KR102618823B1 - 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 - Google Patents
지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 Download PDFInfo
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Abstract
지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 개시된다. 기초구조물 설계 시스템은 지반정보 추출부, 기초정보 입력부, 허용지지력 산출부, 및 최적형상 산출부를 포함한다. 지반정보 추출부는 지반조사 보고서로부터 지반정보를 추출하고, 기초정보 입력부는 목적하는 기초구조물의 유형 및 재원, 작용하중의 정보를 포함하는 기초정보를 입력받고, 허용지지력 산출부는 지반정보로부터 기초구조물의 허용지지력을 산출하며, 최적형상 산출부는 허용지지력과 작용하중으로부터 기초구조물의 최적형상을 산출한다.
Description
본 발명은 지반정보 관련 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반정보를 자동 추출하고 이를 이용하여 기초구조물의 설계를 수행하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
건설 사업이 실제로 발주되면 설계사에서는 인근지역에 대한 지반조사 정보를 주고받으나, 정보가 체계적으로 디지털화되어 관리되지 않아 자료 수집 및 정리에 상당한 시간과 인력이 소요된다.
또한, 데이터를 수집하고 지반 기초구조물의 설계에 필요한 정보를 컴퓨터에 입력하는 과정에서 시간적, 인적 자원 소모가 상당히 클 뿐만 아니라 원시데이터의 정확도 문제가 빈번히 발생한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 텍스트마이닝을 이용해서 지반조사보고서로부터 지반정보를 정확하게 추출하여 지반 기초 구조물의 설계까지 가능한 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템은 지반정보 추출부, 기초정보 입력부, 허용지지력 산출부, 및 최적형상 산출부를 포함한다.
지반정보 추출부는 지반조사 보고서로부터 지반정보를 추출하고, 기초정보 입력부는 목적하는 기초구조물의 유형 및 재원, 작용하중의 정보를 포함하는 기초정보를 입력받고, 허용지지력 산출부는 지반정보로부터 기초구조물의 허용지지력을 산출하며, 최적형상 산출부는 허용지지력과 작용하중으로부터 기초구조물의 최적형상을 산출한다.
이때, 지반정보 추출부는 지반조사 보고서의 지층현황 요약표 및 시추주상도 중 하나 이상으로부터 지반정보를 추출할 수 있다.
이를 위해, 지반정보 추출부는 미리 설정된 데이터의 항목을 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 데이터 프레임 생성부, 지반조사 보고서로부터 데이터의 항목에 대응하는 데이터를 검색하는 데이터 검색부, 및 검색된 데이터가 존재하는 경우 데이터를 데이터의 항목에 대응하여 저장하는 지반정보 저장부를 포함할 수 있다.
또한, 허용지지력 산출부는 지반정보 저장부에 강도정수가 존재하지 않는 경우 지반정보 저장부에 저장된 지층정보 및 표준관입시험 결과값을 이용하여 허용지지력을 산출할 수 있다.
또한, 허용지지력 산출부는 지반정보 저장부에 지층정보 및 표준관입시험 결과값이 존재하지 않는 경우 사용자에게 강도정수의 입력 요청을 출력할 수 있다.
또한, 기초구조물의 최적형상에 대응하는 단가를 산출하는 단가 산출부를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 구현한 발명과 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 함께 개시된다.
본 발명을 통해 지반정보를 수집하고 정리하는데 걸리는 시간적, 인적 자원을 획기적으로 단축하여 경제성과 효율성을 제고함으로써, 건설의 생산성을 극대화 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명을 통해 지반조사 보고서로부터 정보를 획득하여 기초구조물의 설계까지 아우르는 원스텝 건설 자동화를 달성할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 공번 위치별로 정리된 조사위치의 데이터의 예를 도시한 도면.
도 3은 지층현황 요약표의 예를 도시한 도면.
도 4는 시추주상도의 예를 도시한 도면.
도 5는 단가산출의 예시를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템기초구조물 자동 설계 방법의 개략적인 흐름도.
