Midas Civil BIM 링크 – 계산 모델 준비

이 문서는 midas Civil과 IDEA StatiCa 간의 BIM 링크 작업 원칙, 특히 IDEA StatiCa BIM 앱에서 내력을 원활하게 가져오고 조정 및 검토를 최소화하기 위해 midas Civil에서 계산 모델을 올바르게 준비하는 지침을 정의합니다. 이 문서는 IDEA StatiCa BIM으로 내력을 가져오는 문제를 포괄적으로 다루는 세 편의 시리즈 중 첫 번째입니다. 이 문서를 먼저 학습하시기를 권장합니다. 다음 두 편의 문서는 다음과 같습니다:

• 3경간 후장 긴장 교량 설계를 위한 Midas Civil BIM 링크 - 프리스트레스트 3경간 T형 거더 교량의 계산 모델 결과를 IDEA StatiCa BIM으로 가져오는 실제 예제입니다.
• Midas Civil BIM 링크 – IDEA StatiCa BIM에서 하중 케이스 및 조합 후처리 논리 – 이 문서는 BIM 링크 작업 원칙, 특히 midas Civil에서 계산 모델을 준비하는 지침을 정의합니다.

IDEA StatiCa BIM 앱은 IDEA StatiCa 규정 검토(특히 RCS 애플리케이션)를 전체 해석에 사용되는 유한요소법(FEA) 프로그램인 Scia Engineer, Axis, midas Civil, midas Gen과 연결하도록 설계되었습니다. 그러나 이 문서는 midas Civil과의 연동에만 초점을 맞춥니다. IDEA StatiCA BIM 앱은 RCS 애플리케이션에서 평가하기 위해 midas Civil의 복잡한 데이터를 변환하는 역할을 합니다. 주요 기능은 유변학적 효과 및 프리스트레싱 효과 등을 포함하여 midas Civil에서 수행된 시공 단계 해석 결과를 자동으로 가져온다는 점입니다.

IDEA StatiCa BIM이 midas Civil에서 가져오는 항목:

• 모델 형상, 단면 및 재료 특성
• 프리스트레싱 매개변수 – 텐던 특성 및 배치
• 시공 단계 해석 결과
• 시공 후 단계 해석 결과(온도, 이동 하중 포락선, 부등 침하 등)
• 조합 규칙 및 계수

IDEA StatiCa BIM 앱은 midas Civil에서 포락 하중 효과를 단순히 가져올 수 없습니다. RCS 애플리케이션에서 프리스트레스트 단면을 올바르게 평가하려면 프리스트레싱, 영구 하중 및 변동 하중의 효과를 분리해야 하기 때문입니다. 따라서 IDEA StatiCa BIM은 개별 하중 케이스를 사용하여 midas Civil에서 가져온 조합 규칙에 따라 조합을 재수행합니다. 올바른 데이터 전달을 보장하려면 midas Civil에서 계산 모델을 준비할 때 몇 가지 원칙을 따라야 합니다. 이 원칙들은 아래에서 단계별로 설명됩니다.

IDEA StatiCa BIM에서 하중 케이스를 처리하고 포락 조합을 평가하는 논리는 midas Civil의 논리와 다릅니다. 예를 들어 Scia Engineer에서 조합을 처리하는 논리와 유사합니다. 그러나 몇 가지 간단한 원칙을 따르면 BIM 앱에서 재수행된 조합은 midas Civil과 동일한 내력 결과를 도출합니다. 이 논리는 Midas Civil BIM 링크 – IDEA StatiCa로 내력 및 조합 가져오기라는 별도 문서에서 더 자세히 설명됩니다. BIM 앱의 일상적인 사용에서는 상세한 학습이 불필요하며 아래에 설명된 원칙을 따르는 것으로 충분합니다. 그러나 비정상적인 작업이나 midas Civil과 IDEA StatiCa BIM 간의 내력 불일치를 처리할 때는 BIM 앱의 원칙을 이해하는 것이 중요합니다. 또한 이 문서의 간단한 원칙 뒤에 있는 기본 개념이 독자에게 더 명확해질 것입니다.

1. midas Civil에서 발음 구별 부호를 사용하지 마십시오

midas Civil에서의 데이터 내보내기는 *.mid 및 *.mct 파일을 사용합니다. 마침표와 쉼표는 이 파일에서 개별 데이터의 구분 기호로 사용됩니다. 개별 모델 요소(하중 케이스, 조합, 단면 등)의 이름에 마침표와 쉼표가 포함되면 이 구조가 깨질 수 있습니다. 악센트, 쉼표 및 일반적으로 발음 구별 부호는 BIM 앱으로 데이터를 가져올 때 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 midas Civil에서 개별 모델 요소의 이름을 지정할 때 발음 구별 부호를 사용하지 않도록 권장합니다.

