FCM Bridge

캔틸레버공법(FCM, Free Cantilever Method)으로 시공되는 PSC Box교의 요소와 경계조건, 텐던의 배치와 시공단계 등 모델데이터를, 간단한 변수만을 입력하는 Wizard 기능으로 자동생성합니다.

Wizard 기능 또는 일반 시공단계 해석기능을 적용한 FCM 교량의 해석절차와, FCM Bridge Wizard 기능에 의해 자동생성되는 모델데이터에 대한 자세한 설명은 "Wizard를 이용한 FCM 시공단계 해석"예제와 "일반기능을 이용한 FCM 시공단계 해석"예제를 참조하시기 바랍니다.

Note 1
비대칭으로 시공되거나 지간장이 변하는 경우, 변단면 곡선식의 차수변화, Grouting 시기의 조정기능 등 실제 시공조건을 반영할 수 있는 다양한 입력 기능이 FCM Wizard에 내장되어 있다.

Note 2
FCM Bridge Wizard의 입력내용은 Wizard가 정상적으로 실행되면 해당 대화상자에 저장되므로, Wizard를 종료한 후에도 다시 호출하여 입력내용을 확인하거나 수정하여 재실행할 수 있다. 또한 Wizard 데이터를 *.wzd 파일로 저장할 수 있으므로 프로그램을 종료한 후에도 Wizard 데이터를 호출할 수 있다.

Tree Menu의 Menu 탭에서 Geometry > Structure Wizard > FCM Bridge

Type 1: PSC Box 의 단면과 텐던배치를 Wizard 상에서 입력하는 형식

Type 2: PSC Box 의 단면과 텐던배치를 사용자가 직접 입력하는 형식

Type 2는사용자가 정의한 단면으로 호출할 수 있으므로 다중Cell 단면 정의가 가능하다.

교량의 재질과 교각단면 및 시공단계를 생성하기 위한 세그먼트의 구성을 정의합니다.

Note
재질이나 단면정보를 추가 입력 또는 수정하려면 선택란 우측의

버튼을 클릭한다.

시공단계의 지속기간으로서 거푸집 설치와 철근조립, 쉬스관 설치 및 콘크리트의 타설과 양생기간을 고려하여 입력합니다. 즉 시공단계를 구성하는 한 세그먼트를 시공하는데 소요되는 기간을 의미합니다. 현장타설의 경우 해당 시공단계에 타설(활성화)되는 부재의 초기재령보다 큰 값이 입력되어야 합니다.

PSM
프리캐스트 세그먼트 공법(PSM, Precast Segment Method)으로 시공하는 경우 선택합니다. 해당 시공단계의 지속기간(Duration)이 세그먼트의 초기재령(Member Age)보다 커야하는 제한사항이 적용되지 않으며, wet concrete의 자중이 고려되지 않습니다.

주거더가 하나의 곡률을 가지는 곡선교인 경우 곡률반지름을 입력합니다.

Convex : 곡률방향이 볼록인 경우(원의 중심이 Global XY Plane의 안쪽)

Concave : 곡률방향이 오목인 경우(원의 중심이 Global XY Plane의 바깥쪽)

Note
이전 버전에서는 곡률을 반영하기 위해서 Radius의 값을 +, -로 표현하였다. 이번 버전에서는 Radius는 항상 양의 값으로 표현하는 대신 Convex 또는 Concave를 선택하여 교량의 곡률을 반영하도록 하였다.

안내그림을 참조하여 주두부의 상, 하부 길이를 입력합니다.

대화상자 하부의 목록에는 Number of Piers에 입력한 개수의 주두부 목록이 자동생성됩니다. 여기에서 데이터를 수정하려는 주두부를 지정한 후 다음 사항을 입력합니다.

Pier Table Type
안내그림을 참조하여, 격벽(Diaphragm)에 따른 주두부의 형태와 치수를 입력합니다.
주두부와 좌, 우측의 치수를 다르게 입력할 수 있으므로 비대칭 시공되는 FCM 교량을 모델링할 수 있습니다.

