매뉴얼
설치방법 및 매뉴얼
단면설계 최적화
1. 최적화 개요
단면설계 최적화는 최소한의 물량으로 지정한 설계기준을 만족시키는 단면설계안을 도출하는 것을 목적으로 합니다.
최초 가정된 단면으로 설계검토를 수행한 후, Utilisation (= 발생 단면력 / 설계강도) 가 지정한 설계 기준을 초과하면 더 강한 부재로 교체하고, 지정한 설계기준을 만족하면 경량의 부재로 교체하는 형태의 시행착오를 반복함으로써 최적의 단면설계안을 도출합니다.
2. 최적화 대상 단면 종류 지정
주 메뉴명 | 1차 메뉴명 | 2차 메뉴명 | 주요 내용 |
|---|---|---|---|
KEPCO | Optimisation Pool | 최적화에 사용할 단면 목록 지정 |
최적화 과정에서, 단면의 종류를 바꾸어 가면서 설계검토를 수행할 때, 선택할 수 있는 단면의 종류를 지정합니다.
기본적으로 Pylon Definition 에서 지정한 단면들을 대상으로 시행착오를 반복하도록 설정되어 구조해석 모델에 저장되어 있으므로, 대상 단면의 종류를 변경하지 않는 경우에는 별도로 지정할 필요가 없습니다.
Pylon Definition에서 정의된 단면은 아래와 같습니다.
모델에 저장된 Opmisation pool 은 아래 그림과 같이 확인할 수 있습니다.
암 구성 상세는 Upper Body 탭에서 지정됩니다.각 절간별로 제원과 부재의 종류를 지정하도록 되어 있으며, Arm Length = 0 으로 입력하면, 암이 작도 되지 않는데, 이 점을 활용하면, 암의 개수 1개 ~ 21개까지 자유로이 모델링을 진행할 수 있습니다.
정의가 완료되면, LUSAS 좌측 TrewView 에 저장되며, 더블클릭으로 내용을 수정할 수 있습니다.
3. 최적화 조건 지정
주 메뉴명 | 1차 메뉴명 | 2차 메뉴명 | 주요 내용 |
|---|---|---|---|
KEPCO | Section Optimisation | 최적화 기준 설정 |
최적화를 수행할 대상 부재의 목록과 기준들을 지정합니다. 앞서 해석모델을 만들고, 하중조합을 생성하면, 최적화 기준 기본값은 저장되어 있으므로, 조건을 변경하지 않는 경우 별도로 지정할 필요가 없습니다.
모델에 저장되어 있는 최적화 조건 기본값은 아래와 그림과 같이 확인할 수 있습니다.
(1) Attribute
좌측 Available 목록은 현재 구조해석 모델에서 정의되어 있는 단면형상 (기하특성)의 목록이며, 우측 Included 목록은 최적화 과정에서 단면 변경을 시도할 대상이 됩니다.
예를 들어, 첫 번째, FL1_MAIN_POST 는 철탑 모델 중 가장 아래쪽 절간의 주주재에 적용되어 있는 단면을 의미하며, 아래 그림과 같이 단면형상 및 제원과, 모델 내에서 이 단면이 적용된 대상 부재의 위치를 확인할 수 있습니다.
이 때, 정의된 기하특성을 보면, 아래에 표시한 바와 같이, ‘최적화’ 에 의해 단면변화 대상으로 설정된 것을 알 수 있고, 단면 변화의 범위는 ‘Kepco Section CHS’ 로 정의된 단면 목록을 따르도록 되어 있습니다.
(2) Constraints
최적화를 수행할 설계검토 항목들에 대한 기준을 설정하는 것으로, 각 항목별 검토 내용은 아래 표와 같습니다.
검토항목 명 | 내용 | 검토항목 명 | 내용 |
|---|---|---|---|
UtilSL | 세장비 검토 | Util(Mx) | 비틀림 모멘트 검토 |
Util(Fx) | 축력에 대한 검토 | Util(My) | 2축에 대한 휨모멘트 검토 |
Util(Fy) | 2축방향 전단력 검토 | Util(Mz) | 3축에 대한 휨모멘트 검토 |
Util(Fz) | 3축방향 전단력 검토 | UtilPM | 축력과 모멘트 상관관계에 대한 검토 |
모델에 저장되어 있는 기본값은 아래 그림과 같습니다.
(3) Loadcases
최적화를 위해 검토해야 할 하중케이스 종류를 지정합니다. 기본값으로 설계하중조합 목록 전체다 대상으로 지정되어, 각 하중조합별로 검토한 결과 중 Utilisation 최대값으로 설계기준 만족 여부를 판단하고, 단면 변경을 시도하게 됩니다.
4. 최적화 수행
주 메뉴명 | 1차 메뉴명 | 2차 메뉴명 | 주요 내용 |
|---|---|---|---|
KEPCO | Run Optimisation | 최적화 실행 |
최적화 조건을 선택하면, 선택된 조건으로 최적화를 수행합니다.
최적화 조건에서 선택한 각 하중조합별 해석결과로부터 발생 단면력을 추출하고, 현재 가정된 단면형상 으로부터 설계강도를 계산하여 각 부재별로 Utilisation 을 계산합니다. 가장 큰 값의 Utilisation 이 도출된 하중조합 (또는 하중케이스) 의 결과와 최적화 조건에서 지정한 Utilisation 기준값과 비교하여, 필요한 경우 단면의 종류를 변경시킵니다.
단면의 종류가 변경되면, 이에 따라 각 부재에 적용되는 풍압력의 크기가 달라지고, 부재의 강성이 달라지므로, 변경된 조건에 따라 해석을 다시 수행하여야 하며, 이러한 과정을 반복함으로써 최소한의 물량으로 설계기준을 만족하는 철탑 단면 설계를 시도합니다.
최적화 수행이 완료되면 아래 그림과 같이 최적화 결과를 확인합니다.
각 시행착오(Iteration) 별로 시도한 단면의 종류와 결과, 총 질량 변화 등을 확인할 수 있습니다.
구조해석 모델에 정의되어 있는 기하특성은 최적화 결과에 따른 단면형상으로 변경되어 있으며, 최초 단면과 최적화 후의 단면 변화는 각 기하특성값에서도 확인할 수 있습니다.