2. ULS 또는 SLS 조합 유형 결정을 위한 지시자

midas Civil에서 조합은 하중 조합 -> 일반 탭에서 입력됩니다. midas Civil에서 사용자는 일반적으로 이름으로 조합 유형을 구분하지만, 예를 들어 ULS 또는 SLS-특성 조합인지에 대한 정보는 midas Civil에서 가져오는 데이터에 포함되지 않습니다. 그러나 단면의 한계 상태를 올바르게 평가하려면 BIM 앱과 이후 RCS 애플리케이션이 조합을 구분해야 합니다. 이 분류는 가져오기 후 BIM 앱의 조합 관리자에서 수동으로 수행할 수 있습니다. 그러나 다음 표에 따라 midas Civil의 설명 필드에 직접 조합을 구분하는 지시자를 추가하는 것이 더 적합하고 효율적입니다. 지시자가 없는 조합은 자동으로 ULS 조합으로 간주됩니다.

3. midas Civil에서 영구 하중 케이스와 변동 하중 케이스의 일관된 구분

가져온 하중 케이스와 함께 BIM 앱이 올바르게 작동하려면 각 하중 케이스에 대해 유형 매개변수를 사용하여 midas Civil에서 영구 하중 케이스와 변동 하중 케이스를 올바르게 구분해야 합니다. midas Civil에서 영구 하중(영구 하중 케이스)에 해당하는 유형으로 설정된 하중 케이스는 BIM 앱으로 영구 하중 케이스로 가져옵니다(더 정확히는 해당 하중 케이스가 속한 그룹이 영구 유형입니다). midas Civil에서 변동 하중(일시 하중 케이스)에 해당하는 유형으로 설정된 하중 케이스는 BIM 앱으로 변동 하중 케이스로 가져옵니다. 개별 영구 및 변동 유형 목록은 다음 이미지에 나와 있습니다.

4. midas Civil의 포락 조합에서 영구 하중 케이스를 사용하지 마십시오

midas Civil과 BIM 앱은 영구 하중 케이스를 처리할 때 약간 다른 논리를 사용합니다. midas Civil에서 포락 유형 조합은 영구 또는 변동 하중 케이스를 구분하지 않으며, 단순히 정의된 하중 케이스 집합에서 최대 및 최소 포락선을 수학적으로 평가합니다.

반면 BIM 앱에서는 영구 하중 케이스와 변동 하중 케이스를 모두 포함하는 정의된 하중 케이스 집합에서 포락 조합을 평가할 때, 영구 하중 케이스의 효과가 다른 변동 하중 케이스로 형성된 포락선에 항상 추가됩니다. 이로 인해 midas Civil과 IDEA StatiCa BIM 간의 내력 차이가 발생합니다. 그러나 이러한 포락 평가의 차이는 midas Civil에서 포락 유형 조합에 영구 하중 케이스를 변동 하중과 함께 사용하지 않음으로써 쉽게 피할 수 있습니다. 이 규칙은 영구 하중 케이스에만 적용됩니다.

5. 시공 단계 해석에서 영구 하중 케이스만 사용하십시오

midas Civil에서 단계별 시공(시공 단계 해석)을 사용할 때 가져온 영구 하중 케이스가 처리되는 방식을 고려하는 것이 중요합니다. 시공 단계 해석에서 발생하는 모든 하중 케이스(자중, 가설 하중, 텐던 1차, 텐던 2차, 크리프 2차, 건조 수축 2차)는 자동으로 BIM 앱으로 영구 하중 케이스로 가져오며, 애플리케이션은 이를 단계별 시공 결과의 일부로 간주합니다. midas Civil에서 시공 단계 해석의 일부가 아닌 하중 케이스에 영구 하중 케이스에 해당하는 유형(자중, 사용자 정의 등)이 잘못 지정된 경우 문제가 발생합니다. BIM 앱은 이 하중 케이스를 영구 유형으로 가져와 단계별 시공 결과 중에 "배치"하려고 시도합니다. 그러나 midas Civil에서 정의된 시공 단계 해석의 일부가 아니었기 때문에 하중 케이스를 어디에 위치시켜야 할지 알 수 없습니다. BIM 앱은 단면 검토를 수행하기 전에 다음 메시지를 표시합니다: "이 조합에 포함된 영구 하중 케이스가 시공 단계에서 정의된 영구 하중 케이스와 일치하지 않으므로 단면 설계에 적용할 수 없는 조합입니다."

