat00020
Figure 112016063656131-pat00021
Figure 112016063656131-pat00022
Figure 112016063656131-pat00023
도 9에서
Figure 112016063656131-pat00024
는 거푸집의 세로방향 길이,
Figure 112016063656131-pat00025
는 거푸집의 가로방향 길이를 나타낸다. 거푸집의 세로길이와 가로길이는 초기 입력 단계(S10)에서 입력된 규격 및 준규격(규격거푸집은 아니지만 스페셜폼에 비해 활용도가 높은 거푸집 패널) 패널의 길이 정보에서 데이터를 얻어 배치를 수행한다.
Figure 112016063656131-pat00026
는 거푸집의 세로길이의 총합계,
Figure 112016063656131-pat00027
는 가로길이(beam 유닛 포함 길이)의 합계를 의미하며
Figure 112016063656131-pat00028
는 거푸집이 배치되지 않은 면적을 의미한다. 붉은색으로 표기된 영역은 현재 거푸집과 구조 부재로서의 기둥 간의 간섭이 발생하여 규격 거푸집으로는 배치가 불가능한 영역이며, 사전 설정 규격 거푸집(패널)이 아닌 새로운 스페셜폼을 제작해서 적용하는 영역을 나타낸다. 임의로 배치된 거푸집은 각각의 면적당 단가가 사전에 정의되어 사전 설정 정보로서 저장부(30)에 저장되어 있기 때문에, 배치에 소요된 거푸집 자재비가 정량적으로 계산할 수 있다. 예를 들어, 가장 쉽게 활용이 가능한 사전 설정 규격 거푸집 패널이 600X1200 유닛이라면, 600X1200의 단가가 가장 낮게 산정 입력될 수 있고, 스페셜 폼의 경우에는 단위 면적당 단가를 기본 규격 거푸집 패널 대비 2배 가격으로 높게 산정되어 입력 저장될 수 있다. 이를 통해 여러 거푸집 배치 대안에 대하여 비용을 비교해볼 수 있다. 규격 거푸집 패널의 배치비율이 높은 레이아웃의 경우에는 단가가 낮을 것이며, 스페셜폼이 많이 배치된 레이 아웃의 경우에는 단가가 높게 산정될 것이다. 목적함수를 거푸집 단가의 최소화로 설정하면, 제어 과정에서 지속적으로 개선을 거쳐서 단가가 최소화된 거푸집 배치 대안을 탐색할 수 있다. 또한 거푸집 미배치 영역에 대해서는 스페셜폼보다 더 비싼 단위 면적 당 단가가 산정 입력되어 거푸집을 배치하지 않는 경우의 수를 제거할 수 있다. 이와 같은 거푸집 비용 산출을 통한 설계 제어 방법의 절차와 동시에 기둥에 대한 구조적 안전성에 대한 체크는 독립적으로 이루어져야 한다. 예를 들어 100mm이내의 작은 범위에서의 레이아웃 변경도 구조적 안전성에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명의 최적화 단계는 이미 구조부재의 구조검토가 완료된 단계가 아닌, 구조부재의 초기설계단계에서 기둥의 공칭면적을 바탕으로 설계초안을 작성하는 단계에서 수립되는 것이 바람직하고 이후 개별화된 구조검토를 거쳐 철근 배근을 통해 구조적 안전성을 확보하는 절차가 마련되어야 한다.
이러한 최적화 단계를 단계별로 상세하게 살펴보면, 최적화 단계(S60)에서 제어부(20)는 연산부(40)에 연산 제어 신호를 인가하고, 연산부(40)는 제어부(20)의 연산 제어 신호에 따라 상기 구조 부재의 가변 정보를 변경시켜 목적 함수를 개별 산출하여 최소 비용 함수값을 산출한다.
최적화 단계(S60)는 보다 구체적으로, 비용 함수 산출 단계(S61)와, 비용 최소 판단 단계(S63)를 포함한다.
비용 함수 산출 단계(S61)에서 제어부(20)의 연산 제어 신호에 따라 연산부(40)는 사전 설정 정보에 포함되는 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 상기 가변 정보와 목적 함수를 이용하여 연산 실행함으로써 비용값이 산출된다.
본 실시예에서 목적 함수는 앞서 기술한 바와 같이 다음과 같은 식을 구비할 수 있으며,
Figure 112016063656131-pat00029
는 거푸집의 세로길이의 총합계,
Figure 112016063656131-pat00030
는 가로길이(beam 유닛 포함 길이)의 합계를 의미하며
Figure 112016063656131-pat00031
는 거푸집이 배치되지 않은 면적, Wi는 i번째 배치된 거푸집 판넬의 가로너비, Hj는 j번째 배치된 거푸집 판넬의 세로너비, Wc는 기둥의 가로 너비, Hc는 기둥의 세로 너비, Xc는 기둥의 x축 좌표, Xwi 는i번째 거푸집 판넬의 x축 좌표, YHj 는 j번째 거푸집 판넬의 y축 좌표를 나타낸다.을 의미한다.
