[논문]교량 바닥판의 균열 BIM 생성 및 BIM-FEM 상호 연계 알고리즘 개발

양다현; 이민진; 안효준; 정현진; 이종한

doi:10.12652/ksce.2023.43.6.0689

교량 바닥판의 균열 BIM 생성 및 BIM-FEM 상호 연계 알고리즘 개발
Creation of Crack BIM in Bridge Deck and Development of BIM-FEM Interoperability Algorithm 원문보기

KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research = 대한토목학회논문집, v.43 no.6, 2023년, pp.689 - 693

양다현 (인하대학교 토목공학과) , 이민진 (인하대학교 토목공학과) , 안효준 (인하대학교 스마트시티공학과) , 정현진 (인하대학교 토목공학과) , 이종한 (인하대학교 사회인프라공학과)

초록
AI-Helper

국내 교량은 향후 10년 이내에 공용연수가 30년 이상인 교량이전체 교량의 약 54%를 차지하며 교량의 노후화가 급격하게 진행될 것으로 예상된다. 최근 국내외에서는 BIM을 활용하여 교량의 유지관리 단계의 정보를 디지털화함으로써 정보의 접근성 및 활용성을 증가시키기 위한 연구를 수행하는 추세이다. 이에 본 연구는 교량 바닥판에 대한 BIM-FEM 상호 연계 알고리즘을 개발하여 유지관리 정보를 데이터화 하고, 이력관리를 보다 효율적으로 수행하는 기술을 개발하였다. 외관조사망도 기반의 초기 균열 BIM을 생성한 후, 교량 제원 및 손상 정보를 수치해석과 연동하여 손상 시나리오와 설계하중을 고려한 손상 해석을 수행하였다. 해석 결과를 통해 균열의 확산을 분석하였으며, 확산된 균열은 다시 BIM 상에 업데이트하여 손상 확산 BIM을 생성하였다. 또한 BIM을 기반으로 바닥판의 현재 및 미래의 상태등급 평가 자동화 기술을 개발하였다. 이를 통해 교량의 점검 및 진단의 이력데이터 구축을 통한 바닥판의 효율적인 유지관리가 가능하며, 미래의 균열 및 결함을 조기발견 및 예방하여 교량의 수명과 안전성을 향상시킬 수 있을 것을 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Domestic bridges with a service life of more than 30 years are expected to account for approximately 54% of all bridges within the next 10 years. As bridges rapidly deteriorate, it is necessary to establish an appropriate maintenance plan. Recent domestic and international research have focused on the integration of BIM to digitize bridge maintenance information and then enhance accessibility and usability of the information. Accordingly, this study developed a BIM-FEM interoperability algorithm for bridge decks to convert maintenance information into data and efficiently manage the history of maintenance. After creating an initial crack BIM based on an exterior damage map, bridge specification and damage information were linked to a numerical analysis that performs damage analysis considering damage scenarios and design loads. The spread of cracks obtained from the analysis results were updated into the BIM. Based on the damage spread information on the BIM, an automated technology was also developed to assess both the current and future condition ratings of the bridge deck. This approach can enable an efficient maintenance of the deck using the history data from bridge inspection and diagnosis as well as future information on cracks and defects. The expected early detection and prevention would ultimately improve the lifespan and safety of bridges.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. Status of Infrastructures in Korea: (a) Number of Representative Infrastructures, (b) Service Life of Years for Bridges
그림 Fig. 2. Types of Crack and Calculation of Crack Area: (A) One-Way Crack, (B) Two-Way Crack
표 Table 1. Standards for the Evaluation of Crack Condition
그림 Fig. 3. Flow Chart for Generating Initial Crack Mapped BIM Based on the Exterior Damage Map
그림 Fig. 4. Gridding and Assignment of the Exterior Damage Map for the Bridge Deck
그림 Fig. 5. Creation of Initial BIM Using Parametric Modeling and Crack Mapping: (a) Grided 3D Deck, (b) Grided 3D Deck Containing Material Properties, (c) Grided 3D Deck with Support Conditions, (d) Generation of Initial Crack Mapped BIM
그림 Fig. 6. Numerical Modeling from the BIM of the Bridge Deck
그림 Fig. 7. Methodology for Matching Cracks in BIM to Numerical Models
표 Table 2. Details of the Initial Dataset
그림 Fig. 8. Stress Distribution Obtained from the Numerical Analysis
그림 Fig. 9. BIM Update and Condition Rating Assessment
표 Table 3. Material Properties
그림 Fig. 10. Parameterization of Bridge Specifications and Crack Information
그림 Fig. 11. Generation of Initial Crack Mapped BIM
그림 Fig. 12. BIM-based Numerical Analysis Process
그림 Fig. 13. BIM Update and Condition Rating Assessment for the 3-span Bridge

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