WO2020167040A1 - 비정형 거푸집의 변형보정방법 - Google Patents

비정형 거푸집의 변형보정방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2020167040A1
WO2020167040A1 PCT/KR2020/002129 KR2020002129W WO2020167040A1 WO 2020167040 A1 WO2020167040 A1 WO 2020167040A1 KR 2020002129 W KR2020002129 W KR 2020002129W WO 2020167040 A1 WO2020167040 A1 WO 2020167040A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shape
deformation
correction
atypical
calculated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2020/002129
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
주영규
이정호
조훈희
이동윤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea University Research and Business Foundation
Original Assignee
Korea University Research and Business Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea University Research and Business Foundation filed Critical Korea University Research and Business Foundation
Publication of WO2020167040A1 publication Critical patent/WO2020167040A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G11/00—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs
    • E04G11/04—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs for structures of spherical, spheroid or similar shape, or for cupola structures of circular or polygonal horizontal or vertical section; Inflatable forms
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G11/00—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs
    • E04G11/06—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs for walls, e.g. curved end panels for wall shutterings; filler elements for wall shutterings; shutterings for vertical ducts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G11/00—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs
    • E04G11/06—Forms, shutterings, or falsework for making walls, floors, ceilings, or roofs for walls, e.g. curved end panels for wall shutterings; filler elements for wall shutterings; shutterings for vertical ducts
    • E04G11/062—Forms for curved walls
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B2001/0053—Buildings characterised by their shape or layout grid
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/18—Manufacturability analysis or optimisation for manufacturability

Definitions

  • the present invention relates to a method for correcting deformation of an atypical formwork, and more particularly, to a method for correcting deformation of an atypical formwork capable of producing an intended atypical structure by manufacturing an atypical formwork in consideration of the deformation of the atypical formwork due to lateral pressure of concrete. will be.
  • Irregular Shaped buildings are increasing. Representative examples include the Guggenheim Museum in Bilbao and the Mercedes-Benz Museum of Art, and atypical structures such as Dongdaemun Design Plaza and Tri Bowl were built in Korea.
  • the CNC (Computerized Numerical Control) method is mainly used for the processing of the existing atypical formwork, and the CNC method is relatively accurate, but the processing speed is slow.
  • the processing speed is slow.
  • installation and construction are inconvenient because of their large self-weight
  • the disadvantage is that the material is expensive.
  • EPS which has a lower self-weight and unit cost compared to steel and wood, which were mainly used for existing irregular formwork, is used as a form-liner, and F3D (F3D printing technology) is applied for precise and fast processing speed. Free-Form Formwork 3D Printer) technology was introduced.
  • the atypical formwork using the EPS foam liner is manufactured through the process shown in FIG. 1.
  • the shape of an atypical form for manufacturing an atypical structure is modeled in three dimensions. Thereafter, the foam liners 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e are cut by the cutting device (see Fig. 1(a)). As shown in FIG. 1(b), the foam liners 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e are stacked to form a foam block 120. The foam block 120 is joined by the support 110. 1(c) and 2, the atypical formwork is formed by assembling each of the foam blocks 120.
  • F3D technology is a technology that manufactures EPS foam liners (120a, 120b, 120c, 120d, 120e) using a 3D printer in the LOM (Laminated Object Manufacturing) process, a kind of additive manufacturing technology. This is a method of laminating after cutting the produced EPS using a hot wire or laser.
  • LOM Laminated Object Manufacturing
  • EPS foam liners 120a, 120b, 120c, 120d, 120e
  • F3D technology have the advantage of high precision and high manufacturing speed, but the load acting on the irregular formwork due to the low strength and elastic modulus of EPS itself Large deformation can be caused by (Lee, 2017).
  • the side pressure is applied by the concrete 200 to each foam liner.
  • the lateral pressure (Pa1 to Pa8) applied to the foam liner varies depending on the distance between the concrete 200 and the interface between the foam liner (120a, 120b, 120c, 120d, 120e) based on the central axis of the atypical formwork,
  • the shape of the atypical formwork is variable. Due to the deformation of each foam liner due to this lateral pressure, there was a problem that the atypical structure could not be manufactured as the designed drawing.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the deformation of the foam liner due to the side pressure analyzed by the cylindrical coordinate system.
  • r 0 is the distance from the central axis of the atypical formwork to the original shape S1.
  • r is the distance from the central axis of the atypical formwork to the deformed shape S2.
  • ⁇ r is the amount of deformation between the radius of the deformed shape (r) and the radius of the original shape (r 0 ) at an arbitrary angle ( ⁇ ).
  • Patent Document 1 Korean Patent Registration KR1625791B1 discloses a construction method using an atypical formwork assembly for an atypical structure.
  • An object of the present invention is to provide a method for correcting deformation of an atypical formwork capable of producing an intended atypical structure by manufacturing an atypical formwork in consideration of the deformation of the atypical formwork due to lateral pressure of concrete.
  • a method for correcting deformation of an atypical formwork for manufacturing an atypical formwork corresponding to an atypical structure includes: (A) modeling a reference shape corresponding to the atypical structure by a previously registered program; (B) when concrete is poured into the reference shape, the reference deformation shape is modeled by considering the concrete side pressure applied to the reference shape, and calculating a reference deformation amount due to the difference between the reference deformation shape and the reference shape by a program; And (C) calculating a correction amount for the reference shape in consideration of the reference deformation amount, and modeling the correction shape in which the correction amount is reflected on the reference shape.
  • the mm according to an embodiment of the present invention further includes a step of modeling the corrected deformation shape in consideration of (D) concrete side pressure applied to the corrected shape when concrete is poured into the corrected shape, and the correction amount is the corrected deformation shape It is preferable that it is calculated to match this reference shape.
  • the mm according to an embodiment of the present invention further includes the step of (E) calculating a correction deformation amount due to a difference between the correction deformation shape and the correction shape by a program, wherein the correction amount is a ratio of the correction deformation amount to the correction shape , It is preferable to calculate according to Equation (1) on the premise that the error between the ratio of the reference deformation amount to the reference shape approaches zero.
  • Equation (1) r 0 ( ⁇ ) is the reference shape, and f( ⁇ , r 0 ( ⁇ )) is the reference deformation amount.
  • the reference deformation amount (f( ⁇ , r 0 ( ⁇ ))) is calculated by the difference between the reference deformation shape and the reference shape according to Equation (2), and the reference shape (r 0 ( ⁇ ) )) is calculated by a function according to the change of the radius (r 0 ) of the reference shape at an arbitrary angle ( ⁇ ) and an arbitrary height (z) with respect to the central axis of the reference shape, and the reference deformation shape (r( ⁇ , r 0 ( ⁇ )) is preferably calculated by a function according to the change of the radius (r) of the reference shape at an arbitrary angle ( ⁇ ) and an arbitrary height (z) with respect to the central axis of the reference shape.