즉, 거푸집 판넬의 가격의 함수 fprice는 거푸집의 가로 및 세로 너비를 계산하여 해당 규격의 가격을 산정하는 함수이다. 이때 만약 임의의 거푸집 유닛(Xwi,YHj)과 기둥 유닛(Xc,Yc)이 서로 간섭이 있는 경우, 페널티 계수인 α 가 목적함수에 적용되어 페널티(거푸집 가격을 상승시키는 쪽으로 적용)를 가하게 된다. 따라서 최적화를 거치는 동안 거푸집 유닛은 기둥을 피하여 남는 공간에만 거푸집을 배치하게 된다.
이는 본 실시예의 예시적 목적 함수로서 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
그런 후, 제어부(20)는 비용 최소 판단 단계(S63)를 실행하는데, 비용함수 산출 단계(S61)에서 산출 비용의 최소 여부를 확인한다.
저장부(30)에 저장된 사전 설정 정보에는 초기 비용값을 포함하는데, 초기 비용값은 비교 단계를 실행하기 위한 초기 설정 값으로 큰 값이 임의 저장될 수 있다. 비용 최소 판단 단계(S63)에서 산출 비용과의 초기 비교는 초기 비용값과 이루어지나, 경우에 따라 제일 처음 산출되는 비용값은 별도의 비교없이 이를 초기 비용값으로 저장되는 방식을 취할 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
비용 최소 판단 단계(S63)에서 제어부(20)가 산출 비용이 최소 비용이 아니라고 판단한 경우, 제어부(20)는 조건 조정 단계(S65)를 실행한다. 즉, 제어부(20)는 구조 부재에 대한 가변 정보에 따라 구조 부재의 가변 정보를 사전 설정값만큼 조정한다. 그런 후, 제어부(20)는 제어 흐름을 비용함수 산출 단계(S61)로 전달하는데, 비용함수 산출 단계(S61)에서 제어부(20)는 가변 정보가 반영되어 조정된 구조 부재의 정보를 이용하여 목적 함수를 재연산하여 새로운 비용값을 산출하고 일련의 비교 과정을 반복한다.
반면, 비용 최소 판단 단계(S63)에서 제어부(20)가 산출 비용이 최소 비용이라고 판단한 경우, 제어부(20)는 현재 단계에서 형성된 구조 부재의 현재 정보를 반영한 레이아웃을 최적 레이아웃으로 확정하는 최적 레이아웃 확정 단계(S67)를 실행한다.

Claims (11)

  1. 입력부를 통하여 구조 부재 정보를 포함하는 도면 정보가 입력되는 초기 입력 단계(S10)와, 상기 초기 입력 단계에서 입력된 상기 도면 정보 및 저장부에 저장되는 사전 설정 정보에 기초하여 상기 입력부 및 상기 저장부에 연결되는 제어부가 상기 도면 정보로부터 공간 정보 및 구조 부재를 인식하는 인식 단계(S20)와, 상기 인식 단계(S20)에서 인식된 상기 공간 정보와 상기 도면 정보에 기초하여 사전 설정 규격 거푸집을 배치할 배치 공간을 추출 확정하는 공간 구획 단계(S30)와, 상기 공간 구획 단계(S30)에서 추출 확정된 배치 공간에 상기 사전 설정 규격 거푸집을 상기 구조 부재와 간섭하지 않도록 가상 배치하는 거푸집 배치 단계(S40)와, 상기 거푸집 배치 단계(S40)에서 가상 배치된 배치 레이아웃에 기초하여 각 사전 설정 규격 거푸집의 좌표 위치를 인식하는 좌표 확정 단계(S50)와, 상기 저장부에 저장되는 상기 사전 설정 정보는 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보와 상기 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 가변 정보를 이용하고 상기 구조 부재의 크기 정보를 변수로 하는 목적 함수를 포함하고, 상기 제어부의 연산 제어 신호에 따라 상기 구조 부재의 가변 정보를 변경시켜 상기 목적 함수를 개별 산출하여 최소 비용 함수값을 산출하는 최적화 단계(S60)를 포함하고,
    상기 초기 입력 단계(S10)는: 상기 도면 정보에 포함되는 실면적 정보를 입력하는 실면적 정보 입력 단계(S11)와, 상기 구조 부재의 유형 및 위치를 입력하는 구조 부재 위치 입력 단계(S13)와, 상기 사전 설정 규격 거푸집이 가상 배치되는 영역을 설정하는 배치 공간 섹션 입력 단계(S15)를 포함하고,
    상기 인식 단계(S20)는: 상기 초기 입력 단계에서 입력된 상기 도면 정보 및 저장부에 저장되는 사전 설정 정보에 기초하여 상기 제어부(20)가 상기 공간 정보를 포함하는 도면 정보를 인식하는 도면 정보 인식 단계(S21)와, 상기 도면 정보 인식 단계(S21)에서 인식된 상기 도면 정보 중 상기 구조 부재의 유형 및 위치를 인식하는 구조 부재 인식 단계(S23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공간 구획 단계(S30)는:
