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오피스 건물에 대한 BIM기반 구조설계 프로세스의 적용사례

Application Case Study on the BIM based Structural Design Process for Office Buildings

韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.24 no.3 = no.118, 2012년, pp.301 - 312  

신태송 (동명대학교 건축공학과) ,  엄진업 (동명대학교 건축공학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 가상건설시스템 개발 연구를 통해 구축된 BIM 기반 구조설계 프로세스와 개발 시스템을 적용하여 오피스 건물을 대상으로 사례 연구를 수행하였으며, 그 결과로부터 프로세스 및 개발 시스템의 적용에 따른 업무의 생산성과 경제성을 평가하였다. 사례 연구는 강구조를 주요 대상으로 하여, 구조해석모델 및 기본설계도서를 시작으로 기본실시모델과, 실시구조모델의 생성을 단계적으로 수행하였으며, 완성된 실시구조모델을 IFC를 이용하여 통합모델을 구축하여 다양한 BIM 설계도구와의 상호운용성을 검토하였다. BIM 프로세스를 구축하여 업무환경을 효율적으로 개선할 수 있었고, 접합부 모델링 자동화로 업무의 생산성을 향상시킬 수 있었다.

Abstract AI-Helper

This paper studied the applicable case study on the BIM, based on a structural design process for office buildings. The design process and the applicable system are provided from the results of the research project on the system development of a virtual construction. The case study evaluated the wor...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

  • 본 연구에서 적용하고 있는 BIM 기반 구조설계 프로세스에서는 설계 단계에 따른 전문분야별 모델(기본구조모델, 실시 구조모델) 이외에 설계 정보의 통합을 목적으로 설계 단계별 통합 모델을 구축한다. 통합 모델은 일반적으로 건축설계 분야의 모델 코디네이터에 의해 수행되어지며, 건설 분야의 국제산업표준인 IFC(Industry Foundation Classes), 직접 연결 (direct link) 등 다양한 방법이 적용되어질 수 있다.
  • 본 연구에서는 기존 연구를 통해 제안된 프로세스와 구축된 시스템에 대하여 전반적으로 소개하고, 오피스 건물을 대상으로 BIM 기반의 구조설계 프로세스를 적용한 사례 연구를 진행하였다. 사례 연구는 강구조물을 대상으로 하였으며, 구조 해석은 완료된 것으로 가정하였고, 구조해석모델로부터 기본 실시모델과 실시구조모델을 단계적으로 완성하는 것까지를 연구의 범위로 하였다.
  • 본 연구에서는 사전 연구를 통해 구축된 BIM 기반 구조설계 프로세스와 프로세스의 효율적인 수행을 위해 개발된 시스템을 적용하여 복합 시설물을 대상으로 사례 연구를 수행하였으며, 이를 통해 적용된 BIM 프로세스와 개발 시스템에 대한 업무의 생산성 및 경제성을 평가하였다. 평가 방법은 철골 디테일 실무 업체 세 곳을 대상으로 사례 연구의 내용을 시연하였으며, 참여한 실무자들의 경험을 바탕으로 대상 프로젝트를 진행하는데 소요되는 대략적인 시간을 설문 방식으로 조사하였다.
  • 사례 연구는 강구조물을 대상으로 하였으며, 구조 해석은 완료된 것으로 가정하였고, 구조해석모델로부터 기본 실시모델과 실시구조모델을 단계적으로 완성하는 것까지를 연구의 범위로 하였다. 연구에서는 사례 연구 결과를 바탕으로 BIM 기반 구조설계 프로세스의 적용성 및 효율성을 기존 프로세스와 비교․분석함을 연구의 목적으로 한다.

