영국 최대의 클링커 저장소, LUSAS를 사용하여 설계

• 프리스트레스 하중 전달 평가
• 유도 하중 및 변위 예측
• 정적, 지반-구조 및 비선형 해석

LUSAS 토목 및 구조 해석 소프트웨어는 Oscar Faber라는 전문 엔지니어들이 Rugby Cement를 위한 120,000톤 용량의 프리스트레스를 적용한 클링커 저장소의 벽과 기초에 대한 유도 하중 및 후속 변위를 예측하는 데 사용되었습니다. 이 저장소는 AMEC Construction Limited에 의해 Bierrum and Partners Limited에 수여된 설계 및 시공 계약의 일부로, 내부 직경이 55미터이고, 벽 높이가 35미터, 지붕 높이가 54미터이며, 세계에서 가장 큰 저장소 중 하나입니다.

벽 두께가 500mm인 이 저장소는 비교적 얇은 벽체를 가지고 있으며, 프리스트레스를 적용하고자 LUSAS를 사용하여 전체 3D 기하학적 비선형 해석을 수행하여 설계를 입증해야 했습니다. 두꺼운 쉘 요소들이 저장소 벽, 상부 링빔, 텐던 고정 기둥 및 기초를 모델링했습니다. 보 요소들은 컨베이어 개구주위의 강성 프레임을 모델링했습니다. 지반/구조 상호작용에 대한 2D 평면 변형 및 축대칭 해석이 초기에는 저장된 물질의 무게가 기초 회전에 미치는 영향을 평가하기 위해 수행되었습니다. 얻어진 결과는 3D 해석에서 벽 기초에 대한 스프링 지지 조건을 지정하는 데 사용되었습니다.

유한 요소 모델	기하학적 할당

비대칭으로 클링커를 하역하는 과정에서 지하 컨베이어를 통해 발생하는 하중은 저장소 벽에 불균형 압력을 가하게 됩니다. 이러한 비균등 부분 충전 상황을 평가하고, 프리스트레스 전달 시 하중, 비어 있는 저장소에 대한 바람 하중, 그리고 장기 텐던 하중을 가진 전체 저장소와 같은 다른 하중 조건들이 구조의 반응을 이해하는 데 중요한 요소였습니다.

LUSAS 토목 및 구조는 포괄적인 결과 처리 기능을 제공합니다. 다양한 등고선 기능을 사용하여 고려된 각 하중의 효과를 명확히 보여주었습니다. 저장소의 벽과 기초에서 힘, 휨 모멘트 및 평면 외 전단력을 나타내는 등고선 플롯이 제작되었습니다. 각 하중 조건에 따른 변형 플롯은 적용된 각 하중 아래 모델의 변형을 보여주었습니다. 각 하중 조건에 대해 수평 및 수직 Clark-Nielsen 힘이 두 면에서 플롯되어 보강 설계를 돕는 데 사용되었습니다. LUSAS의 Clark-Nielsen 기능을 사용하여 면 내 힘, 휨 및 비틀림 휨 모멘트가 직교 힘 집합으로 결합되어 보강 설계에 적합하였습니다.

수평 Clark-Nielsen 힘	수직 평면 외 전단력

LUSAS 토목 및 구조 해석을 활용하여 Oscar Faber는 저장소가 모든 하중 조건에서 어떻게 동작하는지에 대한 포괄적인 결과 세트를 얻었습니다. “LUSAS는 저장소에서 응력 강성 효과를 아주 잘 모델링했습니다”라고 Oscar Faber의 Phil Benson은 말했습니다. “기초 이동과 텐던 잭킹 지점에서의 응력에 대한 자세한 정보는 설계를 입증하는 데 특히 유용했습니다. LUSAS는 설계 시간을 절약해주었고 각 하중 조건에 대한 Clark-Nielsen 등고선을 통해 더 효율적인 보강 배치를 생산할 수 있도록 도와주었습니다.”

“기초 이동과 텐던 잭킹 지점에서의 응력에 대한 자세한 정보는 설계를 입증하는 데 특히 유용했습니다. LUSAS는 설계 시간을 절약해주었고 각 하중 조건에 대한 Clark-Nielsen 등고선을 통해 더 효율적인 보강 배치를 생산할 수 있도록 도와주었습니다.”

Phil Benson, Oscar Faber