    상기 배치 공간 섹션 입력 단계(S15)에서 입력된 가상 배치 영역 중 배치 공간 섹션을 확인하는 배치 공간 섹션 추출 단계(S31)와,
    상기 배치 공간 섹션 추출 단계(S31)에서 확인된 상기 배치 공간 섹션을 배치 공간으로 확정하는 배치 공간 확정 단계(S33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 거푸집 배치 단계(S40)는:
    상기 제어부가 상기 배치 공간 확정 단계(S33)에서 확정된 상기 배치 공간에 상기 사전 설정 규격 거푸집을 위치시키는 거푸집 공간 배치 단계(S41)와,
    상기 거푸집 공간 배치 단계(S41)에서 배치된 거푸집 공간과 상기 구조 부재의 간섭이 발생하는 영역의 거푸집 배치를 제거하는 구조 부재 간섭 영역 제거 단계(S43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 좌표 확정 단계(S50)는:
    상기 구조 부재 간섭 영역 제거 단계(S43)를 거친 상기 배치 공간에 대한 거푸집 배치를 레디 레이아웃으로 확정하는 레디 레이아웃 확정 단계(S51)와,
    상기 레디 레이아웃 확정 단계(S51)에서 확정된 상기 레디 레이아웃의 거푸집 위치를 좌표로 인식 추출하는 좌표 추출 단계(S53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 최적화 단계(S60)는:
    상기 사전 설정 정보에 포함되는 상기 거푸집 비용 정보 및 상기 구조 부재의 상기 가변 정보와 상기 목적 함수를 이용하여 상기 제어부의 연산 제어 신호에 따라 연산부가 연산 실행하여 비용값을 산출하는 비용 함수 산출 단계(S61)와,
    상기 비용함수 산출 단계(S61)에서 산출 비용의 최소 여부를 확인하는 비용 최소 판단 단계(S63)를 포함하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 사전 설정 정보는 초기 비용값을 포함하고,
    상기 비용 최소 판단 단계(S63)에서 상기 산출 비용과의 초기 비교는 상기 초기 비용값과 이루어지는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부가 산출 비용이 최소 비용이 아니라고 판단한 경우, 상기 제어부는 상기 가변 정보에 따라 상기 구조 부재의 가변 정보를 사전 설정값만큼 조정하는 조건 조정 단계(S65)를 실행하고, 제어 흐름을 상기 비용함수 산출 단계(S61)로 전달하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부가 산출 비용이 최소 비용이라고 판단한 경우, 상기 제어부는 현재 단계에서 형성된 상기 구조 부재의 현재 정보를 반영한 레이아웃을 최적 레이아웃으로 확정하는 최적 레이아웃 확정 단계(S67)를 포함하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 목적 함수는 다음과 같은 식을 구비하는 것을 특징으로 하는 거푸집 공사 시공성 반영 기반 구조 부재 설계 제어 방법.
    Figure 112016063656131-pat00032
    Figure 112016063656131-pat00033

    Figure 112016063656131-pat00034
    Figure 112016063656131-pat00035
    ,
    여기서,
    Figure 112016063656131-pat00036
    는 거푸집의 세로길이의 총합계,
    Figure 112016063656131-pat00037
    는 거푸집의 가로길이의 합계를 의미하며
    Figure 112016063656131-pat00038
    와
    Figure 112016063656131-pat00039
    는 거푸집이 배치되지 않은 면적, Wi는 i번째 배치된 거푸집 판넬의 가로너비, Hj는 j번째 배치된 거푸집 판넬의 세로너비, Wc는 기둥의 가로 너비, Hc는 기둥의 세로 너비, Xc는 기둥의 x축 좌표, Xwi 는i번째 거푸집 판넬의 x축 좌표, YHj 는 j번째 거푸집 판넬의 y축 좌표를 나타냄.
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