[논문]설치 위치 정보를 포함한 배근시공상세도 작성 및 가공철근 자동 물량산출 시스템 개발

박현용; 이승현; 강태경; 이유섭

doi:10.5345/jkic.2008.8.2.063

문제 정의

이에 본 연구는 배근상태를 감안하여 정확한 이음 및 정착길이 등을 고려하여 현장에서 활용할 수 있는 배근 시공 상세도를 시스템 환경설정을 통하여 자동으로 작성하고 이에 따라 신속하게 부재별/배근별로 물량을 산출하는 시스템 및 철근의 최종 설치위치정보를 배근시공상세도 작성시스템에서 처리함으로서 Bar-List, Bar-Schedule 및 철근의 꼬리표에 정보를 부여하여 현장 내 입고된 또는 가공된 철근의 설치 위치에 따른 현장 내 운반을 최소화할 수 있는 시스템 개발 기반을 구축하는 것을 목적으로 한다.
본 절에서 설명하고자 하는 시스템의 처리과정은 우선 설계단계 성과물중 철근가공과 관련한 주심도, 구조평면도, 배근도, 상세도등을 입력함으로서 시스템 내에서 최종 산출물인 배근 시공상세도 작성단계까지의 전 단계에 단계별 절차를 설명하고자 하며, 시스템 내부적으로 자동 처리할 수 있는 부분 및 사용자 환경설정에 따른 처리기능을 간략히 설명하고자 한다. 그림 3은 시스템 전체 흐름을 나타내며, 시스템 처리를 위한 설계 성과물을 시스템으로 Import하여 시스템 내부적인 처리 절차에 따라 부재별 정보를 구축하고, 작업분류체계 및 철근 표준형 상등 기본적인 부재별 속성을 정의하면, 시스템에서 자동적으로 계산하기 위하여 개발된 산출 논리를 적용하여 집계 및 배근시공상세도를 작성한다.
본 절에서는 시스템의 최종 결과물인 배근시공상세도를 산출하기 위한 필수 요소인 부재 인식 과정을 간략히 소개할 것이다. Dwg파일형태의 설계 성과품이 시스템에 입력된 후 시스템 내부적인 처리를 할 수 있도록 Dwg파일을 변환하고 새로이 변환된 설계 Dwg파일을 기본으로 부재별 배근도 및 기본 속성을 입력하는 과정과 각 Layer의 정보에 따른 길이 및 위치정보를 인식하는 단계를 설명하고자 한다.
본 절에서는 시스템에서 적용한 철근물량산출 알고리즘에 관해 간략히 설명하고자 하며, 이와 더불어 생성되는 시공 상세도의 예를 보여주고자 한다. 다만 지면관계상 물량 산출이 까다로운 보(상부부문) 위주로 설명하고자 하며, 기둥 및 슬래브의 경우도 간략히 설명하고자 한다.
수 있는 기회를 제공할 수 있다. 본 연구는 이러한 노력의 일환으로 철근수량을 부재별/배근별로 가공형태에 따라 시공성을 고려한 이음 및 정착을 고려하여 보다 정확하고 신속하게 자동으로 물량을 산출할 수 있는 시스템 개발 기반을 구축하고, 이에 필요한 산출 알고리즘을 예시하여 보여주었다.

