모든 프리캐스트 콘크리트 부재 해결

네, 정말 그렇습니다! 

어떻게 가능하냐고요? 

물론, 설계 과정을 원활하고 효율적으로 진행할 수 있도록 해주는 강력하면서도 사용하기 쉬운 도구들을 적절히 갖추고, 지붕부터 기초까지 전체 구조를 다루면 됩니다.

이 글을 읽고 나면, 지루한 수작업 계산, 실수로 수식을 잘못 입력하기를 기다리는 수천 개의 행이 있는 끝없는 Excel 스프레드시트, 소중한 시간을 절약하기 위한 추정, 그리고 마지막으로 필요한 모든 것을 다루지 못하는 단순화된 애플리케이션에 작별을 고하게 될 것이라고 확신합니다.

복합 중공 슬래브, 개구부가 있는 프리캐스트 빔, 코벨, 기둥, 기초를 검토하는 방법을 배우게 됩니다. 이 모든 것은 소프트웨어를 통해 시간 의존 해석(TDA)을 적용하여 크리프 및 건조 수축과 같은 유변학적 효과를 자동으로 고려하고, 세계적 수준의 CSFM(적합 응력장 방법)을 사용하여 모든 불연속 영역을 다루면서 수행됩니다.

자, 준비하고 저와 함께 유익한 여정을 즐겨보세요!

지붕부터 기초까지 구조를 순식간에 해결하세요!

저는 석사 논문을 위한 프리캐스트 구조 설계를 마치느라 고생했던 기억이 아직도 납니다. 

전체 폭 26.6미터, 길이 44.3미터의 단층 체육관이었습니다. 전체 높이는 8.0미터였습니다. 지지 시스템은 철근 콘크리트 코벨이 있는 기둥으로 지지되는 개구부가 있는 프리스트레스트 지붕 거더로 구성된 횡방향 프레임 시스템과 종방향 가새 세트로 구성되었습니다. 지붕 요소로는 상부에 현장 타설 층이 있는 중공 슬래브를 사용했습니다. 그렇게 복잡하게 들리지 않죠? 

그렇다면 무엇이 힘들었을까요?

당시 제가 가진 것은 전체 해석 소프트웨어와 책뿐이었기 때문에 매우 지루한 과정이었습니다. 모든 계산이 최대한 효율적으로 이루어질 수 있도록 Excel 스프레드시트를 준비하기 시작했습니다. 그럼에도 불구하고, 파일의 행 수는 아직도 저를 조금 괴롭힙니다.

오늘날, 모든 IDEA StatiCa Concrete 애플리케이션을 능숙하게 사용할 수 있게 된 덕분에, 논문의 전체 구조 부분을 몇 달이 아닌 하루 이틀 만에 마칠 수 있을 것입니다.

보여드리겠습니다.

지붕, 지붕, 지붕은 ...?

다행히 불이 나지는 않았지만, IDEA StatiCa 빔 모듈을 사용하면 쉽게 처리할 수 있습니다! 

복합 중공 슬래브 설계의 과제는 무엇일까요? 구조 엔지니어는 개별 층에 사용되는 다양한 재료의 거동, 접합부의 전단력, 시공 단계의 중요성 등에 특히 주의해야 합니다.

빔 애플리케이션에는 TDA가 구현되어 있으므로, 재료, 형상, 경계 조건, 하중(또는 타사 소프트웨어에서 내력 가져오기), 시공 단계를 정의하고 모든 ULS 및 SLS 검토를 포함하는 포괄적인 해석을 실행하기만 하면 됩니다. 

직접 시도해 보세요. 슬래브의 이 샘플 프로젝트에서 영감을 얻으세요.

장경간 지붕 거더

이러한 부재의 경우 철근 콘크리트는 더 이상 선택지가 아닙니다. 따라서 프리스트레스트 콘크리트를 사용해야 합니다. 그리고 그것이 무엇을 의미하는지 우리 모두 알고 있습니다. 부재의 단면 형상 최적화, 텐던 수, 초기 응력 평가, 손실 등. 처리해야 할 것들이 많습니다.

그런 다음, 재료를 절약하고 구조를 가볍게 만들기 위해 개구부를 추가해야 합니다. 따라서 등가 트러스 모델을 구축하고 스트럿-타이 모델 방법(SaT)을 사용하여 이러한 불연속 영역을 적절히 검토해야 합니다. 이는 이미 시간이 많이 걸리는 과정에 더 많은 시간을 추가합니다.

또는 CSFM(적합 응력장 방법)을 갖춘 IDEA StatiCa 상세 모듈을 사용하여 구조를 최적화하고, 그 위에 시간을 크게 절약할 수 있습니다. 어떻게 들리나요?

모델링 과정을 돕기 위해 개구부가 있는 프리스트레스트 빔의 기성 모델을 확인하세요.

"나는 항상 당신을 지지할 것입니다," 기둥이 거더에게 말했습니다

기둥의 올바른 설계는 전체 구조에 필수적입니다. 이는 세장 기둥의 경우 두 배로 중요합니다. 이러한 부재는 안정성에 민감한 것으로 간주되어야 합니다. 따라서 2차 효과를 고려하는 것은 필수입니다.

