프리스트레스 / 포스트텐셔닝

LUSAS의 프리스트레싱 / 포스트텐셔닝 기능은 보, 슬래브 및 솔리드(체적) 요소에 적용 가능하며, 크리프와 건조수축을 고려한 시간 단계(time-stage) 해석을 포함합니다.
지간별(span-by-span) 시공, 점진적 가설(세그먼트 시공), 균형 캔틸레버, 인크리멘털 런칭(incremental launching) 등 다양한 시간 단계 시공 방법을 지원합니다.

“자유 캔틸레버 공법(Free Cantilever Method)”으로 시공되는 박스거더를 생성하기 위해 포스트텐션 교량 모델링 자동화(Post-tensioned Bridge Wizard) 를 사용할 수 있습니다.

LUSAS는 텐던의 프리스트레싱 또는 포스트텐셔닝에 의해 발생하는 등가 절점 하중(equivalent nodal loading) 을 계산하고, 선택한 하중 케이스 또는 하중 케이스 집합에 대해 모델의 보, 쉘 또는 솔리드 요소에 자동으로 할당합니다.
텐던력 계산은 지원되는 설계기준에 따라 수행할 수 있습니다.

콘크리트 구조물의 보(선), 쉘(면), 솔리드(체적) 모델링을 지원합니다.

텐던 정의 및 모델링

Tendon definition and modelling

텐던 형상을 정의하면서 실시간으로 변화하는 텐던 형상을 확인할 수 있으며, 스프레드시트의 데이터를 복사·붙여넣기 할 수도 있습니다.
또한 LUSAS Modeller에서 정의되거나 가져온 선, 호(arc), 스플라인을 선택하여 텐던을 생성할 수 있습니다.
3차원 좌표를 이용한 직접 정의 또는 두 개의 2차원 평면에서 좌표를 정의하는 방식도 지원됩니다.
국부적으로 정의된 텐던 형상은 모델 내 어디에서나, 횟수 제한 없이 재사용할 수 있습니다.

순간 손실 및 시간 의존 손실과 관련된 텐던 물성과 설정값을 정의할 수 있습니다.
설계기준에 따른 프리스트레스 손실 계산에 필요한 다른 모든 값들은 모델로부터 자동으로 취득됩니다.
선택한 설계기준 또는 사용자 정의 손실률에 따라, 다른 텐던의 긴장에 의해 발생하는 탄성 단축(elastic shortening) 효과도 고려됩니다.
시간 의존 효과 또한 함께 고려할 수 있습니다.

시간 의존 효과를 포함하는 지원 설계기준

• AASHTO LRFD 5판 ~ 9판
• CEB-FIP Model Code 1990
• EN 1992-1-1:2004 / 2014 Eurocode
• fib Model Code 2010
• IRC:112-2011
• JTG 3362-2018

시간 의존 효과를 제외하고, 단기 및 장기 손실만 산정하는 설계기준

• AASHTO LRFD 2판

• AASHTO LRFD 5판 ~ 7판

• BS5400-4:1990

• DD EN1992-1-1:1992 Eurocode 2

• EN 1992-1-1:2004 / 2014 Eurocode 2

• JTG D62-2004

LUSAS는 선택한 시간(일반적으로 각 시공 단계 및 구조물 사용수명 종료 시점)에서 콘크리트의 재령, 프리스트레스 크기 및 지속 시간, 기타 하중의 크기와 지속 시간을 고려하여 손실을 계산합니다.
설계기준에 따라 손실 계산 방식은 다음 중 하나일 수 있습니다.

• 시간 입력값과 계산된 응력에 기반한 방식
  → 임의의 시간 및 시공 단계에 대한 손실 세부 결과 산출 가능

• 근사 방식
  → 추정 응력을 입력하며, 단기 및 장기 손실 결과만 산출 가능

시간 의존 손실 계산을 지원하는 설계기준의 경우, 이전 단계에서 발생한 손실을 고려한 손실 보정도 함께 계산됩니다.

