설계 단계에서 설계자는 구조물의 기본 설계를 수행한다.
기본 설계 단계에서 형태, 하중조건, 강도 및 기타 요구사항 등을 고려해 구조물을 설계하며 철근의 종류, 형상, 직경, 배치간격, 길이 등을 결정한다.
철근 배근도는 정면도, 평면도, 단면도 등으로 작성되며 시공단계에서는 Shop Drawing을 통해 실제 시공을 위한 철근의 간섭과 철근 가공을 검토한다.
최근 BIM 기반의 설계 발주가 이루어지고 있으며, BIM 기반의 3D 형상 정보를 추가적으로 요구하고 있다.
이제는 기존 방식의 설계 성과품 뿐만 아니라 BIM 기반의 성과품도 제작해야 하기 때문에 많은 어려움이 있다.
이 컨텐츠 에서는 그 중 배근도에서 2D와 3D의 정보 표현 방식에서 차이에 대해 언급하고자 한다.
아래 그림은 기존 설계단계에서 생성되는 배근도를 나타낸 예시이며 기초에 대한 배근 형상을 전반적으로 보여준다.
가로 5000mm, 세로 5000mm, 높이 1200mm 로 사각형 형태의 기초에 주철근 및 철근 간격재가 배근도에 작성되어 있다.
기초에서 사용된 철근으로는 주철근, 띠철근, 철근간격재가 있으며, 주철근 및 띠철근은 D32, 철근 간격재는 D19로 설정되어 있다.
입력된 정보는 다음과 같다.
피복 두께는 100mm로 설정되어 있으며, 철근 최소간격 125mm로 36개의 철근을 배근한 것으로 표기 되어 있다.
또한 발주자 및 시공자의 이해도 향상을 위해 3D모델 형상을 포함한다.
기존 2D 기반의 설계 및 철근 배근의 경우 위 그림 1과 같은 형태로 배근도를 작성하며, 설계자의 판단으로 세부적인 표현이 필용한 부분은 세부적으로 추가로 나타내고 있다.
설계단계에서 구조물 설계 시 구조물에 대한 형상정보, 배근정보를 제공한다.
하지만 정확한 수치 및 정보를 제공하는 항목이 있는 반면 근사치 및 최소, 최대값을 제시하는 항목이 존재하며 치수 또는 글로 표기한다.
BIM 기반의 구조물 설계 및 배근의 경우 BIM모델에 이러한 정보를 담고 있어야 하므로 해당 정보를 반영하는 3D 모델링이 진행되어야 한다.
따라서 표준의 3D 형상 모델을 생성 해야 하며 이 과정에서 일부 차이점이 존재한다.
아래 그림은 Midas CIM 을 활용하여 모델링 및 배근을 실시하였으며, 해당 모델과 2D 도면을 비교하여 차이점을 나타냈다.
피복두께는 콘크리트 표면과 가장 가까이 배치된 철근 표면사이의 콘크리트 두께를 의미한다.
기존 2D 환경의 경우 표면과 가장 가까이 배치된 피복두께를 설정할 때, CTC(Center to Center)방식으로 한다.
이는 철근의 중심과 중심, 콘크리트 표면에서 철근의 중심까지 길이를 피복두께, 순 간격으로 설정하여 배근 작업을 하는 것이다.
배근 될 철근은 점, 선으로 표현이 되고, 철근 직경을 전부 도면에서 표기 할 수 없어 철근의 표면이 아닌 중심으로 할 수밖에 없어서 이다.
해서 구조설계자들은 이러한 부분을 추가적인 설명과 글로 도면에 명시 하여 성과품으로 제출 했다.
BIM 모델링 시 해당 2D라는 환경의 단점으로 인해 표현하지 못했던 부분을 표현이 가능해졌으며, 피복두꼐 및 순각격 또한 CTC 방식이 아닌 표면과 표면의 간격을 보다 정확하게 설정하여 배근의 위치를 정확하게 지정해 줄 수 있다.
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기존 배근도 |
BIM 기반 배근 단면 |
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위 그림은 기존 배근도와, BIM 모델링 과정에서 생성된 단면 이다.