  • the error is preferably calculated according to equation (4).
  • the present invention calculates the correction amount for each foam liner according to the height constituting the atypical formwork, and the foam liners reflecting the correction amount for the lateral pressure at each point are stacked to form an atypical formwork, so that the intended atypical structure can be precisely manufactured. have.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a manufacturing process of an atypical formwork.
  • FIG. 2 schematically shows a perspective view of an atypical formwork in which concrete is poured.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of A-A of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a view for explaining deformation of an atypical formwork due to lateral pressure of concrete applied by a foam liner in a plan view of part B of FIG. 3.
  • 5 is an enlarged view of part X of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for correcting deformation of an atypical formwork according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the deformation of the atypical formwork due to the lateral pressure of the concrete applied to the form liner and the corrected atypical formwork in the plan view of part B of FIG. 3.
  • 8 is an enlarged view of portion Y of FIG. 7.
  • 9 to 16 illustrate the errors between the atypical structure manufactured by the atypical formwork corrected by the present invention and the designed atypical structure, and the error between the atypical structure manufactured by the uncorrected atypical formwork and the designed atypical structure by model It is a drawing for.
  • a method for correcting deformation of an atypical formwork for manufacturing an atypical formwork corresponding to an atypical structure includes: (A) modeling a reference shape corresponding to the atypical structure by a previously registered program; (B) when concrete is poured into the reference shape, the reference deformation shape is modeled by considering the concrete side pressure applied to the reference shape, and calculating a reference deformation amount due to the difference between the reference deformation shape and the reference shape by a program; And (C) calculating a correction amount for the reference shape in consideration of the reference deformation amount, and modeling the correction shape in which the correction amount is reflected on the reference shape.
  • the atypical formwork 100 is made of a support 110 and a foam block 120.
  • the atypical formwork 100 is formed by coupling a foam block 120 to the support 110.
  • the foam block 120 is formed by stacking a plurality of foam liners 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e.
  • the foam liners 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e are made of a material such as styrofoam, which is easy to shape. Styrofoam is easy to shape, but as described above, deformation occurs due to the lateral pressure applied from the concrete 200 due to the low strength and elastic modulus of the EPS itself (see FIGS. 3 to 5).
  • the deformation correction method of the atypical formwork for manufacturing the atypical formwork corresponding to the atypical structure according to an embodiment of the present invention is, in consideration of the deformation of the atypical formwork 100 by the concrete 200 before hardening, the concrete 200 It is a technology for manufacturing the atypical formwork 100 so that the atypical structure is produced in the intended shape after curing of.
  • a reference shape S1 corresponding to an atypical structure is modeled by a previously registered program.
  • the reference shape S1 is the shape of the atypical formwork 100 corresponding to the atypical structure.
  • the reference deformation amount is calculated by the difference between the reference deformation shape S2 and the reference shape S1.
  • the reference deformation shape S21 is a shape in which the reference shape S1 is deformed by the lateral pressure of the concrete 200.
  • the previously registered program is a program in which finite element analysis is performed based on the reference shape (S1).
  • the previously registered program performs finite element analysis by modeling the concrete 200 and EPS foam liners (120a, 120b, 120c, 120d, 120e) before hardening for the state immediately after the concrete 200 is poured.
  • the maximum displacement of each point constituting elements in contact with the concrete 200 in the liners 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e is calculated.
  • the behavior of the concrete 200 before hardening is modeled by considering the size of the irregular formwork 100, the pouring speed, and the mixing of the concrete 200 through finite element analysis.
  • friction between the atypical formwork 100 and the concrete 200 before curing is considered.
  • the concrete 200 before hardening is set to behave like a non-Newtonian fulid, and the concrete 200 and EPS foam liner
  • the friction between (120a, 120b, 120c, 120d, 120e) is modeled as the friction force in the tangential direction is proportional to the force in the normal direction.
  • the support 110 coupled with the EPS foam liner (120a, 120b, 120c, 120d, 120e) is modeled as a rigid body assuming that it is sufficiently supported by temporary materials such as copper bars when the concrete 200 is poured.
  • the values of the variables used in the analysis are in accordance with Table 1.
  • the correction shape S3 is a shape in which the reference shape S1 is corrected in consideration of the deformation of the reference shape S1 by the concrete 200.
  • the correction amount is preferably calculated so that the correction deformation shape S4 matches the reference shape S1.
  • the correction deformation shape S4 is a shape in which correction formation is deformed by the lateral pressure of the concrete 200.
  • the correction amount is calculated according to Equation (1) on the premise that the error between the ratio of the correction deformation amount to the correction shape S3 and the ratio of the reference deformation amount to the reference shape S1 approaches zero.
  • Equation (1) r 0 ( ⁇ ) is a reference shape (S1), and f( ⁇ , r 0 ( ⁇ )) is a reference strain.
  • the reference deformation amount is calculated according to equation (2).
  • the reference deformation amount is calculated by the difference between the reference deformation shape (S2) and the reference shape (S1).
  • r 0 ( ⁇ ) is a function of the reference shape (S1), and at an arbitrary angle ( ⁇ ) and an arbitrary height (z) with respect to the central axis of the reference shape (S1), the reference shape ( It is a function according to the change of the radius (r 0 ) of S1).
  • r( ⁇ , r 0 ( ⁇ )) is a function of the reference deformation shape (S2), and an arbitrary angle ( ⁇ ) and an arbitrary height (z) with respect to the central axis of the reference shape (S1) ), it is a function according to the change of the radius (r) of the reference deformation shape (S2).
  • the corrected deformation amount is calculated by the difference between the corrected deformation shape S4 and the corrected shape S3.
  • the correction strain is calculated by Equation (3).
  • I is a function of the correction shape S3, and at an arbitrary angle ( ⁇ ) and an arbitrary height (z) with respect to the central axis of the reference shape S1, the radius (r 0 ) of the reference shape S1 in which the correction amount is reflected It is a function according to the change of
  • I is a function of the corrected deformation shape S4, and is a function in which an arbitrary angle ⁇ with respect to the central axis of the reference shape S1, the reference shape S1, and the correction amount are reflected.
  • the error is calculated by the difference between the ratio of the correction amount to the corrected shape and the ratio of the reference deformation amount to the reference shape. When the error approaches zero, it is verified that the correction shape S3 is modeled so that the correction deformation shape S4 matches the reference shape S1.
  • the error is calculated according to equation (4).
  • I the ratio of the reference deformation amount to the reference shape (S1).
  • I the ratio of the correction deformation amount to the correction shape S3.
  • equation (4) is reflected in equation (2), and a correction amount (x( ⁇ )) according to equation (1) is calculated.
  • the present invention calculates the correction amount for each foam liner according to the height constituting the atypical formwork, and the foam liner reflecting the correction amount for the lateral pressure at each point is stacked to form an atypical formwork, so that the intended atypical structure can be precisely manufactured. can do.
