강구조 연결 모델링 자동화
설계 프로세스를 가속화하고 경쟁력을 높이기 위해, 당사의 고객 중 하나인 벨라루스의 엔지니어링 및 컨설팅 회사 ENECA는 강구조 연결 모델링 자동화라는 올바른 선택을 했습니다. ENECA 철골 구조 부서의 수석 설계 엔지니어 Andrei Auchynnik은 도구 선택 과정에 대한 흥미로운 블로그 게시물을 작성했습니다. 그는 IDEA StatiCa를 특별히 선택한 이유와 시공 설계자들에게 이 솔루션이 주는 이점을 공개합니다.
전 세계 ENECA의 의사결정 과정에서 유사한 패턴을 많이 발견하여, 그들이 설계 프로세스에 IDEA StatiCa를 사용하기로 결정한 방법과 이유에 대한 경험과 관점을 공유하기로 했습니다.
ENECA의 승인을 받아, 당사 페이지에도 원본 게시물을 게재합니다.
ENECA 소개
ENECA는 벨라루스의 엔지니어링 및 컨설팅 회사입니다. 16년 이상 신규 시공 및 현대화 프로젝트에 전문적인 다학제 서비스를 제공해 왔습니다. AEC 분야에서 활동하며 타당성 조사, 기본 및 상세 설계, 발주자 엔지니어링 서비스 제공, 경제 및 환경 업무를 수행합니다. 회사 설립 이후 주요 분야는 에너지, 산업 및 상업용 부동산입니다. ENECA의 전문가들은 주거용 건물, 신재생에너지 및 환경, 수자원, 석유 및 가스 산업 분야에서도 업무를 수행합니다.
ENECA는 주로 CIS(구소련) 국가들을 대상으로 설계 업무를 수행하며, EU 시장에서도 적극적으로 활동하고 있습니다. 철골 구조 부서의 목표는 프로젝트를 신속하고 유능하게 수행하며 고객의 모든 요구사항을 충족하는 것입니다.
ENECA 구조 그룹은 특정 유형의 구조물에 특화되어 있지 않습니다. EU 설계 분야에서 장기적으로 자리를 잡으려는 성장 기업으로서, 다음 프로젝트의 선택은 시장 요구사항에 따라 결정됩니다.
엔지니어가 경쟁력을 갖추려면 어떻게 해야 할까요?
첫째, 설계 프로세스를 최대한 형식화하고 반복 작업을 자동화해야 합니다. 그런 다음 이러한 프로세스를 상세히 검토해야 합니다.
하지만 먼저 ENECA 철골 구조 부서의 시작에 대해 간략히 말씀드리겠습니다.
2017년 철골 구조 부서를 설립할 때 다음 프로그램들이 작업 소프트웨어로 선정되었습니다:
- Dlubal RFEM - 구조 해석
- Tekla Structures - 모델링
- IDEA Statica - 강구조 연결 설계
주요 기준은 커넥터 또는 BIM 링크를 통해 프로그램 간 상호 연결이 가능해야 한다는 것입니다.
위에 언급된 프로그램들은 경영진이 아닌 실무 엔지니어들이 선정했으며, 즉 선정된 프로그램들은 철저히 테스트되어 실제로 작동이 검증된 것들입니다.
그 이전까지 강구조 연결의 계산은 주로 Excel 스프레드시트를 사용하여 수행되었습니다. 사용 가능한 접합부 목록이 제한되어 있어 프로젝트 초기 단계부터 기회가 제약되었는데, 이는 선진적이고 미래지향적인 접근 방식이 아닙니다. 유연성은 ENECA의 주요 목표 중 하나입니다.
왜 특별히 IDEA Statica인가요?
연결 계산 소프트웨어를 선정할 때, IDEA Statica는 정적 해석 프로그램에서 설계 조합을 추출할 수 있는 최적의 프로그램이었습니다. Dlubal RFEM과 IDEA Statica(BIM 링크)의 연동은 당사의 요구사항을 가장 완벽하게 충족했습니다. 전문가를 위한 빠른 교육과 현재 프로젝트에 대한 단기 도입을 IDEA Statica의 중요한 장점으로 평가했습니다. 사용자 친화적인 인터페이스와 직관적인 조작, 결과의 시각적 표시, 정적 해석 설계 모델에서 연결의 강성 분류 기능, 연결 계산 보고서의 간편한 작성 - 이 모든 기준이 ENECA 엔지니어들의 경험에서 IDEA Statica를 지지하는 요소로 작용합니다.
IDEA Statica에서 연결을 파라메트릭하게 구성할 수 있기 때문에, 엔지니어링 실무에서 가장 자주 사용되는 연결을 비교적 짧은 시간 내에 분석할 수 있습니다.
예를 들어, Tekla Structures의 표준 연결인 가장 단순한 연결, 구성요소 No. 43을 살펴보겠습니다.
이 구성요소는 메자닌 및 층간 슬래브에서 2차 보와 주보를 연결하는 접합부로 거의 모든 고객 시설에 사용됩니다.
