Roof and exterior wall of general formal buildings are designed and constructed through design focused exterior wall system and drainage and waterproof roof system. However, there are no classification of exterior wall and roof in freeform buildings and they are integrated as a surface of freeform buildings. Therefore it is necessary to develop the dry roof construction method using double skin roof system satisfying the design and function of the envelope. In this study, we have an effort to develop construction method of double-skin roof system using metal panel and PV.
The technology of manufacturing freeform molds with S-LOM based 3D printer has advantages in the production period and the curvature range. However, there is no any support tool about productivity analysis of S-LOM technology because S-LOM technology is early-stage technology. There can be problems about increase of construction time and cost without any decision support tool like productivity analysis models etc. Therefore, in this study, the productivity analysis simulation model for freeform formwork based on S-LOM technology was developed using ARENA software. The process and logic of manufacturing freeform molds can be easily visualized in this model. Futhermore, the resource like labor, equipment and material can be easily optimized with this model. As a result, it can contribute to preventing the increase of construction time and cost in formwork with further productivity analysis.
최근 비정형 건축물의 관심과 수요가 증가하면서 비정형 건축물 시공기술에 관한 중요도가 높아지고 있다. 그러나 국내의 비정형 콘크리트 부재 시공기술은 거푸집으로 제작하는 것에 많은 시공기간과 공사비용이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 비정형 콘크리트 부재 생산 시 생산기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 LOM 방식의 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하고, Mock-up test를 통해 생산프로세스의 타당성을 검증하였다. 연구결과, 본 생산 프로세스는 기존 강재 거푸집을 이용한 시공기술 대비 약 47.8% 제작기간 단축 효과와 56.2%의 비용절감 효과가 나타났다. 본 연구의 결과인 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스는 비정형 콘크리트 부재 생산의 생산성 향상을 비롯한 비정형 건축물 시공의 새로운 공법활성화에 기여할 것으로 기대된다.
With the development of 3D-based CAD (Computer Aided Design), attempts at freeform building design have expanded to small and medium-sized buildings in Korea. However, a standardized system for continuous utilization of shape data and BIM conversion process implemented with 3D-based NURBS is still immature. Without accurate review and management throughout the Freeform building project, interference between members occurs and the cost of the project increases. This is very detrimental to the project. To solve this problem, we proposed a continuous utilization process of 3D shape information based on BIM parameters. Our process includes algorithms such as Auto Split, Panel Optimization, Excel extraction based on shape information, BIM modeling through Adaptive Component, and BIM model utilization method using ID Code. The optimal cutting reference point was calculated and the optimal material specification was derived using the Panel Optimization algorithm. With the Adaptive Component design methodology, a BIM model conforming to the standard cross-section details and specifications was uniformly established. The automatic BIM conversion algorithm of shape data through Excel extraction created a BIM model without omission of data based on the optimized panel cutting reference point and cutting line. Finally, we analyzed how to use the BIM model built for automatic conversion. As a result of the analysis, in addition to the BIM utilization plan in the general construction stage such as visualization, interference review, quantity calculation, and construction simulation, an individual management plan for the unit panel was derived through ID data input. This study suggested an improvement process by linking the existing research on atypical panel optimization and the study of parameter-based BIM information management method. And it showed that it can solve the problems of existing Freeform building project.
New technologies using a CNC machine to reduce the production cost of free-form buildings are being developed. To produce free-form members with such technologies, a vast free form building should be first divided into multiple panels that can be produced. Considering the curved surface of free-form buildings, the shape and size of divided freeform panels vary, which will lead to a great deal of errors. Currently, the engineers and designers complete the panelizing work through trials and errors even in large-scale projects, which results in increased construction duration and cost. Thus, it is necessary to develop a freeform panelizing technology to maximize the economic effects of free-form concrete member production technology. The purpose of the study is to analyze influence factors on panelizing of free-form buildings, which is a preceding research for development of a panelizing technology. The influence factors drawn will provide a core basis for development of panelizing technologies for free-form buildings.