도 2는 공번 위치별로 정리된 조사위치의 데이터의 예를 도시한 도면.
도 3은 지층현황 요약표의 예를 도시한 도면.
도 4는 시추주상도의 예를 도시한 도면.
도 5는 단가산출의 예시를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템기초구조물 자동 설계 방법의 개략적인 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에서 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템은 지반정보 추출부(110), 기초정보 입력부(120), 허용지지력 산출부(130), 최적형상 산출부(140), 및 단가 산출부(150)를 포함하며, 지반정보 추출부(110)는 다시 데이터 프레임 생성부(112), 데이터 검색부(114), 및 지반정보 저장부(116)를 포함한다.
지반정보 추출부(110)는 지반조사 보고서로부터 지반정보를 추출한다. 지반조사 보고서에서 지반정보를 추출하는 모듈인 것이다. 이때, 지반정보 추출부(110)는 지반조사 보고서의 지층현황 요약표 및 시추주상도 중 하나 이상으로부터 지반정보를 추출할 수 있다.
이를 위해, 데이터 프레임 생성부(112)는 미리 설정된 데이터의 항목을 포함하는 데이터 프레임을 생성하고, 데이터 검색부(114)는 지반조사 보고서로부터 데이터의 항목에 대응하는 데이터를 검색하며, 지반정보 저장부(116)는 검색된 데이터가 존재하는 경우 데이터를 데이터의 항목에 대응하여 저장한다.
보다 구체적으로, 지반조사 보고서는 PDF 혹은 한글파일로 존재하며 여기에서 텍스트 정보를 추출하기 위하여 PDF 파일인 경우에는 PDF 파일 읽기 라이브러리를 통하여 텍스트 정보로 변환하고, 한글파일인 경우에는 글씨체를 PDF에서 텍스트 추출이 가능한 문자로 바꾼 후에 PDF로 변환 후 다시 PDF 파일 읽기 라이브러리를 통하여 텍스트 정보로 변환하는 과정을 포함한다.
만일, 텍스트 정보를 추출할 수 없는 PDF 나 이미지 파일인 경우에는 광학문자인식(Optical Character Recognition, OCR)을 이용하여 이미지 형태의 자료를 테이블 또는 텍스트 형태의 자료로 변환하는 과정을 거치게 된다. 이후, 원하는 정보를 담을 데이터프레임을 생성하고, 해당 정보가 있는 경우 데이터를 추출하여 데이터프레임에 담은 후, 데이터프레임에 저장된 정보를 엑셀로 변환하여 추출하는 일련의 절차로 반복된다.
예를 들어, 조사 위치에서의 데이터를 추출하여, 공번별 위치, 좌표, 지반고 정보를 DB화할 수 있다. 도 2는 공번 위치별로 정리된 조사위치의 데이터의 예를 도시한 도면이다.
한편, 지반조사 보고서에서 필요한 지반정보는 지층현황 요약표와 시추주상도의 두 가지 형태로 존재할 수 있다. 1) 지층 현황 요약표에서는 텍스트마이닝을 이용하여 ‘공번’,‘위치(STA.) ‘지층’,‘심도’,‘두께’.‘USCS’,‘N값’을 차례로 추출할 수 있다. 도 3은 지층현황 요약표의 예를 도시한 도면이다.
2) 일반적으로, 시추주상도는 일반정보, 지층정보, SPT 시험정보 항목으로 구성되어 있으며, 일반정보는 공사명, 공번, 위치(X,Y 좌표), 지반표고 및 지하수위, 시추날짜, 감독자 등으로 구성되어 있고, 지층정보는 지층시작깊이/종료깊이, 지층두께, 지층명, USCS, 지층상세설명 등의 정보로 구성되어 있다.
SPT 시험정보는 시험심도, 표준관입시험/타격회수, 표준관입시험/관입깊이 의 정보로 구성되어 있고, 관련 정보를 추출할 수 있다. 도 4는 시추주상도의 예를 도시한 도면이다.
