KR20050008182A - 건축 구조물의 빔 설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 구조물의 빔(Beam) 설계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축 구조물 설계시 응력을 자동 정렬(Sorting) 및 분석하여 최적 빔 설계가 가능하도록 한 건축 구조물의 빔 설계 방법에 관한 것이다.

본 발명은 건축 구조물의 빔을 설계하는데 있어, 구조해석 프로그램에 의한 구조해석 결과로 얻은 출력 데이터를 자동으로 정렬 및 분석함으로써, 각 부재별 최대/최소 부재력을 설계자가 일일이 확인하지 않고도 자동으로 배근 위치를 찾아 빔을 최적 설계할 수 있게 된다.

Description

건축 구조물의 빔 설계 방법{Beam Design Method Of Building Structures}

본 발명은 건축 구조물의 빔(Beam) 설계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축 구조물 설계시 응력을 자동 정렬(Sorting) 및 분석하여 최적 빔 설계가 가능하도록 한 건축 구조물의 빔 설계 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지구상의 물은 지표면, 바다, 대기 그리고 지하암반 등에 산재하여 있으며, 그 중에서 바다의 해수가 전체의 98%를 차지하고 있으나, 실제 식수나 공업용수로 이용하고 있는 물의 대부분은 지표수로서, 최근에는 인구의 증가와 산업의 발달로 인하여 물에 대한 수요가 증가하고 지역에 따라서는 지표수에 의한물의 공급에 한계를 드러냄에 따라 해수의 이용방안에 관심을 기울이고 있다.

또한, 중동지역 등 해외의 일부지역에서는 해수의 담수화가 산업의 선결조건으로 제시되고 있으므로 향후 예상되는 담수부족의 대비책과 담수화 플랜트 건설 시장에 대한 국제 경쟁력의 확보를 위해 담수화 발명은 시급히 개발해야 할 발명이라 할 수 있다.

이러한 담수화 발명이 적용되는 담수 설비와 같은 건축 구조물을 설계하는데 있어, 종래에는 구조해석 프로그램(예컨대, SAP 2000)을 이용하여 구조해석을 수행한 후, 빔의 응력과 관련하여 각 부재(Frame)마다 최대/최소점을 설계자가 일일이 확인하여야 하는 문제점이 있으며, 또한 하나의 부재가 다수의 절점으로 나뉘어져 있는 경우에는 배근 위치를 찾는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 건축 구조물의 빔을 설계하는데 있어, 구조해석 프로그램에 의한 구조해석 결과로 얻은 출력 데이터를 자동으로 정렬 및 분석함으로써, 각 부재별 최대/최소 부재력을 설계자가 일일이 확인하지 않고도 자동으로 배근 위치를 찾아 빔을 최적 설계할 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건축 구조물의 빔 설계시 사용되는 구조해석 프로그램의 출력 데이터를 예시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 건축 구조물의 빔 설계 방법을 설명하기 위한 동작 순서도.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 건축 구조물에대한 구조해석 프로그램에서 모델링된 부재 사이즈를 입력받는 과정과; 상기 구조해석 프로그램에 의해 구조해석된 부재력 및 다수의 절점으로 나뉘어진 연결 부재를 입력받는 과정과; 상기 연결 부재 입력을 통해 정렬된 정보를 기반으로 각 부재별 최대/최소 부재력을 검출한 후에 이를 이용하여 빔을 설계하는 과정을 포함하는 건축 구조물의 빔 설계 방법을 제공하는데 있다.

여기서, 상기 부재 사이즈를 입력받는 과정은, 구조해석 프로그램에 의한 구조해석시 생성되는 결과 파일에 각 부재별로 기록되어 있는 부재 사이즈를 입력받는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 건축 구조물의 빔 설계 방법은, 상기 연결 부재를 입력받아 다수의 절점으로 나뉘어진 부재를 하나의 부재로 연결하고, 각 부재별 최대/최저 전단력과 휨 모멘트 값을 빔 위치별로 찾아서 정렬하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 건축 구조물 설계시 구조해석 프로그램의 해석 결과로 얻게 되는 빔의 출력 데이터를 이용하여 부재별로 최대/최소점을 찾아 빔 설계를 수행하고자 하는데, 이러한 빔 설계 발명은 마이크로소프트사의 엑셀(Excel)과 VBA(Visual Basic for Applications)를 이용하여 프로그램화 할 수 있으며, 하나의 엑셀 파일 형태로 구현하게 된다.

