KR20240049863A - Bim을 이용한 심층혼합처리(dcm) 공법 설계방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 BIM을 이용한 심층혼합처리(DCM) 공법 설계방법으로서,
심층혼합처리((DCM)Deep Cement mixing)공법을 사용하여 지반을 개량하려고 하는 시공현장에서 BIM을 이용하여 지반(해저면)의 형태(Building Information Modeling)와 보링 시추를 통하여 조사된 보링 주상도 기반의 지층(BIM) 등 외부 환경과 제방 및 항만의 상부 구조물의 형태(BIM)를 적용하여 보링 시추위치에서만 구조 검토하는 기존 방식과는 다르게 검토하고자 하는 모든 위치에서 DCM 구조에 대한 검토를 하여 시공현장의 어디에서든 구조적으로 안전하고 경제성을 확보하기 위한 설계 검토를 가능토록 하고자 하는 것이다.
심층혼합처리((DCM)Deep Cement mixing)공법을 사용하여 지반을 개량하려고 하는 시공현장에서 BIM을 이용하여 지반(해저면)의 형태(Building Information Modeling)와 보링 시추를 통하여 조사된 보링 주상도 기반의 지층(BIM) 등 외부 환경과 제방 및 항만의 상부 구조물의 형태(BIM)를 적용하여 보링 시추위치에서만 구조 검토하는 기존 방식과는 다르게 검토하고자 하는 모든 위치에서 DCM 구조에 대한 검토를 하여 시공현장의 어디에서든 구조적으로 안전하고 경제성을 확보하기 위한 설계 검토를 가능토록 하고자 하는 것이다.
Description
본 발명은 DCM(Deep Cement mixing) 심층혼합처리 공법을 위한 설계방법에 관한 것으로서, BIM(Building Information Modeling)기반을 통해 구조적으로 안전성 및 경제성을 확보할 수 있도록 하는 설계방법에 관한 것이다.
DCM(Deep Cement mixing) 심층혼합처리 공법이란 깊은심도에서 시멘트를 혼합하는 공법을 의미하는 것으로서 연약지반개량공법 중에서 심층혼합처리공법으로 구분된다.
DCM공법은 점성토, 사질토, 유기질토 등의 연약지반에서 시멘트와 물을 혼합시킨 슬러리를 저압으로 천천히 주입 및 강제적으로 혼합하여 고결체를 만드는 공법으로서, 일반적으로는 미리 표준관입시험을 통해 조사된 지반특성을 고려하여 회전속도, 주입량을 조절하면서 교반케이싱을 지중으로 관입시키는 방법이 주로 사용되고 있다.
DCM공법을 시행할때는 구조물 전체의 외적 안정성 검토 및 개량체 응력에 대한 내적 안정성 검토를 위한 DCM설계를 실시하고, 상재하중, 자중, 토압, 잔류수압 또는 파력 등을 고려한 작용 외력을 검토하고, 개량지반을 지중구조물로 간주하여 내부응력의 허용응력이내로 설계하는 내적 안정성을 검토하고, 설계 기준 강도 및 상부구조물 계획 등을 통해 구조적으로 안전성 및 경제성을 고려하여 적정한 단면과 개량형식을 선정하고, 충분한 지반조사를 통해 지지형식, 개량폭, 개량률, 침하량 등을 검토하여 실시한다. 이와 같은 DCM공법은 안전성 측면에서 침하량이 적다는 장점이 있으며, 다른 공법에 비하여 강도가 조기에 발현 가능하므로 공사기간의 단축이 가능하며, 공법 실시결과 지반에 시멘트가 형성되므로 충분한 소요강도를 확보하게 되며, 시공 및 품질면에서 신뢰성이 높다는 장점이 있는 반면, 다른 공법에 비하여 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
이와 관련한 공개된 선행기술 또는 대한민국 특허청에서는 DCM공법을 향상시키기 위한 선행기술들이 개시되고 있으나, DCM공법을 수행하기 위한 설계방법을 개선하는 선행기술은 미비한 실정이다.
한편, BIM(Building Information Modeling)이란 기존의 CAD 등을 이용한 평면도면 설계에서 발전된 것으로서 다차원 가상공간에 기획, 설계, 엔지니어링(구조, 설비, 전기 등), 시공 및 유지관리 등을 가상으로 시설물에 대한 모델링 하는 과정을 의미한다.
