[논문]3D 객체 모델과 구조해석 프로그램의 인터페이스 설계

박재근; 김민희; 이광명; 최정호; 신현목

[국내논문] 3D 객체 모델과 구조해석 프로그램의 인터페이스 설계
Design of Interface between 3D Object Model and Structure Analysis Program 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.21 no.3, 2008년, pp.247 - 252

박재근 (성균관대학교 건설환경시스템공학과 BK21 U-City 건설인력양성사업단) , 김민희 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) , 이광명 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) , 최정호 (국립한경대학교 토목공학과) , 신현목 (성균관대학교 건설환경시스템공학과)

초록
AI-Helper

최근 전세계적으로 3차원 객체 모델(3D Object Model)을 활용하여 건설 프로젝트의 생애주기 동안 참여주체들이 효과적으로 정보를 공유하고 관리할 수 있도록 하는 가상건설시스템의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이 논문에서는 가상 공간에서 토목구조물의 해석 및 설계를 위하여 반드시 필요한 구조물의 3차원 객체모델과 구조해석 시스템과의 인터페이스 설계를 다루었다. 3D 객체모델 생성에 필요한 인관 매개변수모델링 기법과 구조물의 구조해석에 필요한 다양한 변수를 고려할 수 있는 제품계층구조(product breakdown structure, PBS) 구축 방안을 제시하였다. PBS 구성시 3D 객체 모델 정보로부터 구조 해석에 필요한 속성 정보만을 추출하여 해석 프로그램에 적용이 가능하게 하였으며, 협업작업에 의해 결정되는 여러 수치를 다시 객체정보로 추가 작업 없이 전달하여 3D 객체 모델과 연동되어 변화될 수 있는 인터페이스 프로그램 설계 방안을 제안하였다. 향후 이 연구의 결과를 기반으로 개발된 3D 객체모델과 구조해석 시스템의 인터페이스 프로그램이 가상건설 시스템 구현에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the virtual construction system in which project participants efficiently share and control the information throughout the life-cycle of construction project using 3D object models is being developed all over the world. In this paper, a design of interface between 3D object model of structures and structural analysis system that is essential for the analysis and design of civil structures in the virtual space is treated. The relation parametric modeling technique that is needed to make the 3D object models and the construction method of product breakdown structure(PBS) that considers the several parameters for the structural analysis are presented. PBS is built so that it is possible to extract needed attribute information from 3D object model and to apply it to the structural analysis. Design methodology for interface program is proposed that several numerical values determined by the cooperative work same as structural analysis are delivered to 3D object models without additional work. An interface program between 3D object models and structural analysis system developed based on the proposed method would be effectively used to develop virtual construction system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

3D 모델에서 구조물의 각 절점을 그대로 불러들여 일정한 패턴을 가지고 요소 분할을 한다면 사용자의 구조적인 지식이 포함되지 않을 뿐 아니라 불필요한 요소 분할의 발생으로 인한 비효율적인 해석이 수행될 수 있다. 따라서 이 연구에서는 기존의 연구에서 이루어진 구조물의 종류와 형상 및 하중재하패턴을 변수로 하여 그에 따라 발생 가능한 여러가지 요소 분할 사례를 DB화하여 사용자의 목적에 맞는 요소 분할 사례를 선택할 수 있도록 하였다.
그러나 효율적인 협업 환경을 조성하기 위해서는 3D 객체 모델 데이터 기반으로 작성된 모델이 해석을 위한 각 객체의 속성정보를 지니는 것이 필수적이다. 따라서 이 연구에서는 비선형 유한요소 해석을 위한 데이터를 포함할 수 있으며 사용자 입장의 확장성을 갖는 3D 객체 모델을 생성할 수 있는 3D 모델러를 사용하여 연구를 수행하였다.
따라서 이 연구에서는 효율적인 토목구조물 설계 시스템개발을 위한 3차원 모델 데이터를 구축하기 위해 3D 모델 러를 이용하여 제품계층구조(product breakdown structure, PBS) 기반의 연관 매개변수 모델링 (relation parametric modeling)을 수행하였다. 여기서 추출된 속성정보를 활용한 사전해석 및 다른 프로그램과의 호환성 검토를 실시하였고, 3차원 모델 데이터와 유한요소 해석 프로그램(RCAHEST) (김태훈 등, 2006)과의 연동을 위한 인터페이스 프로그램의 설계에 대한 연구를 수행하였다.

