볼트 자동 설계

IDEA StatiCa 24.0에서 처음 출시되었으며, 이 문서는 버전 25.1에서 업데이트되었습니다.

볼트 자동 설계에는 두 가지 유형이 있습니다: 자동 설계와 볼트 자동 설계. 자동 설계는 '초기 추정값'(초기 형상)에 초점을 맞추는 반면, 볼트 자동 설계는 비용 효율성을 위해 패스너 배치를 구체적으로 최적화합니다. 새로운 설계는 선택한 설정을 기반으로 생성되며, 이에 대한 자세한 설명은 아래에서 확인할 수 있습니다. 이러한 기능은 엔지니어링 프로세스를 가속화하는 강력한 보조 도구로서, 최종 검증에 바로 활용할 수 있는 견고한 설계안을 제공합니다.

자동 설계

자동 설계 기능은 신속한 예비 설계 도구로 활용됩니다. 표준 규칙과 연결 부재의 특성을 기반으로 유효한 연결 형상을 빠르게 생성할 수 있습니다.

자동 설계 기능은 다음 작업에 대해 준비되어 있습니다: 엔드 플레이트, 플레이트 간 연결, 이음부, 핀 플레이트/전단 플레이트.

자동 설계는 다음 중 하나의 방법으로 실행할 수 있습니다:

1. 볼트가 있는 위에 나열된 작업을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하여 자동 설계를 선택합니다. 여기서는 볼트뿐만 아니라 용접도 자동 설계됩니다.
2. 3D 장면의 트리에서 작업을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 모두 자동 설계를 선택합니다. 여기서는 볼트뿐만 아니라 용접도 자동 설계됩니다.
3. 오른쪽 작업 속성 상단의 자동 설계

엔드 플레이트 및 플레이트 간 연결 작업의 경우, 추가적인 자동 설계 설정을 사용할 수 있습니다:

• 전단력: 전단력 전달을 위한 플레이트 및 볼트를 설계합니다(엔드 플레이트 작업에만 해당).
• 플러시: 보의 상단 및 하단 플랜지와 동일한 높이로 플레이트를 설계합니다.
• 확장형: 보의 상단 및 하단 플랜지를 넘어 연장되도록 플레이트를 설계합니다.

자동 설계 프로세스는 설계 부재의 특성과 특정 전역 설정에 의해 결정됩니다. 알고리즘은 다음 입력값을 평가합니다:

• 단면 및 재료: 연결되는 보/기둥의 기하학적 및 재료 매개변수.
• 보 저항 설정: 프로젝트 설정 > 설계 – 일반에서 정의된 백분율(기본값 40%)을 사용하여 단면 내력을 기반으로 연결을 설계합니다. 복부에는 전단 저항을, 플랜지에는 휨 저항을 적용합니다.
• 상세 규칙: 동일한 설정에 있는 간격 및 단부 거리 규칙을 준수합니다.
• 핀 플레이트 볼트 행의 최대 수: 동일한 설정에서 정의된 볼트 행의 최대 한도를 준수합니다(기본값 2).

자동 설계를 실행하면, 기능이 실행 가능한 설계를 찾기 위해 제작 작업의 다음 매개변수를 자동으로 계산하고 조정합니다:

• 플레이트 특성: 두께, 치수(폭/높이) 및 오프셋
• 볼트 특성: 볼트의 총 개수 및 각 위치

기능은 다음 매개변수를 변경하지 않습니다:

• 볼트의 직경 및 등급
• 플레이트의 재료 등급

권장 사항: 경제성, 효율성 및 최적 분배를 고려한 정교한 설계안을 위해서는 볼트 자동 설계 기능을 사용하십시오. 이 기능은 핀 플레이트 및 이음부에 특화되어 있으며, 볼트가 전단력만 받는 연결로 제한됩니다.

볼트 자동 설계

볼트 자동 설계 기능은 설계 기준에 기반한 해석 공식과 통합된 머신러닝으로 구동됩니다. 이 접근 방식을 통해 도구는 구조적 효율성과 경제성의 균형을 맞추는 솔루션을 제안하여 최적의 볼트 배치를 도출합니다.

볼트 자동 설계 기능은 볼트가 주로 전단력을 받는 핀 플레이트 및 이음부 작업에 사용할 수 있습니다.