Pier Table Type에서 입력한 내용을 지정된 주두부에 적용합니다.

각 Key Seg.별로 길이 및 등단면구간(직선구간)의 세그먼트 개수를 입력합니다.

대화상자 하부의 목록에는 주두부의 개수에 따른 Key Seg. 목록이 자동생성됩니다. 여기에서 데이터를 수정하려는 Key Seg.를 지정한 후 다음 사항을 입력합니다.

Left Straight Segment No : Key Seg. 좌측으로 등단면(직선구간) Seg.의 개수

Right Straight Segment No : Key Seg. 우측으로 등단면(직선구간) Seg.의 개수

Note
기둥의 중심간 간격(C)를 '0'으로 입력하면 단일기둥(Single Column)으로 구성되는 교각을 모델링할 수 있다.

재래식 동바리 공법(FSM, Full Staging Method)으로 시공되는 구간의 요소분할길이를 입력합니다.

Note
FCM Wizard의 FSM 구간에서 요소를 분할할 지에 대한 여부를 확인하는 기능이 추가되었다.

Bottom Tendon들이 FSM구간에 정착될 때 하나의 요소에 집중되어서 발생할 수 있는 해석상의 오류를 방지하기 위한 기능이다.

교각에서 교대측(Zone1)과 중앙 경간측(Zone2)의 세그먼트의 요소분할길이를 입력합니다. 주두부(Pier table)에서 가까운 쪽부터 먼쪽으로 입력합니다.

각 주두부별로 좌, 우측의 세그먼트 분할길이를 입력합니다. 비대칭 시공되거나 지간장이 변하는 FCM 교량의 모델링에 적용됩니다.

대화상자에는 주두부의 수에 따른 세그먼트 분할길이 목록이 자동생성됩니다. 분할길이를 수정하려는 주두부를 지정한 후 다음 사항을 입력합니다.

Note

에 check하면 Zone1, Zone2는 주두부 좌, 우측의 세그먼트 분할길이가 되고, 를 check off하면 Zone1, Zone2는 각각 단부지간과 내부지간의 세그먼트 분할길이가 된다.

Curvature1, Curvature2 : Exp. : 주두부 좌, 우측 세그먼트의 변단면 곡선을 정의하는 곡선식의 최고차항 차수

Note
Advanced Zone 대화상자를 이용하면 비대칭 시공되는 FCM 교량 및 지간장이 변하는 FCM 교량의 모델링을 수행하고 시공단계를 자동으로 구성할 수 있다. 비대칭 시공의 경우 좌, 우측 세그먼트 수의 차이는 1개까지만 허용되며 각 교각의 세그먼트 수는 동일해야 한다.

주두부의 시공시기 차이를 입력합니다. 주두부는 가장 좌측의 교각이 1번이 되며, 입력한 재령을 통해 시공순서가 정의됩니다.

Note
FCM 교량에서 각 교각은 동시에 설치되기 어려우며, 이 때문에 캔틸레버부의 시공시기도 달라집니다. 따라서 Key Segment를 체결할 때에는 이미 양단의 캔틸레버에 재령 차이가 발생된다. Pier Table Placing은 이렇게 차이가 나는 재령을 해석에 반영하기 위해 정의한다. Pier Table Placing 대화상자에서 공정표에 의한 시공시기의 차이를 입력하면, MIDAS/Civil에서는 먼저 시공되는 주두부와 캔틸레버부의 요소에 시공시간 차이만큼의 추가재령(Time Load for Construction Stage)을 적용한다.

크리프나 건조수축을 고려하기 위해 각 부재의 초기재령을 입력합니다. (입력단위 : 일(Day))

Note
초기재령은 현장타설 콘크리트의 경우 양생기간을 의미하며, 거푸집을 해체하여 지속하중이 작용하기 시작한 때의 재령을 입력합니다. 각 세그먼트는 해당 시공단계의 지속기간(Duration)에서 거푸집과 철근조립 등 콘크리트 타설 준비기간을 제외한 나머지 기간이 된다. PSM 공법이나 기타 부재의 초기재령은 시공조건과 공정표에 따라 입력한다.

