해석 및 설계

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해석 및 설계 기능

해석 및 설계 기능은 사용 중인 제품에 따라 다릅니다. 특정 LUSAS 교량 소프트웨어 제품은 소프트웨어 옵션을 사용하여 확장할 수 있습니다. 자세한 내용은 소프트웨어 사양을 참조하십시오.

주요 해석 기능은 다음과 같이 요약됩니다.

다중 해석 및 분기 해석

구조물을 설계할 때, 한 모델 내에서 독립적으로 정의하고 해결할 수 있는 여러 유형의 해석을 설정할 수 있습니다. 이로 인해 대개는 별도의 모델을 만들고 복제된 모델을 유지할 필요가 없습니다. 해석 가지를 사용하면 특정 하중 경우 또는 “단계”에서 모델의 응답을 조사하는 하나 이상의 하위 해석을 생성하고 해결할 수 있습니다. 해석 가지를 사용하여:

구성 장비의 선형 이동 하중 해석을 각 시공 단계 동안 실시합니다.
시공 중 고유 주파수 해석이나 좌굴 해석을 수행합니다.
굴착 과정의 각 단계에서 지반 모델의 안전 계수를 도출하기 위해 phi-c 감소 해석을 수행합니다.
중력 하중이 정적 비선형 단계로 적용된 후, 지진이 일시적인 가지로 실행되는 지진 해석을 수행합니다. 각 가지에서 여러 샘플 지진을 실행할 수 있습니다.

선형 정적 해석

정적 하중으로 인한 응력, 변형률, 변위, 모멘트, 전단력, 축 방향 하중을 쉽게 계산하고 표시하며 모델에서 출력할 수 있습니다.

케이블 조정 해석

선형 및 비선형 케이블 조정 해석을 수행합니다.

기하학적, 재료 또는 경계 비선형성이 존재할 경우 비선형 케이블 조정을 사용하며, 기존 구조물의 프리스트레스를 얻거나 캐터너리 효과를 모델링하는 데 사용할 수 있습니다.

두 가지 케이블 조정 해석 기능은 다양한 특성 유형 또는 결과 구성 요소에 대한 정의된 목표 값을 달성하기 위해 케이블의 하중 계수를 계산합니다. ‘정확한’ 방법, 최적화 기능 및 두 가지 최적 적합 솔루션 방법이 제공됩니다.

케이블 조정 해석 추가 이미지

목표 값 해석

목표 값 후처리 기능을 사용하여 선형 해석에서 하중 계수를 변경하여 특정 특성 유형 또는 결과 구성 요소에 대해 정의된 목표 값을 달성합니다. 생성된 목표 값 하중 세트는 조합과 유사하지만, 하중 계수는 정의된 목표에 따라 프로그램에서 자동으로 계산됩니다.

목표 값 해석 이미지

좌굴 해석

부재 저항 계산을 위해 필요한 탄성 임계 좌굴을 수행합니다. 종종 일부 코드에서는 두 번째 차수 해석을 수행해야 하는지를 결정하기 위해 요구됩니다. 이 경우 전체 비선형 좌굴 해석을 수행할 수 있습니다.

기존 구조물의 경우, 지역 설계 코드를 사용한 평가 또는 하중 산정이 보수적인 결과를 나타내어 “좌굴 검사 실패”로 간주될 수 있지만, LUSAS로 수행한 자세한 좌굴 해석은 종종 추가적인 “숨겨진” 용량을 드러내고 하중 용량을 입증합니다.
신규 평판 거더, 박스 또는 튜브 거더 교량 설계에 대해, LUSAS를 사용한 선형 및 비선형 좌굴 해석을 통해 거더의 안정성을 조사하고, 슬래브 주형 순서의 영향을 확인하며, 웹과 플랜지 판의 크기, 지지, 보강재, 임시 지지물의 위치를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
자세한 내용은 선형 및 비선형 좌굴 해석을 참조하십시오.

좌굴 해석 이미지

좌굴 해석 추가 이미지

피로 해석

피로 계산을 총 생애 접근 방식으로 수행합니다. 구조물에 대한 주어진 하중 순서에 의해 발생하는 피해 정도를 기반으로 피로 수명을 표현하거나, 실패를 초래하는 시퀀스 반복 수로 나타낼 수 있습니다.