제안 방법

RC 교각의 기 등과 기초를 이루고 있는 최소단위의 철근들을 스터럽, 횡 철근, 주철근 기초콘크리트 교각 콘크리트 등의 기능 단위로 모델링한다. 이렇게 교각을 이루는 모든 부품들이 구성되면, 표 1과 같이 각각의 부품들을 일정한 관계, 예를 들면, 주철근과 횡 철근은 맞닿아 있다는 구속조건을 부여하여 철근과 콘크리트를 구성하였다.
여기서 추출된 속성정보를 활용한 사전해석 및 다른 프로그램과의 호환성 검토를 실시하였고, 3차원 모델 데이터와 유한요소 해석 프로그램(RCAHEST) (김태훈 등, 2006)과의 연동을 위한 인터페이스 프로그램의 설계에 대한 연구를 수행하였다. 또한 이 연구에서 인터페이스 프로그램에 의해 변환되는 매개변수(parameter) 데이터가 3D 객체 모델과 서로 상호 연동하여 해석 후 설계 변경이 자동으로 수행될 수 있도록 설계하였다.
수행하였다. 여기서 추출된 속성정보를 활용한 사전해석 및 다른 프로그램과의 호환성 검토를 실시하였고, 3차원 모델 데이터와 유한요소 해석 프로그램(RCAHEST) (김태훈 등, 2006)과의 연동을 위한 인터페이스 프로그램의 설계에 대한 연구를 수행하였다. 또한 이 연구에서 인터페이스 프로그램에 의해 변환되는 매개변수(parameter) 데이터가 3D 객체 모델과 서로 상호 연동하여 해석 후 설계 변경이 자동으로 수행될 수 있도록 설계하였다.
위에서 설계한 인터페이스를 일반적인 토목구조물인 RC 교각에 적용해 보았다. 철근콘크리트 교각의 3D 객체 모델데이터와 해석프로그램 간의 연계에 대한 전체적인 프로세스를 그림 3에 나타내었다.
이 연구에서는 일반적인 구조해석 프로그램뿐만 아니라 비선형 유한요소해석에서 필요로 하는 매개변수를 기반으로 형상 정보와 재료구성 및 하중 정보에 초점을 두어 3차원 객체 모델의 속성정보에서 일반적인 매개변수들을 수용하여 연계시스템 내에 구축된 데이터베이스 중 단면 형상과 같은 형상 정보, 철근 종류와 같은 재료구성 또는 지진하중과 같은 하중 정보를 불러올 수 있는 기능을 구현하여 좀 더 효율적인 해석과 설계가 가능한 연계 방안을 모색하여 정확한 정보 수용 및 정보전달이 가능한 인터페이스로 설계하였다.
해석을 위한 입력데이터가 완성된다. 이때 3D 객체 모델 데이터 기반의 3D 모델에 시공단계에 관한 정보가 포함되어 있다면 이를 고려한 해석이 가능하도록 설계하였다.
한다. 이와 같은 내용을 포함한 인터페이스 프로그램을 적용하여 PBS를 기반으로 연관 매개변수모델(relation parametric model)로 구성된 3차원 객체 모델의 속성정보를 받아들이고 구축된 데이터베이스를 사용하여 해석을 위한 입력데이터가 완성되면 일반적인 탄성 해석 및 비선형 유한요소해석을 수행한다. 해석을 수행하여 얻은 결과를 바탕으로 단면을 검토 하고 성능을 검사하여 구조물이 안전하게 기능을 수행할 수 있는지를 판단하여 설계변경 여부를 검토한다.
구성되어 있다. 인터페이스 프로그램을 이용하여 모델의 속성정보에서 구조해석 및 설계를 위하여 필요한 정보 획득 및 구조해석에 적합하도록 입력자료를 생성한다. 생성된 입력자료를 이용하여 구조해석 및 설계를 수행하고 산출된 단면치수, 철근량 등를 인터페이스 프로그램을 이용하여 3D 객체 모델로 전송하게 되면 모델은 자동적으로 해석 및 설계를 반영한 모델로 자동으로 수정된다.
이와 같은 내용을 포함한 인터페이스 프로그램을 적용하여 PBS를 기반으로 연관 매개변수모델(relation parametric model)로 구성된 3차원 객체 모델의 속성정보를 받아들이고 구축된 데이터베이스를 사용하여 해석을 위한 입력데이터가 완성되면 일반적인 탄성 해석 및 비선형 유한요소해석을 수행한다. 해석을 수행하여 얻은 결과를 바탕으로 단면을 검토 하고 성능을 검사하여 구조물이 안전하게 기능을 수행할 수 있는지를 판단하여 설계변경 여부를 검토한다. 철근의 추가 배근이나 구조물의 기하학적인 변경사항 등은 인터페이스프로그램을 통하여 매개변수로 정의하여 3D 객체 모델의 속성정보 데이터로 전송된다.

