개 요
1. 목적
전력연구원에서는 송전철탑기초에 대한 다양한 연구가 진행되었으며, 연구 진행 결과로 역T형철탑기초 해석프로그램인 TL-Spread 프로그램을 개발하였다. 기 구축된 프로그램은 안정계산에 허용응력설계법 적용하고 있어 이 부분에 대한 고도화가 요구되고 있다.
본 용역에서는 허용응력설계법과 강도설계법에 기반을 둔 설계기준을 설계변수와 관련된 불확실성들을 합리적인 신뢰성이론 체계로 정량화하여 해석할 수 있는 신뢰성해석에 기반을 두고 있는 하중저항계수설계법을 적용하여 송전철탑기초의 안전성 확보 및 경제적 설계를 추구하며 기 구축한 심형기초 TL-Deep(LRFD) 프로그램과 연동하여 LRFD 설계기반 역T형철탑기초의 안정 및 구조검토, 철근 및 공사 수량산출, 도면출력 등의 기능 개발을 통해 프로그램을 구축하기 위함이다.
2. 범위
본 용역에서 역T형철탑기초 설계프로그램인 TL-Spread(LRFD)의 개발 범위 및 내용은 다음과 같다.
가. 기본정보관리 모듈 개발
◯ 송전철탑기초 정보관리
◯ 설계조건(지반조건, 하중조건) 관리
◯ 기본정보 입/출력 관리
◯ 2D View를 통한 기초형상 및 지반선, 지층형상 구현
나. 역T형철탑기초 설계 모듈 개발
◯ 역T형철탑기초 허용응력설계 및 LRFD 설계기준 정보 제공
◯ 인발/수평/압축 지지력 산정 및 안정성 검토
◯ 선택된 설계법에 맞춰 설계기준 만족 여부 체크 기능
다. 철탑기초 구조 검토 모듈 개발
◯ 안정성 검토 결과를 고려한 최적 기초체 규격 설계
◯ 부재별(주각재 기둥, 저판) 구조 안정성 검토
◯ 부재 규격 도출
◯ 기둥부와 저판부 철근 배치
라. 자재 및 공사 물량 산출 모듈 개발
◯ 부재규격 선정 및 철근배치
◯ 구조설계에 맞는 철근 수량 도출
◯ 기초설계에 따른 콘크리트 물량 산출
◯ 토공물량 및 기타 관련 수량 산출
마. 결과 생성/출력 모듈 개발
◯ 기초정보, 안정성 및 구조검토 결과 조회
◯ 구조계산서, 수량산출서 등 산출결과의 엑셀형식 출력
◯ 기초도면(기초규격, 철근배근도 등) CADIAN 형식으로 출력
바. 모듈간 연계운영 방안 제시
◯ 기존 운영중인 기초 LRFD 설계 모듈 연계
사. 서버탑재
◯ 웹구동 방식 적용
◯ KEPCO 데이터 통합 플랫폼 내 탑재
3. 프로그램 순서도
4. 기대효과
본 용역을 통해 구축된 “철탑기초 LRFD 설계 프로그램 개발”은 기능적인 측면에서는 기존 허용응력설계법에 의한 설계에서 신뢰성해석에 기반을 두고 있는 하중저항계수설계법을 적용하여 송전철탑기초의 안전성 확보 및 경제적 설계를 추구 할 수 있도록 하였다. 구축환경 부분에서는 기존 C/S 개발환경에서 개발된 TL-Spread에서 각 부서에서 설계한 데이터를 통합 관리 할 수 있도록 상용 DBMS를 이용하여 설계데이터를 통합 관리할 수 있도록 하였다. 또한 기 개발된 심형기초 설계 프로그램과 연동하여 보다 다양한 철탑기초 설계법을 적용할 수 있도록 하였다.
철탑기초 LRFD 설계 프로그램
1. 철탑기초 프로젝트 목록조회
역T형기초 설계에 대한 설계이력을 데이터베이스에서 불러오기 기능을 이용하여 메인화면에 설계이력에 대한 리스트를 생성한다. 생성된 목록에서 선로명 항목을 클릭하면 선택된 항목에 대한 설계이력을 조회할 수 있는 대화창을 생성한다.
2. 철탑설계 프로젝트 목록 다운로드
리스트 형태의 프로젝트 이력을 엑셀 등의 문서형태로 다운로드 받을 수 있도록 한다.
3. 철탑설계 프로젝트 목록 등록
철탑기초에 대한 프로젝트를 관리(등록) 기능을 제공한다.
4. 철탑설계 프로젝트 목록 삭제
철탑기초에 대한 프로젝트를 관리(삭제) 기능을 제공한다.
5. 철탑설계 프로젝트 목록 수정
철탑기초에 대한 프로젝트를 관리(수정) 기능을 제공한다.
6. 철탑설계 프로젝트 목록 복제
철탑기초에 대한 프로젝트를 관리(복제) 기능을 제공한다.
7. 기초정보 입력
철탑기초에 대한 기초정보를 입력하여 설계이력을 기록한다.
