개 요
중소구경 현장타설말뚝 LRFD 설계 S/W(Kpds-LRFD)는 LRFD 개념을 적용하여 말뚝에 대한 지지력 및 침하량을 산정할 수 있는 프로그램이다. 전체 구성은 우측에 설계조건을 제어하는 제어창(Control Panel)과 새로운작업, 파일 불러오기, 저장하기, 해석실행, 결과보기, 종료 등의 기능을 수행하는 메뉴, 중간에는 입력한 해석단면을 구현한 화면과 이 화면을 제어할 수 있는 각 종 버튼이 있으며 우측에는 지층구성, 말뚝제원, 말뚝설치정보 등을 입력할 수 있는 정보입력창 및 입력된 데이터에 대한 결과를 확인할 수 있는 형태(Information Panel)로 구성되어 있다.
중소구경 현장타설말뚝 LRFD 설계 S/W(Kpds-LRFD)은 우측 제어창에서 자주 사용하는 해석옵션을 직접 변경할 수 있도록 구성하였고 입력된 데이터를 직관적으로 확인할 수 있도록 중간 해석단면 창에서 즉시 확인이 가능하도록 구성되어 있으며 또한 해석결과에 대한 기본적인 형상을 출력함으로써 사용자가 편리하게 입력할 수 있도록 되어 있다.
주요특징
AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 2010 5th Edition 및 도로교 설계기준(한계상태설계법)에 기반을 둔 지지력 및 침하량 산정식을 통하여 지지력을 해석할 수 있으며 현장타설말뚝에 적용한 중소구경 현장타설말뚝 LRFD 설계모듈을 개발하였다. 축방향 하중을 받는 중소구경 현장타설말뚝 LRFD 설계모듈은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
☑ 다층에 대한 지지력을 구할 수 있다.
☑ 축방향 지지력을 일반화된 공식에 따라 계산한다.
☑ 지층과 말뚝을 입력하여 단면도 형태로 표시한다.
☑ 하중조합 및 하중계수를 다양하게 입력할 수 있다.
☑ 현장타설말뚝에 대한 설계 공식을 코드화한다.
☑ 객체지향 프로그래밍툴을 사용하여 코드의 이해가 쉽고 향후 유지보수가 편리하다.
주요기능
중소구경 현장타설말뚝 LRFD 설계 S/W(Kpds-LRFD)의 주요기능을 요약하여 정리하고 세부적인 기능을 설명하면 다음과 같다.
1. 지지력 해석
말뚝의 지지력은 주면마찰력과 선단지지력으로 구성되며 정적지지력공식에 의한 해석을 실시한다. 말뚝에 작용하는 하중과 지지력으로 표현되는 저항과의 관계에 하중계수와 저항계수를 적용하여 지지력 해석 결과를 시뮬레이션 한다. 말뚝은 다층에 걸쳐서 설치되므로 이를 고려할 수 있도록 다층에 대해서 토질정수를 입력하고 해석하게 하며, 지층의 토질정수는 지지력 계산방법에 따라 종류를 달리 하므로 계산방법에 의해서 입력해야 할 토질정수가 달라진다. 따라서 입력한 여러 가지 지지력해석 정보를 이용하여 주면 및 선단 등의 지지력 해석을 가능하게 한다.
2. 침하량 해석
입력한 토질상태 및 토질정수를 바탕으로 단기간 침하량 및 말뚝의 축방향 압축을 고려하며, 반경험적 방법 및 경험적 방법에 대한 침하량을 계산할 수 있게 하며 침하량계산에 필요한 값은 대화상자를 실행하여 설계자로부터 값을 입력받는다.
3. 지층구성
다층에 설치한 외말뚝에 대한 해석이 가능해야 하며, 각 층에 별도의 저항계수가 입력될 수 있고 지지력을 계산하기 위해서 필요한 계수들도 같이 입력이 하도록 구성되어 있다.
4. 하중입력
말뚝에 작용하는 하중은 축방향 하중과 2방향의 횡하중과 모멘트로 구성된 총 5개의 하중을 고려한다. 실제로 지지력 및 침하량 해석에 사용되는 하중은 축방향 하중이다. 다만 차후 S/W 개선을 위해 사전에 구성하였다. 하중은 고정된 방식이 아닌 다양한 하중을 적용할 수 있도록 되어 있으며 하중과 하중계수는 같이 입력할 수 있도록 구성하였다.
5. 말뚝제원
말뚝제원에서는 재사용가능하도록 DB생성과 삭제 기능이 추가되어 있어 사용자의 편의를 높였다.