BIM은 3D CAD에 여러정보가 추가된 것으로서, BIM을 이용하면 건축물에 대한 견적 산정, 공사종류별 도면에 대한 중복 확인으로 인한 오류 검색, 방위나 위치 정보 등을 통한 시뮬레이션을 통해 환경분석이 가능하며, 사용된 자재 또는 부품에 대한 수명을 관리하여 건축물 유지보수가 유리하게 되고, ID별 투입 일정을 통해 건설과정을 시뮬레이션화 할 수 있으며, 디자인 및 친환경 에너지 저감형 건축물을 설계 및 시공할 수 있다는 장점이 있으나, 아직까지는 우리나라에서는 널리 사용되고 있지 않는 실정이다.
BIM을 활용한 설계방법에 관한 선행기술로서 대한민국 특허청에는 대한민국 등록특허 제10-1880397호 "BIM 기반 에너지 및 경제성 분석을 이용한 녹색 건축물 설계 방법(특허문헌 1)" 에서는 BIM을 이용하여 에너지 분석은 물론 경제성 분석까지 수행함으로써 에너지 효율성과 경제적 측면 모두에서 가장 효과적인 아이디어를 도출하여 적용할 수 있는 녹색 건축물 설계 방법을 구현하기 위해 (a) IFC 데이터 임포트 모듈(110)에 의하여, 개방형BIM(Building Information Modeling)에 적용되는 설계 원안 IFC 데이터를 불러 오는 단계; (b) GVI 연산 모듈(130)에 의하여, 설계 원안에 대한 FEW(Function Energy Worth; 최소 에너지 요구량)이 연산되고, 다수의 GI(Green Idea)가 적용된 설계 대안에 대하여 각각의 FED(Function Energy Demand; 현재 에너지 요구량)이 연산되어, 각각의 설계 대안에 대한 GVI(Green Value Index)가 연산되는 단계; (c) 상기 GVI 연산 모듈(130)에 의하여, GVI가 낮은 하나 이상의 GI가 선택되는 단계; (d) IFC 데이터 수정 모듈(120)에 의하여, 선택된 하나 이상의 GI가 적용된 각각의 설계 대안 IFC 데이터가 생성되는 단계; (e) LCC 분석 모듈(140)에 의하여, 설계 원안 IFC 데이터와 설계 대안 IFC 데이터를 이용하여, 각각에 대한 LCC(Life Cycle Cost; 생애 전주기 비용)가 연산되는 단계; (f) LCESC 연산 모듈(150)에 의하여, 설계 원안 IFC 데이터와 설계 대안 IFC 데이터를 이용하여, 설계 대안에 대한 LCESC(Life Cycle Energy Saving Cost; 생애 전주기 에너지 절감 비용) 연산되는 단계; 및 (g) GI 선택 모듈(160)에 의하여, LCC가 낮고 LCESC의 절대값이 큰 설계 대안 IFC 데이터에 상응하는 GI가 선택되는 단계를 포함하는, 녹색 건축물 설계 방법을 개시하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-2419088호 "BIM 시스템을 활용한 덕트 설계 방법(특허문헌 2)"에서는 건축물의 시공 전에 정확한 덕트의 관경 및 물량을 산출하여 과대설계에 따른 비용이 발생하는 것을 방지할 수 있는 BIM 시스템을 활용한 덕트 설계 방법을 제공하기 위해 (a) 상기 건축물에 적용되는 다수의 덕트를 모델링서버에서 모델링하는 단계; (b) 상기 건축물에 형성되는 다수의 실 내부의 덕트 및 디퓨져를 분류서버에서 분류하는 단계; (c) 상기 모델링서버에서 모델링한 상기 건축물에 서로 겹치도록 표시되는 상기 덕트의 간섭 위치를 체크하는 단계; (d) 상기 분류서버에서 분류된 실마다 모델링되는 상기 덕트 및 디퓨져의 명칭을 입력서버에 입력하는 단계; (e) 각각의 상기 덕트를 해석하기 위한 해석조건을 조건서버에 입력하는 단계; (f) 다수의 상기 덕트가 상기 건축물에 적용되기 위한 관경 및 물량을 해석서버에서 해석하는 단계; (g) 상기 해석서버에서 해석한 상기 덕트를 표출서버에서 표출하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 BIM 시스템을 활용한 덕트 설계 방법을 개시하고 있다.
