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대공간 건축물 골조물량 최적화를 위한 파라메트릭 설계 프로세스
Parametric Design Process for Structural Quantity Optimization of Spatial Building Structures 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.30 no.2, 2017년, pp.103 - 110  

최현철 (가천대학교 건축학과) ,  이시은 (백석대학교 정보통신학부) ,  김치경 (단국대학교 건축공학과)

초록
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본 논문에서는 StrAuto를 이용하여 구조물의 형상 변경을 통한 대안을 생성하고, 이에 대한 최적화를 수행하는 과정을 상세하게 다루었다. 비정형 대공간 전시장 구조물을 대상으로 전체 형상을 파라메트릭하게 디자인하고, 가장 폭이 넓은 경간의 구조 형상을 변경하면서 물량 변화를 관측하여 최적안을 도출하였다. 기존 연구들에서는 형상 변경의 제약 때문에 대부분 단면과 물성을 통한 최적화를 수행하는데 그쳤으나, 본 연구에서는 형상 변경이 가능한 부분을 찾아내어 StrAuto의 가장 핵심적인 능력인 형상 변경을 통한 최적화를 수행했다는 점에서 중요한 의미를 지닌다. 형상 변경으로 충분한 여유를 확보하고 단면 최적화로 물량을 줄이는 프로세스를 통해, 대공간 구조물의 일부만을 대상으로 하면서도 전체 물량의 11.7%를 줄일 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, it is covered in detail the process of generating structural alternatives with geometry change and its optimization by StrAuto. The main roof structure of the Exhibition Center is modelled parametrically and the optimal alt is derived by observing volume changes according to geometry ...

주제어

#형상 변형   #골조 최적화   #대공간 구조물   #파라메트릭 모델  

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

문제 정의

  • StrAuto의 적용 대상은 비정형 트러스지붕을 포함한 대공간 전시장 구조물로, 입찰도서를 바탕으로 전체 형상을 파라메트릭하게 디자인하고, 가장 폭이 넓은 경간의 구조 형상을 변경하면서 임계치 내에서 물량 변화를 관측하여 최적안을 도출하였다. 논문에서는 StrAuto를 적용하는 과정의세부적인 사항들을 검토하여, StrAuto를 활용한 형상 변경최적화 프로세스를 구축하고자 한다.
  • 본 논문에서는 StrAuto를 이용하여 구조물의 형상 변경을 통한 대안을 생성하고, 이에 대한 최적화를 수행하는 과정을 상세하게 다루고자 한다. StrAuto의 적용 대상은 비정형 트러스지붕을 포함한 대공간 전시장 구조물로, 입찰도서를 바탕으로 전체 형상을 파라메트릭하게 디자인하고, 가장 폭이 넓은 경간의 구조 형상을 변경하면서 임계치 내에서 물량 변화를 관측하여 최적안을 도출하였다.

가설 설정

  • StrAuto의 핵심기능은 자동 생성된 형상 모델과 해석 솔버의 반복적 데이터 교환에 있다. 해석 솔버로부터 피드백 받은 결과를 비교 검토함으로써 형상 모델을 진화시키고, 끊임없는 반복 해석을 수행함으로써 최적해에 근접해가는 것이다. 이러한 기능 덕분에 비정형 구조물을 파라메트릭 모델로 만들어 수많은 대안을 빠른 시간 안에 생성, 해석, 비교 검토함으로써 최적의 구조시스템 대안을 찾아낼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Rhino와 Grasshopper 기반의 StrAuto의 가장 큰 이점은? 하지만, Rhino와 Grasshopper 기반의 StrAuto는 구조형상 자체도 파라메트릭 디자인을 적용하여 풀어내기 때문에, 구조 형상을 변경하면서 최적화를 수행할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다(Kim et al., 2012).
Grasshopper를 기반으로 개발된 StrAuto은 무엇인가? Grasshopper를 기반으로 개발된 StrAuto는 파라메트릭디자인 도구처럼 매개변수들을 사용하여 논리적인 관계를 정의하고, 이를 통해 형상 및 모델을 제어하는 동적이고 규칙에기반한(rule-based) 도구이다. 즉, 고정된 좌표나 수치를 사용하기보다는 변수를 통해 설계의 규칙과 논리 관계를 정의하기 때문에 기하학적으로 유연한 수많은 형상 대안들을 쉽게 생성할 수 있다.
비정형 건축물은 비교할 수 없을 정도로 빠르게 작업이 가능한 이유는? 파라메트릭 구조해석 모델링에 걸리는 시간은 일반적인 건물의 경우 전통적인 방법과 거의 비슷하지만, 본 연구의 대상과 같은비정형 건축물은 비교할 수 없을 정도로 빠르게 작업이 가능하다. 특히 기존 방법에서 비정형의 형상 변경은 새로운 모델링을 뜻하므로 시간이 계속 늘어나지만, 파라메트릭 모델링에서는 파라메터의 변경만으로 형상 변경이 가능하므로 실시간 검토가 가능하다. 기존 설계가 많이 진행되어 구조물의 전체적인 최적화를 수행하지는 못하였지만, 본 연구에서 검토한 형상 변경을 통한최적화 상당한 물량을 줄일 수 있었고, 실시 설계와 실제시공에도 트러스 춤의 깊이를 3.
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참고문헌 (5)

  1. Choi, H.C. (2014) The Parametric Structural Optimization with StrAuto, Review of Architecture and Building Science, 58(2), pp.50-54. 

  2. Choi, H.C., Lee, Y.J., Kim, C.K. (2014) Optimization of Quantity of Core Walls in Tall Buildings with StrAuto Analysis, J. Comput. Struct. Eng. Inst. Koerea, 27(5), pp.451-458. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Kim, Y.M., Lee, S.G., Choi, H.C., Kim, C.K. (2012) A Case Study on the Field Application of Parametric Design Technique for Optimization of Outrigger System High-rise Building Structures, J. Archi. Inst. Korea, 28(12), pp.45-52. 

  4. Kim, C.K., Lee, S,S, Choi, H.C. (2010) A Study on Parametric Modeler to Generate Structural Analysis Model, P. Comput. Struct. Eng. Inst. Koerea, 23(1), pp.247-250. 

  5. Lee, Y.J., Kim, C.K., Choi, H.C. (2014) Computational Optimization for RC Columns in Tall Buildings, J. Korea Concr. Inst. Korea, 26(3), pp.401-409. 

    원문보기 상세보기 crossref

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