LUSAS 는 철도 교량의
해석과 설계에 널리 사용되는 프로그램입니다.
국내 최초로 레일-교량 상호작용을 고려하는
궤도 축력해석 자동화 프로그램을 보급하였으며,
열차와 교량의 상호작용을 고려하여 주행하는 열차의 속도에 따른 구조 안정성은 물론
탑승객의 승차감까지 평가할 수 있습니다.
개요
Rail Load Optimisation은 영향선과 레일용 영향해석을 활용하여, 정의된 선로 배치에 대해 설계기준상 가장 불리한 열차 하중 패턴을 자동으로 산정하고 이를 구조 모델에 적용하는 기능입니다.
이동 질량 해석은 철도 하중의 동적 해석을 통해 교량의 구조적 안정성과 승차감을 평가하는 중요한 과정입니다. 최신 IMDplus 기술을 활용하여 고속철도교의 진동 영향까지 고려한 안전한 설계를 가능하게 합니다. 이 글에서 이동 질량 해석의 개념과 활용 방안을 살펴보세요.
LUSAS는 Rail Track Analysis를 통해 궤도-교량 상호작용 해석을 비선형 옵션과 함께 제공합니다. 이 소프트웨어는 필요한 정확한 모델링을 지원하며, 국제 규정인 UIC 774-3과 Eurocode 1을 준수합니다.
해석
고속 해석기로 LUSAS 소프트웨어의 해석 시간을 단축시키고, 고유값 해석기 및 직접 해석기의 장점을 활용하여 대칭 및 비대칭 방정식을 효율적으로 해결하십시오. 이 소프트웨어는 뛰어난 성능과 안정성을 제공합니다.
옵션
LUSAS의 Prestress / Post-tensioning 기능은 보·슬래브·솔리드 모델에서 크리프·건조수축을 포함한 시간단계(시간이력) 시공 해석까지 수행할 수 있습니다. 또한 Free Cantilever Method 의 교량에 대한 단계별 비선형 해석 모델링을 간편하게 진행합니다.
강교 또는 강/합성 교량 데크에 대해 여러 단면에 대한 포괄적인 계산을 유로코드에 따라 수행하여, 시간도 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉬운 설계 r과정을 효율적으로 수행할 수 있도록 합니다.
강합성교 설계 옵션은 LUSAS를 사용하여 강교 및 강합성교 설계 시 시간 소모가 많은 수동 계산을 효율적으로 처리합니다. 지원되는 다양한 설계 코드에 따라 하중 및 응력을 분석하여 설계검토를 수행하고 보고서를 작성합니다.
LUSAS의 차량 및 철도 하중 최적화(VLO) 소프트웨어 옵션은 교량의 하중 해석을 간소화하고, 정적 및 이동 하중 패턴을 효율적으로 평가합니다. 이 기능을 통해 사용자에게 결정적 하중 패턴을 제공함으로써 교량 구조 설계 및 검토 과정을 개선합니다.
강구조 설계 옵션은 LUSAS의 해석 기능을 확장하여 다양한 국제 기준에 근거한 설계검토를 수행합니다. 상세한 계산 과정을 보고서로 제공하여 설계 프로세스를 간소화합니다.
RC 구조 설계는 철근 콘크리트 부재에 대해 다양한 설계 코드에 따라 교량 상판, 보, 기둥, 말뚝 등에 대한 설계 검토를 수행합니다. 철근 배근 수정에 따른 3차원 PM 상관도를 즉시 확인할 수 있습니다.
RC 슬래브 및 벽 설계 옵션은 다양한 국제 기준을 바탕으로 ULS / SLS 검토를 수행하며, 철근 배치를 변경함에 따른 설계 검토 결과를 즉시 확인할 수 있도록 하여 효율적인 설계를 돕습니다.
조적교량 마법사는 LUSAS를 활용하여 단일 및 다경간 조적 아치 교량의 2D 및 3D 모델링을 손쉽게 수행할 수 있게 해줍니다. 선형 및 비선형 해석을 통해 다양한 기초 조건 및 하중을 고려한 최적화된 모델링 작업이 가능합니다.
비선형 해석은 재료, 기하, 접촉 비선형성을 고려하여 구조물의 실제 거동을 정밀하게 예측하며, 균열, 항복, 대변형 등 선형 해석으로는 표현하기 어려운 구조 응답을 현실적으로 분석합니다.