기존 배근도의 경우 선과 점으로 표기되어 CTC 방식으로 작성되었으며, 철근 직경 및 간격을 명시하였다.
BIM으로 생성된 모델의 경우 정확한 직경으로 표면과 표면의 간격으로 피복 두께 및 순 간격으로 설정되어 생성된 것을 볼 수 있다.
기존 배근도의 경우 철근의 구부림 가공에 필요한 수치, 이음 및 정착 길이 등 설계단계 과정에서 허용범위를 제공한다. 생성된 배근도의 정보를 활용하여 시공단계에서 배근 시공도 작성하게 되며 정확한 수치 및 길이를 명시하고 시공이 이루어진다.
설계단계에서 철근 배근에 대한 상세 BIM 모델을 작성할 경우 시공에서 이루어지는 배근의 구부림, 이음에 대한 정보를 표준으로 설정하여 모델을 생성한다.
이 과정에서 기존 방식과 차이점이 존재하게 된다.
위 그림은 BIM 모델링 과정에서 생성된 단면에 기존 배근도 정합 했을 경우의 예시이다.
BIM 모델 생성 시 철근의 구부림 각도 90°, 반지름 89mm 정도를 설정하고, 해당 사항 또한 고려하여 형상화 하였다.
기존의 도면과 철근의 위치가 달라지며, 양 끝 철근의 필요 여부를 3D 상에서 확인 후 판별할 수 있다.
또한 이음 부를 겹침 이음으로 설정하여 철근배근을 하였다.
기존 방식의 경우 선으로 표기 되어 이음부의 상세 정보를 확인할 수 없다. 따라서 생성된 BIM 모델에서 보다 정확한 필요 철근량을 제시할 수 있다.
단, 구부림 방식, 이음 방식에 따라 필요 철근양이 달라지므로, 현재 업계 상황으로는 해당 BIM 배근 모델을 표준 구간에 대한 모델로만 활용되며, 시공단계에서의 배근 시공도를 작성하고 다시 BIM 모델을 생성해야 한다.
철근망은 철근을 그물 모양으로 엮은 것으로 주 철근 배근 시 철근망 형태로 배근한다.
기존 배근도의 경우 철근망의 간격과 직경, 상·하면철근망 정보를 제공 하지만, 2D 라는 한계점으로 인해 실제 도면에 표현되지 않고 글로 명시되어 있다.
BIM 모델은 3D 형상을 기반으로 모델에서 단면을 추출할 수 있어 배근 후 보다 정확한 배근도를 생성할 수 있다.
철근망의 경우 상면과 하면이 존재하고, 구조물에 따라 상면과 하면을 상황에 맞게 설정하여 배근을 실시해야한다.
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기존 주 철근 배근 정보 |
BIM 기반 주 철근 배근 단면 |
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위 그림은 기존 배근도의 상·하면 표현 방식과 실제 형상 기반의 단면을 비교한 내용이다.
기존 방식의 철근망 표현의 경우 단면에서 철근의 직경, 간격 등의 정보가 표기되고, 3D 형태의 Shop 드로잉을 통해 상·하면과 같은 3D 형상에서 가능한 부분을 명시하고 있다.
반면 BIM 모델은 3D 형상에서 단면을 표현한 것으로 BIM 모델을 통해 단면을 자르고 2D 로 보았을 때 상·하면의 철근망 위치를 확인할 수 있다.
기본 배근도와 BIM 기반 배근도를 비교했다.
기존 배근도의 경우 철근 배근과 관련된 허용범위, 형상정보 등 개략적인 구조물의 배근정보를 치수 또는 글로 표기 하며, 발주자 및 시공자 이해도 향상을 위해 3D 형상의 Shop을 제공하여 시공 시 필요 정보를 전달되고 있다.
BIM 기반 배근도를 통해 각 철근 객체에 정보를 입력하며, 실제 시공과 동일한 배근을 위해 앞서 서술한 피복두께, 구부림, 이음, 상·하면 철근방 등 세부적인 표현을 3D 형상으로 표현되어 형상 그대로 성과물로 제출한다.
BIM
3D 배근도
기초 BIM
피복두께
순간격
철근 구부림
철근 이음
철근망 모델링
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