복합 교량의 반자동 설계

활용사례

복합 교량의 반자동 설계

복합 교량 데크의 반자동 설계

복합 교량 데크 모델링을 가속화하는 마법사
복합 단면 속성 계산 및 단면 라이브러리
이탈리아 기준의 설계 검토

LUSAS 배급업체 Alhambra srl는 많은 이탈리아 고객들이 LUSAS Bridge의 일반 기능을 사용하여 복합 교량 데크 및 교량의 설계 및 검토를 수행하도록 도왔습니다. 이제, 이 업체는 고객 중 한 곳인 Tecnostrutture srl과 함께 LUSAS 유한 요소 해석 소프트웨어와 함께 사용할 수 있는 이탈리아 교량 마법사 세트를 만들어 이러한 구조물의 모델링, 해석 및 검토를 가속화하고 있습니다.

복합 교량 데크는 설계 수준과 설계자의 경험에 따라 여러 가지 방법으로 모델링할 수 있습니다. 방법은 다음과 같습니다:

1. 단일 종방향 보가 강재와 콘크리트를 모델링하며, 덱의 동등한 비틀림 강성을 사용하는 2D 선형 보 해석.

2. 강재 빔과 콘크리트 슬랩이 동방향 및 횡방향으로 동등한 빔으로 모델링되는 3D 그릴이지 해석.

3. 강재 빔을 모델링하는 보 요소와 콘크리트 슬랩을 모델링하는 쉘 요소를 사용하는 복합 빔/쉘 해석. 선형 빔은 슬랩의 표면에 위치하며, 섹션 속성에서 오프셋(편심)이 사용됩니다. 이미지는 모델에서 존재하지 않는 물리적 거리를 시각적으로 나타내기 위한 것입니다.

4. 강재 빔 웹은 쉘로 모델링하고, 각 플랜지는 보로 모델링하며, 브레이싱은 보로 모델링되고, 콘크리트 슬랩은 쉘로 모델링됩니다.

5. 강재 빔 웹과 플랜지는 쉘로 모델링하며, 브레이싱은 보로 모델링되고, 콘크리트 슬랩은 쉘로 모델링됩니다.

이탈리아에서는 표준 교량이 일반적으로 그릴이지로 모델링됩니다(위의 방법 2 및 3). 결과적으로, 복합 교량 데크 모델링을 가속화하기 위해 LUSAS Bridge와 함께 사용할 수 있는 마법사가 만들어졌습니다.

모델 구축

모델은 교량의 두 종방향 가장자리 보를 정의한 다음 그릴이지 마법사를 선택하여 구축됩니다. 이를 통해 직선 또는 곡선 형태의 그릴이지 또는 리브 플레이트 모델이 생성될 수 있으며, 단일 또는 다중 경간이 가능합니다. 쉘 요소를 할당할 수 있는 표면을 모델에 포함시키는 옵션도 제공됩니다.	이탈리아 그릴이지 마법사

평행 및 발산하는 횡방향 보를 허용합니다. 횡방향 보들은 자동으로 구축되며 선택된 지점에 제약 방정식 또는 강체 보로 연결됩니다. 유사한 모든 횡방향 보를 동시에 구축할 수 있으며, 단일 편심 보, X 또는 K 형태의 횡방향 브레이싱(실제 편심 포함)과 같은 여러 유형이 허용됩니다. 브레이싱 부재는 조작을 위해 모듈러에서 자동으로 그룹화됩니다.	횡방향 보 마법사

복합 빔의 단면 속성은 다음 네 가지 해석 단계에서 계산됩니다: 강재 빔만 중장기 시점에서 복합 강재와 콘크리트 단기 시점에서 복합 강재와 콘크리트 강재 빔과 보강 바(균열 단면) 기하학적 속성은 정의되며, 부재의 외형이 포함됩니다. 변형률이 가변인 단면은 단계별로 정의됩니다. 단일 빔 및 단일 또는 다중 셀 복합 단면이 허용되며, 콘크리트의 너비와 브레이싱의 동등한 두께가 자동으로 정의됩니다.	복합 단면 속성 계산

EU 프로파일의 전체 세트를 선택할 수 있으며, 표준으로 제공되는 LUSAS 단면도 선택할 수 있습니다. 또한 두 개 또는 네 개의 동일/비슷한 각형 단면 및 두 개의 채널 단면을 결합할 수 있습니다. 기하학적 속성과 기타 추가 정보는 .csv 파일에 저장되며, 이에 대한 탄성 응력 계산을 제공하기 위해 전용 스프레드시트에서 후처리됩니다. 이탈리아 기준에 따라 탄성 응력 계산이 수행될 수 있도록 하는 사용자 속성도 정의됩니다. 설계 검토는 별도의 마법사에서 수행됩니다.	이탈리아 단면 라이브러리 대화상자

하중/조합 유럽 표준 도로/철도 하중으로 인한 최대 및 최소 응력은 스마트 조합 접근 방식을 사용하여 얻어집니다. 결과는 선택된 요소의 가우스 점에서 반환되며, 다이어그램 및 등고선에 사용 가능합니다. 일반적으로 고려되는 하중 유형은 무거운 하중(여러 개의 점 하중 또는 패치 하중)과 레인 하중(균일한 패치 하중)으로 구성됩니다. 무거운 하중과 레인 하중 사이의 최소 거리를 정의할 수도 있습니다. 소프트웨어는 적용된 하중이 이완 효과를 줄 수 있는 구조물의 경간이나 부재를 하중하지 않습니다. 다른 경간의 하중에는 서로 다른 동적 계수를 적용할 수 있습니다.	스마트 조합 정의

설계 검토

또한 마법사를 사용하여 기하학적 단면 속성, 노드 좌표 및 사용자 정의된 결과 집합을 Excel 스프레드시트로 내보내어 설계 검토를 수행할 수 있습니다. 모든 시공 단계에 대해 축 응력, 전단 응력 및 비틀림 응력을 검토합니다. 연결부의 전단 응력과 웹의 좌굴도 검사합니다.

Design checking using Excel spreadsheet — Excel 스프레드시트를 이용한 설계 검토

Excel에서는 원래 그릴이지 모델을 정의하는 데 사용된 것과 동일한 LUSAS 마법사가 제공되어, 응력 검토가 실패하는 경우, 섹션 데이터를 변경하여 Excel 내에서 빠른 검토를 수행한 후 데이터를 LUSAS에 내보내고 새로운 전체 해석을 재구성할 수 있습니다.

별도의 보고서 마법사를 통해 수행된 모든 검토 목록을 Word로 생성할 수 있습니다.

Carlo Margheriti, Alhambra의 관리자, “지난 몇 년 동안 Alhambra는 LUSAS Bridge를 사용하여 많은 복합 교량을 해석하였으며, 그 과정에서 생성되어 사용된 마법사의 수와 품질이 증가하여 이제 매우 생산적인 모델링 도구가 되었습니다.”

그는 계속해서 말합니다: “필요에 따라 다른 모델링 방법도 사용되었습니다. 예를 들어, 웹을 쉘로 모델링한 강재 빔 모델 생성 등의 경우입니다. 다양한 방법에서의 결과 비교는 복합 구조물 모델링에 대한 자신감을 더욱 높였습니다.”