Midas Civil BIM 링크를 활용한 3경간 후장 긴장 교량 설계

이 문서는 midas Civil에서 IDEA StatiCa BIM으로 내력을 가져오는 문제를 포괄적으로 다루는 세 편의 시리즈 중 하나입니다. 나머지 두 편은 다음과 같습니다:

• Midas Civil BIM 링크 – 해석 모델 준비 – 이 문서는 midas Civil과 IDEA StatiCa 간의 BIM 링크 작업 원칙, 특히 midas Civil에서 해석 모델을 올바르게 준비하기 위한 지침을 정의합니다.
• Midas Civil BIM 링크 – IDEA StatiCa BIM에서의 하중 케이스 및 조합 후처리 논리 – 이 문서는 midas Civil에서 가져온 내력을 IDEA StatiCa BIM에서 처리하는 논리를 상세히 예제와 함께 설명합니다. 이 확장 문서는 관련 문제를 심층적으로 이해하고 midas Civil – IDEA StatiCa 가져오기 과정에서 발생하는 비표준 상황을 해결하는 데 적합합니다. 

midas Civil의 해석 모델은 문서 하단의 링크를 통해 다운로드할 수 있습니다. 실제 실무와 비교하여 이 튜토리얼의 목적에 맞게 하중 케이스 및 조합의 수를 단순화하였습니다. 그러나 midas Civil에서의 하중 케이스 및 조합에 대한 표준 작업은 준비된 모델에 포함되어 있으므로, 사용자는 midas Civil에서 해석 모델을 내보내기용으로 준비하는 방법에 대한 실제 예제를 확인할 수 있습니다.

1. midas Civil에서 결과 내보내기

첨부된 모델을 열고 해석을 수행합니다. 그런 다음 결과 내보내기를 진행합니다.

교량의 상부 구조, 즉 요소 1~47만 내보냅니다.

2. IDEA StatiCa BIM으로 결과 가져오기

IDEA StatiCa 소프트웨어를 실행하고 BIM 탭(BIM 앱)으로 이동한 후 "다른 프로그램에서 가져오기"를 선택하고 준비된 .mct 파일을 선택합니다.

처음 가져오기를 수행하는 경우 설계 그룹 및 부재 생성을 구성합니다. BIM 앱은 가져온 교량 상부 구조를 자동으로 단일 설계 부재로 결합합니다. 이 설정은 저장할 수 있으므로 다음에는 표시되지 않습니다.

BIM 앱이 가져오기 중 불일치를 발견하면 가져오기 세부 정보 창에 표시합니다. 이 경우 횡보에 사용된 소위 "비물질적" 재료 C35/45에 관한 것입니다. 이를 검토하지 않으므로 이 메시지에 주의를 기울일 필요가 없습니다. 교량 상부 구조에 관한 것이라면 midas Civil 모델의 재료에 IDEA StatiCa 재료 라이브러리의 올바른 표준 재료가 할당되었는지 확인해야 합니다.

두 번째 메시지는 일반적으로 두 가지 성분을 갖는 비선형 온도 변화로 인한 하중과 관련이 있습니다. 첫 번째는 midas Civil 프로그램이 제공하고 모델로 가져오는 내력 N-M-M으로 표현되는 응력 성분입니다. 두 번째 성분은 단면 내에서 자기 평형을 이루는 소위 잔류 응력으로, 내력으로 표현할 수 없습니다. Midas Civil은 응력 해석 중 내부적으로 이를 계산하지만 내보내지 않으며, IDEA StatiCa BIM 앱은 이를 고려하지 않습니다. 따라서 SLS 검토를 평가할 때는 여유를 고려해야 합니다.

다음으로 프로젝트 데이터 탭에서 해석 매개변수를 설정해야 합니다. 첫 번째 매개변수는 설계 기준이며, 그 다음은 국가 부속서입니다. 교량 유형은 이 튜토리얼에서 다루지 않는 하중 용량 기능을 사용할 때 적용되므로 설정할 필요가 없습니다.

3. 하중 가져오기 확인

다음 단계에서는 하중 케이스 가져오기 및 하중 케이스 그룹에 대한 할당을 확인하고 midas Civil과 BIM 앱 간의 포락선 최종 비교를 수행합니다. 왼쪽 탐색기에서 1D 부재의 내력 탭으로 전환하고 상단 리본에서 모델 뷰어 탭으로 이동합니다.

"하중 케이스 그룹" 버튼을 사용하여 하중 케이스 그룹 관리자를 엽니다. 이것은 midas Civil에서 하중 케이스 및 조합 가져오기 설정 측면에서 BIM 앱의 가장 중요한 부분입니다. 대화 창에는 midas Civil에서 가져온 모든 영구(시공 단계 해석) 및 변동(PostCS 해석) 하중 케이스가 나열됩니다. 개별 케이스는 midas Civil에서 설정된 유형에 따라 자동으로 그룹에 할당되었습니다. 이 문서에 설명된 이유로, 변동 하중 케이스 그룹이 "배타적" 유형으로 설정되어 있는지 항상 확인하는 것이 권장됩니다. 따라서 온도 하중 케이스가 배타적 하중 그룹에 자동으로 할당되었는지 확인합니다.