기초정보 입력부(120)는 목적하는 기초구조물의 유형 및 재원, 작용하중의 정보를 포함하는 기초정보를 입력받는다. 보다 구체적으로 설명하자면, 일반적으로 기초 설계에 필요한 정보는 지반정보(위치정보 포함)와 작용하중 정보로 나뉠 수 있다.
기초 설계는 기초의 허용하중이 기초에 가해지는 작용하중보다 크도록 설계하고 있다. 이때, 기초의 허용하중은 기초 구조물의 강도와 기초-지반 사이의 허용지지력 중 작은 값을 허용하중으로 고려한다.
기초설계(직접기초 및 말뚝기초 등)에 필요한 지반정보는 일반적으로 층서(지층 구성 및 순서) 및 층후(지층별 심도), 강도정수(깊이별 N값 (표준관입시험결과값), c, phi 등), 지하수위 등이 있으며, 작용하중은 상부 구조물 하중 등 설계시 기초구조물에 작용되는 하중을 의미한다.
기초정보 입력부(120)는 기초 유형, 기초재원, 작용하중 입력 및 선택 모듈로서, 기초 유형 및 재원, 하중정보를 선택, 변경하여 설계값을 검토 가능하다.
기초 유형은 직접기초 / 깊은 기초(강관, PHC 등) 등이고, 기초 재원은 1) 직접기초의 경우: B X L (폭과 길이), 근입깊이(Df) 등이고, 2) 말뚝기초의 경우 L (말뚝길이), 수량 등이며, 작용하중은 입력값일 수 있다.
허용지지력 산출부(130)는 지반정보로부터 기초구조물의 허용지지력을 산출한다. 이때, 허용지지력 산출부(130)는 지반정보 저장부(116)에 강도정수가 존재하지 않는 경우 지반정보 저장부(116)에 저장된 지층정보 및 표준관입시험 결과값을 이용하여 허용지지력을 산출할 수 있다. 또한, 허용지지력 산출부(130)는 지반정보 저장부(116)에 지층정보 및 표준관입시험 결과값이 존재하지 않는 경우 사용자에게 강도정수의 입력 요청을 출력할 수 있다.
추출한 지반정보(층서 및 층후, N값 등 강도정수(깊이별 N값 (표준관입시험결과값), c, phi 등)를 바탕으로, 기초구조물의 허용지지력을 구할 수 있는 모듈로서, 현행 기준(구조물기초설계기준, 도로교설계기준 등)에서 제시하고 있는 기초 설계식을 통해 기초구조물의 허용지지력 및 침하량 검토를 통한 기초 안정성의 검토 모듈이다.
허용지지력(Qall)은 극한지지력(Qult)을 안전율(FS)로 나눈값으로 구할 수 있으며, 극한지지력(Qult)은 말뚝기초의 경우 선단지지력(Qp)과 주면마찰력(Qs)의 합으로 구할 수 있다.
극한지지력(Qult)은 직접기초의 경우 Terzaghi, Meyerhof, 경험식에 의한 지지력 등의 방법으로 구할 수 있고, 일반적으로 가장 보수적인 값을 사용할 수 있다.
위치정보 기반으로, 추출한 지반정보로부터 기초구조물의 허용지지력을 자동으로 계산하며, 지지력 계산에 필요한 지반정보가 부족한 경우, 구조물기초설계기준 및 도로교통 설계기준 등에서 제시하고 있는 일반적인 강도정수 설계값(현행 기준에 제시되어 있음, 지반별 c, phi, N값 등)을 바탕으로 허용지지력을 산정할 수 있다.
실내실험 등 추가 지반정보가 지반조사 보고서 등에 있을 경우, 사용자의 필요에 따라 강도정수를 텍스트마이닝, 혹은 입력 등의 절차를 통해 값을 불러들여 업데이트 할 수도 있다.