  • correction is performed according to the above-described process, and the atypical formwork 100 manufactured in the corrected shape S3 and the atypical formwork 100 manufactured in the reference shape S1.
  • the manufacturing precision of the atypical structure will be described.
  • FIG. 9 shows an atypical formwork 100 designed for manufacturing a cylindrical column.
  • the cylindrical column is designed with a radius of 300 mm and a height of 2,400 mm.
  • the irregular formwork 100 is manufactured in a standard of 1,200mm ⁇ 1,200mm ⁇ 2,400mm. Material properties are according to the values presented in Table 1.
  • the atypical formwork 100 is modeled as shown in FIG. 9 with a grid size of 50 mm according to a previously registered program.
  • FIG. 10 the concept of variables of finite element analysis models used for verification of the present invention and representative models for each variable are disclosed.
  • R denotes the radius of the cross section
  • A denotes the angle of the elevation ( ⁇ )
  • C denotes the radius of curvature of the elevation.
  • 300R-0A-0C which has a section radius of 300mm, an elevation angle of 0°, and an elevation radius of curvature of 0mm
  • analysis is performed while changing the section radius, elevation angle, and elevation radius of curvature to correct each model.
  • Table 2 shows the names of the models that performed the analysis and the values of variables.
  • the deformation occurring in the element of the surface of the EPS irregular formwork 100 in contact with the concrete 200 is calculated.
  • the correction amount is calculated by equation (5). Correction is performed by applying the calculated correction amount to each point of the EPS atypical formwork 100, and finite element analysis is performed again to calculate the deformation caused by side pressure after correction.
  • 11 and 12 show a case in which an atypical formwork 100 is manufactured as a reference shape (S1) for a model having a cross-section radius of 200 mm, 300 mm, and 400 mm under the same conditions of an elevation angle of 0° and a curvature radius of 0 mm.
  • S1 a reference shape
  • S3 a corrected shape
  • FIG. 13 and 14 show that, under the same conditions of a radius of cross section of 300 mm and a radius of curvature of the elevation of 0 mm, for a model having an elevation of 1.5°, 3°, and 4.5°, an atypical formwork 100 is formed as a reference shape (S1). It is a diagram for explaining the error with the designed atypical structure when manufactured and when the atypical formwork 100 is manufactured in the corrected shape (S3).
  • the deformation tends to increase when the inclined side, that is, the angle has a positive value, and the overall deformation slightly increases as the inclination angle increases.
  • the corrected models have almost no error compared to the shape of the designed atypical structure in which the shape of the atypical structure manufactured by the atypical formwork 100 is almost irrespective of the elevation angles of 1.5°, 3°, and 4.5°. have.
  • FIG. 15 and 16 show a case where an atypical formwork 100 is manufactured as a reference shape (S1) for a model having a radius of 300 mm of a cross section and a radius of curvature of the elevation of 8000 mm, 10000 mm, and 12000 mm at an angle of 0° Wow, when the atypical formwork 100 is manufactured in the corrected shape (S3), it is a view for explaining the error with the designed atypical structure.
  • the analysis models to which the curvature was applied to the elevation showed that the overall error slightly increased as the slope of the elevation increased before the correction was applied, but the overall trend was similar. After the correction was applied, the error was relatively constant depending on the angle, but it can be seen that the overall error slightly increased when the radius of curvature was 10,000 mm.
  • Table 3 discloses the degree of improvement for errors that occur before and after the correction is applied for each analysis model. The degree of improvement is calculated as the maximum error and the root mean square error.
  • the maximum error and the root mean square deviation from the intended shape before applying the correction were calculated as having values of 1 mm or more and 1.6 mm or less in all analysis models, and the largest of the maximum errors is the slope of the elevation.
  • the root mean square deviation the maximum value of 1.42 mm in the 300R-0A-12000C model with the largest elevation slope and the minimum value of 1.10 mm in the 200R-0A-0C model with the smallest radius were calculated.
  • the maximum error in all analysis models decreased by more than 90% to 0.2mm or less, and the root mean square deviation was also reduced by more than 90% to 0.1mm or less in all analysis models, so that the present invention It is confirmed that the precision was greatly improved after the deformation.
  • the present invention calculates the correction amount for each form liner according to the height constituting the atypical formwork, and the foam liner reflecting the correction amount for lateral pressure at each point is stacked to form an atypical formwork, thereby precisely manufacturing the intended atypical structure. I can do it.
  • the present invention can be applied to correct the deformation in producing an atypical formwork due to the lateral pressure of concrete.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Forms Removed On Construction Sites Or Auxiliary Members Thereof (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 비정형 구조물에 대응되는 비정형 거푸집을 제작하기 위한 비정형 거푸집의 변형보정방법은, (A) 기등록된 프로그램에 의해, 비정형 구조물에 대응되는 기준형상이 모델링되는 단계; (B) 기준형상으로 콘크리트가 타설될 때, 기준형상으로 가해지는 콘크리트측압이 고려되어 기준변형형상이 모델링되고, 프로그램에 의해 기준변형형상과 기준형상 간의 차이에 의한 기준변형량이 산출되는 단계; 및 (C) 기준변형량이 고려되어 기준형상에 대한 보정량이 산출되고, 보정량이 기준형상에 반영된 보정형상이 모델링되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

비정형 거푸집의 변형보정방법
본 발명은 비정형 거푸집의 변형보정방법에 관한 것이며, 상세하게는 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집의 변형을 고려하여, 비정형 거푸집을 제작하여 의도된 비정형 구조물을 제작할 수 있는 비정형 거푸집의 변형보정방법에 관한 것이다.
최근 건축적 아름다움에 대한 사회적 요구와 이를 실현시킬 수 있는 디지털 설계 기술 및 공학적 기술의 발달로 인해 비정형(Irregular Shape) 건축물이 증가하고 있다. 대표적인 사례로는 빌바오 구겐하임 미술관, 메르세데스-벤츠 미술관 등이 있으며, 국내에도 동대문디자인플라자, Tri Bowl 등의 비정형 건축물이 건설되었다.
현재 비정형 건축물의 시공에는 다른 재료들에 비해 성형성이 좋고 경제적이며 기존 건축물에도 주로 사용되었던 콘크리트가 주로 사용된다. 기존 비정형 콘크리트 건축물의 시공에는 정형 건축물의 시공에도 자주 사용되는 목재 비정형 거푸집, 강재 비정형 거푸집 등이 적용되었으며, 이중 곡면(Double curvature) 등 기하학적 형상이 복잡한 부분에는 EPS(Expanded Polystyrene) 비정형 거푸집이 적용되었다.
그러나 위와 같은 기존 비정형 거푸집의 가공에는 주로 CNC(Computerized Numerical Control) 공법이 사용되는데CNC 공법은 가공 정밀도가 비교적 정확하나 가공속도 느리며 특히 강재, 목재 비정형 거푸집의 경우 자중이 크기 때문에 설치, 시공이 불편하며 재료가 비싸다는 단점이 있다.