설계 기준의 접근 방식을 사용하여 수치를 계산하는 번거로움을 줄이고 더 효율적인 접근 방식을 사용하세요. 콘크리트 세장 기둥의 간편한 설계에 대해 읽어보세요. 또는 IDEA StatiCa RCS에서 수행된 2차 효과가 있는 원형 기둥 모델을 확인하세요.

코벨 – 작은 조력자

아마도 프로젝트에서 가장 쉬운 부분일 것입니다. 코벨은 일반적으로 그 위에 놓인 부재의 작용으로 인한 압축력을 받습니다. 그러나 수평 하중의 권장 비율을 고려하는 것이 필요합니다. 이 경우 등가 트러스 모델은 그렇게 복잡하지 않으며 결과를 꽤 빠르게 얻을 수 있습니다.

하지만 (항상 '하지만'이 있습니다), ULS 결과를 만족한다고 해서 구조가 균열이 생기거나 과도하게 변형되지 않는다는 의미는 아니라고 말하면 어떨까요? 실제 예시로 설명해 보겠습니다.

아래 이미지와 같이 주어진 형상, 특성 및 철근을 가진 코벨이 수직력과 전단력을 받고 있습니다.

이 예시를 수동으로 검토할 때, 스트럿-타이 모델 방법을 사용하고, 콘크리트의 압축 응력을 평가하여 설계 내력값과 비교합니다. 그런 다음 인장 응력을 계산하고 그에 따라 철근을 설계합니다. 작업이 완료되면 프로젝트의 다른 부분으로 넘어갈 수 있습니다.

그러나 확실히 하기 위해 이번에는 소프트웨어를 사용하여 설계를 다시 확인해 보겠습니다.

IDEA StatiCa Detail에서 동일한 코벨을 모델링했습니다. 결과를 확인해 보겠습니다. SaT 방법을 사용한 수동 계산에 따르면 ULS 검토는 양호합니다. 그리고 Detail 애플리케이션을 사용하여 이를 확인했습니다.

그럼에도 불구하고, 이번에는 더 발전된 접근 방식을 사용하여 전체 검토의 두 번째 부분도 볼 수 있습니다. 그리고 꽤 놀랍습니다. 동일한 특성을 가진 동일한 구조의 SLS 검토는 만족스럽지 않습니다. 

그리고 그것은 SaT 방법으로는 평가할 수 없는 것입니다. SLS 검토를 무시하면 구조의 사용 수명에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 항상 ULS와 SLS 한계 상태 모두에 대해 구조를 검토하는 것을 권장합니다.

일반적으로 기둥과 코벨은 별도로 검토됩니다. 그러나 CSFM(적합 응력장 방법) 덕분에 하나의 모델에 둘 다 포함할 수 있습니다. 코벨이 있는 기둥 모델을 살펴보세요.

모든 것을 지탱하기

마지막 단계는 기초를 검토하는 것입니다. 지지부 근처 영역도 불연속 영역입니다. 따라서 Detail 애플리케이션을 다시 시작하고 구조 엔지니어링의 마법을 발휘할 수 있습니다. 다양한 유형의 기둥-기초 연결을 검토하는 것은 문제가 없습니다.

니치형 기둥과 같은 복잡한 연결도 포함됩니다!

금상첨화로, 탄성 지반 거동을 시뮬레이션하기 위해 계산을 기반으로 지지부의 강성을 수동으로 설정할 수 있습니다! 이에 대해 자세히 알아보려면 IDEA StatiCa Detail의 지지부 유형 문서를 참조하세요.

이것으로 끝입니다. 이제 레시피북을 갖추고 워크플로를 알게 되었습니다. 더 이상 기다리지 말고 직접 모델링을 시작하세요! 원치 않는 실수를 피하려면 철근 콘크리트 구조에서 자주 간과되는 설계 고려 사항 문서를 읽어보세요.

결론

이 글의 목적은 프리캐스트 콘크리트 구조를 검토하기 위해 사용하던 단순화된 도구와 접근 방식을 사용한 수작업 계산이나 Excel 스프레드시트를 비난하려는 것이 아닙니다. 또한 즉시 IDEA StatiCa 제품만 사용하도록 전환해야 한다고 말하려는 것도 아닙니다. 그것이 효과적이라면 훌륭합니다!

때로는 더 빠르고 정확할 수 있는 다른 방법이 있다는 것을 보여드리고 싶었습니다. 또는 앞서 언급한 접근 방식을 사용하는 것이 때로는 충분하지 않을 수 있으며, 예를 들어 구조의 사용 수명에 영향을 미치는 잠재적으로 안전하지 않은 설계로 이어질 수 있다는 것을 보여드리고 싶었습니다.

이 글에서 드리는 마지막 권고 사항은 항상 엔지니어링적 판단을 사용하고 새로운 것을 배우는 것을 두려워하지 말라는 것입니다.

저희 지원 센터에서 콘크리트 설계 가능성에 대해 더 알아보세요. 그곳에서 다양한 튜토리얼을 통해 애플리케이션 사용 방법을 배우고, 웨비나에서 제품 엔지니어들의 실제 활동을 확인하거나, 샘플 프로젝트를 다운로드할 수 있습니다.

소프트웨어를 처음 시작하거나 단순히 기술을 향상시키고 싶다면, 자기 주도 학습 및 전문 인증 Campus 과정을 확인하고 필요에 가장 적합한 것을 선택하세요.