이러한 문제들은 3항에서 설명한 대로 midas Civil에서 유형(Type)을 사용하여 영구 하중 케이스와 변동 하중 케이스를 일관되게 구분하고, 영구 하중 케이스는 시공 단계 해석 내에서만 사용함으로써 쉽게 피할 수 있습니다. 따라서 BIM 앱으로 영구 하중 케이스로 가져오는 변동 하중 케이스(PostCS 해석)에 midas Civil의 유형을 사용하지 않는 것이 중요합니다. 예를 들어 USER 유형을 사용하는 것은 흔한 실수로, 항상 영구 하중 케이스로 가져오기 때문에 이전 항에서 설명한 문제를 일으킵니다.

또한 BIM 앱에는 평가된 조합의 영구 하중 케이스와 midas Civil의 시공 단계 간의 일관성을 확인하는 도구가 있습니다. 이는 Assessment 1D 탭에서 조합 확인 버튼을 클릭하여 접근할 수 있습니다.

6. 하중 케이스 그룹 설정 및 가져오기 후 확인

BIM 앱으로 가져온 모든 하중 케이스는 자동으로 소위 하중 케이스 그룹으로 분류됩니다. 이 그룹들은 포락 조합을 평가하고 BIM 앱의 올바른 기능을 보장하며, 아래에 정의된 규칙을 따라야 합니다.

시공 단계 해석 결과(자중, 가설 하중, 텐던 1차, 텐던 2차, 크리프 2차, 건조 수축 2차)는 부분 하중 케이스(각 단계의 시작 및 끝)로 가져옵니다. 이들은 자동으로 동일한 이름의 하중 케이스 그룹에 할당되며, 항상 영구 유형으로 설정됩니다. 이 과정은 자동으로 이루어집니다.

PostCS 해석 결과(변동 하중 케이스)도 midas Civil에서 하중 케이스에 설정된 유형에 해당하는 하중 케이스 그룹에 자동으로 할당됩니다 – 이 문서의 3항을 참조하십시오. BIM 앱 내 포락 조합에서 하중 케이스를 올바르게 처리하려면 단일 포락 조합의 모든 하중 케이스가 동일한 하중 케이스 그룹에 있고 해당 그룹이 배타적(Exclusive) 유형으로 설정되어 있어야 합니다. 가져오기 후 모든 변동 하중 케이스 그룹에 배타적 유형이 설정되어 있는지 확인하는 것이 좋습니다.

midas Civil에서 하중 케이스 유형의 잘못된 할당은 두 하중 케이스의 내력 포락선을 평가하는 포락 조합 온도의 예로 설명됩니다:

• TG+ – 불균등 온도 변화 +
• TG- – 불균등 온도 변화 -

midas Civil에서 TG+ 하중 케이스에 온도(T) 유형이 잘못 할당되고 TG- 하중 케이스에 온도 구배(TPG) 유형이 할당된 상황을 분석해 보겠습니다. 이 부정확성은 midas Civil에서 조합 결과에 영향을 미치지 않으며 포락선은 올바를 것입니다. 그러나 BIM 앱으로 가져온 후 하중 케이스는 두 개(!)의 서로 다른 하중 케이스 그룹에 배치되며, 둘 다 배타적 유형입니다. midas Civil에서 가져온 온도 포락선은 BIM 앱에서 TG+와 TG- 하중 케이스의 합으로 평가됩니다. 이 동작의 이유는 이 문서에서 자세히 설명됩니다.

7. 시공 단계 설정에서 추가 단계 활성화

BIM 앱이 변동 하중의 포락선을 재구성하는 것처럼, midas Civil의 부분 출력에서 단계별 시공 해석 결과도 재구성합니다. 따라서 각 단계의 끝(기본 설정)과 각 단계의 시작에서 midas Civil의 결과를 내보내야 합니다. BIM 앱이 "단계별 시공을 재구성"하기 위한 완전한 정보를 갖추려면 모든 단계에 대해 단계별 시공 설정 대화 상자(하중 -> 시공 단계 -> C.S. 정의)에서 "추가 단계(Additional steps)" 옵션을 체크해야 합니다. 이 옵션이 활성화되지 않으면 해당 단계의 추가 단계가 IDEA StatiCa BIM에서 생성되지만 내력 값이 채워지지 않습니다. 