이에 비정형 거푸집에 대해 많은 연구가 진행되어 왔으며 왁스 비정형 거푸집, 엑츄에이터를 이용한 비정형 거푸집 등이 개발되었다(Hickert, 2015),(Schipper, 2011). 그러나 재료의 단가가 비싸고 정밀도가 낮아 상용화 단계에는 도달하지 못하고 있는 실정이기 때문에 경제적인 비정형 거푸집의 시공을 위해서는 단가와 자중이 낮은 재료를 빠른 속도로 가공하여 제작할 수 있는 비정형 거푸집의 개발이 필요하다.
이를 해결하기 위해, 기존 비정형 거푸집에 주로 사용되었던 강재, 목재와 비교하여 자중과 단가가 낮은 EPS를 폼라이너(Form-Liner)로 사용하고, 정밀하고 빠른 가공 속도를 위해 3D 프린팅 기술을 적용한 F3D(Free-Form Formwork 3D Printer) 기술을 도입하였다. EPS 폼라이너를 이용한 비정형 거푸집은 도 1에 도시된 공정을 거쳐 제작된다.
도 1을 참조하여 설명하면, 비정형 구조물을 제작하기 위한 비정형 거푸집 형상이 3차원 모델링되고. 이후, 절단장치에 의해 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)가 절단된다(도 1(a) 참조). 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)가 적층되어 폼블럭(120)이 제작된다. 폼블럭(120)이 지지체(110)에 의해 결합돤다. 도 1(c) 및 도 2를 참조하면, 비정형 거푸집은 각각의 폼블럭(120)이 조립되어 형성된다.
F3D 기술은 적층 제조 기술(Additive Manufacturing Technology)의 일종인 LOM(Laminated Object Manufacturing) 공정의 3D 프린터를 이용하여 EPS 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 제작하는 기술로, 판 형식으로 생산된 EPS를 열선, 혹은 레이저를 이용하여 절삭 가공 후 적층하는 방식이다.
그러나, F3D 기술로 제작된 EPS 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)는 정밀도가 높고 제작 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있지만 EPS 자체의 낮은 강도와 탄성계수로 인하여 비정형 거푸집에 작용하는 하중에 의해 큰 변형이 발생할 수 있다(Lee, 2017).
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 폼라이너로 콘크리트(200)에 의해 측압이 가해진다. 이때, 폼라이너에 가해지는 측압(Pa1 내지 Pa8)은 비정형 거푸집의 중심축을 기준으로 콘크리트(200)와 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)의 경계면 간의 거리에 따라 변형량이 가변되면서, 비정형 거푸집의 형상이 가변된다. 이러한 측압에 의한 각각의 폼 폼라이너마다의 변형에 의해, 설계된 도면대로 비정형 구조물이 제작되지 못하는 문제점이 있었다
도 4 및 도 5에서, 비정형 구조물의 대응되는 원래형상이 실선(S1)으로 표시되고, 측압에 의한 변형형상이 점선(S2)로 표시된다. 도 4 및 도 5는 원통 좌표계로 해석된 측압에 의한 폼라이너의 변형을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, r0는 비정형 거푸집의 중심축에서 원래형상(S1)까지의 거리이다. r은 비정형 거푸집의 중심축에서 변형형상(S2)까지의 거리이다. △r은 임의의 각도(θ)에서 변형형상의 반지름(r)과 원래형상의 반지름(r0)의 변형량이다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 한국등록특허 KR1625791B1에는 비정형 구조물용 비정형 거푸집 어셈블리를 이용한 시공 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집의 변형을 고려하여, 비정형 거푸집을 제작하여 의도된 비정형 구조물을 제작할 수 있는 비정형 거푸집의 변형보정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비정형 구조물에 대응되는 비정형 거푸집을 제작하기 위한 비정형 거푸집의 변형보정방법은, (A) 기등록된 프로그램에 의해, 비정형 구조물에 대응되는 기준형상이 모델링되는 단계; (B) 기준형상으로 콘크리트가 타설될 때, 기준형상으로 가해지는 콘크리트측압이 고려되어 기준변형형상이 모델링되고, 프로그램에 의해 기준변형형상과 기준형상 간의 차이에 의한 기준변형량이 산출되는 단계; 및 (C) 기준변형량이 고려되어 기준형상에 대한 보정량이 산출되고, 보정량이 기준형상에 반영된 보정형상이 모델링되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 mm은, (D) 보정형상으로 콘크리트가 타설될 때, 보정형상으로 가해지는 콘크리트측압이 고려되어 보정변형형상이 모델링되는 단계를 더 포함하고, 보정량은 보정변형형상이 기준형상에 매칭되게 산출된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 mm은, (E) 프로그램에 의해 보정변형형상과 보정형상 간의 차이에 의한 보정변형량이 산출되는 단계를 더 포함하고, 보정량은, 보정형상에 대한 보정변형량의 비율과, 기준형상에 대한 기준변형량의 비율 간의 오차가 0에 근접하는 것을 전제로, 식 (1)에 따라 산출되는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2020002129-appb-I000001
........식(1)
식(1)에서, r0(θ)는 기준형상이고, f(θ, r0(θ))는 기준변형량이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기준변형량(f(θ, r0(θ)))은 식(2)에 따라 기준변형형상과 기준형상의 차이에 의해 산출되되, 기준형상(r0(θ))은 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 기준형상의 반지름(r0)의 변화에 따른 함수에 의해 산출되고, 기준변형형상(r(θ, r0(θ))은 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 기준변형형상의 반지름(r)의 변화에 따른 함수에 의해 산출되는 것이 바람직하다.
f(θ, r0(θ))=r(θ, r0(θ))-r0(θ)...........................식(2)
본 발명의 일 실시예에 있어서, 보정변형량(
Figure PCTKR2020002129-appb-I000002
)은 식(3)에 따라 보정변형형상과 보정형상의 차이에 의해 산출되되, 보정형상(
Figure PCTKR2020002129-appb-I000003
)은 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 보정량이 반영된 기준형상의 반지름(r0)의 변화에에 따른 함수에 의해 산출되고, 보정변형형상(
Figure PCTKR2020002129-appb-I000004
)은 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ), 기준형상 및 보정량이 반영된 함수에 의해 산출되는 것인 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2020002129-appb-I000005
...식(3)
본 발명의 일 실시예에 있어서, 오차는 식(4)에 따라 산출되는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2020002129-appb-I000006
.........식(4)
식(4)에서,
Figure PCTKR2020002129-appb-I000007
은 기준형상에 대한 기준변형량의 비율이고,
Figure PCTKR2020002129-appb-I000008
는 보정형상에 대한 보정변형량의 비율이다.
본 발명은 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집의 변형을 고려하여, 비정형 거푸집을 제작하여 의도된 비정형 구조물을 제작할 수 있다.