최적형상 산출부(140)는 허용지지력과 작용하중으로부터 기초구조물의 최적형상을 산출한다. 추출된 지반정보(5번)와 작용 하중(4번)을 기반으로, 기초의 최적설계를 산출하는 모듈로서, 추출된 지반정보와 작용 하중을 고려하여, 기초 안정성을 확보할 수 있는 최적의 기초 설계 역해석 가능하다. 1) 직접기초의 경우에는 B X L (폭과 길이), 근입깊이(Df) 등을 산출할 수 있고, 2) 말뚝기초의 경우에는 L (말뚝길이), 최적수량 등을 산출할 수 있다.
단가 산출부(150)는 기초구조물의 최적형상에 대응하는 단가를 산출한다. 단가의 산출 모듈로서, 최적 설계에 따라 표준 품셈을 기반으로 단가 산출을 제시하는 것이다. 도 5는 단가산출의 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템기초구조물 자동 설계 방법의 개략적인 흐름도이다. 기존 기술에서는 데이터를 사람이 입력하지만, 도 6에 따른 방법에서는 서면 데이터가 있으면 자동으로 필요한 정보를 추출해서 설계에 필요한 기초 자료로 바로 이용할 수 있게 된다.
추출한 위치정보를 기반으로 공간정보 데이터를 생성하는 데(위치정보 기반의 지반정보), 단 점 데이터이기 때문에 선, 면, 볼륨 데이터 등으로 보간기법을 이용하여 보간함으로써, 지반의 공간정보를 생성할 수 있다.
생성된 지반의 공간정보에 지반구조물 설치 위치(예정위치)를 선택하면, 지반구조물이 설치될 위치의 단면 슬라이스 등의 기능을 이용하여 단면을 확인할 수 있다.
기존 기술에서는 사람이 입력하여 지층을 지층종류로 나누고 대푯값을 설정하여 설계에 이용했다면, 본 발명의 데이터 추출방식을 이용하면 지반의 변화를 고려하여 상세하게 설계 가능하게 된다.
정리하면, 본 발명에서는 지반조사 보고서 내 존재하는 지반정보의 추출부터 자동으로 지반구조물(말뚝) 설계까지 가능한 프로그램 및 시스템을 제시한다. 본 발명을 통해, 지반정보를 수집하고 정리하는데 걸리는 시간적, 인적 자원을 획기적으로 단축하여 경제성과 효율성을 제고함으로써, 건설의 생산성을 극대화 할 수 있게 된다. 또한, 본 발명으로부터 지반조사 보고서로부터 정보를 획득하여 기초구조물의 설계까지 아우르는 원스텝 건설 자동화를 달성할 수 있게 된다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.
110: 지반정보 추출부
112: 데이터 프레임 생성부
114: 데이터 검색부
116: 지반정보 저장부
120: 기초정보 입력부
130: 허용지지력 산출부
140: 최적형상 산출부
150: 단가 산출부
112: 데이터 프레임 생성부
114: 데이터 검색부
116: 지반정보 저장부
120: 기초정보 입력부
130: 허용지지력 산출부
140: 최적형상 산출부
150: 단가 산출부
Claims (13)
- 지반조사 보고서로부터 지반정보를 추출하는 지반정보 추출부;
목적하는 기초구조물의 유형 및 재원, 작용하중의 정보를 포함하는 기초정보를 입력받는 기초정보 입력부;
상기 지반정보로부터 상기 기초구조물의 허용지지력을 산출하는 허용지지력 산출부; 및
상기 허용지지력과 상기 작용하중으로부터 상기 기초구조물의 최적형상을 산출하는 최적형상 산출부를 포함하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템으로서,
상기 지반정보 추출부는 미리 설정된 데이터의 항목을 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 데이터 프레임 생성부;
상기 지반조사 보고서로부터 상기 데이터의 항목에 대응하는 데이터를 검색하는 데이터 검색부; 및
검색된 데이터가 존재하는 경우 상기 데이터를 상기 데이터의 항목에 대응하여 저장하는 지반정보 저장부를 포함하며,
상기 지반정보 저장부는 상기 데이터가 텍스트 정보를 추출할 수 없는 이미지 형태의 자료인 경우에는 상기 이미지 형태의 자료를 테이블 또는 텍스트 형태의 자료로 변환하여 저장하고,
상기 허용지지력 산출부는 위치정보를 기반으로 획득한 점 데이터를 보간함으로써, 위치정보 기반의 지반정보인 공간정보 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 지반정보 추출부는 상기 지반조사 보고서의 지층현황 요약표 및 시추주상도 중 하나 이상으로부터 상기 지반정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템.
