프로젝트 소개
세 개의 제작 강재 트러스 교량으로 연결된 네 개의 타워로 구성된 이 구조물은 복잡한 기하학적 형태를 가지고 있습니다. Robert Bird Group의 수석 엔지니어인 Dallas Lee와 그의 팀은 IDEA StatiCa를 활용하여 3차원 트러스 노드를 정확하고 안전하며 효율적으로 모델링하는 데 필요한 유연성을 확보할 수 있었습니다.
Queen's Wharf Skydeck은 강재로 시공되었으며, 개발 단지의 타워(IT1, IT2, IT3, IT4로 명명)를 연결하는 25m, 30m, 35m의 세 경간으로 구성됩니다. 두 경간(IT1-IT2 사이 및 IT3-IT4 사이)은 연결된 타워의 독립적인 거동을 허용하기 위해 영구 신축 이음을 적용하여 설계되었습니다. IT1-2 경간은 특별한 과제를 제시했습니다. 이 경간은 타워 IT1의 측면에서 고정 데크로 연결되며, 타워 외벽 라인에서 최대 12m까지 돌출되어 정교한 관절형 이음이 필요했습니다.
Skydeck의 각 경간은 포디엄 레벨에서 조립 및 마감된 후, 레일 시스템을 통해 수평으로 이동하여 위치에 고정되고, 이후 수직 방향으로 강연선 잭킹 방식으로 인양됩니다.
프로젝트의 특성상, 트러스가 연결되는 노드의 교차 부분이 복잡해졌습니다. Dallas Lee와 그의 팀은 이러한 종류의 연결을 FEA 프로그램에서 처음부터 모델링하지 않고도 처리할 수 있는 소프트웨어를 이전에는 접해본 적이 없었으며, 처음부터 모델링하는 방식은 허용할 수 없을 만큼 시간이 많이 소요되었습니다.
엔지니어링 과제
이 프로젝트에는 네 개의 타워가 있으며, 타워 IT2와 IT3 사이에 스카이 브리지가 있습니다. IDEA StatiCa를 사용한 주된 이유는 타워 IT1-IT2 및 IT3-IT4 사이의 Skydeck 내 복잡한 트러스 노드를 설계하기 위해서였습니다.
이러한 노드 주변의 복잡성으로 인해, 기존 FEA 소프트웨어로 모델링하면 지나치게 많은 시간이 소요되었을 것입니다. 팀은 IDEA StatiCa가 이러한 연결을 신속하게 모델링하는 데 이상적임을 확인했습니다.
이 프로젝트의 또 다른 특이한 점은 타워 IT1과 IT2의 지진 응답이 매우 달라 서로 다르게 거동한다는 것입니다. 즉, 타워 사이의 데크를 고정했다면 큰 내력이 발생했을 것입니다.
이를 극복하기 위해 데크가 해당 지점에서 회전할 수 있도록 관절형 신축 이음을 적용했습니다. 이 회전을 구현하기 위해 내부 강재 코벨 위에 지압판을 사용했습니다. 그 결과, 이를 실현하기 위한 매우 복잡한 맞춤형 강재 제작 연결을 설계해야 했습니다.
프로젝트 진행 중 데크의 단면 형상에 특별한 주의가 필요했습니다. 이전에는 단면이 선박 선체 형태였습니다. 상부 면과 하부 면 모두에 꺾임부를 도입함으로써, 2차 보가 주 트러스 라인을 통과하며 꺾이는 매우 복잡한 강재 연결이 필요하게 되었습니다.
Dallas와 그의 팀은 프로젝트 수행 방식에 관한 엄격한 건축적 결정으로 인해 다른 매우 창의적인 연결 문제도 해결해야 했습니다. IDEA StatiCa는 이러한 모든 장애물을 극복하고, 복잡성에 관계없이 모든 연결 설계를 정확하게 수행할 수 있다는 자신감을 갖게 해주었습니다.
솔루션 및 결과
Dallas와 그의 팀이 이 프로젝트에서 얻은 핵심 교훈은 설계에 대한 자신감이었습니다. 일반적인 FEA 모델 대신 이러한 자신감을 가질 수 있었던 것은 IDEA StatiCa를 활용한 검증 과정 덕분이었습니다.
또한 유한요소해석 모델에서 부재 형상과 부재력을 가져오는 워크플로우를 개발할 수 있었습니다. Strand7은 BIM 링크를 지원하지 않으므로, Python 스크립트를 작성하여 Strand7에서 SAF 파일 형식으로 데이터를 추출했습니다. 이를 통해 Checkbot을 통해 모델을 IDEA StatiCa로 가져올 수 있었으며, IDEA StatiCa의 잘 문서화된 API를 사용하여 데이터 손실 없이 전송할 수 있어 팀에게 큰 이점이 되었습니다.
과거에 Dallas와 그의 팀은 모든 것을 수작업으로 평가하고, 문서화된 모델을 적용하며, 맞춤형 연결에 맞게 조정하는 보수적인 설계 방식을 취하거나, 고도로 복잡한 상세를 구현하려면 처음부터 맞춤형 유한요소해석 모델을 직접 작성해야 했습니다.
부재 형상과 다양한 하중 케이스 및 조합을 불러오는 이 워크플로우를 활용함으로써 많은 시간을 절약할 수 있었습니다. 이는 설계에 대한 자신감을 높이는 동시에 설계를 더욱 최적화하는 데 도움이 되었습니다.
Robert Bird Group 소개
Robert Bird Group은 11개 사무소에 700명 이상의 직원을 보유한 글로벌 컨설팅 엔지니어링 회사입니다. Surbana Jurong Group의 계열사로서, 모든 프로젝트에서 엔지니어링 탁월성을 끊임없이 추구하며 각 고객의 비전을 실현하는 데 전념하고 있습니다. 국제적 전문성을 바탕으로 구조 엔지니어링, 토목 엔지니어링, 시공 엔지니어링, 지반 엔지니어링(영국 및 중동), 가상 설계 및 시공의 다섯 가지 분야에 걸쳐 서비스를 제공합니다.
이 회사는 IDEA StatiCa Excellence Awards 2023에서 공개 투표 부문을 수상했습니다.