본 발명은 비정형 거푸집을 구성하는 높이에 따른 폼라이너 별로 보정량을 산출하여, 각 지점별 측압에 대한 보정량이 반영된 폼라이너가 적층되어 비정형 거푸집을 형성함으로써, 의도된 비정형 구조물을 정밀하게 제작토록 할 수 있다.
도 1은 비정형 거푸집의 제조과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 콘크리트가 타설된 비정형 거푸집의 사시도을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 A-A의 단면도이다.
도 4는 도 3의 B부분의 평면도에서 폼라이너로 가해진 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집의 변형을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 4의 X부분의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형 거푸집의 변형보정방법의 순서도이다.
도 7은 도 3의 B부분의 평면도에서 폼라이너로 가해진 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집의 변형 및 보정적용된 비정형 거푸집을 설명하기 위한 도면이다. 도 8는 도 7의 Y부분의 확대도이다.
도 9 내지 도 16은 본 발명에 의해 보정적용된 비정형 거푸집에 의해 제작된 비정형 구조물과 설계된 비정형 구조물 간의 오차, 및 보정되지 않은 비정형 거푸집에 의해 제작된 비정형 구조물과 설계된 비정형 구조물 간의 오차를 모델별로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비정형 구조물에 대응되는 비정형 거푸집을 제작하기 위한 비정형 거푸집의 변형보정방법은, (A) 기등록된 프로그램에 의해, 비정형 구조물에 대응되는 기준형상이 모델링되는 단계; (B) 기준형상으로 콘크리트가 타설될 때, 기준형상으로 가해지는 콘크리트측압이 고려되어 기준변형형상이 모델링되고, 프로그램에 의해 기준변형형상과 기준형상 간의 차이에 의한 기준변형량이 산출되는 단계; 및 (C) 기준변형량이 고려되어 기준형상에 대한 보정량이 산출되고, 보정량이 기준형상에 반영된 보정형상이 모델링되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비정형 거푸집의 변형보정방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 비정형 거푸집(100)은 지지체(110) 및 폼블럭(120)으로 이루어진다. 도 1에 도시된 공정을 통해, 비정형 거푸집(100)은 폼블럭(120)이 지지체(110)에 결합되어 형성된다. 폼블럭(120)은 복수의 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)가 적층되어 형성된다. 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)는 형상가공이 용이한 스티로폼과 같은 재질로 이루어진다. 스티로폼은 형상가공은 용이하나, 상술했듯이 EPS 자체의 낮은 강도와 탄성계수로 인하여 콘크리트(200)에서 가해진 측압에 의해 변형이 발생한다(도 3 내지 도 5참조).
본 발명의 일 실시예에 따른 비정형구조물에 대응되는 비정형거푸집을 제작하기 위한 비정형 거푸집의 변형보정방법은, 경화전의 콘크리트(200)에 의해 비정형 거푸집(100)의 변형을 고려하여, 콘크리트(200)의 경화 후에 비정형 구조물이 의도된 형상으로 제작되게, 비정형 거푸집(100)을 제작하기 위한 기술이다.
우선, 기등록된 프로그램에 의해, 비정형 구조물에 대응되는 기준형상(S1)이 모델링된다. 기준형상(S1)은 비정형 구조물에 대응되는 비정형 거푸집(100)의 형상이다.
이어서, 기등록된 프로그램에 의해, 기준형상(S1)으로 콘크리트(200)가 타설될 때, 기준형상(S1)으로 가해지는 콘크리트측압이 고려되어 기준변형형상(S2)이 모델링되고, 프로그램에 의해 기준변형형상(S2)과 기준형상(S1) 간의 차이에 의한 기준변형량이 산출된다. 기준변형형상(S21)은 콘크리트(200)의 측압에 의해 기준형상(S1)이 변형된 형상이다.
기등록된 프로그램은 기준형상(S1)을 기준으로 유한요소해석이 수행되는 프로그램이다. 기등록된 프로그램은 콘크리트(200) 타설이 완료된 직후의 상태에 대해 경화 전 콘크리트(200)와 EPS 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 모델링하여 유한요소해석을 수행하며, EPS 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)에서 콘크리트(200)와 접촉하는 요소들을 구성하는 각 지점의 최대변위를 산출한다.
기등록된 프로그램에서, 유한요소해석을 통해 비정형 거푸집(100)의 크기, 타설 속도, 그리고 콘크리트(200)의 배합이 고려되어 경화 전 콘크리트(200)의 거동이 모델링된다.
접촉 조건을 사용하여 비정형 거푸집(100)과 경화 전 콘크리트(200)의 마찰이 고려된다. 그리고, 빠른 타설 속도와 비교적 낮은 비정형 거푸집(100)의 크기를 고려하여 경화 전 콘크리트(200)는 비뉴턴 유체(Non-Newtonian Fulid)와 같이 거동하는 것으로 설정되며, 콘크리트(200)와 EPS 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e) 사이의 마찰은 접선 방향의 마찰력이 법선 방향의 힘과 비례하는 것으로 모델링된다.
EPS 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)와 결합되는 지지체(110)는, 콘크리트(200) 타설 시 동바리 등의 가설재로 충분하게 지지된다고 가정하여 강체로 모델링된다. 해석에 사용된 변수들의 값은 표 1에 따른다.
Figure PCTKR2020002129-appb-T000001
기등록된 프로그램에 의해, 유한요소해석을 통해 계산된 EPS 폼라이너(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)의 지점별 변위에 대해 원형 좌표계를 기반으로 수립된 수학적 보정 방안에 의한 보정량과 보정량 적용 이후의 좌표가 계산된다(도 7 및 도 8참조).
이후, 프로그램에 의해, 기준변형량이 고려되어 기준형상(S1)에 대한 보정량이 산출되고, 보정량이 기준형상(S1)에 반영된 보정형상(S3)이 모델링된다. 보정형상(S3)은 콘크리트(200)에 의한 기준형상(S1)의 변형이 고려되어, 기준형상(S1)이 보정된 형상이다.
보정형상(S3)으로 콘크리트(200)가 타설될 때, 보정형상(S3)으로 가해지는 콘크리트측압이 고려되어 보정변형형상(S4)이 모델링된다. 이때, 보정량은 보정변형형상(S4)이 기준형상(S1)에 매칭되게 산출되는 것이 바람직하다. 보정변형형상(S4)은 콘크리트(200)의 측압에 의해 보정형성이 변형된 형상이다.
보정량은, 보정형상(S3)에 대한 보정변형량의 비율과, 기준형상(S1)에 대한 기준변형량의 비율 간의 오차가 0에 근접하는 것을 전제로, 식 (1)에 따라 산출된다.
Figure PCTKR2020002129-appb-I000009
........식(1)
식(1)에서, r0(θ)는 기준형상(S1)이고, f(θ, r0(θ))는 기준변형량이다.
식(1)에 따른 보정량(x(θ))이 산출되는 과정은 다음과 같다.