6. 말뚝설치정보
말뚝의 설치심도, 세굴심도, 돌출길이 등을 적용하여 다양한 해석이 가능하도록 하였다. 또한 부마찰력 계산, 침하량 계산 수행을 위한 해석옵션을 설정할 수 있도록 구성하였다.
7. 2차원 가시화
입력된 지층의 층상정보를 화면상에서 2D로 표현한다. 해석결과를 2D화면으로 출력하여 확인할 수 있도록 하였고 단면을 다양한 방법으로 확대, 축소, 이동 등의 기능을 추가하여 사용자의 편의성을 높였다.
8. 객체 지향 프로그래밍
명령어의 목록으로 프로그램을 보는 것이 아니라 여러 개의 독립된 단위인 객체의 모임으로 파악하는 프로그램 기법의 적용으로 사용자의 프로그램 이해도를 높일 수 있다.
중소구경 현장타설말뚝 LRFD 설계 S/W(Kpds-LRFD) 구성
1. 초기화면
사용자 인증을 받은 후 중소구경 현장타설말뚝 LRFD 설계 S/W(Kpds-LRFD)가 실행되면 다음과 같은 초기화면이 생성되며 기본적으로 파일정보, 지층정보, 말뚝제원, 말뚝설치정보, 하중 및 하중계수 등에 의해서 단면이 생성된다.
사용자는 기본 데이터를 이용하여 해당 설계 현장에 적합한 데이터를 입력하고 해석을 수행하며 입력된 데이터 및 해설결과를 확인한다. 해석방법 선택과 데이터입력 방법에 대해서는 차후에 다시 상세하게 설명한다. 원활한 수행을 위해서는 기본적인 해석조건에 대한 내용을 사전에 준비하여야 하며 대표적인 내용은 다음과 같다.
1) 적용 설계기준에 대한 이해
2) 해석 단면에 대한 말뚝의 제원 및 특성
3) 해석 단면에 대한 기초지반의 지반 특성
4) 해석 단면에 말뚝의 설치정보
5) 해석 단면에 작용하는 각 종 하중조건
2. 해석옵션 제어창(Control Panel)
해석옵션 제어창(Control Panel)에는 해석옵션, 해석단위, 해석방법 등과 같이 각 종 해석에 필요한 옵션을 설정하는 항목과 화면제어, 도면한계 설정 등 해석단면을 다양하게 제어할 수 있는 항목으로 구성되어 진다.
해석옵션 제어창(Control Panel)에서는 각 종 해석에 필요한 옵션을 직관적으로 선택하고 변경할 수 있도록 구성되어지며 다양한 옵션을 적용하여 해석을 수행할 수 있도록 구성되어 진다.
3. 해석단면과 입력결과
중간의 화면에는 기본적으로 해석단면이 생성되며 해석단면의 상하부에는 해석단면을 제어할 수 있는 각 종 버튼이 존재하여 이 버튼을 이용하여 상부에는 해석단면을 확대, 축소, 영역, 이동, 동적, 전체 등 화면제어와 하단에는 다시그리기, BMP 이미지 저장 등과 같이 자주 사용하는 항목으로 구성되어 있다.
해석단면에서는 제어창(Control Panel) 항목 중에 화면제어 및 도면한계 설정 값에 의해서 도면의 크기 및 화면에 각 종 그리기 항목을 제어할 수 있도록 구성된다.
4. 해석 데이터 입력
해석 데이터 입력은 좌측 정보창(Information Board)에서 이루어지며 여기에서는 파일정보, 지층정보, 말뚝제원, 말뚝설치정보, 하중과 하중계수 등 각 종 해석에 필요한 데이터를 입력한다.
해석데이터 입력 정보창에서는 항목별로 구분되어 있는 각 종 입력데이터를 직관적으로 확인하고 입력할 수 있도록 되어 있으며 파일정보, 해석단면의 지층정보, 하중정보, 사용할 말뚝의 제원 및 설치정보 등에 대해서는 사전에 사용자가 필히 준비하여야 한다. 기본으로 입력되어 있는 사항은 해당 단면에 대해 특수한 경우이므로 반드시 사용자의 확인이 필요하다.
해석데이터 입력 정보창에서 생성되는 각 종 대화상자에 대한 각 종 내용은 차후 상세한 방법으로 설명을 진행하며 몇가지 항목에 대한 구성내용은 다음과 같다.
5. 파일정보 입력
해석데이터 입력 정보창 화면에서 파일정보 대화상자 항목을 클릭하면 작업할 해석단면에 대한 정보를 입력하는 대화상자를 실행합니다.
