퀸즈 워프 스카이덱
프로젝트 소개
세 개의 제작 강재 트러스 교량으로 연결된 네 개의 타워로 구성된 이 구조물은 복잡한 기하학적 형태를 지니고 있습니다. Robert Bird Group의 수석 엔지니어인 Dallas Lee와 그의 팀은 IDEA StatiCa를 활용하여 3차원 트러스 노드를 정확하고 안전하며 효율적으로 모델링하는 데 필요한 정밀한 유연성을 확보할 수 있었습니다.
퀸즈 워프 스카이덱은 강재로 시공되었으며, 개발 단지의 타워들(IT1, IT2, IT3, IT4로 명명) 사이를 연결하는 25m, 30m, 35m의 세 개 경간으로 구성됩니다. 두 개의 경간(IT1-IT2 사이 및 IT3-IT4 사이)은 연결된 타워의 독립적인 움직임을 허용하기 위해 영구 이동 조인트로 설계되었습니다. IT1-2 경간은 독특한 과제를 제시했습니다. 이 경간은 고정 데크에서 타워 IT1의 측면으로 연결되며, 타워 파사드 라인에서 최대 12m까지 돌출되어 정교한 관절 조인트가 필요했습니다.
스카이덱의 경간은 포디엄 레벨에서 조립 및 클래딩된 후, 레일 시스템을 통해 수평으로 이동하여 위치에 고정되고, 이후 수직 방향으로 강연선 잭킹됩니다.
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프로젝트의 특성상, 트러스가 연결되는 노드의 교차점이 복잡해졌습니다. Dallas Lee와 그의 팀은 FEA 프로그램에서 처음부터 모델링하지 않고도 이러한 종류의 연결을 다룰 수 있는 소프트웨어를 이전에는 접해본 적이 없었으며, 처음부터 모델링하는 방식은 허용할 수 없을 만큼 느렸습니다.
엔지니어링 과제
이 프로젝트에는 IT2와 IT3 타워 사이에 스카이 브리지가 있는 네 개의 타워가 있습니다. IDEA StatiCa를 사용한 주된 이유는 IT1-IT2 타워 사이 및 IT3-IT4 타워 사이의 스카이덱 내 복잡한 트러스 노드를 설계하기 위해서였습니다.
이러한 노드 주변의 복잡성으로 인해, 기존 FEA 소프트웨어로 모델링하는 데는 너무 많은 시간이 소요되었을 것입니다. 팀은 IDEA StatiCa가 이러한 연결을 신속하게 모델링하는 데 이상적임을 발견했습니다.
이 프로젝트의 또 다른 독특한 측면은 IT1과 IT2 타워가 매우 다른 지진 응답을 보인다는 것으로, 두 타워는 서로 다르게 움직입니다. 이는 타워 사이의 데크를 고정했다면 많은 내력이 발생했을 것임을 의미합니다.
이를 극복하기 위해 관절 이동 조인트를 적용하여 데크가 해당 지점에서 회전할 수 있도록 했습니다. 이 회전을 구현하기 위해 내부 강재 코벨 위에 지압판을 사용했습니다. 그 결과, 이를 실현하기 위한 매우 복잡한 맞춤형 강재 제작 연결부를 설계해야 했습니다.
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프로젝트 진행 중 데크의 프로파일에 특별한 주의가 필요했습니다. 이전에는 프로파일이 선박 선체 형태였습니다. 상부 표면과 소핏 모두에 꺾임부를 도입함으로써, 2차 보가 주 트러스 라인을 통해 꺾이는 매우 복잡한 강구조 연결이 필요하게 되었습니다.
Dallas와 그의 팀은 프로젝트 수행 방식에 관한 엄격한 건축적 결정으로 인해 다른 매우 창의적인 연결부 문제도 해결해야 했습니다. IDEA StatiCa는 이러한 모든 장애물을 극복하고, 복잡성에 관계없이 모든 연결 설계를 정확하게 수행할 수 있다는 자신감을 갖게 해주었습니다.
솔루션 및 결과
Dallas와 그의 팀이 이 프로젝트에서 얻은 핵심 교훈은 설계에 대한 자신감이었습니다. 일반적인 FEA 모델을 사용하는 대신, 이 자신감은 IDEA StatiCa를 활용한 검증 과정에서 비롯된 것이었습니다.
또한 유한요소해석 모델에서 부재 형상과 부재력을 가져오는 워크플로우를 개발할 수 있었습니다. Strand7은 BIM 링크가 없기 때문에, Strand7에서 SAF 파일 형식으로 데이터를 추출하는 Python 스크립트를 설정했습니다. 이를 통해 Checkbot을 통해 IDEA StatiCa로 모델을 가져올 수 있었으며, IDEA StatiCa의 잘 문서화된 API를 사용하여 데이터 손실 없이 전송할 수 있어 팀에게 큰 이점이 되었습니다.
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과거에 Dallas와 그의 팀은 모든 것을 수작업으로 평가하고, 문서화된 모델을 적용하며, 맞춤형 연결에 맞게 조정하는 보수적인 설계 방식을 취하거나, 매우 복잡한 것을 상세화하려는 경우 처음부터 맞춤형 유한요소해석 모델을 생성해야 했습니다.
부재 형상과 다양한 하중 케이스 및 조합을 가져오는 이 워크플로우를 사용함으로써 많은 시간을 절약할 수 있었습니다. 이는 설계에 대한 자신감을 높이고, 설계를 더욱 발전시키는 데 도움이 되었습니다.
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Robert Bird Group 소개
Robert Bird Group은 11개 사무소에 700명 이상의 직원을 보유한 글로벌 컨설팅 엔지니어링 회사입니다. Surbana Jurong Group의 구성원으로서, 모든 프로젝트에 걸쳐 엔지니어링 우수성을 끊임없이 추구함으로써 각 고객의 비전을 실현하는 데 전념하고 있습니다. 구조 엔지니어링, 토목 엔지니어링, 시공 엔지니어링, 지반 엔지니어링(영국 및 중동), 가상 설계 및 시공의 다섯 가지 분야에 걸쳐 국제적 전문성을 바탕으로 서비스를 제공합니다.
이 회사는 IDEA StatiCa Excellence Awards 2023에서 공개 투표 부문을 수상했습니다.
기타 사례 연구