8. midas Civil의 포락 조합에 영(0) 하중 케이스 추가

포락 조합을 평가할 때 midas Civil은 수학적 논리를 엄격히 따르며 정의된 하중 케이스 집합에서 수학적으로 가장 낮은 값을 최솟값으로, 수학적으로 가장 높은 값을 최댓값으로 평가합니다.

반면 BIM 앱은 변동 하중의 포락 조합을 평가할 때 구조물에 변동 하중이 적용되지 않는 상황을 자동으로 고려합니다. 예를 들어 양(+)의 동일한 부호의 효과를 가진 하중 케이스의 포락선을 평가할 때(구조물의 특정 단면에서!), BIM 앱은 최대 양의 값을 최댓값으로, 영(0)을 최솟값으로 평가합니다 – 즉, 구조물에 변동 하중이 적용되지 않음을 의미합니다.

midas Civil의 포락 조합에서 개별 하중 케이스가 동일한 부호의 힘을 발생시키는 경우, 포락 조합에 영(빈) 하중 케이스를 추가해야 합니다. 이는 midas Civil의 포락 조합에서 변동 하중 케이스 그룹으로부터 구조물에 변동 하중 케이스가 적용되지 않을 수 있다는 점도 고려합니다. 이를 통해 midas Civil과 BIM 앱 간의 결과 일관성이 보장됩니다.

포락 조합이 개별 단면에서 반대 부호의 최댓값과 최솟값을 제공하는 경우(대부분의 경우), 포락 조합에 영 하중 케이스를 추가할 필요가 없습니다.

9. SLS 평가를 위한 r_sup 및 r_inf 계수 고려

IDEA StatiCa RCS의 사용 한계 상태(SLS) 검토는 프리스트레싱 효과에 대해 EN 1992-1-1; 5.10.9 (1)에 정의된 r_inf 및 r_sup 계수의 영향을 자동으로 고려합니다. 따라서 midas Civil에서 SLS 조합을 생성할 때 이 계수들을 고려할 필요가 없습니다. 이 계수들이 midas Civil에서 적용된 경우 RCS 애플리케이션에서 두 번 적용됩니다.

그러나 교량을 설계할 때 엔지니어는 midas Civil에서 이미 단면의 극단 섬유에서의 수직 응력 포락선 등을 계산하고 표시해야 합니다. 따라서 BIM 앱으로 내보내기 전에 r_inf 및 r_sup 계수를 포함한 이러한 SLS 조합을 비활성화해야 합니다.

대안으로 계수를 포함한 SLS 조합을 가져오되, RCS 애플리케이션에서 링 및 그룹 계수 값을 1.0으로 설정하는 방법이 있습니다. 이 문제에 대한 자세한 내용은 SLS 조합에서 r_inf 및 r_sup​ 계수가 고려되는 방법 문서에서 확인할 수 있습니다. 

10. midas Civil과 IDEA StatiCa BIM 간의 포락선 확인

IDEA StatiCa BIM으로 가져온 하중의 정확성을 검증하는 것은 항상 강력히 권장됩니다. 이는 midas Civil과 IDEA StatiCa BIM(BIM 앱) 간의 내력 포락선을 비교함으로써 쉽게 수행할 수 있습니다. 예를 들어 midas Civil의 표준 절차는 단일 "최종" 극한 한계 상태(ULS) 포락 조합이 모든 부분 ULS 조합을 결합하는 것이며, 따라서 가져오기 후 이 최종 포락선을 BIM 앱의 "재구성된" 결과와 비교하는 것이 항상 권장됩니다.

그러나 단계별(합성) 콘크리트-콘크리트 단면을 가진 계산 모델의 포락선을 비교할 때, 휨 모멘트 평가를 위해 고려되는 단면의 도심에 관하여 midas Civil과 IDEA StatiCa BIM 간에 차이가 발생합니다. midas Civil 프로그램은 모든 내력(프리스트레싱 효과 포함)을 현재 활성화된 단면의 도심에 관련시킵니다. IDEA StatiCa BIM에서는 전체 단계별 시공에 걸쳐 내력이 최종 단면의 도심으로 재계산됩니다. 휨 모멘트와 그 포락선이 평가되는 기준점의 이러한 차이는 자연스럽게 결과에 영향을 미칩니다. 따라서 단계별 단면의 경우 midas Civil과 BIM 앱 간의 전단력 포락선 등을 비교하는 것이 필요합니다. 이 문제에 대한 자세한 내용은 합성 단면 - midas Civil과 IDEA StatiCa의 서로 다른 내력 문서에서 확인할 수 있습니다.