확인 결과 조건이 충족되어 변경이 필요하지 않습니다. 변동 하중의 부분 계수 및 조합 계수 아래에 나열된 그룹은 무시할 수 있습니다. 대화 창에 나열된 계수는 표준 포락선 조합에 적용되지만, BIM 앱은 midas Civil에서 힘을 가져올 때 이를 사용하지 않습니다. 조합 계수는 midas Civil에서 직접 가져옵니다. 다른 변동 하중 케이스 그룹에 대해서도 동일한 확인을 수행하며, 우리 모델의 경우 W 그룹만 해당됩니다.

midas Civil에서 해석 모델을 준비하기 위한 이전에 정의된 원칙을 따르고 하중 케이스 그룹을 확인했다면, midas Civil과 BIM 앱의 포락선 내력이 일치해야 합니다. 이제 포락선 조합 ULS_env의 일관성을 확인합니다. 개별 하중 케이스 및 조합에 대한 내력 다이어그램은 왼쪽 탐색기의 1D 부재의 내력 섹션에 표시됩니다. 상단 리본에서 표시된 조합 또는 하중 케이스 간에 전환할 수 있습니다. 요약 조합 ULS_env에 대한 휨 모멘트 내력 다이어그램을 표시합니다.

이제 ULS_env 조합의 휨 모멘트 다이어그램 My를 midas Civil과 비교합니다.

조합 대화 창에서 midas Civil에서 가져온 조합 규칙을 확인할 수 있습니다. 세 열 중 가장 왼쪽 열에는 midas Civil의 개별 조합이 표시되며, 유형에 따라 ULS, SLS 특성, SLS 빈번, 또는 SLS 준영구 등 다양한 그룹으로 자동 분류됩니다. 이 대화 창에서 조합을 편집하거나 완전히 새로운 조합을 정의할 수 있습니다. 예를 들어 조합 유형을 ULS에서 SLS 특성으로 수동으로 변경할 수도 있습니다. 그러나 사용자가 midas Civil의 조합을 완전히 채택하고 midas의 지시자를 사용하는 경우, 모든 것이 자동으로 처리되므로 이 대화 창에서 아무것도 편집할 필요가 없습니다.

4. 결과 클래스 설정

이제 소위 결과 클래스를 설정합니다. 해석 모델의 모든 조합은 midas Civil에서 가져오며, 여기에는 하위 수준의 모든 보조 추가 및 포락선 조합이 포함됩니다. 그러나 단면 검토는 최종 포락선에 대해서만 수행됩니다. 결과 클래스는 단면 검토를 수행할 모든 조합의 부분 집합을 정의하는 데 사용됩니다. 따라서 각 한계 상태에 대한 결과 클래스를 설정합니다. ULS 유형의 결과 클래스의 경우 먼저 모든 조합을 삭제한 다음 클래스에 "최종 포락선" ULS_env만 추가합니다.

마찬가지로, SLS 특성 유형의 결과 클래스에는 조합 SLS char env를, SLS 빈번 클래스에는 SLS freq env를, SLS 준영구 클래스에는 SLS quasi env를 설정합니다. 결과 클래스 SLS char(처짐)는 비워 둡니다. 처짐은 midas Civil에서 가져오지 않으며 BIM 앱을 사용하여 평가하지 않기 때문입니다.

5. 검토

이제 1D 콘크리트 설계 그룹의 데이터 탭으로 이동합니다. 여기서 평가를 위해 단면에 수행할 검토와 함께 부재 매개변수, 특히 환경 노출 등급을 설정합니다. 이 튜토리얼의 목적에 따라 중간 경간의 중앙에서만 평가를 수행합니다. 설정은 아래 이미지와 같이 구성됩니다.

다음 단계는 평가 및 철근 배근을 위한 단면을 설정하는 것입니다. 이는 철근 탭에서 수행됩니다. 동일한 콘크리트 철근이 사용되는 개별 철근 구역을 별도로 입력한 다음, 평가가 이루어질 개별 독립 단면 또는 평가 위치를 정의합니다. 교량의 내하 구조는 여러 단면에서 평가가 필요하다는 것이 분명합니다. 이 튜토리얼의 목적에 따라 중간 경간의 중앙에 있는 단면 하나에 대해서만 상세 평가를 수행합니다. 자동으로 생성된 철근 구역 및 단면은 편집하지 않습니다.

철근 버튼을 클릭하면 RCS 앱과 동일한 철근 입력 대화 창이 열립니다. 철근 입력은 이 튜토리얼의 주제가 아니므로, midas Civil 프로젝트와 함께 이미 다운로드한 저장된 철근 템플릿을 사용합니다.

midas Civil에서의 데이터 가져오기가 완료되고 철근이 입력되었으므로, 상단 리본의 "상세" 버튼을 클릭하여 RCS 앱에서 상세 단면 평가를 진행할 수 있습니다.

RCS 앱 창이 열리면, 시공 단계, 초기 단면 상태를 정의하는 하중 단계, 그리고 midas Civil에서 가져온 프리스트레스 효과가 이미 완전히 설정되어 있습니다. BIM 앱은 ULS 및 SLS 상태에 대한 개별 극값 내력을 자동으로 생성하였습니다.

"계산" 버튼을 클릭하면 개별 극값에 대한 평가 계산이 시작됩니다. 이 경우 모든 검토가 만족되었습니다.

그러나 RCS 앱에서는 콘크리트 철근 조정, 압축 사재 각도 변경, 개별 검토 활성화 또는 비활성화 등 표준 설계 작업을 수행할 수 있습니다. 하중 단계 및 프리스트레스의 내력은 "잠금" 상태로 편집할 수 없습니다. 그러나 추가 작업을 위해 RCS 파일을 디스크에 저장할 수 있습니다. 파일을 다시 열면 모든 항목의 잠금이 해제되어 RCS 파일을 완전히 편집할 수 있습니다.