우선, 기준변형량이 식(2)에 따라 산출된다.
f(θ, r0(θ))=r(θ, r0(θ))-r0(θ)...........................식(2)
기준변형량은 기준변형형상(S2)과 기준형상(S1)의 차이에 의해 산출된다.
식(2)에서, r0(θ)는 기준형상(S1)에 대한 함수으로서, 기준형상(S1)의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 기준형상(S1)의 반지름(r0)의 변화에 따른 함수이다.
식(2)에서, r(θ, r0(θ))는 기준변형형상(S2)에 대한 함수으로서, 기준형상(S1)의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 기준변형형상(S2)의 반지름(r)의 변화에 따른 함수이다.
다음으로, 보정변형량은 보정변형형상(S4)과 보정형상(S3) 간의 차이에 의해 산출된다. 보정변형량은 식(3)에 의해 산출된다.
Figure PCTKR2020002129-appb-I000010
...식(3)
식(3)에서,
Figure PCTKR2020002129-appb-I000011
는 보정변형량에 대한 함수이다.
식(3)에서,
Figure PCTKR2020002129-appb-I000012
은 보정형상(S3)에 대한 함수로서, 기준형상(S1)의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 보정량이 반영된 기준형상(S1)의 반지름(r0)의 변화에에 따른 함수이다.
식(3)에서,
Figure PCTKR2020002129-appb-I000013
은 보정변형형상(S4)에 대한 함수로서, 기준형상(S1)의 중심축에 대한 임의의 각도(θ), 기준형상(S1) 및 보정량이 반영된 함수이다.
식(2) 및 식(3)에 의해 기준변형량과 보정변형량이 산출되면, 기준형상(S1)과 보정형상(S3)의 변형율에 대한 오차가 산출된다.
오차는 보정형상에 대한 보정변형량의 비율과, 기준형상에 대한 기준변형량의 비율 간의 차이에 의해 산출된다. 오차가 0에 근접할 때, 보정변형형상(S4)이 기준형상(S1)과 매칭되게, 보정형상(S3)이 모델링된 것으로 검증된다.
오차는 식(4)에 따라 산출된다.
Figure PCTKR2020002129-appb-I000014
.........식(4)
식(4)에서,
Figure PCTKR2020002129-appb-I000015
은 기준형상(S1)에 대한 기준변형량의 비율이다.
식(4)에서,
Figure PCTKR2020002129-appb-I000016
는 보정형상(S3)에 대한 보정변형량의 비율이다.
오차가 0에 근접할 때, 식(4)가 식(2)에 반영되어, 식(1)에 따른 보정량(x(θ))이 산출된다.
본 실시예에 있어서, 보정형상(S3)은 오차(= 보정형상에 대한 보정변형량의 비율 - 기준형상에 대한 기준변형량의 비율)이 0에 근접할 때의 보정량(x(θ))이 기준형상(S1)에 반영되어 모델링된다. 이에 따라, 본 발명은 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집의 변형을 고려하여, 비정형 거푸집을 제작하여 의도된 비정형 구조물을 제작할 수 있다.
아울러, 본 발명은 비정형 거푸집을 구성하는 높이에 따른 폼라이너 별로 보정량을 산출하여, 각 지점별 측압에 대한 보정량이 반영된 폼라이너가 적층되어 비정형 거푸집을 형성함으로써, 의도된 비정형 구조물을 정밀하게 제작토록 할 수 있다.
이하에서는 도 9 내지 도 16을 참조하여, 상술한 과정에 따라 보정이 수행되어 보정형상(S3)으로 제작된 비정형 거푸집(100)과, 기준형상(S1)으로 제작된 비정형 거푸집(100)에 의한 비정형 구조물의 제작 정밀도에 대해 설명하기로 한다.
도 9에는 원통형 기둥을 제작하기 위한 설계된 비정형 거푸집(100)이 도시된다. 원통형 기둥은 반지름 300mm, 높이 2,400mm로 설계된다. 비정형 거푸집(100)은 1,200mm× 1,200mm ×2,400mm 규격으로 제작된다. 재료 물성치는 Table 1에 제시된 값에 따른다. 비정형 거푸집(100)은 기등록된 프로그램에 따라 50mm의 격자 크기로 도 9와 같이 모델링된다.
도 10에는 본 발명의 검증에 사용된 유한요소해석 모델들의 변수에 대한 개념과 변수별 대표적인 모델들이 개시된다. 도 10에 개시된 각 모델의 이름에서 R은 단면의 반지름을 의미하며, A는 입면의 각도(θ), C는 입면의 곡률 반경(Radius of Curvature)을 의미한다. 단면의 반지름 300mm, 입면의 각도 0° 및 입면의 곡률 반경 0mm을 갖는 300R-0A-0C를 기준으로 단면 반지름, 입면 각도, 입면의 곡률 반경을 변경시키면서 해석을 수행하여 각 모델들에 대해 보정 방안 적용 이전과 이후 변형된 형상과 의도된 형상과의 오차를 계산함으로써 제안된 보정 방안이 비정형 형상을 갖는 부재를 대상으로도 적용이 가능함을 확인하고자 하였다. 표2에는 해석을 수행한 모델들의 이름, 변수의 값이 개시된다.
Figure PCTKR2020002129-appb-T000002
설정된 해석 모델들에 대해 유한요소해석을 수행하여 콘크리트(200)와 접촉하는 EPS 비정형 거푸집(100) 면의 요소에서 발생하는 변형이 계산된다. 각 요소들을 구성하는 지점들의 변위를 계산한 후, 식 (5)에 의해 보정량이 산출된다. 계산된 보정량을 EPS 비정형 거푸집(100)의 각 지점에 적용하여 보정이 수행되며, 다시 유한요소해석을 수행하여 보정 이후 측압에 의해 발생한 변형이 계산된다.
도 11 및 도 12는 입면의 각도 0° 및 입면의 곡률 반경 0mm인 동일조건에서, 단면의 반지름 200mm, 300mm, 400mm인 모델에 대해, 기준형상(S1)으로 비정형 거푸집(100)이 제작된 경우와, 보정형상(S3)으로 비정형 거푸집(100)이 제작된 경우에, 설계된 비정형 구조물과의 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 단면의 반지름을 변수로 갖는 해석 모델들의 경우 보정 적용 이전과 보정 적용 이후 모두 반지름이 가장 작은 200mm였을 때 각도에 따른 오차의 편차가 다른 모델들에 비해 작은 것으로 나타났다. 그리고, 보정 적용 이전의 모델들은 반지름이 300mm, 400mm로 증가함에 따라 전체적인 변형과 각도에 따른 변형의 편차가 더욱 증가함을 알 수 있다. 반면, 보정 적용된 모델들은 반지름이 300mm, 400mm로 증가하더라도, 비정형 거푸집(100)에 의해 제작된 비정형 구조물의 형상이 설계된 비정형 구조물의 형상과 비교하여 오차가 거의 없음을 알 수 있다.
