해석 능력

LUSAS는 모든 구조 공학 문제를 모델링하고 해결할 수 있도록 설계된 포괄적이며 강력한 해석 기능을 제공합니다. 선형·비선형 구조 해석, 동적 해석, 열/Field 해석, 응답 스펙트럼 및 안정성 해석까지 다양한 해석 기능을 단일 패키지에서 수행할 수 있습니다.

다중 해석 및 분기 해석

LUSAS는 하나의 해석 모델 내에서 해석 목적에 따라 서로 다른 해석을 분기하여 수행 (Branched analyses) 할 수 있습니다.

하나의 기하학 모델을 기반으로, 해석 종류별로 요소, 재료, 경계조건(구속조건), 하중 조건, 해석 옵션을 다르게 정의하여 정적 해석, 동적 해석, 단계별 시공 해석 등 여러 해석을 동시에 수행할 수 있으므로 중복 모델 생성 없이 다양한 해석 결과를 효율적으로 비교·검토할 수 있습니다.

선형 및 비선형 해석

LUSAS는 다음을 포함하는 강력한 비선형 해석 기능을 제공합니다.

• 기하학적 비선형성 (대변형)

• 재료 비선형성 (소성, 손상 등)

• 접촉 및 분리 거동

• 시간 의존 거동 (크리프, 수축, 이완)

Prescribed Load 및 Discrete Load를 포함한 모든 하중 유형과 다양한 경계조건(구속조건)을 조합하여 실제 구조 거동을 정밀하게 해석할 수 있습니다.

정적 및 동적 해석

LUSAS는 다양한 정적(static) 및 동적(dynamic) 해석 옵션을 제공합니다:

• 정적 해석(Static Analysis): 구조물 거동/반응을 정적으로 평가

• 동적 해석(Dynamic Analysis): 진동, 충격, 시간이력 해석

• Modal Analysis(고유치 해석): 구조의 고유 진동 모드 및 고유값 계산

• 응답 스펙트럼 해석(Response Spectrum): 설계 기준에 따른 지진 응답 평가

• 시간 이력 해석(Time History Analysis): 임의 하중 시간 변화를 해석

• Complex Eigensolver를 이용한 감쇠 진동모드 계산 등

열/Field 및 결합 해석

LUSAS는 열전달, 열 팽창, 열/구조 결합 해석을 포함한 다양한 Field 해석을 수행할 수 있습니다.

• Thermal Analysis: 과도/정상 상태 열 해석

• Coupled Thermal–Mechanical Analysis: 온도 변화에 따른 구조적 영향 및 잔류 응력 계산

• Field Analysis: 전기/자기/수치 해석과의 연계 분석이 필요한 문제 지원

케이블 튜닝

LUSAS는 케이블 구조물에 대해 케이블 장력 조정(cable tuning) 을 해석 과정에 포함할 수 있는 기능을 제공합니다. 이를 통해 케이블의 목표 장력이나 목표 형상을 만족하도록, 케이블의 초기 장력 또는 길이를 반복적으로 조정하여 구조물의 거동을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

케이블 튜닝 기능은 다음과 같은 경우에 활용될 수 있습니다.

• 케이블교 및 현수 구조물에서 설계 목표 장력 도달 여부 검토

• 시공 단계 또는 운영 단계에서의 장력 재분배 효과 평가

• 케이블 장력 변화가 구조물 전체 거동에 미치는 영향 분석

케이블 튜닝은 비선형 해석과 결합되어 수행되며, 케이블의 기하학적 비선형성 및 장력-변형 관계를 고려한 현실적인 구조 거동 예측을 할 수 있으므로 이를 통해 실제 시공 및 유지관리 단계에서 요구되는 케이블 장력 상태를 보다 정확하게 재현할 수 있습니다.

목표 값 해석

목표 값 기능은 특정 특징 유형이나 결과 구성요소에 대해 정의된 목표 값에 도달하기 위해 선형 해석에서 하중 계수를 변경하는 일반적인 방법을 제공하는 후처리 도구입니다. 생성된 목표 값 하중 집합은 조합과 유사하지만, 프로그램에 의해 정의된 목표에 대한 응답으로 하중 계수가 자동으로 계산됩니다.

좌굴 해석

LUSAS는 부재 저항 계산에 필요한 탄성 임계좌굴을 수행합니다. 종종 일부 코드에 의해 두 번째 차수 해석이 필요해야 하는지를 결정하기 위해 요구됩니다. 필요한 경우 전체 비선형 좌굴 해석이 수행될 수 있습니다.