2차 보의 경간은 다양하며, 면 전체의 하중도 다를 수 있습니다. 엔지니어는 항상 볼트 수와 등급, 핀 플레이트 및 스티프너 두께, 용접 선택이라는 방대한 가능한 해결책 범위를 가진 일상적인 작업에 직면하며, 여러 전문가가 함께 작업할 때 이는 더욱 복잡해집니다.
ENECA에서는 구조 요소 고정을 위한 단순 접합부를 Tekla Structures에서 모델링을 담당하는 엔지니어가 선정하는 것이 일반적인 관행입니다. 계산, 부분 통일화, 다수의 조립체에 대한 제작 도면 개발 등 각 작업 부분에 대한 별도의 시간 소요로 인해 모델링 프로세스에 필요한 시간이 증가했습니다. 이러한 모든 문제로 인해 절차의 긴급한 자동화가 필요했습니다.
프로세스 형식화 및 워크플로우 자동화
설계 프로세스 형식화의 가장 좋은 예는 CIS 국가에서 설계된 건물 및 시설에 대한 표준 연결 시리즈를 사용하는 것으로, 이 지역에서 일하는 모든 엔지니어에게 잘 알려져 있습니다. 이는 지정된 기준과 지지력에 따라 연결 특성을 선택할 수 있는 카탈로그입니다. 좋은 오래된 아이디어는 업데이트만 필요합니다.
20세기에는 이 작업이 수많은 전문가를 포함한 대규모 국가 지원 설계 기관에 의해 오랜 기간에 걸쳐 수행되었습니다. 지금은 첨단 도구를 사용하여 최단 기간 내에 이러한 작업을 어떻게 수행할 수 있을까요? 식은 죽 먹기입니다.
IDEA StatiCa를 사용하여 연결 파라미터 선택을 결정하고, Tekla Structures에서 프로세스 자동화를 위한 다양한 도구를 활용합니다. 소성 변형, 볼트 및 용접에 대한 안전계수, 연결 부재의 국부 안정성 계수에 따른 허용 기준을 결정한 후 연결 해석을 시작합니다.
압연 보 카탈로그와 함께 접합부 거동을 분석한 후, 접합부의 통일화 및 최적화가 이루어집니다 - 최적 볼트 등급, 용접 치수 및 플레이트 두께.
각 개별 접합부에 대한 해석 결과는 하나의 텍스트 파일로 요약됩니다.
해석 결과가 포함된 텍스트 파일
그런 다음 Tekla Structures에서 사용자 구성요소를 생성하며, 입력 정보에는 연결할 단면의 이름과 특성 및 2차 보의 지지력을 결정하는 최대값이 포함됩니다. 단면 간의 연결은 앞서 생성된 텍스트 파일을 기반으로 형성됩니다.
Tekla Structures의 연결 구성요소 작업 창:
Tekla Structures의 연결 구성요소 작업 창.
하나의 단순 구성요소를 생성하는 데 전문가 1명이 3~4 근무일이 소요됩니다. 비교적 짧은 기간이지만, 그 결과는 설계를 한 단계 높은 수준으로 끌어올립니다. 작업 편의성과 사용 속도는 이후 작업에서도 큰 만족감을 줍니다.
실제 구조물에 대한 사용 예:
IDEA Statica를 활용한 이러한 작업 프로세스 최적화는 가능한 상황의 90%를 커버하며, 완료된 작업은 비정형적인 경우에도 도움이 됩니다.
예를 들어, 주보의 설계 길이를 줄이기 위해 보를 스트럿으로 사용하여 종방향 힘만 받는 경우, 계산의 초기 데이터로 돌아가 설계 조합을 변경하고 연결을 검증할 수 있습니다.
또한 시각적 정보도 도움이 될 수 있습니다 - IDEA Statica를 사용하여 계산된 접합부의 지지력은 연결에 대한 허용 지지력의 조합 형태로 표시됩니다. 이 정보는 항상 표시되지 않으며, 필요한 경우 스위치를 사용하여 표시할 수 있습니다.
자동화가 엔지니어링 가치에 미치는 영향
위의 새로운 프로세스, 소프트웨어 및 자동화 방식을 구현하면 다음이 가능합니다:
- Tekla Structures에서 연결 모델링 프로세스를 약 40~50% 가속화;
- 프로젝트에서 연결 계산을 담당하는 고급 자격을 갖춘 엔지니어의 참여 감소. 이제 이 전문가는 비정형(복잡한) 연결의 계산만 담당합니다;
- 연결 계산에 대한 광범위한 지식과 경험이 없는 전문가가 Tekla Structures에서 연결 모델링에 참여 가능. 이제 이 전문가는 정적 계산 모델에서 보 힘 데이터를 추출하는 방법만 알면 되며, 극단적인 경우 이 데이터를 IDEA Statica의 설계 조합에 입력하고 이미 계산된 연결을 재설계하면 됩니다. 조립 절차 및 볼트와 용접 연결 설정은 구조물 설계 및 작업 중에 습득됩니다.
이 정보는 경험 많은 설계자에게는 새로운 내용이 아니지만, 어떤 소프트웨어를 선택할지 고민하며 설계에 첫발을 내딛는 분들에게는 유용할 것입니다.
모든 이미지 및 콘텐츠 출처: Andrei Auchynnik, Eneca