도 13 및 도 14는 단면의 반지름 300mm, 입면의 곡률 반경 0mm인 동일 조건에서, 입면의 각도가 1.5°, 3°, 4.5°인 모델에 대해, 기준형상(S1)으로 비정형 거푸집(100)이 제작된 경우와, 보정형상(S3)으로 비정형 거푸집(100)이 제작된 경우에, 설계된 비정형 구조물과의 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 입면의 기울기를 갖는 해석 모델들의 경우 기울어진 측면, 즉 각도가 양의 값을 가질 때 변형이 증가하는 경향을 보였으며, 기울어진 각도가 증가함에 따라 전체적인 변형이 소폭 증가하였으며, 보정 적용 이전과 적용 이후 모두 불규칙적인 오차의 변동이 있음을 알 수 있다. 보정 적용된 모델들은 입면의 각도가 1.5°, 3°, 4.5°와 거의 무관하게, 비정형 거푸집(100)에 의해 제작된 비정형 구조물의 형상이 설계된 비정형 구조물의 형상과 비교하여 오차가 거의 없음을 알 수 있다.
도 15 및 도 16은 단면의 반지름 300mm, 그리고, 입면의 각도 0°에서, 입면의 곡률 반경이 8000mm, 10000mm, 12000mm인 모델에 대해, 기준형상(S1)으로 비정형 거푸집(100)이 제작된 경우와, 보정형상(S3)으로 비정형 거푸집(100)이 제작된 경우에, 설계된 비정형 구조물과의 오차를 설명하기 위한 도면이다. 도 16을 참조하면, 입면에 곡률이 적용된 해석 모델들은 보정 적용 이전에 입면의 기울기가 증가함에 따라 전체적인 오차가 소폭 증가하는 것으로 나타났으나, 전체적인 경향은 비슷하게 나타났다. 보정이 적용된 이후에는 각도에 따라 오차가 비교적 일정했으나 곡률 반경이 10,000mm일 때 전체적인 오차가 다소 증가함을 알 수 있다.
표 3은 각 해석 모델별로 보정 적용 이전, 이후 발생한 오차에 대한 개선도가 개시된다. 개선도는 최대 오차와 평균 제곱근 편차(Root Mean Square Error)로 계산된다.
Figure PCTKR2020002129-appb-T000003
표 3을 참조하면, 보정 적용 이전 의도된 형상과의 최대 오차 및 평균 제곱근 편차는 모든 해석 모델에서 1mm 이상, 1.6mm 이하의 값을 갖는 것으로 계산되었으며, 최대 오차 중 가장 큰 값은 입면의 기울기가 가장 큰 300R-4.5A-0C 모델에서 계산된 1.55mm, 가장 작은 최대 오차는 가장 작은 반지름을 갖는 200R-0A-0C 모델에서 1.12mm로 계산되었다. 평균 제곱근 편차의 경우, 가장 입면 기울기가 큰 300R-0A-12000C 모델에서 최대 값인 1.42mm가, 반지름이 가장 작은 200R-0A-0C 모델에서 최소값인 1.10mm가 계산되었다.
보정이 적용된 이후, 모든 해석 모델에서의 최대 오차가 0.2mm 이하로 90% 이상 감소하였으며, 평균 제곱근 편차 또한 모든 해석 모델에서 0.1mm 이하로 90% 이상 감소하여 본 발명이 EPS 비정형 거푸집(100)의 변형 이후 정밀도를 크게 향상시켰음이 확인된다.
300R-4.5A-0C모델 및 300R-0A-10000C 모델을 제외한 모델들은 최대 오차 및 평균 제곱근 편차 모두 보정이 적용 이후 96% 이상 향상되었다. 반면, 300R-4.5A-0C 모델의 경우 전체적인 오차는 작아 평균 제곱근 편차는 다른 모델들과 유사하게 96.8% 향상되었으나, 각도에 따른 오차의 불규칙적인 변동으로 인해 최대 오차가 비교적 크게 발생하여 최대 오차는 93.2%만이 향상되었다. 그러나 300R-0A-10000C 모델의 경우 계산된 오차들 간의 변동은 적었으나 전체적인 오차가 비교적 크게 발생하여 최대 오차와 평균 제곱근 편차가 각각 92.6%, 93.5%만이 향상되었다.
본 발명은 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집의 변형을 고려하여, 비정형 거푸집을 제작하여 의도된 비정형 구조물을 제작할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 비정형 거푸집을 구성하는 높이에 따른 폼라이너 별로 보정량을 산출하여, 각 지점별 측압에 대한 보정량이 반영된 폼라이너가 적층되어 비정형 거푸집을 형성함으로써, 의도된 비정형 구조물을 정밀하게 제작토록 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
[부호의 설명]
100: 비정형 거푸집
110: 지지체
120: 폼블럭
200: 콘크리트
본 발명은 콘크리트의 측압에 의한 비정형 거푸집을 제작하는데 변형을 보정하는데 적용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 비정형 구조물에 대응되는 비정형 거푸집을 제작하기 위한 비정형 거푸집의 변형보정방법에 있어서,
    (A) 기등록된 프로그램에 의해, 상기 비정형 구조물에 대응되는 기준형상이 모델링되는 단계;
    (B) 상기 기준형상으로 콘크리트가 타설될 때, 상기 기준형상으로 가해지는 콘크리트측압이 고려되어 기준변형형상이 모델링되고, 상기 프로그램에 의해 상기 기준변형형상과 상기 기준형상 간의 차이에 의한 기준변형량이 산출되는 단계; 및
    (C) 상기 기준변형량이 고려되어 상기 기준형상에 대한 보정량이 산출되고, 상기 보정량이 상기 기준형상에 반영된 보정형상이 모델링되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집의 변형보정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (D) 상기 보정형상으로 상기 콘크리트가 타설될 때, 상기 보정형상으로 가해지는 상기 콘크리트측압이 고려되어 보정변형형상이 모델링되는 단계를 더 포함하고,
    상기 보정량은 상기 보정변형형상이 상기 기준형상에 매칭되게 산출된 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집의 변형보정방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    (E) 상기 프로그램에 의해 상기 보정변형형상과 상기 보정형상 간의 차이에 의한 보정변형량이 산출되는 단계를 더 포함하고,
    상기 보정량은, 상기 보정형상에 대한 상기 보정변형량의 비율과, 상기 기준형상에 대한 상기 기준변형량의 비율 간의 오차가 0에 근접하는 것을 전제로, 식 (1)에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집의 변형보정방법.
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000017
    ........식(1)
    (상기 식(1)에서, r0(θ)는 상기 기준형상이고, f(θ, r0(θ))는 상기 기준변형량이다.)