대상 데이터

본 논문은 건설교통부가 출연하고 한국건설교통기 술 평가원에서 위탁시행한 건설기술혁신사업 (과제번호: 06첨단융합 E01)의 지원으로 이루어진 것으로.본 연구를 가능케 한 건설교통부 및 한국 건설교통기술평가원에 감사드립니다 .

후속연구

이 연구에서 제안한 3D 객체 모델과 구조 해석프로그램 간의 연계방안을 기반으로 하는 인터페이스 프로그램은 단순 주어진 조건만을 이용한 설계가 아닌 상호 연동을 위한 전략적 개념을 기초로 설계하였으며 이러한 설계는 인터페이스 프로그램 개발에 기초 자료로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
토목 건설 분야에서 3차원 프로덕트 모델을 기반으로 하는 협업 환경을 조성하고 이러한 협업 환경 내에서 하나의 참여 주체로서 구조설계 프로세스를 통합 자동화 하는 시스템의 개발은 기존의 설계 방법에 비하여 작업의 효율성을 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 생산성 향상에도 크게 이바지할 것으로 판단된다.

참고문헌 (11)

김태훈, 신현목 (2006) 비선형 유한요소해석을 이용한 철근콘크리트 교량의 내진성능평가, 한국지진공학회 논문집 10(2), pp.31-38

원문보기 상세보기
신태송, 조영상, 천진호 (2007) 3차원 가상건설기반 건축구조시스템의 개발방향, 한국전산구조공학회 학술발표회, pp.346-351
심창수, 김용한, 전승민 곽태영 (2007) 구조물의 3차원 설계 패러다임을 위한 지침에 대한 고찰, 한국전산구조공학회 학술발표회, pp.301-306
송규동, 송승영, 정우신 (2007) 3차원 CAD정보를 활용한 건축설비 자동화 시스템 구축에 관한 기초연구, 한국전산구조공학회 학술발표회, pp.357-360
이윤범, 김민석, 이광명, 신현양, 박경래 (2007) 교량 상세 설계 및 시공을 위한 DMU 기술 적용 방안 연구, 한국전산구조공학회 학술발표회, pp.277-282
이윤범, 김민석, 이광명, 신현양, 박경래 (2007) 교량 상세 설계 및 시공을 위한 DMU 기술 적용 방안 연구, 한국전산구조공학회 학술발표회, pp.277-282
한국건설교통기술평가원 (2005) 제작.시공 및 유지관리와 연계된 강교 설계자동화 시스템 개발
Glymph, J., Shelden, D., Ceccato, C., Mussel, J., Schober, H. (2004) A parametric strategy for free-form glass structures using quadrilateral planar facets, Automation in Construction, 13(2), pp.187-202

상세보기
Howard, R., Bjork, B.C. (2008) Building information modeling - Experts' views on standardisation and industry deployment, Advanced Engineering informatics, 22(2), pp. 271-280

상세보기
Lin, B. T., Hsu, S. H. (2008) Automated design system for drawing dies, Expert Systems with Applications, 34(3), pp.1586-1598

상세보기
Potal, M. (2004) Virtual Building for Construction Projects, the IFFE Computer Society

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증