지진, 충격, 진동 등 다양한 동적 하중 조건을 고려해 실제 구조 거동을 현실적으로 분석할 수 있으며, 정밀한 동적 응답 분석을 통해 구조물의 안전성 평가와 성능 기반 설계를 효과적으로 지원합니다
정적 열해석, 시간이력 열해석 기능을 제공하여 열 전달을 분석하고, 커플 해석을 통해 상 변화와 온도 의존 물성을 모델링합니다. 다양한 하중 조건과 경계 조건을 적용하여 효율적인 결과를 도출할 수 있습니다.
지반 해석 소프트웨어는 지반-구조 상호작용, 비선형 해석을 통해 효율적인 구조 해석을 지원합니다. LUSAS Civil & Structural plus 및 LUSAS Bridge plus 소프트웨어를 통해 다양한 응용 분야의 모델링과 해석을 수행할 수 있습니다.
시멘트 유형, 골재크기, 함수비, 혼화재 종류 등을 반영하는 콘크리트의 수화열 해석을 통해 콘크리트 온도 변화, 응력 변화, 함수비 변화, 균열폭 변화 등을 고찰할 수 있습니다.
IMDplus 를 지진해석에 적용하면, 시간이력해석 10,000 회 이상에 해당하는 결과를 몇 초의 짧은 시간에 얻어낼 수 있으며, 최대 7개의 지진파를 동시에 중첩시켜 개별/평균/최대 결과를 정리할 수 있습니다.
단일 속도 또는 결과를 얻고 싶은 속도의 구간을 지정하면, 지정한 속도에 의한 동적 응답을 도출합니다. 속도구간을 지정한 경우, 각 속도별 결과와 함께 최대/최소값 발현속도(임계속도)와 Enveloped 결과도 추출합니다.
활용사례
Söderströms 터널 연결부에 대한 상세 해석을 제공하며, 콘크리트 터널과 주변 암석 간의 하중 전달 메커니즘을 분석합니다. 각종 하중 조건에서의 안정성과 응력 분포를 확인하여, 터널 구조의 안전성을 보장하는 데 기여합니다.
교량 설계를 위한 LUSAS 소프트웨어 활용을 통해 보더스 철도 프로젝트에서의 구조 해석과 하중 분석을 성공적으로 수행한 사례로, 커리 로드 교량의 세부적인 구조 해석 과정을 다룹니다.
DART 블루라인 경전철 확장에서 중요한 교량 설계와 해석을 다루며, 로웰렛 크릭 교량을 포함한 여러 교량 구조에 대한 전문적인 접근을 소개합니다. 최신 해석 소프트웨어를 활용한 트랙-구조 상호작용 해석에서의 성과를 강조합니다.
가동 교량에 대한 혁신적인 기술과 구조 해석을 살펴보십시오. 이 기사에서는 LUSAS 소프트웨어를 활용하여 가동 교량의 하중 해석 및 3D 모델링 사례를 소개하며, 각 프로젝트의 주요 세부사항을 보여줍니다.
글래스고 중앙역의 벽돌 아치에 대한 비선형 해석을 통해 하중 평가의 중요성을 확인했습니다. 이 프로젝트에서는 LUSAS 소프트웨어를 활용하여 90m의 오래된 아치 위에 새로운 철도 트랙의 적합성을 입증했습니다.
BEBO 아치와 지반-구조 상호작용 해석을 중심으로, LUSAS 소프트웨어를 활용한 도부올스 우회도로의 시공 해석 사례를 제시합니다. 이 프로젝트는 영국에서 최초로 건설된 BEBO 아치 구조물로, 철근 콘크리트 아치 설계의 혁신적인 접근법을 보여줍니다.
두바이 메트로 프로젝트를 위한 교량 하부구조의 지진 해석을 다루며, 2D 및 3D 모델링을 통해 최대 휨 모멘트를 도출하고 설계를 최적화합니다. AASHTO LRFD 및 BS 5400 기준을 준수하여 안전하고 효율적인 교량 시공을 진행합니다.
두바이 메트로 프로젝트에서는 강 트러스 보행교의 해석 및 설계가 이루어졌습니다. LUSAS를 사용하여 다수의 보행교를 분석하고 효율적으로 설계하였으며, 이를 통해 안전하고 접근성이 좋은 경전철 시스템을 제공하였습니다.