본 발명에서는 심층혼합처리(DCM) 공법에 대하여 BIM을 이용한 설계방법을 통해 구조적으로 안전성 및 경제성을 확보하는 설계방법을 제공하고자 한다.
현재 DCM공법을 실시하기 위해서는 지형측량과 보링 주상도를 활용하여 지형 및 지층을 하나의 중심단면에서 각각의 점을 선으로 연결하여 검토하고자 하는 위치에서 DCM의 구조적인 안정성을 검토하여, 각각의 위치에서 엔지니어가 해수면의 높이와 지형, 지층을 고려하여 단면을 분리하여 면적을 구하고, 각 구성 요소별로 계산을 하여 처리하고, 해당 결과를 개별수집한 다음 엔지니어가 전체적인 평가를 하거나 수정을 하고, 다시 반복적으로 구조적인 안정성과 경제성 있는 구조물을 만들기 위하여 많은 시간을 할애하여 검토하여야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 심층혼합처리((DCM)Deep Cement mixing)공법을 사용하여 지반을 개량하려고 하는 시공현장에서 BIM을 이용하여 지반(해저면)의 형태(Building Information Modeling)와 보링 시추를 통하여 조사된 보링 주상도 기반의 지층(BIM) 등 외부 환경과 제방 및 항만의 상부 구조물의 형태(BIM)를 적용하여 보링 시추위치에서만 구조 검토하는 기존 방식과는 다르게 검토하고자 하는 모든 위치에서 DCM 구조에 대한 검토를 하여 시공현장의 어디에서든 구조적으로 안전하고 경제성을 확보하기 위한 설계 검토를 가능토록 하고자 하는 것이다.
또한, BIM을 적극적으로 활용하여, 심층혼합처리 공법에 대하여 설계단계를 개선하여 구조적으로 안전성 및 경제성을 확보하고자 하는 것이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, BIM을 이용하여 심층혼합처리공법을 설계하기 위해 삼각망 구축단계(S1), 지형 및 지층정보 구축단계(S2), BIM 구축단계(S3), 데이터 입력단계(S4), BIM 분석단계(S5), 안정성 및 경제성 검토단계(S6) 및 2D단면 및 요약 생성단계(S7)를 포함할 수 있다.
상기 삼각망 구축단계(S1)는 측량도 및 보링주상도를 통해 지형에 대한 삼각망 및 등고선을 구축하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 지형 및 지층정보 구축단계(S2)는 보링주상도 및 삼각망을 이용하여 지형surface를 구축하는 것을 포함할 수 있다.
상기 지형 및 지층정보 구축단계(S2)는 지층 포인트 정보를 그룹화하여 지층Surface를 구축하는 것을 포함할 수 있다.
상기 지형 및 지층정보 구축단계(S2)는 구조검토할 위치를 정의할 수 있는 선형을 모델링단계를 포함할 수 있다.
상기 지형 및 지층정보 구축단계(S2)는 지형 교체를 자동화하기 위하여 중간처리해주는 지형/지층 대표 파일을 생성하고, 지형과 지층을 구성하는 Surface의 링크 정보를 위하여 이름을 정의하여 지속적으로 추가되는 지형과 지층의 대표이름을 정의하고, 현장에서 구분된 위치별로 지형, 지층, 선형을 각각 분리된 모델 파일로 만들고, 폴더의 이름을 해당 위치에 따라 구분이 되도록 저장하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 BIM 구축단계(S3)는 지형정보 및 지층정보를 링크로 가지고 있는 상부구조물이 포함된 DCM BIM 모델링하는 것을 포함할 수 있다.
상기 BIM 구축단계(S3)는 구조계산해야 될 라이브러리 단면이 추가되었을 경우 자동으로 3D모델과 2D 모델을 인식하여 목록화하는 것을 포함할 수 있다.