여기서, 구조해석 프로그램의 출력 데이터는 첨부한 도면 도 1에 예시한 바와 같이, 각 부재(Frame)별로 일정 위치(도 1의 경우 5등분 위치)에 축력(T), 전단력(V2) 및 휨 모멘트(M3) 데이터로 이루어진다.

이러한 구조해석 프로그램의 출력 데이터를 이용하여 건축 구조물의 빔 설계를 수행하게 되는데, 이때 각 부재의 양 끝단과 중앙 부분의 위치에서 모든 하중조건 중 전단력(V2)과 휨 모멘트(M3) 값의 최대값과 최소값을 이용하여 극한강도 설계법의 ACI(American Concrete Institute) 기준에 의거하여 빔 설계를 수행하게 되며, 설계하고자 하는 부재에 해당하는 구조해석 프로그램에 의해 모델링된 모든 부재들을 비교하여 양 끝단과 중앙 부분의 위치값 중 최대값과 최소값을 정렬하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 건축 구조물의 빔 설계 동작을 첨부한 도면 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 건축 구조물에 대하여 구조해석 프로그램을 이용하여 구조해석을 수행하기 위해 해당되는 구조해석 프로그램에서 모델링된 부재 사이즈를 입력받게 되는데, 이는 구조해석시 생성되는 결과 파일(예컨대, *.eko)을 선택한 후에 그 결과 파일에 부재 번호별로 기록되어 있는 부재 사이즈를 입력받게 된다(스텝 S21).

그리고, 부재 사이즈를 입력받은 후에는 구조해석 프로그램에 의해 구조해석된 부재력을 입력받게 되는데, 이를 위해 구조해석 프로그램에서 부재력을 인출(Export)한 후, 해당되는 부재력이 포함된 파일을 설계자가 선택할 수 있도록 하고 있다(스텝 S22). 또한 하나의 부재로 설계를 하는데 구조해석에서는 다수의절점으로 나뉘어져 있는 경우가 대부분이므로, 본 발명에서는 다수의 절점으로 나뉘어진 부재를 하나의 부재로 인식하고, 부재력을 위치별로 정렬하게 되는데, 이때 4개의 부재까지 연결하여 사용하게 된다.

또한, 상술한 바와 같은 절차에 따라 부재 사이즈 및 부재력을 입력받은 후에는 연결 부재를 입력받아 정렬하게 되는데, 이는 다수의 절점으로 나뉘어진 부재를 하나의 부재로 설계하기 위한 것으로, 다수의 절점으로 나뉘어진 각각의 부재 번호를 연결하여 입력받게 되며, 이때 최대/최저 전단력과 휨 모멘트 값을 빔 위치별로 찾아서 부재별로 정렬받게 된다(스텝 S23).

예를 들어, 구조해석 프로그램에서 RGI 빔으로 설계하고자 하는 부재가 3 개의 부재로 나뉘어져 있는 경우 3개의 부재에 대한 부재 번호를 입력받아 전단력과 휨 모멘트 값을 연속으로 정렬하게 된다.

이후, 연결 부재 입력을 통해 정렬된 정보를 기반으로 각 부재별 최대/최소값의 부재력을 검출한 후에 이를 이용하여 빔을 설계하게 되며(스텝 S24), 필요한 경우 부재 사이즈 및 철근 사이즈를 변경하여 재설계할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 건축 구조물의 빔을 설계하는데 있어, 구조해석 프로그램에 의한 구조해석 결과로 얻은 출력 데이터를 자동으로 정렬 및 분석함으로써, 각 부재별 최대/최소 부재력을 설계자가 일일이 확인하지 않고도 자동으로 배근 위치를 찾아 빔을 최적 설계할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 건축 구조물에 대한 구조해석 프로그램에서 모델링된 부재 사이즈를 입력받는 과정과;

   상기 구조해석 프로그램에 의해 구조해석된 부재력 및 다수의 절점으로 나뉘어진 연결 부재를 입력받는 과정과;

   상기 연결 부재 입력을 통해 정렬된 정보를 기반으로 각 부재별 최대/최소 부재력을 검출한 후에 이를 이용하여 빔을 설계하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물의 빔 설계 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 부재 사이즈를 입력받는 과정은, 구조해석 프로그램에 의한 구조해석시 생성되는 결과 파일에 각 부재별로 기록되어 있는 부재 사이즈를 입력받는 것을 특징으로 하는 건축 구조물의 빔 설계 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 연결 부재를 입력받아 다수의 절점으로 나뉘어진 부재를 하나의 부재로 연결하고, 각 부재별 최대/최저 전단력과 휨 모멘트 값을 빔 위치별로 찾아서 정렬하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물의 빔 설계 방법.