8. 해석조건 입력
기초 안정성 검토 및 기초 부재 설계에 필요한 해석조건을 입력한다.
9. 지층조건 입력
지반물성 및 지층조건을 입력한다.
10. 하중 입력
주각재 제원과 설계법에 따른 하중을 입력한다.
11. 기초규격 입력
기초체의 규격 및 속성을 입력한다.
12. 수량조건 입력
수량산출을 위한 공사환경 정보를 입력한다.
13. 설계단면
지층조건 및 기초규격에서 입력한 내용을 화면에 표시한다.
14. 계산결과
입력된 데이터를 이용하여 인발, 압축, 수평 지지력에 대한 안정성 검토 및 구조 안정성 해석을 수행하고 결과 팝업을 생성한다.
15. 설계도면 출력
입력된 데이터를 이용하여 해석결과 수행 후 기초설계에 대한 단면도(구조도), 배근도, 수량 집계표를 출력한다.
16. 해석 결과 Excel 출력
입력된 데이터를 이용하여 해석결과 수행 후 요약계산서, 내적(구조적 안정성)/외적(인발, 압축, 수평지지에 대한) 안정성 검토 계산서 및 수량산출 계산서를 출력한다.
검토결과 팝업에 출력되는 내용은 다음과 같다.
○ 기초규격 항목에서는 주각재기울기, 주체돌출, 앵커체규격, 주체상단경, 주체높이, 주체하단경, 저판폭, 저판두께 등 안정계산 및 구조검토에 필요한 내용을 출력한다.
○ 검토결과 항목에서는 수평지지력, 인장지지력, 압축지지력, 펀칭 전단검토, 저판 전단검토, 앵커재길이 제한 검토, 취부판높이 제한 검토 등 안정계산 및 구조검토에서 산정된 결과를 출력한다.
○ 주요수량 항목에서는 콘크리트, 각 층별 굴착량, 철근수량을 출력한다.
엑셀파일 출력
안정계산, 구조계산, 수량산출의 결과를 엑셀파일 출력을 위해서 JXL API(Java Excel API) 라이브러리를 사용하며 JXL API를 이용하여 사전에 작성한 출력 Template를 사용하여 계산 결과를 엑셀시트의 사용자가 지정한 위치에 결과값을 출력할 수 있도록 개발한다. 또한 사용자가 출력 Template의 양식을 수정하여야 하는 경우가 발생할 때 이를 반영할 수 있도록 한다.
17. 자동(일괄) 설계
동일선로 내 다수의 철탑기초를 제공된 Excel 양식 파일을 이용하여 해석 수행, 프로젝트 등록 등의 자동(일괄)설계를 수행한다.
○ 입력 형식이 표준화된 엑셀파일을 제공하며, 다수의 철탑에 대한 물성값이 입력된 엑셀파일을 불러오기하여 다수의 철탑기초 정보가 자동 입력되도록 한다.
○ 입력된 철탑기초 데이터에 대한 검증 절차를 걸쳐 오류가 발생하지 않을 경우 다수의 철탑기초에 대한 안정성 해석 및 구조 해석을 일괄적으로 수행하고 설계결과를 도출한다.
○ 안정성을 만족하지 못하는 개소에 대해, 철근의 직경, 콘크리트 물량을 자동변경하면서 최적의 설계값을 도출한다. 철근 직경은 데이터베이스에서 제공하는 직경범위에서 선택 변경되도록 한다.
자동(일괄) 설계
자동(일괄) 설계 Excel 양식 데이터 작성 방법
자동(일괄) 설계 Excel 양식 다운로드 버튼을 클릭하여 자동(일괄) 설계 데이터 작성을 위한 양식 파일(tlspread_auto upload template.xlsx)을 다운로드 받는다. 양식내용은 다음과 같다.
18. 모듈연계
자동(일괄) 설계 Excel 양식 다운로드 버튼을 클릭하여 자동(일괄) 설계 데이터 작성을 위한 양식 파일(tlspread_auto upload template.xlsx)을 다운로드 받는다. 양식내용은 다음과 같다.
기존의 독립적 모듈로 사용중인 심형기초(LRFD)를 역T형철탑기초 설계 프로그램을 연계시켜 동일 플랫폼에서 구동될 수 있도록 한다.
○ 프로그램간 연계를 위하여 동일한 데이터베이스를 사용하여 기본적인 설계정보, 철탑정보, 기타 기본 설정 데이터를 공유하여 활용도를 높인다.
○ 기존 심형기초(LRFD)에 사용된 UI를 적용하여 사용자의 편의성을 증대시킨다.
19. 웹기반 플랫폼 탑재
역T형철탑기초 개발모듈을 KEPCO 데이터 플랫폼에 탑재하여 웹기반 접근 및 구동이 가능하도록 한다.
○ KEPCO 데이터 통합 플랫폼에서 개발솔루션APP 메뉴에 역T형기초 설계 항목을 추가하여 심형기초 설계 모듈과 연동하여 구동할 수 있도록 구축한다.
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