연구 협력 제안

강구조 연결 설계에 대한 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 접근 방식을 검증, 확인 및 추가 개선

도전 과제

강구조 연결의 설계 및 규정 검토는 지난 10년간 학계와 엔지니어링 산업 전반에서 가장 활발하게 논의된 주제 중 하나였습니다. 2014년, 프라하 체코 기술대학교와 소프트웨어 기업 IDEA StatiCa는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)이라는 강구조 연결 설계 방법을 개발하였습니다.

이 접근 방식은 수많은 검증 예제, 타당성 검토 연구 및 실험을 통해 성공적으로 검증되었습니다. 또한 엔지니어링 커뮤니티에서 널리 채택되어, CBFEM 방법을 기반으로 한 소프트웨어 패키지(IDEA StatiCa Connection, HILTI Profis Engineering)가 전 세계 수천 명의 엔지니어들에 의해 사용되고 있습니다.

현재 저희는 AISC 기준에 따른 CBFEM 접근 방식의 검증 및 타당성 확인을 지속·심화하고, 기반 재료 모델을 추가로 개발·개선할 연구 파트너를 찾고 있습니다.

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원하는 연구 파트너의 프로필

미국 소재 대학교의 구조공학과로, 가급적 강구조, 이상적으로는 연결부를 전문으로 하는 곳을 선호합니다. 연구 파트너는 일련의 검증 및 타당성 확인 예제를 수행하고, AISC 기준에 따른 최대한의 적용 가능성을 보장하기 위한 권고사항을 도출하게 됩니다. 검증 작업은 CTU의 Wald 교수 팀이 조율합니다. 소프트웨어와 관련된 모든 필요한 지원은 IDEA StatiCa 팀이 제공합니다.

모든 검증 작업은 연구 파트너와의 계약을 기반으로 IDEA StatiCa가 자금을 지원합니다.

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일반적인 검증 예제 구조

  • 연결부 설명 - 그림, 유형
  • 해석 모델 설명 - 수계산, 가정, AISC 조항
  • CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 모델 설명 - 작동 방식, 해석 모델과의 차이점
  • CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 모델 검증
  • 민감도 분석 – 다양한 매개변수(예: 강재 등급, 보 단면, 엔드 플레이트 두께 등)에 대한 표 및 그래프. CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)과 해석 모델에 따른 결과 비교
  • 결론 – 해석 모델의 단순화, 회전축, 용접 응력 가정 등으로 인한 차이(있는 경우) 설명
현재 AISC 검증 세트 보기
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우리의 테스트 철학

타당성 검토 및 검증 프로세스는 소프트웨어 결과의 정확성을 확인합니다. 검증은 설계 기준(예: AISC 360-16)에 일반적으로 포함된 해석적 방법과의 비교입니다. 타당성 검토는 수치 모델과 실험의 비교입니다. 수치 모델은 재료 및 기하학적 비선형성을 포함하는 고도로 발전된 모델인 경우가 많습니다. 수치 모델의 결과는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 결과와 비교됩니다. 결과가 완벽하게 일치할 필요는 없지만 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 결과는 안전 측이어야 합니다. 

이에 대해 더 읽어보기
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Wald 교수의 검증 도서

현재 가장 철저한 검증 예제 세트는 유로코드(EN1993-1-8:2005)에 대해 작성되어 있습니다. Wald 교수 팀은 "Component-based finite element design of steel connections"라는 책에 가장 관련성 높은 검증 내용과 설명을 정리하였습니다. 이번 협력은 AISC에 대해서도 이와 유사한 결과물을 만들어내는 것을 목표로 해야 합니다.

검증 도서 확인하기
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조율 담당자

Frantisek Wald 교수

프라하 체코 기술대학교 강구조 및 목구조학과 교수 겸 학과장

풍부한 전문 경력을 통해 연결부 설계 관련 10개의 유럽 프로젝트와 구성요소 방법, 기둥 베이스, 강구조 및 콘크리트 연결, 화재 설계 및 고급 유한요소 해석에 초점을 맞춘 여러 프로젝트에 참여하였습니다.

Wald 교수는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 개발로 두 가지 상을 수상하였습니다 – CKAIT Pavel Juchelka 체코상 및 ECCS Charles Massonet 유럽상.

Juraj Sabatka

IDEA StatiCa CSO&CFO

구조 엔지니어와 상세 설계자를 위한 소프트웨어를 개발하는 회사 IDEA StatiCa의 경영진 중 한 명입니다. 저희 개발팀은 구조물과 그 부재의 거동을 분석하는 새로운 방법을 발견하고, 테스트하며, 적용합니다. 이를 바탕으로 엔지니어가 더 빠르게 작업하고, 국가 기준의 요구사항을 철저히 평가하며, 최적의 재료량을 사용할 수 있도록 하는 소프트웨어인 IDEA StatiCa를 개발합니다. 저희에게 소프트웨어 개발은 전 세계의 모든 새로운 시공을 더 안전하고 경제적으로 만드는 데 기여하는 방법입니다.

성공적인 R&D 프로젝트

최근 몇 년간 저희의 가장 중요한 R&D 프로젝트들은 학문적 우수성과 소프트웨어 개발을 결합하여 구조 엔지니어를 위한 혁신적인 도구를 제공합니다. 저희는 구조공학을 위한 더 나은 도구에 기여하는 전문가들의 국제 네트워크를 구축하고 있습니다. 

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