3차원 기반 PSC 박스 거더교 설계를 위한 매개변수 연구 = A Parametric Study on 3D based PSC Box Girder Design

국문 초록 (Abstract)

최근의 건설기술은 다양한 건설재료의 발달과 구조해석기술의 급격한 발전으로 거대한 규모의 사회기반시설물 건설할 수 있는 능력을 가지게 되었다. 이렇게 건설된 구조물은 그 나라의 독보적인 기술력을 상징하기도 하며, 독창적 형태를 지니채 지역 경관과 어우러진 관광아이콘으로서의 기능을 담당하고 있다. 한 마디로 잘 지어진 구조물은 그 구조물의 본래 가지는 기능 이상의 가치를 가지게 된 시대가 되었다.
이런 오늘날 세계 건설시장은 업무환경의 발전으로 좀 더 혁신적인 프로세스 환경을 구현하고자 연구를 하고 있다. 가상건설 시스템이 그 한 예가 될 것이다. 가상 건설 시스템은 3D 모델을 기본으로 하고 있으며, 건설업무에 참여하는 주체가 하나의 모델을 기반으로 업무를 수행하도록 하는 것을 지향하고 있다. 3D 기반의 정보 모델은 2D 기반에서 올바른 정보를 전달하기 위해 생산되었던 수많은 양의 도면을 대체할 것이라는 점과, 정보의 전달과정에서 있었던 정보의 손실과 오해를 예방할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 점이 장점으로 부각되고 있다.
그래서 최근에는 건설산업에서도 구조물의 발주단계에엇부터 시공 후 유지관리에 이르기까지 생애주기에 걸쳐 정보를 공유하고 관리할 수 있는 시스템을 개발할려는 활발한 연구가 진행중에 있다. 이러한 연구는 향후 다기능, 고기능의 성능을 가지고 구조물에 대한 건설업무 환경을 개선시키려는 노력의 일환으로 진행되고 있으며, 국가적 차원에서 미래의 건설시장에서 상대적 우위를 점하는 기술력을 확보하는 것에 주력하고 있다. 그렇기 때무넹 현재 2D 기반에서 이루어지는 건설 프로세스에 3D 기반의 새로운 건설 패러다임의 도입이 필요한 때임은 분명하다.
3D 기반의 건설프로세스의 기본은 3D 객체 모델이다. 의사소통의 수단을 2차원에서 한 차원 끌어 올리겠다는 의미이다. 그리고 이는 단순한 Viewing을 위한 모델이 아니라, 위치정보 등을 가지게 된다. 이렇나 정보의 입출력을 통하여, 건설 프로세스 관계자들은 필요한 정보를 필요한 때에 동일한 모델을 통해서 얻게 되기 때문에, 협업을 보다 효율적으로 이룰 수 있음을 직감할 수 있다.
그래서 본 눈문에서는 토목구조물의 대표격인 PSC 박스 거더교에 대한 정보모델을 구성하고, 3D 기반 통합 설계 프로세스에 어떻게 적용이 가능할 지를 가늠해 보고자 한다. 건설 프로세스는 구조물의 기획단계부터 유지관리에 이르기까지 방대하지만, 여기서는 PSC 박스 거더교의 설계에 국한하여 3차원 객체 모델로 생성된 모델의 유용성을 확인해 보고자 하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Development of design program, advance of high-tech computers, and the times changed regards Eco-trend as competitive power steer the research for the 3D-based design to the mainstream. Therefore this study shows 3D-based design of PSC box girder. The type of this superstructure is a high-speed railroad bridge and simple beam.
This research is summarized as follows. First, 3D object model is constructed. The 3D-based model is smart and flexible object model that can meet the design exchange by structural engineers. Various additional rules are applied to design a PSC box girder: related-parametric method, design expertise, and code requirement. The rules can reduce repetitive design work and time consuming job.
In structural analysis, 3-dimensional shell model is adopted for the analysis of prestressed concrete box girder. To analyze the structural component, parameters are classified to the suitable criteria. These parameters are mainly configuration dimensions for early analysis model. Number of strand, loading position of the train, location of the support and start point of thick change are the information that help basis structural analysis model through interface program.
Lastly, interface program is designed for the data exchange. This program converts parameters of bridge into input of structural analysis program. Also, to draw the optimized design values, the program can control parameters. Above all, this application can download from and upload to the CPLM(Construction Product Lifecycle Management) system.
With the actualized elements, preliminary design for the PSC box girder carried out. We confine variable parameters to number of strand and girder height, checking up the possibility of the 3D object model.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 현황 2
• 1.3 연구 목적 및 내용 4
• 제2장 가상건설 시스템 6
• 2.1 개요 6
• 2.2 가상건설 시스템 개발 개요 및 비전 7
• 2.3 건설분야에서의 적용사례 11
• 제3장 3차원 PSC 박스 거더교 객체모델 13
• 3.1 개요 13
• 3.2 PSC 박스 거더교 모델 구성 14
• 3.3 파라메트릭 모델링 21
• 제4장 가상건설 시스템 기반의 PSC박스 거더교 설계 25
• 4.1 개요 25
• 4.2 PSC박스 거더교의 설계 프로세스 28
• 4.3 토목구조설계 인터페이스 프로그램 34
• 4.4 단순 PSC박스 철도교 설계 38
• 제5장 결론 42
• 참고문헌 44
• ABSTRACT 67