• 구조 평가를 위해, LUSAS를 이용한 자세한 좌굴 해석은 종종 추가적인 숨겨진 용량을 드러내고 하중 용량을 입증할 수 있습니다.
• 신규 구조에 대해, LUSAS를 이용한 선형 및 비선형 좌굴 해석은 시공 중 거더의 안정성을 조사하고, 슬래브 주조 순서의 효과를 살펴보며, 웹 및 플랜지 플레이트, 브레이싱, 보강재 및 사용하는 모든 임시 지지대의 위치를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

피로 해석

피로 계산은 총 수명 접근 방식을 사용하여 수행할 수 있습니다. 피로 수명은 특정 하중 순서에 의해 구조에 가해진 손상으로 표현되거나 실패를 유발할 하중 순서의 반복 횟수로 표현될 수 있습니다.

동적 해석

LUSAS Civil & Structural은 지진 및 일반 동역학 문제를 해결하는 데 뛰어납니다. 구조의 자연 진동수, 군중이 있는 스포츠 경기장과 강당에서의 동적 하중 효과, 지진 또는 충격 하중에 의한 구조적 응답 및 폭발 하중 등을 쉽게 평가할 수 있습니다.

IMD

IMD(Interactive Modal Dynamics) 옵션은 고유진동 해석 결과를 기반으로 하여, 다음을 중첩 계산할 수 있도록 하는 기능입니다.

• 고유진동 해석 결과 + 정적 해석 결과

• 고유진동 해석 결과 + 시간이력 지진 데이터(시간대별 가속도 등)

재료 거동을 선형으로 가정하는 경우, IMD를 사용하면 완전한 시간이력 동적 해석을 수행한 것과 동일한 결과를 훨씬 짧은 계산 시간과 적은 저장 공간으로 얻을 수 있으며, 이를 통해 설계 검토 및 반복 해석의 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.

비선형 해석

기하 비선형, 재료 비선형, 접촉 비선형을 모두 처리할 수 있어 구조물의 실제 거동을 정밀하게 모델링할 수 있습니다.

• 시간 의존 동적 해석(Time-dependent dynamic analysis)

• 베어링 들뜸(lift-off) 및 반절 조인트(halving joints) 거동

• 베어링 해석(Bearing analysis)

• 탄소성 대변형 판 좌굴(Elasto-plastic large deflection plate buckling)

• 콘크리트 균열(Concrete cracking)

• 회복 효과를 포함한 콘크리트 크리프(Concrete creep with recovery)

• 열 하중(Thermal loading)

• 충돌 및 붕괴 평가(Impact / collapse assessments)

• 푸시오버 해석(Push-over analysis)

• 굴착 및 시공 해석(Excavation and construction)

• 토양-구조 상호작용(Soil-structure interaction)

P-델타 해석

LUSAS에서는 GNL(Geometrically Nonlinear) 기능을 갖춘 요소에 대해 P-Delta 해석을 수행할 수 있습니다. 적용 가능한 요소 유형은 다음과 같습니다.

• Bar 요소

• Beam 요소

• Thin / Thick Shell 요소

• 2D 및 3D 연속체(Continuum) 요소

P-Delta 해석은 근사적인 기하 비선형 해석(GNL) 으로, 주로 고층·세장 구조물에서 수직 하중과 수평(스웨이) 하중 간의 상호작용 효과를 고려하기 위해 사용됩니다. 일반적으로 상시 수직 하중(주로 고정하중, Dead Load) 을 사용하여 구조물의 기하 강성 행렬(응력 강성, stress-stiffened matrix) 을 형성하고, 그 이후 추가적인 활하중(load case)을 적용합니다.
이러한 하중 케이스들을 하중 조합(load combinations)으로 구성함으로써, 수직 하중과 수평 하중이 결합되어 발생하는 2차 효과(P-Δ 효과) 를 효과적으로 포착할 수 있습니다.

수화열 해석

다양한 시멘트 종류에 대해 콘크리트 수화열 거동을 모델링할 수 있습니다. 또한 플라이애시(fly ash) 및 고로슬래그 미분말(GGBS, ground granulated blast furnace slag) 을 혼입했을 때의 영향도 함께 고려할 수 있습니다.

이 기능은 Nonlinear, Dynamic, Thermal 소프트웨어 옵션과 함께 사용할 경우, 열–기계 결 해석(thermo-mechanical coupled analysis) 을 통해 콘크리트 수화 과정 중 발생하는 온도 변화와 수화도(degree of hydration)를 계산할 수 있으며, 이 결과를 구조 해석(기계 해석)에 직접 연계하여 반영할 수 있습니다.

이를 통해 초기 재령 콘크리트의 온도 응력, 균열 발생 가능성 등 시공 단계에서의 실제 거동을 보다 현실적으로 평가할 수 있습니다