상기 데이터 입력단계(S4)는 엔지니어가 BIM 모델에 입력해야 하는 값과 구조계산서에 전달해줘야 하는 값 그리고 BIM 모델에서 구조계산서에 전달해줘야 하는 결과값을 분리하여 정의하고, 검토해야 되는 장비 제원에 따른 케이스에 해당하는 DCM 기본 정보 정의 엑셀을 작성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 BIM 분석단계(S5)는 입력된 정보에 따른 지형, 지층 및 지반 개량 단계에 따른 구축된 BIM 모델에 수심변경을 포함하는 여러 정보를 자동으로 반영하고, 위치값을 변경하여 구조검토를 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 안정성 및 경제성 검토단계(S6)는 BIM 모델과 상호연동 되는 구조계산서를 적용하여 안정성을 검토하고 경제성을 검토하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 2D단면 및 요약 생성단계(S7)는 입력된 위치과 간격별로 검토된 구조해석 결과 및 경제성검토 결과에 따라 해당 추가적인 해석프로그램에서 사용하기 위한 기초 자료로서 사용할 수 있게 도면프로그램에서 요소별로 분리되어 인식할 수 있게 지층이나 DCM 및 상부구조물의 구성요소가 개별로 폐합되어 그려진 성토 단계별 단면 DWG화일(2D 도면)을 생성하여 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 2D단면 및 요약 생성단계(S7)는 2D단면 및 요약 생성단계(S7)는 구조계산 결과 및 경제성 검토를 요약하여 엑셀로 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명을 통해 제방 또는 항만설계시 가장 기본이 되는 지반의 안정화를 위한 DCM공법에 대한 설계를 할 때 설계자가 검토하고자 하는 위치에서 원하는 안전이 확보되는 상부구조물의 스펙을 확인하고 그에 해당하는 DCM공법을 빠르게 검토할 수 있는 효과가 있다.
또한, 검토하고자 하는 모든 위치에서 DCM 구조에 대한 검토를 하여 시공현장의 어디에서든 구조적으로 안전하고 경제성을 확보하기 위한 설계 검토를 가능토록 하는 효과가 있다.
또한, 전체 단면에 대한 검토를 프로그램을 통하여 일괄적으로 검토할 수 있게 하여 검토해야 할 위치를 빠짐없이 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엔지니어가 안전과 경제성을 확보하기 위한 검토시간을 획기적으로 절감시켜주는 효과가 있다.
또한, BIM을 활용하여 심층혼합처리 공법에 대하여 설계단계를 개선하므로써, BIM 활용가능성을 높여 다양한 분야에 대한 적용가능성을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 전체 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 모델 파일 생성방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 모델링 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명을 실시하기 위한 User-interface 를 나타낸다.
도 5는 해당 위치에서 검토해야 하는 DCM 장비와 시공상세정보의 케이스 정의를 나타낸다.
도 6은 DCM 시공시 해당 위치에 3D 모델에서 정보를 가져와서 비용 분석을 할 수 있는 엑셀 시트들을 나타낸다.
도 7은 시공 현장 중 검토해야할 위치를 대략적으로 정의하는 맵과 특정 형상이 추가되어야 하는 위치정보 형상의 구성정보를 정의하는 엑셀 데이터를 나타낸 예시화면이다.
도 8은 프로그램을 통하여 자동화 검토를 하기 위한 위치별 상세 정보 정의 엑셀 파일을 나타낸다.
도 9는 상부구조물의 구성요소가 개별로 폐합된 2D도면을 나타낸다.
도 10은 본 발명 실시에 따른 결과물을 나타낸 예시화면이다.
도 2는 본 발명의 모델 파일 생성방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 모델링 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명을 실시하기 위한 User-interface 를 나타낸다.
도 5는 해당 위치에서 검토해야 하는 DCM 장비와 시공상세정보의 케이스 정의를 나타낸다.
도 6은 DCM 시공시 해당 위치에 3D 모델에서 정보를 가져와서 비용 분석을 할 수 있는 엑셀 시트들을 나타낸다.
도 7은 시공 현장 중 검토해야할 위치를 대략적으로 정의하는 맵과 특정 형상이 추가되어야 하는 위치정보 형상의 구성정보를 정의하는 엑셀 데이터를 나타낸 예시화면이다.
도 8은 프로그램을 통하여 자동화 검토를 하기 위한 위치별 상세 정보 정의 엑셀 파일을 나타낸다.