볼트 자동 설계는 다음 방법으로 계산 후에만 실행할 수 있습니다:

•  볼트가 있는 위에 나열된 작업을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭

알고리즘은 적용된 내력(N, V_z, M_y)—특히 볼트에 작용하는 결과 전단력을 고려하여—에 의존하며, 다음 전역 설정에 대해 평가합니다:

• 반올림 규칙: 볼트의 위치는 프로젝트 > 환경설정 > 애플리케이션 단위 - 새 요소 반올림의 반올림 설정에 따라 조정됩니다.
• 볼트: 목표 이용률: 이 한계값은 프로젝트 설정 > 설계 – 일반 > 자동 설계에서 정의됩니다(기본값 0.9). 알고리즘은 실제 작용 하중을 이 설정값과 비교하여 요구 사항을 충족하는 솔루션을 찾습니다. 확인되는 특정 값은 전단 이용률(Ut_s)입니다.
• 상세 규칙: 알고리즘은 프로젝트 설정 > 설계 – 일반 > 볼트 상세에 있는 간격 및 단부 거리 규칙을 준수합니다.

볼트 자동 설계를 실행하면, 기능이 최적화된 설계를 찾기 위해 핀 플레이트 또는 이음부 작업의 다음 매개변수를 자동으로 계산하고 조정합니다:

• 볼트 특성: 볼트의 총 개수 및 볼트 그리드의 형상
• 플레이트 특성: 치수(새 볼트 그리드에 따라 조정) 및 두께(연결 요소와 동일한 지압 저항을 달성하기 위해 부분적으로 조정)

기능은 다음 매개변수를 변경하지 않습니다:

• 볼트의 직경 및 등급
• 플레이트의 재료 등급

기본 가정

• 볼트 자동 설계 알고리즘은 모델의 작용 하중 효과 중 플레이트 평면 내의 힘과 모멘트만(N, V_z, M_y - 볼트에 전단력만 발생)을 고려합니다. 볼트에 발생하는 인장력(다른 하중이나 프라잉 힘에 의해 발생)은 자동 설계 프로세스에서 고려되지 않습니다.
• 인장 이용률이 높은 경우(전체 이용률의 30% 초과), 볼트 자동 설계는 부정확한 결과를 제공할 수 있으며, 사용자는 경고 메시지를 받을 수 있습니다. 볼트 자동 설계는 수행되지만, 결과는 볼트의 인장력에 의해 크게 영향을 받을 수 있습니다.

• 작업의 볼트는 지압/전단 상호작용 전단력 유형으로 설정되어야 합니다. 볼트가 마찰형으로 설정된 경우 볼트 자동 설계는 수행되지 않으며, 사용자는 경고 메시지를 받습니다.

• 모델이 과부하 상태이고 해석이 상당한 소성 변형과 함께 완료된 경우, 볼트의 힘이 올바르게 계산되지 않습니다. 따라서 볼트 자동 설계는 볼트의 잘못된 힘으로 작동하며 올바른 결과를 제공할 수 없습니다.
• 자동 설계는 중공 단면을 지원하지 않습니다.
• 선택한 단면이 기하학적 요구 사항에 따라 볼트 그리드를 배치하기에 적합하지 않은 경우에도 경고가 표시될 수 있습니다. 예를 들어, 좁은 플랜지의 경우 단부 거리, 벽으로부터의 거리 등의 요구 사항을 충족하는 것이 불가능합니다.

• 자동 설계 및 볼트 자동 설계는 안전성과 비용 효율성을 유지하면서 설계 프로세스를 가속화하고 보다 간단하고 자동화된 방식으로 만드는 데 도움이 되는 또 다른 도구입니다. 용접 크기 결정과 함께, 이 기능은 연결 설계의 자동화 프로세스에서 다음 단계입니다.

이 기능은 적절한 연결 설계를 찾는 반복 프로세스를 단순화합니다. 전단력을 받는 볼트의 자동 설계는 단순 연결에 대한 작용 하중을 고려합니다. 반복 프로세스 대신, 사용자는 이 자동 설계 기능을 호출하기만 하면 애플리케이션이 적절한 설계를 찾아줍니다.