제안 방법

하지만 일반적으로 공사 수 주 후 철근 물량을 산출하는 과정은 숙련된 인력이 과도한 시간을 들여 철근 시공Bar-list 및 Bar-schedule을 직성하는형태로 업무가 진행되었다. 이에 본 연구에서는 서로 연결된 부재 Span의 철근배근 상태를 감안하여 이음길이와 정착 길이 등의 산출을 정확하고 신속하게 처리할 수 있는 알고리즘을 바탕으로 배근 시공 상세도를 자동으로 생성함과 동시에 자동적으로 물량을 산출하는 프로세스를 갖는다. 또한 철근의 설치 위치정보를 배근 시공 상세도 작성시스템에서 처리할 수 있게 하여 가공 철근 적하 작업 시 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 현장 내 소운반 작업의 효율을 개선할 수 있으며, 철근의 조달과정에서 그 정보에 따라 Barcode tag 및 RFID tag를 활용한 자재tracking 시스템 적용에 유연하게 대처할 수 있게 처리하였다.
또한 철근의 설치 위치정보를 배근 시공 상세도 작성시스템에서 처리할 수 있게 하여 가공 철근 적하 작업 시 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 현장 내 소운반 작업의 효율을 개선할 수 있으며, 철근의 조달과정에서 그 정보에 따라 Barcode tag 및 RFID tag를 활용한 자재tracking 시스템 적용에 유연하게 대처할 수 있게 처리하였다. 다만 본 연구에서 제시한 물량산출 알고리즘은 현장 중심의 시공성을 강조한 배근상태를 반영한 것이며, 공장가공을 통한 철근가공을 중심으로 한다.
수평근의 경우 산출의 정확성을 높이기 위하여 열별로 표시된 Sapn별 길이 값 안목길이 값을 사용하며, 수직근의 경우 층높이를 이용하여 산출하고, 이음 길이 값을 적용하여 계산한 후 집계된 결과에 대하여 3% 할증률만을 적용하여 산출하는 방식으로써 부재별로 배근도를 작성하고 구조평면에서 자료를 발췌하여 물량을 산출하는 방식이다. 산출결과 분석을 예로 들면 주근은 상부근과 하부근으로 구분하여 연결된 보의 상 부근과 하부근을 각각 비교하여 콘크리트 강도에 따라 각각 인장 및 압축 정착 값을 적용하여 계산하며, 늑근의 경우는 피복 두께를 감안하지 않고 보 둘레로 늑근의 길이를 산정한다. 할증처리 혹은 극한강도 설계방식에 의한 철근물량 산출은 모두 정확한 철근의 가공형태, 이음 및 정착, 피복두께 등을 가공 철근과 같이 고려하지 않고 처리하는 과정상의 한계가 있어 정확성이 다소 떨어진다고 볼 수 있다.
하나는 부재별 배근도의 입력작업이며, 또 다른 하나는 구조평면의 자료를 입력하는 것이다. 이 두 가지 자료를 이용하여 철근의 가공형상을 결정하고, 구조평면에 나타난 Span의 치수와 현장 개요부분에서 입력한 각 동별 충별 정보를 이용하여 철근의 길이를 산출한다. 이 때 다양한 구조 형상에 대한 탄력적인 처리를 위하여 사용자가 작업환경을 설정할 수 있다.
Dwg파일형태의 설계 성과품이 시스템에 입력된 후 시스템 내부적인 처리를 할 수 있도록 Dwg파일을 변환하고 새로이 변환된 설계 Dwg파일을 기본으로 부재별 배근도 및 기본 속성을 입력하는 과정과 각 Layer의 정보에 따른 길이 및 위치정보를 인식하는 단계를 설명하고자 한다.
공제 하여 배근할 길이를 산정한다. 각 Span별로 상하부 철근 대수를 각각 비교하여 가장 작은 수치를 전체 열에 배근 되는 것으로 판단하고 이 길이에 대한 형상을 판단하여 길이를 적용한다. 전체 열에 대하여 직선으로 처리하므로 시작되는 부분에 갈고리 처리를 한 후 사용되는 정척 철근을 배근한다.
있다. 구성된 평면의 각 노드부분의 기등은 층 단위로 시공이 이루어지므로, 산출하고자 하는 층의 기등과 상부로 연결되는 기등의 정보를 이용하여 해당 층의 층 높이 그리고 주근 대수를 이용하여 주근의 물량을 산출한다. 이때 연결되는 기둥의 철근과 연결되는 철근들은 콘크리트 강도에 따른 이음 길이를 적용하여 산출하고, 연결되는 않는 철근들은 정착길이를 적용하여 물량을 산출하게 된다.
본 시스템은 현장중심의 시공성을 고려한 가공형상별 철근 길이 값을 추출하는 알고리즘을 개발하여, 이에 따라 산출된 가공 형상별 길이 값을 집계하고 물량을 산출하며 Bar List를 생성하게 된다. 또한 이 정보를 활용하여 집계와 동시에 배근 시공상세도를 자동으로 작성토록 하고 있다.