파일정보 대화상자에서 입력되는 세부적인 내용은 다음과 같다.
- 프로젝트명 : 작업할 프로젝트의 이름을 입력합니다.
- 해석단면 : 해석을 수행할 위치를 입력합니다.
- 회사명 : 사용자의 회사 명칭을 입력합니다.
- 사용자 : 프로그램 사용자의 이름을 입력합니다.
- 작성날짜 : 프로젝트 작성날짜를 입력합니다.
- 수정날짜 : 프로젝트 수정날짜를 입력합니다.
- 작업내용 : 프로젝트 작업에 대한 정보를 입력합니다.
- 기타사항 : 프로젝트 기타사항에 대한 정보를 입력합니다.
- 저장 : 현재의 작업을 저장합니다.
- 종료 : 현재의 작업을 종료합니다.
6. 지층정보 입력
해석데이터 입력 정보창 화면에서 지층정보 대화상자 항목을 클릭하면 작업할 해석단면에 대한 지층정보를 입력하는 대화상자를 실행합니다.
지층정보 대화상자에서 입력되는 항목은 지층명, 색상, 심도, 지층분류와 같은 토질특성, 지지층에 대한 각 종 옵션, 점착력, 내부마찰각, 단위중량, 일축압축강도, 지지력계수 등 기본적인 토질정수와 OCR, 부착력, 탄성계수 등 선택적으로 사용되는 토질정수(선택)를 입력할 수 있고 입력 버튼에 대한 자세한 내용은 다음과 같다.
- 추가 : 새로운 지층에 대한 토질정수를 입력합니다.
- 삽입 : 선택된 지층의 위치에 토질정수를 삽입합니다.
- 수정 : 선택된 지층에 대한 토질정수를 수정합니다.
- 삭제 : 선택된 지층에 대한 토질정수를 삭제합니다.
- 초기화 : 현재의 작업 목록을 초기화 시킵니다.
- 저장 : 현재의 작업을 저장합니다.
- 종료 : 현재의 작업을 종료합니다.
7. 말뚝제원 입력
해석데이터 입력 정보창 화면에서 말뚝제원 대화상자 항목을 클릭하면 작업할 해석단면에 대한 말뚝제원을 입력하는 대화상자를 실행합니다.
말뚝제원 입력 대화상자에서 입력되는 항목은 직경 등과 같은 말뚝제원, 말뚝의 순단면적, 단면적, 주면장 등 기본적인 값, 이차단면모멘트, 단면계수, 허용응력 등을 입력할 수 있고 입력 버튼에 대한 자세한 내용은 다음과 같다.
- 저장 : 현재의 작업을 저장합니다.
- 종료 : 현재의 작업을 종료합니다.
8. 말뚝설치정보 입력
해석데이터 입력 정보창 화면에서 말뚝설치정보 대화상자 항목을 클릭하면 작업할 해석단면에 대한 말뚝설치정보을 입력하는 대화상자를 실행합니다.
말뚝설치정보 입력 대화상자에서 입력되는 항목은 말뚝의 설치심도, 세굴심도, 돌출길이, 지하수위 등을 입력할 수 있고 부주면마찰력, 재료허용응력 및 침하량 산정에 대한 설정값을 입력할 수 있다. 입력 버튼에 대한 자세한 내용은 다음과 같다.
- 저장 : 현재의 작업을 저장합니다.
- 종료 : 현재의 작업을 종료합니다.
9. 하중 및 하중계수 입력
해석데이터 입력 정보창 화면에서 하중&하중계수 대화상자 항목을 클릭하면 작업할 해석단면에 대한 하중정보를 입력하는 대화상자를 실행합니다.
히중정보 대화상자에서 입력되는 항목은 기본사항 입력에서 하중명칭, 하중종류, 하중계수를 입력할 수 있고 작용하중 입력에서는 각 종 하중을 입력할 수 있게 구성되어 있다. 입력 버튼에 대한 자세한 내용은 다음과 같다.
- 추가 : 새로운 하중에 대한 하중데이터를 입력합니다.
- 삽입 : 선택된 하중의 위치에 하중데이터를 삽입합니다.
- 수정 : 선택된 하중에 대한 하중데이터를 수정합니다.
- 삭제 : 선택된 하중에 대한 하중데이터를 삭제합니다.
- 초기화 : 현재의 작업 목록을 초기화 시킵니다.
- 저장 : 현재의 작업을 저장합니다.
- 종료 : 현재의 작업을 종료합니다.
참고자료
개발 관련 세부내용은 아래의 문서를 다운로드하여 참고하시기 바랍니다.