피로 해석 이미지

직접 방법 영향 해석

직접 방법 영향 해석은 선형 빔, 프레임, 그릴리지, 슬래브 및 덱 모델에 대한 영향을 계산하는 일반적이고 강력한 방법입니다. 특정 지점 하중의 효과가 구조의 하중 가능 영역의 각 노드 또는 그리드 위치에서 평가됩니다. 여러 위치와 양식 내의 모든 결과 엔티티/구성 요소 및 사용자 정의 결과 구성 요소에 대한 영향을 계산할 수 있습니다.


직접 방법 영향 정의	직접 방법 영향 할당

동역학

LUSAS 교량은 지진 및 일반 동역학 문제를 해결하는 데 뛰어납니다. 간단한 모드 동역학 문제는 선택된 LUSAS 교량 제품에서 제공하는 인터렉티브 모달 동역학(IMD) 기술을 사용하여 해결할 수 있습니다. 동역학 소프트웨어 옵션에는 시간 영역에서 보다 광범위한 동적 문제를 해결하는 데 필요한 기능이 포함되어 있습니다. 또한, LUSAS 동역학과 LUSAS 비선형 옵션을 결합함으로써 고속 및 저속 비선형 충격 문제를 임피시트 또는 엑스플리싯 솔루션 기술을 사용하여 해결할 수 있습니다.

구조물의 고유 주파수, 동적 하중의 영향, 예를 들어 보도교에 대한 보행자 하중과 지진 또는 충격 하중에 대한 응답이 쉽게 계산될 수 있습니다.

바스코 다 가마 교량 및 접근 교각의 지진 설계 검사

기능에는 다음이 포함됩니다:

보행자 진동 유발
차량 기둥 충격
고속열차 동적 효과

폭발 하중
선박 충격
지진성

강제 응답, 진동 및 일시적 동역학 문제를 해결하려면, 선택한 하중 경우에 대해 구조 응답을 계산하는 인터렉티브 모달 동역학(IMD) 결과 처리 기능을 사용하면 됩니다.

동역학 해석 예제

인터렉티브 모달 동역학 (모달 중첩)

인터렉티브 모달 동역학(IMD)는 구조의 고유 진동 행동을 로딩 레짐과 결합하여 다양한 적용된 자극에 대한 구조의 동적 응답을 계산합니다. IMD는 전통적인 시간 단계 솔루션보다 한 단계 빨리 결과를 생산합니다. 이동 하중 및 비선형 행동을 포함하는 여러 고급 하중 사건을 IMDPlus 및 추가 소프트웨어 옵션과 함께 모델링할 수 있습니다.

IMDPlus 소프트웨어 옵션은 모든 LUSAS 제품에서 사용할 수 있는 인터렉티브 모달 동역학(IMD) 기술을 확장하여, 단일 방향에서 단일 하중 사건을 모델링하는 것뿐만 아니라 여러 하중 사건과 더 고급 하중 조건을 해결할 수 있습니다.

IMDPlus 옵션은 두 가지 주요 용도로 사용됩니다: 지진 응답 해석을 위한 2D 및 3D 구조물에 대한 서포트 운동의 가속도 시간 기록을 적용하여, 그리고 이동 차량 또는 기차 하중 및 이동 질량과 이동 스프링 질량을 받은 3D 구조물, 예를 들어 교량 해석입니다.

IMD 예제 이미지

IMD 추가 이미지

단계적 시공 해석

자세한 내용은 LUSAS 교량 단계적 시공 모델링을 참조하십시오.

프리스트레스 해석

자세한 내용은 LUSAS 교량 하중 유형 및 조합을 참조하십시오.

차량 하중 최적화

자세한 내용은 LUSAS 교량 하중 유형 및 조합을 참조하십시오.

비선형 해석

해석은 종종 구조적 행동을 정확히 모델링하기 위해 비선형 재료, 기하학 및 지지 경계 조건을 고려해야 합니다. LUSAS 비선형 소프트웨어 옵션은 다음과 같은 문제를 해결하기 위한 최신 강력한 기술을 제공합니다:

기하학적 비선형성 (큰 변형, 유한 회전 및 큰 변형률)
재료 비선형성 (콘크리트, 강철, 고무 및 지반 재료 모델)
접촉 비선형성 (점 및 표면).