도 9는 상부구조물의 구성요소가 개별로 폐합된 2D도면을 나타낸다.
도 10은 본 발명 실시에 따른 결과물을 나타낸 예시화면이다.
이하, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도 1에서와 같이, BIM을 이용하여 심층혼합처리공법 설계방법은 삼각망 구축단계(S1), 지형 및 지층정보 구축단계(S2), BIM 구축단계(S3), 데이터 입력단계(S4), BIM 분석단계(S5), 안정성 및 경제성 검토단계(S6) 및 2D단면 및 요약 생성단계(S7)를 포함한다.
이하에서는 각 단계에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
삼각망 구축단계(S1)
지형측량을 통한 측량도 및 보링에 의해 분석된 지반의 구성요소인 보링주상도를 확보한다. 상기 측량도 및 보링주상도를 통해서 포인트 정보를 활용하여 지형에 대하여 삼각망 및 등고선을 구축한다.
지형 및 지층정보 구축단계(S2)
상기 보링주상도 및 삼각망을 이용하여 지형surface를 구축한다.
또한, 보링 시추를 통하여 같은 층을 이루고 있는 지층 포인트 정보를 그룹화하여 지층Surface를 구축한다.
다음으로, 구조검토할 위치를 정의할 수 있는 선형을 모델링한다.
지형 교체를 자동화하기 위하여 중간처리해주는 지형/지층 대표 파일을 생성한다.
지형과 지층을 구성하는 Surface의 링크 정보를 위하여 이름을 정의하여 지속적으로 추가되는 지형과 지층의 대표이름을 정의한다.
대표 폴더에 변경되는 지형과 지층을 이동하여 링크를 자동으로 업데이트 할 수 있게 한다.
모델링 된 지형, 지층, 선형의 벡터방향을 시점에서 종점을 향하도록 하고, 전체적인 벡터방향이 글로벌 좌표축의 Z축 방향의 값 0에서 그 값이 증가하는 방향을 향하도록 한다.
도 2에서와 같이, 현장에서 구분된 위치별로 지형, 지층, 선형을 각각 분리된 모델 파일로 만들고, 파일이름은 같은 이름을 사용하게 한다. 이후 폴더의 이름을 해당 위치에 따라 구분이 되도록 저장한다. 모델을 사용시 검토 위치의 지형, 지층, 선형 모델 파일을 대표 폴더에 복사해서 붙혀넣기만 함으로써 정보 링크를 자동으로 업데이트 할 수 있게 한다.
이런 방법을 통하여 후속작업을 할 때 단면의 방향을 제어할 것이 없는 2D 모델과 다르게 진행 방향에 따른 공간상의 방향성을 사전에 제어해 줌으로서 3차원 모델을 자동구성할 때 방향이 바뀌게 되어 잘못된 모델이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제방이나 항만 공사의 특성상 현장이 연속적인 선형으로 정의되지 않는 경우가 많은데, 이때 도 3에서와 같이, 해당위치의 검토된 지형(도 3(a)), 지층(도 3(b)), 선형(도 3(c)) 폴더를 추가함으로 추가적인 현장 정보에 대하여 일괄적인 자동화 검토가 가능한 데이터 구조를 형성한다.
도 4에서와 같이. 일반적으로 User-Inerface 활용시 프로젝트의 데이터의 기본 위치를 위의 도 4(a)의 '기본경로설정'에서 선택하고, 도 4(b)의 'Project Name(프로젝트 이름)' 에서 선택하고, 도 4(c)의 '호안위치 선택'에서 검토 위치를 설정하여 검토하고자 하는 위치의 지형, 지층, 선형을 지정하여 준다.
지형과 지층의 surface를 검토하고자 하는 상부구조물과 분리를 하여, 새로운 지형과 지층에서 구성하는데 분할하여 모델링하기 때문에 협업을 통하여 빠르게 할 수 있고, 별도의 작업 없이도 쉽게 업데이트를 하여 분석할 수 있다.
BIM 구축단계(S3)
지형정보 및 지층정보를 링크로 가지고 있는 상부구조물이 포함된 DCM BIM 모델링을 한다.