대상 데이터

본 연구의 범위는 철근공사 업무 프로세스 중에서 철근 전문건설업체가 철근공사 관련 계약이 이루어진 후에 설계도면으로부터 추출한 정보에 따라 배근 시공 상세도 작성 과정 및 그에 따른 가공 철근의 수량을 산출하는 단계에 초점을 맞추고 있다. 계약 시 활용되는 물량견적 방법은 기본적으로 부재의 Span단위로 물량을 산출하는데 반하여 공사 수주후 철근 전문건설업체의 경우 물량산출을 하기 위하여 연결된 부재 Span 전체에 해당하는 물량을 산출한다.

성능/효과

이에 본 연구에서는 서로 연결된 부재 Span의 철근배근 상태를 감안하여 이음길이와 정착 길이 등의 산출을 정확하고 신속하게 처리할 수 있는 알고리즘을 바탕으로 배근 시공 상세도를 자동으로 생성함과 동시에 자동적으로 물량을 산출하는 프로세스를 갖는다. 또한 철근의 설치 위치정보를 배근 시공 상세도 작성시스템에서 처리할 수 있게 하여 가공 철근 적하 작업 시 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 현장 내 소운반 작업의 효율을 개선할 수 있으며, 철근의 조달과정에서 그 정보에 따라 Barcode tag 및 RFID tag를 활용한 자재tracking 시스템 적용에 유연하게 대처할 수 있게 처리하였다. 다만 본 연구에서 제시한 물량산출 알고리즘은 현장 중심의 시공성을 강조한 배근상태를 반영한 것이며, 공장가공을 통한 철근가공을 중심으로 한다.
시스템의 환경설정 및 부재의 배근정보 인식이 완료되면 시스템의 촤종적인 결과물인 배근사공상세도 Bar-List, Bar-Schedule 및 철근 가공 전표(tag)를 산출하기전의 중간田계로서 Zone정보를 설정하여 가공된 부재의 설치위치정보를 시스템에서 확인할 수 있게 하였다 그리고 출력된 결과물에서도 가공된 철근의 설치위치를표현함으로서, 가공자는 설치위치별 부재별 묶음을 구분하는 것이 용이하며, 시공자의 경우는 부재별 설치위치에 대한 정보를 알려줌으로서 적하 및 설치위치로의 운반 최적화 및 가공 부재의 식별을 용이하게 함으로써, 운반 및 적하에 소요되는 작업 시간의 절감효과가 기대할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 현장의 야적장 관리 측면에서도 설치위치정보에 따른 적하를 유도할 수 있어 현장의 효율적인 운용을 할 수 있을 것으로 판단된다.