국소 및 글로벌 비선형 해석을 통해 LUSAS는 교량이 부여된 하중에 대해 경제적이고 안전하게 설계되도록 보장합니다. 자동 비선형 해석 절차는 다음과 같은 응용 프로그램을 위해 해석 프로세스를 간소화합니다:

지지물의 리프트 오프 모델링 및 과대 관절
리드-고무 하중 분석, 하중 붕괴
탄소-소성 큰 변형 평판 좌굴
큰 변형 케이블 해석
지반-구조물 상호작용/적분 교량 설계
벽돌 아치 해석
시간에 따른 동적 해석
차량 및 선박 충격 평과
‘푸시오버’ 해석
케이블 구조 내 큰 변형

비선형 옵션은 LUSAS 동역학 및 열/장 소프트웨어 옵션과 결합하여 시간과 온도의 효과가 중요한 문제를 해결할 수 있습니다.

비선형 평판 거더 전단 해석

P-델타 분석

P-델타 분석은 바, 빔, 두꺼운 및 얇은 껍질 및 2D 및 3D 연속체 요소에 대해 GNL 기능을 갖고 사용할 수 있습니다. P-델타 분석은 일반적으로 높은 비율의 수직 및 수평(흔들림) 하중 간의 상호작용을 고려하기 위해 사용됩니다. 수직 일정 하중(주로 고정 하중)을 사용하여 구조의 기하학적 강성(응력 강화) 행렬을 형성한 다음 추가적인 하중 경우를 적용하고 하중 조합을 사용하여 수직 하중과 수평 하중 간의 상호작용의 효과를 캡처합니다.

크리프 모델링

콘크리트 크리프, fib (구 CEB-FIP) 및 중국 모델 코드 등
오른쪽 이미지는 크리프 및 프리스트레스를 포함하는 단계적 시공 해석을 수행하기 위해 사용된 평판 및 껍질 모델의 과장된 변형 형태 중 일부를 보여줍니다.

지반-구조물 상호작용

유용한 지반 능력은 다양한 지반 모델을 활용합니다.
깊이에 따라 달라지는 잔여 지반 응력을 수용할 수 있어 적분 교량과 구조물의 상호작용에 유용한 기능을 제공합니다.
암석 조인트, 공극수 압력 분산, 응집 모델링, 장기 굴착 문제, 점토에서의 시공 및 임시 작업 모두 해결할 수 있습니다.

자세한 내용은 지반/지반-구조물 모델링을 참조하십시오.

열/장 해석

열/장 소프트웨어 옵션에는 간단한 및 고급 정상 상태 및 일시적 열/장 해석을 위한 광범위한 기능이 포함되어 있습니다. LUSAS 열/장 옵션을 다른 적절한 LUSAS 옵션과 결합하여 전도, 대류 및 복사에 의한 열 전달을 분석할 수 있습니다. 또한 재료의 상 변화로 인한 영향을 포함시킬 수도 있습니다.

수화 열

다양한 시멘트 종류에 대한 수화 열 모델링을 수화 열 소프트웨어 옵션을 사용하여 수행할 수 있습니다. 플라이 애시 및 환경에서 생성된 분쇄 슬래그의 추가 효과도 포함될 수 있습니다.

비선형, 동역학, 열 소프트웨어 옵션과 함께 사용하면 수화 열이 열-역학 결합 해석 중에 계산되며 온도 및 수화 정도가 기계 해석으로 읽어들일 수 있습니다.

철도 트랙 해석

비선형 소프트웨어 옵션과 함께 사용할 때 LUSAS 철도 트랙 해석 소프트웨어 옵션은 국제 철도 연합 규정 UIC 774-3에 따라 경량 및 고속 철도 프로젝트를 위한 트랙/교량 상호작용 해석을 자동화합니다. Excel 스프레드시트에서 정의된 데이터를 사용하여 모델을 자동으로 생성하고, 해석을 실행하며, 하중에 의한 스트레스 및 힘을 빠르게 계산합니다. 기차 하중의 위치를 매개변수화하여 지원하며, 결과 그래프가 자동으로 생성되어 Excel 스프레드시트에 내보내지며, 코드 검사 결과 테이블이 생성됩니다.

철도 트랙 해석 이미지