섹션정보를 만족하는 3D 모델과 연계된 2D 모델을 작성하는 방법에 관한 것으로서 확장자는 다르지만 같은 이름을 사용함으로서 3D모델과 2D 모델 데이터를 인식할 수 있게 한다. 이는 개별 프로그램의 내부와 관계없이 3D와 2D를 외부 프로그램에서 인식하게 하기 위한 방법이다. 그리고 구조계산해야 될 라이브러리 단면이 추가되었을 경우 자동으로 3D모델과 2D 모델을 인식하여 목록화하여 준다. 또한 구조계산에 활용되는 엑셀 문서의 이름 또한 단면 이름과 구조해석을 하기 위한 시공단계에 따른 구분을 조합하여 작성하여준다. 이름 구성의 예시는 다음과 같다.
<실시예 1> 선형상의 위치가 100m 인 경우
(기본 템플릿 모델)
3D 모델 : S02.확장자1
2D 도면 : S02.확장자2
구조계산서 : S02_준설완료_STA000_Base.xls
S02_재하성토_STA000_Base.xls
S02_운영시_STA000_Base.xls
(실재 구조계산시 생성)
2D 도면 : S02_준설완료_STA100.dwg
구조계산서 : S02_준설완료_STA100.xls
S02_재하성토_STA100.xls
S02_운영시_STA100.xls
데이터 입력단계(S4)
엔지니어가 BIM 모델에 입력해야 하는 값과 구조계산서에 전달해줘야 하는 값 그리고 BIM 모델에서 구조계산서에 전달해줘야 하는 결과값을 분리하여 정의한다.
검토해야 되는 장비 제원에 따른 Case에 해당하는 DCM 기본 정보 정의 엑셀을 작성한다.
검토해야 되는 위치를 확인하고 해당 위치의 정보를 입력하고 시작위치와 검토 종료위치 간격 등을 입력하여 검토할 위치를 UI 혹은 자동화 입력 엑셀(도8)에 정의한다.
사전에 작성된 구조계산 엑셀, 경제성 검토 엑셀 그리고 요약 엑셀의 양식을 미리 작성한다. (도 5 내지 도 8 참조)
도 5는 해당 위치에서 검토해야 하는 DCM 장비와 시공상세정보의 케이스 정의를 나타낸다.
도 6은 DCM 시공시 해당 위치에 3D 모델에서 정보를 가져와서 비용 분석을 할 수 있는 엑셀 시트들을 나타낸다.
도 7은 시공 현장 중 검토해야 할 위치를 대략적으로 정의하는 맵과 특정 형상이 추가되어야 하는 위치정보 형상의 구성정보를 정의하는 엑셀 데이터를 나타낸 예시화면이다.
도 8은 프로그램을 통하여 자동화 검토를 하기 위한 위치별 상세 정보 정의 엑셀 파일을 나타낸다.
위와 같이 실재 구조계산서와 도면 데이터를 생성하기 위하여서는 엔지니어가 해당 위치에 검토하기 위하여 DCM 상세 정보 엑셀 파일(도 5)과 경제성 검토 엑셀 파일(도 6), 특정 위치에서 추가되는 형상을 제어하기 위한 컨트롤 엑셀 파일(도 7) 및 검토해야 되는 위치와 해당 위치에서의 구조계산 입력정보를 전달해주는 입력정보 엑셀 파일(도 8)을 정의하여 검토하고자 하는 위치에서 프로그램을 통하여 빠르게 검토 결과를 산출할 수 있게 해준다.
도 5에서와 같이, DCM 검토시 상부 구조물을 형태를 모델링하고 구조적인 안정이 되는 DCM설계를 하기 위하여 상부 구조물과 지반이 만나는 끝 선을 기준으로 걔략적인 폭을 정의하고 사전에 정의된 DCM 상세정보(도 5) 에 따라 기본 배치를 하여 3차원 모델에 내부에 프로그램 된 부상토 산정 로직에 따라서 자동으로 부상토량을 산출하고 상부 구조물의 바닥면이 연계되어 조정되게 모델링 한다. 이후 구조적인 안정성을 계산을 통하여 검토하여 보고, 구조적인 안전이 확보되지 않을 경우 측면 및 내부의 DCM 배치 개수를 늘여가면서 구조적인 안정성을 검토하게 된다. 이는 프로그램을 통하여 반복적인 작업을 진행하여 검토시간을 감소시킬 수 있다.