- 삭제
- 청구항 2에 있어서,
상기 허용지지력 산출부는 상기 지반정보 저장부에 강도정수가 존재하지 않는 경우 상기 지반정보 저장부에 저장된 지층정보 및 표준관입시험 결과값을 이용하여 상기 허용지지력을 산출하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 허용지지력 산출부는 상기 지반정보 저장부에 지층정보 및 표준관입시험 결과값이 존재하지 않는 경우 사용자에게 강도정수의 입력 요청을 출력하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 기초구조물의 최적형상에 대응하는 단가를 산출하는 단가 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템.
- 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템이 수행하는 기초구조물 설계 방법으로서,
지반조사 보고서로부터 지반정보를 추출하는 지반정보 추출 단계;
목적하는 기초구조물의 유형 및 재원, 작용하중의 정보를 포함하는 기초정보를 입력받는 기초정보 입력 단계;
상기 지반정보로부터 상기 기초구조물의 허용지지력을 산출하는 허용지지력 산출 단계; 및
상기 허용지지력과 상기 작용하중으로부터 상기 기초구조물의 최적형상을 산출하는 최적형상 산출 단계를 포함하며,
상기 지반정보 추출 단계는 미리 설정된 데이터의 항목을 포함하는 데이터 프레임을 생성하는 데이터 프레임 생성 단계;
상기 지반조사 보고서로부터 상기 데이터의 항목에 대응하는 데이터를 검색하는 데이터 검색 단계; 및
검색된 데이터가 존재하는 경우 상기 데이터를 상기 데이터의 항목에 대응하여 저장하는 지반정보 저장 단계를 포함하고,
상기 지반정보 저장 단계는 상기 데이터가 텍스트 정보를 추출할 수 없는 이미지 형태의 자료인 경우에는 상기 이미지 형태의 자료를 테이블 또는 텍스트 형태의 자료로 변환하여 저장하고,
상기 허용지지력 산출 단계는 위치정보를 기반으로 획득한 점 데이터를 보간함으로써, 위치정보 기반의 지반정보인 공간정보 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 지반정보 추출 단계는 상기 지반조사 보고서의 지층현황 요약표 및 시추주상도 중 하나 이상으로부터 상기 지반정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 방법.
- 삭제
- 청구항 8에 있어서,
상기 허용지지력 산출 단계는 상기 지반정보 저장 단계에서 저장된 강도정수가 존재하지 않는 경우 상기 지반정보 저장 단계에서 저장된 지층정보 및 표준관입시험 결과값을 이용하여 상기 허용지지력을 산출하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 허용지지력 산출 단계는 상기 지반정보 저장 단계에서 저장된 지층정보 및 표준관입시험 결과값이 존재하지 않는 경우 사용자에게 강도정수의 입력 요청을 수행하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 기초구조물의 최적형상에 대응하는 단가를 산출하는 단가 산출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 방법.
- 청구항 7, 8, 10 내지 청구항 12 중 어느 한 청구항의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.
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KR1020220175880A KR102618823B1 (ko) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 |
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KR1020220175880A KR102618823B1 (ko) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | 지반정보 자동 추출 연계 기초구조물 설계 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 |
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Citations (7)
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2022
- 2022-12-15 KR KR1020220175880A patent/KR102618823B1/ko active IP Right Grant
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