가설 설정

  • 디테일러는 전달받은 도면 및 디테일 스케줄을 이용하여 실시구조모델을 완성한다. 본 연구에서는 디테일 설계는 완료된 것으로 가정하였으며, 설계 결과를 이용하여 기본실시모델에 접합부 모델을 추가 생성하여 실시구조모델을 완성하였다.
  • 본 연구에서는 기존 연구를 통해 제안된 프로세스와 구축된 시스템에 대하여 전반적으로 소개하고, 오피스 건물을 대상으로 BIM 기반의 구조설계 프로세스를 적용한 사례 연구를 진행하였다. 사례 연구는 강구조물을 대상으로 하였으며, 구조 해석은 완료된 것으로 가정하였고, 구조해석모델로부터 기본 실시모델과 실시구조모델을 단계적으로 완성하는 것까지를 연구의 범위로 하였다. 연구에서는 사례 연구 결과를 바탕으로 BIM 기반 구조설계 프로세스의 적용성 및 효율성을 기존 프로세스와 비교․분석함을 연구의 목적으로 한다.
  • 본 사례 연구는 미래형자동차 통합R&D센터로 지상 10층, 지하 4층 규모의 복합시설물을 대상으로 하며, 그 개요는 표 1과 같다. 사례 연구에서는 구조 기본설계는 완료된 것으로 가정하였으며[㈜삼우구조컨설턴트 수행], 기본설계 결과인 구조해석모델(Midas/Gen)과 기본설계 도서[구조도면(베이직 및 스탠다드), 구조계산서 등]를 시작으로 실시설계 프로세스에 따라 기본실시모델과 실시구조모델을 완성하기 까지를 사례 연구의 범위로 선정하였다. 사례 연구는 강구조를 주요 대상으로 수행하였지만, 철골과 철근콘크리트 부재의 관계를 고려하기 위하여 기본실시모델에는 철근콘크리트 구조를 포함하였으며, 구조실시모델에서는 철근콘크리트 배근 모델링은 제외하고 철골 접합부 모델링만 수행하였다.
  • 프로젝트에는 초급 기술자 2명(사원급, 경력 2년 이하), 중급 기술자 1명(대리급, 경력 5년 이하)이 참여하는 것으로 가정하였다. 설문에는 기본설계도서에는 오류가 없는 것으로 가정하였으며, 오류로 인해 설계 및 제작 업체에 질의하고 답변 받는 과정은 제외하였다.
  • 평가 방법은 철골 디테일 실무 업체 세 곳을 대상으로 사례 연구의 내용을 시연하였으며, 참여한 실무자들의 경험을 바탕으로 대상 프로젝트를 진행하는데 소요되는 대략적인 시간을 설문 방식으로 조사하였다. 프로젝트에는 초급 기술자 2명(사원급, 경력 2년 이하), 중급 기술자 1명(대리급, 경력 5년 이하)이 참여하는 것으로 가정하였다. 설문에는 기본설계도서에는 오류가 없는 것으로 가정하였으며, 오류로 인해 설계 및 제작 업체에 질의하고 답변 받는 과정은 제외하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강구조물의 실시설계에서 구조 엔지니어의 역할은? 일반적으로 강구조물의 실시설계는 업무의 전문성으로 구조 엔지니어와 디테일러(detailer)로 분리되어 진행된다. 구조 엔지니어는 기본설계 데이터를 바탕으로 디테일 설계를 수행하고, 그 결과를 도면(스탠다드) 형태로 디테일러에게 전달한다. 디테일러는 전달받은 도면 및 디테일 스케줄을 이용하여 실시구조모델을 완성한다.
오피스 건물에 대한 BIM 기반의 구조설계 프로세스 적용사례 연구 결과는? (1) 기존의 2D 도면 위주의 설계방법과 달리, 상세수준에 의한 설계정보량의 차이 때문에 설계진행단계와 세부전공분야를 고려한 합리적인 BIM 프로세스를 구축하였다. (2) 기본설계와 실시설계에서 사용되는 모델사이의 정보를 호환하는 체계를 개발하여 정보 상호운용성이 확보되어 업무환경을 효율적으로 개선하였다. (3) 반복적이고 노동집약적이며 에러발생 가능성이 높은 기존의 실시설계업무에 프로그램에 의한 모델 자동화로 업무의 생산성이 획기적으로 향상되었다. (4) BIM도구를 활용한 실시설계업무에서 기존업무방식 대비 자동화시스템은 시간단축 및 비용절감 효과가 우수한 것으로 나타났다.
VA-STRUCTURES는 어떤 연결 방식을 사용하는가? VA-STRUCTURES(이하, VA-STR.)은 직접 연결 방식을 적용하며, 연구에서 대상으로 하는 BIM 및 A&D 도구들과의 정보 교환 방식은 그림 2와 같다. Revit Structure (이하, RST)와 VA-STR.
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참고문헌 (12)

  1. 가상건설 시스템개발 연구단(2011) BIM 적용 설계가이드라인 [건축분야] Version3.0, 가상건설연구단. 

  2. 신태송, 양종민(2009) 철골구조물의 시공도면 자동생성 프로세스 제안, 대한건축학회연합논문집, 대한건축학회, 제11권, 제4호, pp.267-274 

  3. 신태송, 엄진업(2011) C 학술정보관을 중심으로한 구조 BIM프로세스 적용사례, 2011년도 학술발표대회 논문집, 한국강구조학회, pp.7-8. 

  4. 엄진업, 신태송(2010) BIM의 철골접합부 모델링 자동화에 관한 연구, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, 제22권, 제 1호, pp.99-108. 

  5. 이주영, 서미란, 손보식(2009) IFC 포맷을 활용한 BIM S/W의 건물정보모델 교환 방법론 연구, 대한건축학회지, 제25권, 제3호, pp.29-38. 

  6. 임철우, 유정호, 김창덕(2010) BIM 소프트웨어 간의 객체 정보 호환성 문제 유형 분석, 한국건축시공학회 2010년도 춘계학술논문 발표대회 논문집, 제10권, 제1호, pp.257-260. 

  7. 천진호, 신태송, 엄진업(2011) BIM 기반 구조 인터페이스의 적용성 검토, 2011년 한국전산구조공학회 정기학술대회 논문집, 한국전산구조공학회, pp.379-382 

  8. 한국강구조학회(2010) KBC-09 강구조기준에 따른 고력볼트 표준접합 설계편람, 구미서관. 

  9. 한국강구조학회(2010) 건축강구조 표준접합상세지침, 구미서관 

  10. Audodesk (2011) Autodesk Revit Structure 2011 

  11. MIDASIT (2011) Midas/Gen 7.8.5 

  12. TEKLA (2011) TEKLA Structures Releasenote 17.0. 

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