상부 구조물의 해측(Sea) 및 육측(Land)의 경계를 정의하고, 자동으로 DCM 기본 배치하고, 자동으로 부상토량 계산 및 모델 반영하고, 자동으로 상부 구조물의 하부 높이 변경을 진행한다.
DCM의 최초 검토폭은 상부 구조물에 의해 결정되지만 DCM 배치 후에 결정되는 시공상의 부상토량에 따라 상부구조물의 하부 높이가 산출되어 재설정한다. 이 과정에서 사전에 설정된 DCM 상세 정보 목록에 따라 제원을 변경해 가면서 연속적으로 검토한다.
도 7에서와 같이, 정보를 이용하여 형상을 추가적으로 변경하여 구조계산상의 예외정보를 변경한다.
또한, 도 8에서와 같이, 여러 시공위치에 따라 반복적인 검토를 진행하여 해당 위치별 구조계산 정보를 생성한다.
지형, 지층, 해수면, 상부구조물, DCM의 BIM 모델은 입력값을 변경할 필요가 없는 외부요소에 해당하는 지형, 지층, 해수면을 자동결정하여 정보를 동적으로 전달해줄 수 있는 구조를 가지고 있는 형상과 기본 정보만 가지고 있는 BIM 모델이 아니라 상호연관관계를 가지고 모델을 구성한다.
BIM 분석단계(S5)
입력된 정보에 따른 지형, 지층 및 지반 개량 단계에 따른 구축된 BIM 모델에 수심변경을 포함하는 여러정보를 자동으로 반영하고, 위치값을 변경하여 구조검토를 진행한다.
해당위치의 DCM 기본 입력모델이 구조계산 조건을 만족하지 않을 경우 DCM 배치를 변경하여 구조계산이 안전이 나오는지 검토한다.
안정성 및 경제성 검토단계(S6)
이 단계에서는 BIM 모델과 상호연동되는 구조계산서를 적용하여 안정성을 검토하고 경제성을 검토한다.
가상의 DCM BIM 모델을 구성하여 구조적인 안전과 경제성이 확보되는지 검토하여 귀납적으로 최상의 결과를 찾아가는 방식이다.
검토범위 내에서 검토결과가 안전이 나오지 않을 경우 NG를 출력하고 엔지니어가 매뉴얼로 검토할 수 있게 된다.
그리고 엔지니어가 설계시 변경할 때 그 정보가 구조적인 분석에 직접적인 영향을 줄 수있는 내부 요소주에서 상부 구조물 요소들을 입력정보로 분리하여 엔지니어가 변경할 수 있게 한다. DCM 모델은 시공의 기본 정보만 입력하여 DCM 배치 정보를 자동을 생성하여 검토를 하고자 하는 위치에서 DCM 상세정보와 상부구조물 정보를 조합하여 검토하고자 하는 모든 케이스에 대하여 검토를 진행한다.
2D단면 및 요약 생성단계(S7)
도 9 및 도 10에서와 같이, 입력된 위치와 간격별로 검토된 구조해석 결과 및 경제성검토 결과에 따라 해당 추가적인 해석프로그램에서 사용하기 위한 기초 자료로서 사용할 수 있게 도면(예시 오토캐드) 프로그램에서 요소별로 분리되어 인식할 수 있게 지층이나 DCM 및 상부구조물의 구성요소가 개별로 폐합되어 그려진 성토 단계별 단면 DWG(2D 도면)을 생성하여 제공하고(도 9), 구조계산 결과 및 경제성 검토를 요약하여 엑셀로 출력하여 준다. (도 10)
즉, 반복적인 값의 변경과 구조적인 안전이 확보된 DCM설계에 대하여 경제성을 판단하여 결과를 DCM 단면도면(도 9)과 엑셀문서(도 10)로 출력하여 설계정보를 제공한다.
