밀턴 케인스 극장을 위한 슬래브 철근 설계

• 불규칙한 형태의 슬래브 및 개구부
• 자동 메싱 기술
• 우드-아머 철근 계산

컨설팅 엔지니어링 회사 Whitby Bird and Partners는 LUSAS Civil & Structural를 사용하여 철근 콘크리트 슬래브 설계, 관중석의 주파수 해석 및 교량 설계를 포함한 다양한 엔지니어링 해석 작업을 수행하고 있습니다. 최근 몇몇 프로젝트에서는 슬래브 두께 최적화 및 철근 수량 계산을 위해 LUSAS의 우드-아머 철근 시설을 활용했습니다.

개요

￡2200만 규모의 밀턴 케인스 극장은 LUSAS를 사용한 해석이 설계 시간 절약 및 보다 효율적인 철근 배치를 도출할 수 있음을 보여주는典型적인 사례입니다. 극장의 여러 슬래브는 LUSAS의 도움을 받아 설계되었습니다. 300mm 두께의 중층 바닥 슬래브의 복잡한 기하학적 형태와 불규칙한 개구부는 자동 메싱 기능을 사용하는 데 이상적인 기회를 제공했습니다. 이 기능을 사용하면 삼각형, 사각형 또는 불규칙한 메싱을 적용할 수 있으며, 엔지니어는 슬래브 경계에 대한 기본 요소의 수만 지정하면 됩니다. 53m x 30m의 바닥 슬래브는 각 위치에 적합한 두께의 두꺼운 판 요소를 사용하여 모델링되었습니다. 벽 및 기타 지지물의 위치에는 고정 지지가 제공되었습니다. 하중 조합, 열하중, 기둥에서의 점하중 및 이동 가능한 좌석 팩으로 인한 하중도 지정되었습니다. 간단한 선형 정적 해석이 후처리용 결과를 제공합니다.

LUSAS의 하중 조합 및 봉합 기능을 사용하여 우드-아머 철근 계산에 사용할 수 있도록 최대 효과를 계산할 수 있었습니다. LUSAS의 우드-아머 시설을 사용하여 정밀한 철근 수량을 얻을 수 있습니다. 철근 모멘트는 슬래브의 상부 및 하부 면에서 초기 및 이차 층에 대해 계산할 수 있습니다.

철근 수량 설계를 위한 설계 구역을 보여주는 윤곽 플롯이 작성되었습니다. 최소 윤곽 값은 주로 균열을 방지하기 위해 필요한 150mm 간격의 12mm 직경 고강도 강봉의 저항 모멘트를 나타내도록 설정되었습니다. 슬래브의 상부 및 하부에서의 처짐 모멘트를 나타내는 윤곽 플롯을 작성함으로써 유도된 처짐 모멘트에 저항하기 위해 추가로 필요한 철근의 범위 및 크기를 명확하게 보여주었습니다. LUSAS의 그래프 기능을 사용하여 세부 설계 과정을 더욱 지원하기 위해 국부적인 처짐 모멘트 다이어그램이 작성되었습니다.

밀턴 케인스 극장의 슬래브 설계에 LUSAS를 사용한 엔지니어 헨리 우드록(Henry Woodlock)은 다음과 같이 말했습니다: ‘이 유형의 작업에 대한手計算은 간단하지 않습니다. LUSAS의 우드-아머 시설을 사용하면 슬래브의 중요 및 비중 요환 지역을 쉽게 보고 보다 정확한 철근 배치를 제공할 수 있습니다.’

캠브리지 신학부의 슬래브 철근 설계

또 다른 예로, 캠브리지 대학교 신학부의 지상, 1층 및 2층 슬래브도 LUSAS를 사용하여 해석되었습니다. DXF 데이터를 사용하여 지상 슬래브 모델이 생성된 후, 이를 수정하여 1층 및 2층 모델이 만들어졌습니다. 이 경우 바닥 슬래브의 반력, 처짐 및 최종 모멘트를 얻었으며, 결과적으로 콘크리트 슬래브 두께를 50mm 줄일 수 있었습니다.

이러한 유형의 작업에 대한 손 계산은 간단하지 않습니다. LUSAS의 우드-아머 시설을 사용하면 슬래브의 중요 및 비중 요환 지역을 쉽게 보고 보다 정확한 철근 배치를 제공할 수 있습니다.

헨리 우드록, Whitby Bird