제너레이티브 디자인을 활용한 교량, 트러스 설계 자동화 02

 

1-4. 교량 설계 자동화 형성 방식의 이해

 

Input 값 변경을 통해 우측 이미지와 같이 상단의 Z Point가 변경된다. Shuffle은 생성된 Z 값을 무작위로 List를 배치한다. 변경에 대한 List가 부족하기 때문에 List.OfRepeatedItem을 통해 Z 값에 대한 반복 리스트를 생성한 후 대입하게 된다.  

 

구조 프레임 생성을 위한 Line 작업을 진행한다. 이는 추후 패밀리 제작의 기본 단위인 2개의 점을 연결하여 Line을 만드는 작업이다. 해당 위치는 상단, 하단 Point를 기준으로 구조적 요건에 맞게 중간 Line을 형성한다. 해당 부분은 추후 디자인 요소 혹은 구조 해석적인 측면의 추가 반영으로 다양한 결과를 도출 가능하다.   해당 내용은 3-3. 자동화 주요 구간 설명 및 활용 방안에서 추가 기술한다.

 중앙 Line의 배치 방식은 다양하게 적용 가능하며 위 이미지와 같이 상단 및 하단에 귀속된다.

각 Line 생성 이후, 교차 점이 발생한다. 해당 점은 여러 Line이 겹치게 되기 때문에, 해당겹치는 Line에 따라 Point에 가중치를 부여할 수 있다. 해당 설명은 아래 2-6-2. 구조 해석 결과물의 가시적 표현 방식에서 추가 기술한다.

 

NurbsCurve 반영을 통하여 디자인 요소를 추가한다. 해당 구간은 기존 사용된 상단, 하단, 수직 부재의 기본 셋팅(배치)를 유지하며, 디자인 요소가 들어가야 할 구간을 변경시킨다. NurbsCurve의 형성 방식은 기존 Line 형성 방식과 다르기 때문에, 해당 구간의  Node 수정은 불가피 하다.

NurbsCurve 반연은 상단 구간에 배치한다. 상단의 형태 변형에 따라 발생하는 다양한 변화가 있다. 길이에 따른 구조적 상황 변경 및 해석적 측면의 변형 등. 해당 부분의 실험이 지난 후, 보완사항을 위해 Voronoi 노드를 활용한다. 해당 내용은 3-3. 자동화 주요 구간 설명 및 활용 방안에서 추가 기술한다.

 

구조적 안정성을 유지하기 위해 하단 장변은 일자 평행으로 생성 한다. 해당 구간의장변에서 분할 구간의 포인트를 추출한다. 이는 전체적인 배열과 디자인 요소의 형태 결정에 중요한 요소로 작용한다. 그렇기 때문에 Input 값인 분할 슬라이드의 변화가 전체적인 형태 작성에 영향을 끼치는 상황이다.

 수직 구조 부재의 배치는 방향성이 중요하다. 해당 노드에서는 Vector 노드가 포함된다. 이는 부재의 두께를 결정짓는 구간이 있다. 두께 및 구조적, 디자인적 판단 및 계산을 진행하는 구간이다. 이 구간에서 Vector의 방향성으로 인해 다양한 변화가 이루어진다. 해당 구간에 대한 자세한 기술은 아래 2-5 구조 해석 방식의 이해에서 기술한다.

 

1-5. 구조 해석 방식의 이해

 위 내용에서 부재 Line들이 겹치는 구간에 점이 중첩되게 된다. 해당 내용은 아래 점수 체계로 계산을 한다. 이는 포인트가 겹치고, 부재의 라인의 길이에 따라 색상을 변경하는 방식으로 한다. 위에서 다룬 사전 예시 중, 아래와 같이 접점과 하중 전달에 대한 부분이 가장 중요한 포인트이다. 그렇기 때문에 이 부분의 해석 방식을 각적으로 어떻게 표현할 지가 가장 중요하다.

  

>> Parametric Modelling _ EntuitiveCorporation

 

1-6-1. 구조 해석 수식 적용 방식

아래 그림은 구조 해석 수식을 통한 가시적 설정을 표현한다. 가시적 표현 방식은 6-2 구조 해석 결과물의 가시적 표현 방식에서 기술한다. 아래 내용은 형태를 가장 많이 좌우하는 분할 포인트에 따라 변경되는 점수의 내용을 설명한다.  해당 점수는 평균 점수이기 때문에 점수가 낮을수록 안정적, 높으면 불안정이다.

1-6-2. 구조 해석 결과물의 가시적 표현 방식

점수로 평균적인 안정성이 표현된다면 위 그림과 같이 원의 색상으로 위험 구간이 표시 된다. 우선 많은 부하가 걸리는 구간과 적은 부하가 걸리는 구간으로 나뉜다.  

좌측 color Palette로 확인 가능하듯, 붉은색일수록 불안정, 회식일수록 안정이다.

 

1-6-3. 구조 해석 결과물 패밀리 준비 및 활용 방식

Dynamo 상에서 선과 점으로 구조적 요소를 확인 가능하다. 이를 기반으로 Revit 패밀리를 배치하는 구간은 아래 보이는 노드와 같다.

D패미리 생성을 위한 Line List를 정리한다. 위와같이 NurbsCurve가 없다면 Flatten을 통해 일괄적으로 적용 가능하다. 하지만 NurbsCurve가 있다면 비정형 구간으로 Surfacve를 별도로 추출하여 ImportInstance.ByGeometries 노드를 통하여 새롭게 형태에 맞추어 패밀리를 생성해야 한다. ImportInstance의 경우 해당 노드를 사용 할 지 말지에 대해서는 고민이 필요하다. 아래 이미지와 같이 Structural Framing . BeamByCurve는 구조 프레임 패밀리를 라인에 맞추어 배치하기 때문에 수월한 작업이 된다. 하지만 그 아래 이미지와 같이 ImportInstance는 카테고리 지정 및 자세한 사항의 정보 기입에 문제가 있다.

비정형 형태는 NurbsCurve에 두께를 부여하여 Surface를 형성하고, 또 한번 두께를 부여하여 Solid를 설정 한다. 다른 방법으로 Adaptive Componet를 활용하여 3포인트 이상의 곡선형 패밀리를 사용 가능하다.

패밀리 Type 설정 및 ImportInstance 노드 사용 전 Data.Gate 노드를 사용한다. 아래 이미지와 같이 패밀리 생성을 Revit에서 진행 하기 전 활용되며, Generative Design에서 요소 생성과 연결되는 버튼의 활성화 작업이 연결 되어있다. Ture는 패밀리 생성 가능한 상황을 나타내고, False는 막힌 상태로, Dynamo상 플레이를 실행해도 패밀리가 생성되지 않는다.