두바이 메트로의 철도 상호 작용과 구조 해석에 대한 사례 연구입니다. 본 프로젝트에서는 LUSAS 소프트웨어를 활용해 설계 기준을 준수하는 정확한 해석 결과를 도출하였습니다. 다양한 스팬 배열에 대한 철도와 구조 간의 상호 작용을 평가하여 전체적인 설계의 신뢰성을 확보하였습니다.
Avenues Walk Flyover의 해석 및 설계에 대한 사례 연구로, 세계에서 가장 길고 많은 곡률을 가진 단일 경량 거더교량을 자세히 다룹니다. 이 프로젝트에서 GAI Consultants는 LUSAS Bridge 소프트웨어를 활용하여 구조 안정성과 하중 상승 문제를 해결하였습니다.
호남 고속철도에 대한 선로 해석과 구조 간섭 해석을 다루는 이 사례 연구에서는 LUSAS 소프트웨어를 활용하여 응력, 온도, 가속도 및 제동 하중을 평가합니다. 철강 박스 프레임 구조의 교량에 대한 상세한 분석 결과를 통해 설계의 신뢰성을 확인했습니다.
선로-구조물 상호작용 해석은 현대 고속철도에서 필수적입니다. KRTC는 LUSAS를 사용하여 자동화된 모델 빌딩과 해석을 통해 정확한 하중 평가와 신속한 결과 생성을 구현하고 있습니다.
내진 설계는 대만 고속철도 프로젝트의 교량 설계에서 핵심 요소입니다. 본 기사에서는 말뚝-지반 상호작용 해석 및 다중 모드 스펙트럼 응답 해석을 포함한 구조 해석의 중요성을 다룹니다.
뉴어크 다이크 교량의 동적 해석은 고속철도용으로 설계된 첫 번째 교량으로, LUSAS 소프트웨어를 활용한 상세한 상호작용 고유진동 기법으로 다양한 열차 하중을 평가하였습니다.
Newark Dyke 철도교는 77m길이에 11.25m의 폭을 가진 교량으로 시속 225km의 차세대 열차를 위한 스틸 아치교로써 영국에서는 처음 시도되는 형식으로 아래와 같이 요약할 수 있다.
* Steel Arch 고속 철도교
* Interactive Modal Dynamic 기법 사용
* 상세 동해석 수행
2차원 평면요소를 사용하는 시간이력 동해석
철도하중이동에 의한 진동을 Load Curve로 정의하여 재하
진동이 반사되지 않도록 지반무한경계 적용
지반특성은 등가선형재료로 가정하고, 지반층별로 Rayleigh Damping Constants 적용
내진설계분야에서 선도적인 컨설팅회사인 FaberMaunsell은 타이완 고속철도 프로젝트인 Contract C270에 내진 교량 구조물과 Station guideways의 설계를 위해 LUSAS Bridge를 사용하였다.
LUSAS를 통한 스펙트럼 응답 해석은 기둥에 작용하는 힘을 측정해냈다. Track과 구조의 상호작용 해석을 통해 지진하중 하에서 레일에 실리는 상대적인 변위와 응력을 얻어낼 수 있었으며 비선형 지반과 구조에 대한 해석으로부터 pile과 pile두부에 실리는 응력을 측정할 수 있었다.
현대 고속 철도에 대부분 사용되고 있는 장대레일(용접이음)은 궤도와 특정 지지 교량에 대한 정확한 모델링이 필요하며 특히, 온도 하중과 열차 하중에 의해 선로에 발생되는 응력 및 힘과 관련해 교량과 궤도의 연결부에 대한 정확한 모델링이 필요하다.
원래 한국철도기술공사(Korea Railroad Technical Corporation)를 위해 만들어진 새로운 버전의 LUSAS를 통해 자동화 기능을 사용하여 UIC 774-3의 규정에 따라 궤도와 교량에 대한 상호 해석을 수행할 수 있었다.
또한, 엑셀 스프레드시트에서 정의된 데이터로부터 모델링을 하고 해석을 수행할 수 있었으며 엑셀 스프레드시트 또는 LUSAS 결과 파일 형식을 통해 결과 값을 빠르게 얻어낼 수 있었다.