후속연구

또한, 한국건설기술연구원(2008)의 “건설공사 표준품셈” 에 제시된 철근 재료의 할증률에 의하면 이형철근일 경우 보통의 경우 3%, 교량지하철 및 이와 유사한 복잡한 구조물의 주철근일 경우 6~7%로서, 이는 기관별, 공사별, 현장별로 상이한 수치를 적용하고 있음을 보여주는 한 예로서 신뢰성 높은 할증률을 제시하기 위하여 보다 정확한 적산방법을 통한 많은 적용 대상별 실적자료의 축적 및 분석을 통하여 철근의 할증률을 제시해야 할 것이다.
본 연구에서 제안하고자 하는 배근시공상세도 작성 및 자동물량산출시스템은 설계도면에 주어진 데이터를 이용하여 철근배근을 논리적으로 구성한 알고리즘에 의하여 배근 시공상세도를 작성하고 이에 따라 가공철근의 물량을 자동으로 산출하는 시스템으로, 현장에서 수행주인 시공상세도 작성 시간을 단축함과 동시에 철근공사의 효율적인 관리도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
또한 현장의 야적장 관리 측면에서도 설치위치정보에 따른 적하를 유도할 수 있어 현장의 효율적인 운용을 할 수 있을 것으로 판단된다. 그림 8은 zone정보 설정을 보여주는 화면이며, 왼쪽의 도구상자를 활용하여 해당 설치장소를 선택하면 해당 구간의 모든 부재에 대하여 Zone정보를 부여하게 된다.
그림 8은 zone정보 설정을 보여주는 화면이며, 왼쪽의 도구상자를 활용하여 해당 설치장소를 선택하면 해당 구간의 모든 부재에 대하여 Zone정보를 부여하게 된다. 이와 같은 설치 위치정보는 시스템 서버에 저장이 되어 향후 PDA 및 Web 을 통한 현장에서의 설치정보 확인 및 검수시 물량집계에 따른 입고량 파악, 입고된 물량의 적하장 이동 또는 설치장소로의 즉각적인 이동을 통한 현장 내 물류이동비용을 절감시킬 수 있을 것으로 예상된다. 이와 같이 웹을 통하여 서비스가 이뤄진다면 발주처 및 시공사에서는 물량의 입출고 현황, 설치 위치추적에 의한 작업 공정률까지도 파악 가능할 것이라 예상된다.
또한, 작성 프로그램에서 Zone정보를 입력함으로서 가공 부재의 현장 입고시 송장에 의한 검수절차를 빠르게 진행할 수 있으며, 설치위치 파악을 통한 현장 내 운반용이 및 운반 실수로 인한 시공 지연을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 그림 15 는 Zone정보를 포함한 Bar-List의 예를 나타낸 것이다.
또한, 제안하고자 하는 시스템은 설치위치정보를 배근 시공상세도의 작성 전에 설정함으로서 시공자로 하여금 입고 및 가공된 철근의 설치위치 파악을 용이하게 하며, 검수시 설치 위치 정보 확인을 통한 최적의 적하장 및 설치장소에 자재를 이동시킬 수 있어 현장 내 소운방 작업의 효율을 개선할 수 있을 것으로 예상된다. 그리고 현재는 웹을 통하지 않은 오프라인시스템에서 작업이 진행되어 결과물을 출력하여 처리하여야 하지만 웹을 통한 온라인 서비스의 구축이 된다면 발주처/시공사/철근 전문건설업체/가공공장 등의 다양한 최종사용자 (End-User)가 구성이 되어 철근물량산출, 가공정보 및 위치정보 등 다양한 결과를 제시할 것으로 판단된다.
예상된다. 그리고 현재는 웹을 통하지 않은 오프라인시스템에서 작업이 진행되어 결과물을 출력하여 처리하여야 하지만 웹을 통한 온라인 서비스의 구축이 된다면 발주처/시공사/철근 전문건설업체/가공공장 등의 다양한 최종사용자 (End-User)가 구성이 되어 철근물량산출, 가공정보 및 위치정보 등 다양한 결과를 제시할 것으로 판단된다. 또한 설계 파일의 입력정보를 Dwg파일로 처리함에 있어 CAD파일의 버전이 상위 버전으로 업그레이드(upgrade) 되었을 경우에 따른 호환성 부분을 보완하기 위하여 자료가 공개된 2차원 CAD의 표준파일 Dxf의 활용방법도 고려되어야 할 것으로 판단된다.
그리고 현재는 웹을 통하지 않은 오프라인시스템에서 작업이 진행되어 결과물을 출력하여 처리하여야 하지만 웹을 통한 온라인 서비스의 구축이 된다면 발주처/시공사/철근 전문건설업체/가공공장 등의 다양한 최종사용자 (End-User)가 구성이 되어 철근물량산출, 가공정보 및 위치정보 등 다양한 결과를 제시할 것으로 판단된다. 또한 설계 파일의 입력정보를 Dwg파일로 처리함에 있어 CAD파일의 버전이 상위 버전으로 업그레이드(upgrade) 되었을 경우에 따른 호환성 부분을 보완하기 위하여 자료가 공개된 2차원 CAD의 표준파일 Dxf의 활용방법도 고려되어야 할 것으로 판단된다. 이외 시공성 이외의 요소를 고려하여 철근 자재의 Loss율을 최소화할 수 있는 배근 알고리즘의 개발이나 배근형상에 대한 기준마련 및 물량산출 비교등과 같은 현장 적용성 테스트 등 향후 철근 공사 효율성 제고를 위해 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.
또한 설계 파일의 입력정보를 Dwg파일로 처리함에 있어 CAD파일의 버전이 상위 버전으로 업그레이드(upgrade) 되었을 경우에 따른 호환성 부분을 보완하기 위하여 자료가 공개된 2차원 CAD의 표준파일 Dxf의 활용방법도 고려되어야 할 것으로 판단된다. 이외 시공성 이외의 요소를 고려하여 철근 자재의 Loss율을 최소화할 수 있는 배근 알고리즘의 개발이나 배근형상에 대한 기준마련 및 물량산출 비교등과 같은 현장 적용성 테스트 등 향후 철근 공사 효율성 제고를 위해 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.

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