텐던 형상과 텐던 물성을 특정 프리스트레스 힘 및 정착(jacking)·손실 정보와 연계한 텐던 하중을 모델의 선택된 선, 면 또는 체적 형상에 드래그 앤 드롭 방식으로 단일 또는 다수의 하중 케이스에 간단히 할당할 수 있습니다.
해석 시, LUSAS는 할당된 프리스트레스 텐던 하중으로부터 등가 절점 하중을 계산하여 해당 하중 케이스에 대해 모델의 요소와 절점에 자동으로 적용합니다.
검토를 위해 개별 하중 및 계산된 힘/모멘트를 확인할 수 있습니다.

프리스트레싱으로 인한 1차 및 2차 하중 효과, 그리고 각 손실 유형(마찰, 정착, 탄성 단축, 크리프, 건조수축, 이완)에 따른 1차 효과를 확인할 수 있습니다.

시간 의존 손실 이후의 텐던 프리스트레스 힘 변화를 그래프로 출력할 수 있으며,
모델에 할당된 모든 텐던에 대해 텐던 물성, 형상, 하중, 손실 및 배치(setting-out) 데이터를 모델 보고서에 포함시킬 수 있습니다.

외부 텐던 모델링

External tendon modelling

예를 들어 디플렉터 플레이트 사이에 외부 텐던이 배치되는 구조의 경우, 텐던을 바/보 요소에 하중을 적용한 형태로 모델에 포함할 수 있으며, 일반적으로 구조물은 쉘 또는 솔리드 요소로 모델링합니다.

이 방식으로 모델링하면 콘크리트 압축에 따른 텐던의 실제 거동을 정확히 재현할 수 있습니다.
대안으로 등가 하중 방법을 사용할 수도 있습니다.

시간을 고려한 단계별 시공 모델링

모든 유형의 시간 단계 시공 방법은 포스트텐셔닝 기능과 함께 사용할 수 있습니다.
자세한 내용은 단계별 시공 해석 안내 페이지를 참고해 주세요.

포스트텐션 교량 모델링 자동화

수작업 대비 매우 짧은 시간 내에 “자유 캔틸레버 공법(Free Cantilever Method)”으로 시공되는 박스거더의 보 모델을 생성할 수 있습니다.

콘크리트 크리프 및 건조수축 재료(및 재령 속성), 시간 의존 손실을 포함한 텐던 하중을 고려하여 전 시공 단계를 자동으로 모델링하고, 단계별 비선형 해석을 수행할 수 있습니다.

간편한 정의

기본 배치 데이터, 세그먼트 치수, 시공 시간 및 콘크리트 재령을 입력하면,
FCM 교량 모델링 자동화 도구는 필요한 텐던 하중 속성을 생성하고 각 시공 단계에서 올바른 세그먼트에 자동으로 할당하여 모델링 시간을 크게 단축합니다.

텐던의 배치 시각화

교량의 평면, 종단, 각 세그먼트 단면에서 텐던을 동적으로 시각화할 수 있으며,
선택한 시공 단계별 세그먼트 설치 순서와 텐던 배치 데이터를 함께 확인할 수 있습니다.

자유 캔틸레버 공법으로 시공되는 균형 캔틸레버 박스거더 교량에 적합한 텐던 형상이 사용되며, 교대 인접 종지간에서는 FSM이 적용됩니다.
텐던은 다섯 가지 유형으로 분류되며, 각 유형의 배치 정보는 FCM 위자드의 관련 입력 페이지에 제공됩니다.

시공 전 검토

요약 대화창을 통해 선택한 시공 단계별 세그먼트 길이, 시공 시간, 세그먼트 재령을 확인할 수 있어,
모델 생성 전에 입력값 검증 및 오류 탐지가 용이합니다.

모든 설정이 완료되면 버튼 한 번으로 전체 시공 과정을 모델링할 수 있는 모델이 생성되며,
해석 수행 시 선택한 설계기준에 따라 텐던 손실이 계산됩니다.