최근 상당기간과 공사비를 최소화할 수 있는 비정형 건축물의 설계와 시공이 새로운 기술로 구현되고 있다. 이는 비정형 건축물의 최적화 설계와 부재화를 통한 공장 생산 시스템과 현장 조립 및 설치 기술로 가능하다. 비정형 건축물의 구현을 위한 연구가 진행되어 왔으나 여전히 비정형 건축물 시공은 설계오류와 시공자의 도면이해 부족, 시공경험 및 공법의 부재 등으로 인하여 시공 품질과 공기, 공사비 증가 등의 잠재적 리스크를 포함하고 있다. 비정형 건축물의 시공품질 향상과 공기단축 및 시공비 상승의 문제점을 해결하기 위한 3D 디지털 설계와 제작 기술을 적용하는 것이 중요하다. 이에 본 연구는 비정형 구조물의 시공성을 고려한 3차원 디지털 설계 최적화 프로세스를 제안한다. 궁극적으로 본 연구는 비정형 구조물의 구조검토, CNC(Computerized Numerical Control) 가공에 의한 부재의 정밀제작, 설치, 시공의 오차관리로 최적 시공의 근간이 되는 비정형 건축물 외피 시스템 구현을 위한 최적화 설계 프로세스를 제시한다.본 연구는 비정형 건축물을 구현한 사례를 살펴보고 디지털 설계 프로세스와 적용 프로그램을 살펴본다. 비정형 건축물의 설계도의 3D 디지털 데이터 구축과 디지털 최적화 구현 사례로 4대강 대표 물문화관(The ARC)을 중심으로 설계단계에서 적용된 최적화 기법을 순차적으로 분석하여 비정형 건축물의 3차원 좌표제어에 대한 방법론을 제시한다.
Through the case study, we surveyed the performance of a CNC-T BAR system on irregular-shaped building construction project. By CNC T-BAR system, we mean a surface curvature control system has been used in aircraft and ship manufacturing by controlling entire surface points on shape. For the past 10 year, the number of irregularly-shaped building design and construction project has been increased, and also the studies on irregular-shaped construction methods have been conducted. However, the previous studies did not review on the performance of the CNC T-BAR system. We collected construction-completed cases in Korea, which applied the CNC T-BAR system, and we studied its performance by comparing with a segment system in terms of construction duration and its quality. The result shows that the CNC T-BAR system can shorten the construction duration comparing with segment-assembly system while maintaining high quality. The CNC T-BAR system is expected to apply on the more number of irregularly-shape building construction project.
The production technologies of free-form concrete panels are emerging to satisfy the need of modern complex shaped in architectural design. This study aims for introducing and improvising the innovative technique called Rod type mold that overcomes the difficulties in some extent by enabling the mold to be used many times, making the shape of the mold adjustable in a flexible way and describing its production process to provide the alternative solution for the construction of free-form mold with considering the features including reusability and optimization cost across its production process. In this study, the freeform concrete panel shape was designed and experiment was done using computerized numeric control machine and rod type mold. The problems appeared on achieving desired shape while operating on rod type mold. The process of identifying all the root causes and contributing causes that may have generated an undesirable condition were done. Consequently, the conical or semicircular shaped was proposed for the end of Numerical control rod and replaced it with the existing flat shaped end to avoid the detachable problem and to improve rod type mold performance.
본 논문에서는 FSI해석을 이용하여 비정형 초고층 빌딩의 풍응답 특성을 연구하였다. 해석모델은 Twist모델이며, 뒤틀림 각도와 풍가속도의 상관관계에 대해 연구 중점을 두었다. 먼저 단방향 해석을 수행하여 100년 재현주기 풍속에 대한 최대 횡 변위를 구하고, 제한조건을 만족하는 탄성계수를 산출한다. 그리고 양방향 해석을 수행, 시간이력해석을 통해 산출된 탄성계수와 임의의 밀도를 가지는 풍가속도를 예측하게 된다. 정방형 모델은 높이 400m, 변장비 1:1, 세장비 8로 설정, 뒤틀림 모델은 0도에서 90도까지 15도 간격으로, 90도에서 360도까지 90도 간격으로 비틀어 회전시켰다. 형상에 따른 풍가속도 예측 결과, 정방형 모델이 뒤틀림 모델보다 크게 산출되어 풍진동 영향에 더 민감한 것을 검증하였다.
A thick-layered RP process, transfer-type variable lamination manufacturing using expandable polystyrene foam (VLMST) has been developed to have the advantageous characteristics such as high building speed, low cost for introduction and maintenance of VLM-ST apparatus, and little staircase surface irregularities of parts. However, VLM-ST has difficulty fabricating an axisymmetric shape and a large-sized freeform shape because of the limited sloping angles and small build size. The objective of this paper is to develop a multi-functional hotwire cutting system using EPS-foam (MHC). MHC employs a four-axis synchronized hotwire cutter with the structure of two XY movable heads and a turntable. In order to examine the applicability of the developed MHC apparatus, an axisymmetric shape, a polyhedral shape and a large-sized freeform shape were fabricated on the apparatus.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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