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활용사례
[Civil & Structural] Gota 터널의 설계와 해석 (스웨덴)개요
스웨덴의 Skanska Teknik AB는LUSAS Civil & Structual를 사용하여 Gothenburg 시의 아래 45번 도로와 연장되어있는 길이 128m의 강화된 터널 콘크리트 단면의 해석과 설계를 수행하였다. 이 프로젝트를 위해 LUSAS 컨설팅팀에 의해 개발된 Customised script는 수행과정의 결과를 자동화하였고, Skanska Teknik AB’ 사내 소프트웨어를 사용하여 강화정도의 스프레드시트 계산법에 대하여 결과파일을 산출하였다.
큰 규모의 콘크리트 박스 터널구조의 3D모델링에 대한 세부사항
결과물 과정에 대한 커스터마이징 스크립트의 생성
스마트 하중 조합과 모델의 슬라이스 단면
터널의 설계 계약은 Skanska Teknik AB.에서 설계된 Werstern cut-and-cover 단면의 3가지로 나누어졌다. 이 계약내용을 보면 96m 개방형 횡단면, 128m 길이의 진입로가 있는 강화된 콘크리트 박스 터널, 환기구 기둥과 30m 높이의 굴뚝, 276m 길이의 두 개의 박스 터널에 대한 것으로 이루어져 있다.
128m길이의 진입로 램프/터널 구조물은 양방향 2개의 차도가 있고, 또한 차량주차와 상위 도로의 진입로로 인한 터널지붕에 대한 차량하중을 견디게 되어 있다. 터널의 벽과 지붕 슬라브는 1m 두께이다. 바닥슬라브는 0.8m ~ 1.5m 로 두께가 다양하며, 전체적으로 약 1000개의 파일들이 구조물을 지지하고 있다.
LUSAS를 이용한 모델링
요구된 항목에 따라 복잡한 터널 구조물을 모델링 하기 위하여 약 22,000개의 요소가 사용되었다. out of plane 전단응력을 위해 사용된 Thick shell element 로 콘크리트 구조물을 모델링하였다. Joint elements로 베어링 끝부분과 말뚝을 박은 지지부의 마찰을 모델링하였다.
모델링시 적용된 하중케이스:
불균등 침하, 사인곡선 및 터널심선을 가로지르도록 모델링
온도 경사와 수축
토압과 수압
수위 변동
수계산으로 값을 구한 차량 하중
ULS&SLS 하중조합
(LUSAS의 Smart Combination 기능은 적용한 하중에서 선택된 어떠한 설계코드라도 자동으로 최대 최소 하중조합을 생성을 가능하게 하며, 반대의 경우나 경감효과가 가능하다. 이러한 하중조합으로부터, envlope, contour, 처짐도와 결과그래프등의 형태로 고려하고 있는 어떠한 하중에 대해서도 손쉽게 결과를 얻어낼 수 있다. 그러나, 이번 프로젝트에서는 스마트 콤비네이션 기능을 결과정리를 자동화하고, 추가적인 스프레드시트 계산에 대한 결과를 생성해내기 위하여 LUSAS 컨설팅팀에서 추가로 작성한 스크립트와 결합시켰다..
‘우리는 모델의 임의단면을 절단할 수 있었기에, 선택한 영역에 대해 우리가 원하는 결과를 얻어낼 수 있었다..’
Mathias Uhlán, Skanska Tekni
LUSAS를 이용한 스크립트
효율적인 결과처리를 위해 작성된 여러개의 스크립트중에서 ” 모델 섹션” 기능은 선택된 지점, 노드 사이에 선택된 절단면에 대해 또는 모델상에 지정된 좌표에서 단면을 절단할 수 있도록 개발되었다. 절단한 단면의 위치는 향후 사용을 위하여 데이터베이스에 저장해둘 수 있다. 지정된 하중의 검토대상으로 선택된 결과는 콘타그래프로 표현된다.
이러한 방식으로 응력이나 전단력 또는 변위까지 각각의 활성화된 하중케이스에 대하여 손쉽게 얻어지게 된다. 활성화된 하중케이스를 변경하고, 저장된 절단면을 재 선택함으로써, 많은 하중케이스와 하중조합에 대한 전체적으로 연속적인 결과물이 얻어질 수 있다.
철근량을 계산하기 위하여, Skanska Teknik AB 는 LUSAS로부터 얻은 측정결과를 사용하는 Microsoft Excel 자체제작 스프레드시트를 사용하였다.
LUSAS에서 하중조합 목록을 출력하는 스크립트는 일반 하중조합, 스마트 하중조합 및 Evelope결과를 결과검증을 목적으로 하는 Excel 스프레드시트로 내보내는 역할을 하였다.
LUSAS 사용의 이점
