지반 및 구조물 상호작용 모델링

지반, 비선형, 동적, 열/Field 해석 옵션과 함께 사용할 경우,
단일 모델 내에서 지반과 구조물을 동시에 2D 또는 3D 유한요소 모델로 해석할 수 있도록 다양한 지반 특화 및 일반 구조 해석 도구를 제공합니다.

각 모델 내에서는 Multiple analysis 및 Branched analysis를 수행할 수 있으며,
최첨단 선형 및 2차 요소 라이브러리, 고급 재료 모델, 선형 및 비선형 조인트 모델을 통해
다양한 지반-구조 공학 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.

모델 생성

LUSAS 모델은 Feature-based 방식(점, 선, 면, Volume) 을 사용하여 생성되며,
LUSAS Modeller의 핵심 기능인 Built-in Associativity에 의해
모델 형상이 변경되더라도 할당된 하중, 경계조건(Support/구속조건), 메시, 속성이 자동으로 함께 갱신됩니다.

CAD 입·출력 기능을 통해 다음을 지원합니다.

• DXF 파일을 통한 점/선 데이터 가져오기

• IGES/STEP 인터페이스를 통한 점, 선, 면, Volume 가져오기

• STL을 통한 삼각형 Surface 데이터 가져오기

CAD 스타일의 작도 도구(copy, rotate, scale, transform, extrude 등)는 다양한 모델링 유틸리티를 제공합니다.

2D 모델링

• 지형 점 데이터를 이용해 spline을 생성하고 이를 sweep하여 지층(strata) 생성

• 경계 점과 선으로 Surface를 정의하고 sweep하여 토체(soil mass) 생성

• 구조 요소와 지반 요소를 그룹화하여 모델링 가능

3D 모델링

• 평면 또는 곡면 Surface를 sweep하여 다중 Volume 생성

• Volume 간 intersection 및 subtraction 기능을 통해 Volume 절단 또는 공동(void) 생성

자동 2D 메시(사각형/삼각형 요소) 및 3D 메시(사면체/오각기둥/육면체 요소)를 통해 모델링 시간을 단축할 수 있으며,
다양한 메시 세분화(refinement) 기법이 제공됩니다.

지반 모델

다음과 같은 지반 재료 모델을 지원합니다.

• Tresca

• Von Mises

• Drucker-Prager

• Duncan-Chang

• Hoek-Brown

• Mohr-Coulomb

• Modified Cam-Clay

선택된 재료에는 2상(two-phase) 재료 특성을 추가하여
비배수/완전 포화 및 배수/불포화 다공성 매질의 변형과 장기 압밀(consolidation) 과정을 모델링할 수 있습니다.
부분 배수 상태 재료에 대해서는 배수/충전 곡선을 정의할 수 있습니다.

깊이에 따라 변화하는 잔류 지반 응력을 고려할 수 있어,
일체식 교량(integral bridge)이나 암거(culvert)의 지반-구조 상호작용 해석에 유용합니다.

암반 조인트, 간극수압 소산, 압밀 해석, 장기 굴착 문제, 점토 지반 시공, 가시설 구조 해석 등도 수행할 수 있습니다.

• K₀ 조건을 포함한 초기 응력 상태 계산 및 지반 프로파일에 적용

• 깊이에 따른 지반 물성 변화를 Soil profile variation으로 정의하고, LUSAS가 정의된 지점 사이를 보간

지반–구조 상호작용 모델링

• 비선형 스프링을 이용한 능동/수동 지반 조인트 모델링
• Interface mesh를 이용한 지반–구조 접합
• 접촉 발생/이탈 및 마찰(skin friction) 고려
• 3D 모델에서 말뚝군 위에 놓인 파일캡을 표현하기 위한 속성 매트릭스 정의
• Mohr-Coulomb 또는 Hoek-Brown 재료 모델을 사용하는 지반에 대해
• Branched analysis를 활용한 Φ-c 감소법(Phi-c reduction) 안정성 검토 수행

지반 조인트 위저드

Tri-linear(능동/수동) 토압 조인트 위저드를 사용하면
다양한 지반-구조 상호작용 문제를 단순화하여 모델링할 수 있습니다.

이 기능은 깊이에 따라 물성이 변하는 구간별 선형(piecewise linear) 조인트 재료 속성을 생성하며,
토층 구분 또는 수위 존재에 따른 물성 변화 표현을 위해
여러 개의 조인트 속성을 정의할 수 있습니다.

일반 지반 및 지반-구조 상호작용 해석 기능

다음과 같은 다양한 지반 및 지반-구조 상호작용 해석을 지원합니다.

• 굴착/시공 단계 모델링
  (버팀, 잭킹 등을 위한 임시 부재의 삽입 및 제거 포함)

• 성토 및 사면 안정성 평가, 인접 구조물에 대한 임시 굴착 영향 검토

• 굴착 후 되메우기 및 개착식 터널 구조물 모델링

• 침하 및 압밀 해석(간극수압 모델링 포함)

• 불포화 다공성 매질에서의 배수 및 침투 해석
  (예: 흙댐 내 수리선(phreatic surface) 위치 평가)

• 재료 감쇠, 비선형 거동, 지반 소성, 경계 거동 및 스프링/댐퍼를 포함한
  모달 및 시간이력 동적 해석

• 말뚝 타격에 의한 인근 건물 진동 평가, 철도 터널에서 발생한 진동에 대한
  건물 응답 해석 등 지반-구조 상호작용 해석

• 말뚝 및 말뚝군의 횡방향 변위 해석

• 일체식 교량(Integral bridges)