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기준변형량(f(θ, r0(θ)))은 식(2)에 따라 상기 기준변형형상과 상기 기준형상의 차이에 의해 산출되되,
    상기 기준형상(r0(θ))은 상기 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 상기 기준형상의 반지름(r0)의 변화에 따른 함수로 산출되고,
    상기 기준변형형상(r(θ, r0(θ))은 상기 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 상기 기준변형형상의 반지름(r)의 변화에 따른 함수로 산출되는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집의 변형보정방법.
    f(θ, r0(θ))=r(θ, r0(θ))-r0(θ)...........................식(2)
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 보정변형량(
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000018
    )은 식(3)에 따라 상기 보정변형형상과 상기 보정형상의 차이에 의해 산출되되,
    상기 보정형상(
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000019
    )은 상기 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ) 및 임의의 높이(z)에서, 상기 보정량이 반영된 상기 기준형상의 반지름(r0)의 변화에에 따른 함수에 의해 산출되고,
    상기 보정변형형상(
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000020
    )은 상기 기준형상의 중심축에 대한 임의의 각도(θ), 상기 기준형상 및 상기 보정량이 반영된 함수에 의해 산출되는 것인 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집의 변형보정방법.
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000021
    ...식(3)
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 오차는 식(4)에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집의 변형보정방법.
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000022
    .........식(4)
    (상기 식(4)에서,
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000023
    은 상기 기준형상에 대한 상기 기준변형량의 비율이고,
    Figure PCTKR2020002129-appb-I000024
    는 상기 보정형상에 대한 상기 보정변형량의 비율이다.)
PCT/KR2020/002129 2019-02-15 2020-02-14 비정형 거푸집의 변형보정방법 Ceased WO2020167040A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0017594 2019-02-15
KR1020190017594A KR102320329B1 (ko) 2019-02-15 2019-02-15 비정형 거푸집의 변형보정방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020167040A1 true WO2020167040A1 (ko) 2020-08-20

Family

ID=72044671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/002129 Ceased WO2020167040A1 (ko) 2019-02-15 2020-02-14 비정형 거푸집의 변형보정방법

Country Status (2)

Country Link
KR (2) KR102320329B1 (ko)
WO (1) WO2020167040A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118241863A (zh) * 2024-03-13 2024-06-25 中国建筑第八工程局有限公司 一种清水混凝土模板加固施工方法
CN121302524A (zh) * 2025-12-15 2026-01-09 山东天元绿色建筑科技有限公司 一种预制混凝土内墙板模具参数化设计方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102299036B1 (ko) * 2020-11-12 2021-09-07 한밭대학교 산학협력단 비정형 콘크리트 패널 제작을 위한 수치추출방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130075030A (ko) * 2011-12-27 2013-07-05 주식회사 포스코 거푸집의 구조성능 평가 방법 및 이를 통하여 제조된 거푸집
KR20150143078A (ko) * 2014-06-13 2015-12-23 나창린 장대교각의 콘크리트 연속타설공법
KR101651532B1 (ko) * 2015-06-16 2016-08-29 삼성물산(주) 콘크리트 측압 시험장치 및 이를 이용한 콘크리트 측압 평가방법
KR101892685B1 (ko) * 2018-03-09 2018-08-28 (주)창소프트아이앤아이 거푸집패널 자동 모델링 방법
KR101916358B1 (ko) * 2018-03-09 2018-11-08 (주)창소프트아이앤아이 재고 정보를 이용한 거푸집패널 자동 모델링 시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100929144B1 (ko) * 2008-11-25 2009-12-01 한국유지관리 주식회사 지엔에스에스를 이용한 건축 구조물의 형상정보 획득 및 자세 관리 시스템
KR101625791B1 (ko) 2015-03-06 2016-05-30 연세대학교 산학협력단 비정형 구조물용 거푸집 어셈블리를 이용한 시공 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130075030A (ko) * 2011-12-27 2013-07-05 주식회사 포스코 거푸집의 구조성능 평가 방법 및 이를 통하여 제조된 거푸집
KR20150143078A (ko) * 2014-06-13 2015-12-23 나창린 장대교각의 콘크리트 연속타설공법
KR101651532B1 (ko) * 2015-06-16 2016-08-29 삼성물산(주) 콘크리트 측압 시험장치 및 이를 이용한 콘크리트 측압 평가방법
KR101892685B1 (ko) * 2018-03-09 2018-08-28 (주)창소프트아이앤아이 거푸집패널 자동 모델링 방법
KR101916358B1 (ko) * 2018-03-09 2018-11-08 (주)창소프트아이앤아이 재고 정보를 이용한 거푸집패널 자동 모델링 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118241863A (zh) * 2024-03-13 2024-06-25 中国建筑第八工程局有限公司 一种清水混凝土模板加固施工方法
CN121302524A (zh) * 2025-12-15 2026-01-09 山东天元绿色建筑科技有限公司 一种预制混凝土内墙板模具参数化设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102340642B1 (ko) 2021-12-16
KR20200099694A (ko) 2020-08-25
KR20210131971A (ko) 2021-11-03
KR102320329B1 (ko) 2021-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102340642B1 (ko) 비정형 거푸집의 변형보정방법
CN103422606A (zh) 构造柱免支模砌块及施工方法
CN102926538A (zh) 反力箱和反力墙的施工方法
CN116219881A (zh) 一种斜拉桥梁段标高偏差修正方法及系统
CN112560321B (zh) 一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法
CN117569610A (zh) 一种实现误差补偿的双曲面金属幕墙单元式安装施工方法
CN203742153U (zh) 建造混凝土结构的异形薄壳的模架结构
WO2019172475A1 (ko) 거푸집패널 자동 모델링 방법
CN105970995A (zh) 承台胎模
CN119167704B (zh) 一种曲线不等高墩连续刚构桥合龙顶推力的优化方法
CN115388850B (zh) 一种用于预制立柱安装的标高测量控制方法
JP3046517B2 (ja) ショートライン方式のプレキャストブロック製造装置
TWI702330B (zh) 鋼筋續接器及具有該鋼筋續接器之預鑄式建築結構
CN114016751B (zh) 垂直交叉式h型钢柱连接于钢混圆柱上的垂直度调整方法
WO2024186067A1 (ko) 건설용 3d 프린터 제어 방법
CN117846295A (zh) 一种双曲面带弧形倒角的楼梯扶手施工方法
CN212956599U (zh) 基于条形基础的模壳砖基础
CN115387510A (zh) 一种装配式墙体结构及其施工方法
CN114457919A (zh) 一种能够提高桁架安装精度的施工方法
CN114541570A (zh) 一种风琴式外立面结构及施工方法
CN113833494A (zh) 一种隧道用施工模板
CN108532938B (zh) 建筑框架设计方法
CN119163171B (zh) 管道一体化预留洞口墙体部件精准施工工艺
CN223446608U (zh) 一种滑膜钢筋保护层辅助工具
CN215150177U (zh) 一种叠合楼板构件的角钢模具

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20755367

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20755367

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1