시공 단계 해석을 고려한 PSC BOX Girder Bridge 모델링 및 해석
1. 개요
MIDAS CIVIL에서의 구조물 해석 및 단면설계 과정은 아래와 같습니다.
MIDAS CIVIL에서는 모델링 편의 기능을 제공하고자 Wizard 기능을 지원하고 있으며,
그 중 PSC Box Bridge에 대해 목적에 맞게 다양한 Wiard 기능을 제공하고 있습니다.
- FCM, MSS, FSM, ILM, Grillage Model
이번 컨텐츠는 MIDAS IT가 진행한 해외 웨비나를 참고하여 유럽에서 가장 많이 사용하는 교량 형식 중에 하나인 Grillage Model Wizard 기능을 소개하겠습니다.
2. 시공 단계 해석을 고려한 PSC BOX Girder Bridge 해석 및 설계과정
Grillage Model Wizard를 활용한 시공단계해석과 시간에 따른 재료특성을 고려한 PSC BOX Girder Bridge 모델링 작업 및 해석 과정은 다음과 같습니다.
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1 단계 : 교량의 단면과 재료에 대한 정의
MIDAS CIVIL을 이용해 교량의 단면과 사용된 재료를 정의합니다.
콘크리트 등급을 C40/50으로 정하고, 프리스트레스 보강재를 설정합니다. -
2 단계 : Grillage 모델 선택
MIDAS CIVIL의 격자 모델(Grillage Model)을 활용하여 2D 요소로 교량을 정의합니다.
여기서는 콘크리트는 C40/50 재료를 사용하였고, 3경간의 교량을 생성해 보겠습니다.
MIDAS CIVIL Grillage Model Wizard Layout Manual
MIDAS CIVIL Grillage Model Wizard Span Manual -
3 단계 : 단면 정의
단면을 정의하고, Cross Section의 치수를 입력합니다.
각 부분의 크기와 형상을 설정하여 교량의 전체적인 형태를 만듭니다.
MIDAS CIVIL Grillage Model Wizard Section Manual
MIDAS CIVIL Grillage Model Wizard Transverse Manual -
4 단계 : 단면 보강 설정
교량 단면에 보강을 설정합니다. 상단과 하단에 P25와 P20 보강을 추가하고,
또한 P12와 P10 보강을 설정하여 강도를 설정합니다.
MIDAS CIVIL Grillage Model Wizard Reinforcement Manual -
5 단계 : 텐던 설정
텐던을 정의하고, 필요한 수량과 크기를 입력합니다.
프리스트레스 텐던을 생성하고, 각 텐던을 교량에 적용합니다.
MIDAS CIVIL Grillage Model Wizard Tendon Manual -
6 단계 : 하중 설정
교량에 작용하는 하중을 정의합니다.
자중 부터 풍하중, 차량 등의 하중을 고려하여 모델에 적용합니다.
MIDAS CIVIL Grillage Model Wizard Load Manual -
7 단계 : 하중 조합
MIDAS CIVIL에서 제공하는 다양한 설계기준을 선택하여 설계기준에 따라 자동으로 하중 조합을 생성하여
교량이 여러 조건에 따라 어떻게 작용하는지 확인합니다. -
8 단계 : 해석 및 결과 확인
MIDAS CIVIL을 통해 교량의 응력 및 변위를 분석하고, 결과를 시각적으로 확인합니다. -
9 단계 : 보고서 확인 및 검증
우선, 보고서를 통해 교량의 강도와 전단 강도를 확인하고, 교량 일부 구간에 대한 분석을 진행합니다.
보강재의 파라미터를 정의하고 설계할 섹션을 선택하면 각 기준에서 제시하는 방법으로 검토를 진행합니다. -
10 단계 : 결과 확인
분석이 완료된 후, 결과 테이블을 확인합니다. 이를 통해 교량의 다양한 측면을 상세히 살펴볼 수 있습니다.
또한 엑셀 보고서로 결과를 내보낼 수 있습니다. -
11 단계 : 재료 수량(Bill of Matrial) 및 기타 정보 확인
MIDAS CIVIL은 사용된 재료의 기본적인 수량과 관련된 중요한 정보를 제공합니다.
텐던 등의 세부 정보도 확인할 수 있습니다. -
12 단계 : 시공 단계 모델링
모델을 시공 단계 모델로 변환하여 시공 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다.
이를 통해 구조물의 형태와 거동을 미리 예측할 수 있습니다. -
13 단계 : 하중 및 조합 재설정
시공 단계에서의 하중을 다시 설정하고, 조합을 재조정하여 실제 시공에 필요한 하중을 고려합니다. -
14 단계 : 결과 분석 및 수정
시공 시뮬레이션을 통해 나온 결과를 분석하고, 필요 시 설계를 수정하여 최적의 시공 계획을 수립합니다.
이러한 과정을 통해 간단하게 PSC BOX 거더교를 설계하고 시공 단계까지 고려하여 교량의 안정성과 내구성을 확보할 수 있습니다.
참고로, Wizard를 사용하지 않고 PSC Box Bridge를 모델링 하는 따라하기 자료는 아래 링크에서 확인할 수 있습니다.
[Civil] 도로교설계기준 한계상태설계법 / PSC Box교 설계
[ 마이다스 기술지원사이트에 로그인 후 확인 가능한 자료입니다 ]
3. 결론
이번 컨텐츠에서는 MIDAS CIVIL의 Grillage Model Wizard를 통해,
PSC BOX Girder Bridge 모델링 및 해석, 단면 설계 과정까지 간략하게 알아보았습니다.
Wizard 기능을 통해 모든 PSC BOX Girder Bridge의 형상을 커버할수는 없겠지만,
일반적인 형상의 PSC BOX Girder Bridge의 모델은 커버할 수 있기 때문에
해석을 위한 모델링 시간을 대폭 줄여줄 수 있을 것으로 판단됩니다.
엔지니어분들께서는 MIDAS CIVIL에서 제공하는 다양한 형태의 Wizard를 활용하여 해석 모델을 생성함에 있어 효과적으로 업무를 진행할 수 있기를 기대합니다.