또한, 제방 및 상부구조의 BIM 모델과 구조해석 분석용 엑셀을 추가함으로서 라이브러리를 확장하여 검토 모델을 추가하여 분석을 진행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
S1 : 삼각망 구축단계
S2 : 지형 및 지층정보 구축단계
S3 : BIM 구축단계
S4 : 데이터 입력단계
S5 : BIM 분석단계
S6 : 안정성 및 경제성 검토단계
S7 : 2D단면 및 요약 생성단계
S2 : 지형 및 지층정보 구축단계
S3 : BIM 구축단계
S4 : 데이터 입력단계
S5 : BIM 분석단계
S6 : 안정성 및 경제성 검토단계
S7 : 2D단면 및 요약 생성단계
Claims (7)
- 삼각망 구축단계(S1), 지형 및 지층정보 구축단계(S2), BIM 구축단계(S3), 데이터 입력단계(S4), BIM 분석단계(S5), 안정성 및 경제성 검토단계(S6) 및 2D단면 및 요약 생성단계(S7)를 포함하는
BIM을 이용한 심층혼합처리공법 설계방법 - 제1항에 있어서,
삼각망 구축단계(S1)는
측량도 및 보링주상도를 통해 지형에 대한 삼각망 및 등고선을 구축하는 것을 특징으로 하는
BIM을 이용한 심층혼합처리공법 설계방법 - 제1항에 있어서,
지형 및 지층정보 구축단계(S2)는
보링주상도 및 삼각망을 이용하여 지형surface를 구축하고,
지층 포인트 정보를 그룹화하여 지층Surface를 구축하고,
구조검토할 위치를 정의할 수 있는 선형을 모델링하고,
지형 교체를 자동화하기 위하여 중간처리해주는 지형/지층 대표 파일을 생성하고,
지형과 지층을 구성하는 Surface의 링크 정보를 위하여 이름을 정의하여 지속적으로 추가되는 지형과 지층의 대표이름을 정의하고,
현장에서 구분된 위치별로 지형, 지층, 선형을 각각 분리된 모델 파일로 만들고,
폴더의 이름을 해당 위치에 따라 구분이 되도록 저장하는 것을 특징으로 하는
BIM을 이용한 심층혼합처리공법 설계방법 - 제1항에 있어서,
BIM 구축단계(S3)는
지형정보 및 지층정보를 링크로 가지고 있는 상부구조물이 포함된 DCM BIM 모델링하고,
구조계산해야 될 라이브러리 단면이 추가되었을 경우 자동으로 3D모델과 2D 모델을 인식하여 목록화하는 것을 특징으로 하는
BIM을 이용한 심층혼합처리공법 설계방법 - 제1항에 있어서,
데이터 입력단계(S4)는
엔지니어가 BIM 모델에 입력해야 하는 값과 구조계산서에 전달해줘야 하는 값 그리고 BIM 모델에서 구조계산서에 전달해줘야 하는 결과값을 분리하여 정의하고,
검토해야 되는 장비 제원에 따른 케이스에 해당하는 DCM 기본 정보 정의 엑셀을 작성하는 것을 특징으로 하는
BIM을 이용한 심층혼합처리공법 설계방법 - 제1항에 있어서,
BIM 분석단계(S5)는
입력된 정보에 따른 지형, 지층 및 지반 개량 단계에 따른 구축된 BIM 모델에 수심변경을 포함하는 여러정보를 자동으로 반영하고, 위치값을 변경하여 구조검토를 진행하는 것을 특징으로 하는
BIM을 이용한 심층혼합처리공법 설계방법 - 제1항에 있어서,
안정성 및 경제성 검토단계(S6)는
BIM 모델과 상호연동되는 구조계산서를 적용하여 안정성을 검토하고 경제성을 검토하는 것을 특징으로 하는
BIM을 이용한 심층혼합처리공법 설계방법
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220129283A KR20240049863A (ko) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | Bim을 이용한 심층혼합처리(dcm) 공법 설계방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220129283A KR20240049863A (ko) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | Bim을 이용한 심층혼합처리(dcm) 공법 설계방법 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118839538A (zh) * | 2024-09-23 | 2024-10-25 | 中国交通信息科技集团有限公司杭州分公司 | 一种钻孔柱状图的生成方法、装置、设备及介质 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101880397B1 (ko) | 2017-07-31 | 2018-07-20 | 경희대학교 산학협력단 | Bim 기반 에너지 및 경제성 분석을 이용한 녹색 건축물 설계 방법 |
| KR102419088B1 (ko) | 2020-06-10 | 2022-07-07 | 디엘이앤씨 주식회사 | Bim 시스템을 활용한 덕트 설계 방법 |
-
2022
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