Note
FCM Wizard는 교량모델을 생성하기 위하여 요소그룹, 경계조건그룹, 하중그룹을 자동생성한다. Wizard 기능으로 자동생성되는 그룹은 Define Structure Group, Define Boundary Group, 그리고 Define Load Group 참조

H1, H2..., B1, B2..., T : Key Segment 부분(최소단면부분)의 치수입력

Note
요소의 단면치수는 Key Segment 좌우측의 등단면 세그먼트와 접하는 면(직선구간으로 정의된 면)을 대칭면으로 하는 n차원 곡선으로 정의된다. 등단면 세그먼트의 개수는 Advanced Key segment 대화상자에서, 곡선식의 차수는 Advanced Zone 대화상자에서 입력한다. 변단면의 정의방법에 대한 자세한 사항은 "Tapered Section Group" 참조

입력한 치수를 반영하여 최대 및 최소의 실제 단면 형상을 대화상자에 출력합니다.

Drawing을 선택한 경우 치수의 변화를 반영하여 단면형상 그림을 재출력합니다.

Type 2는 사용자가 미리 정의한 단면을 호출하여 주두부와 경간 중앙부(Key Segment, FCM)의 단면을 정의하는 방법입니다.

Center : 미리 사용자가 정의한 경간 중앙부의 단면을 선택합니다. 단면을 정의하지 않은 경우는 버튼을 클릭한 후 단면을 정의합니다

Pier Table : 사용자가 미리 정의한 주두부의 단면을 선택합니다.

Diaphragm : 사용자가 미리 정의한 주두부의 단면을 선택합니다.

버튼 : 선택한 단면을 반영하여 단면형상 그림을 재출력합니다.

이동식 거푸집(Form traveler)의 자중을 입력합니다. 시공단계 해석시에는 'FTn'(n : 시공단계)이라는 하중그룹으로 적용됩니다.

Note
Key Seg.의 설치에 사용되는 이동식 거푸집의 자중은 'KeyFTn'(n: Key Seg.의 번호)이라는 하중그룹으로 적용된다. Key Seg.의 설치 직전 단계에서 이동식 거푸집의 자중은 좌측부터 일련번호가 부여되어 'FTn-m'(n : 시공단계, m : 이동식 거푸집의 일련번호)라는 하중그룹으로 정의된다. 이중 Key Seg.의 자중을 지지하는 이동식 거푸집의 하중은 KeyFTn으로 치환되고 나머지는 Key Seg. 설치시에도 하중이 그대로 유지된다.

타설된 콘크리트 즉 경화되지 않은 상태의 중량을 하중에 포함하는 경우 check하면 단면 크기에 따른 콘크리트의 중량을 자동계산하여 하중에 추가합니다.

Note
자동계산된 하중은 'WCn'(n : 시공단계)라는 하중그룹으로 저장되어 해당 시공단계에서 활성화되었다가 다음 시공단계에서 비활성화되어 시공단계의 진행을 반영한다.

P : 이동식 거푸집에 의한 하중을 입력합니다. 콘크리트의 자중은 자동계산되어 추가되므로 입력값에서는 제외합니다.

Note
V 6.1.0 부터는 Key Seg.의 타설 전에 Form Traveler하중이 대칭으로 작용할 수 있도록 개선되었다.

텐던의 배치와 프리스트레스의 크기를 입력합니다. Check off하는 경우 텐던의 배치를 고려하지 않습니다.

상부와 하부 텐던의 종류를 선택합니다. 텐던의 속성을 추가하거나 수정하려면 선택란 우측의

버튼을 클릭하여 "Tendon Property" 대화상자를 호출합니다.

Note
대화상자에서 Unequal을 선택하면 각 주두부별로 상부 텐던의 세그먼트별 정착수를 각각 입력할 수 있다.

Note
대화상자에서 Unequal을 선택하면 좌, 우측 교대방향 세그먼트의 하부 텐던 정착수를 각각 입력할 수 있다.

Note
대화상자에서 Unequal을 선택하면 중앙부의 지간에 대하여 하부텐던의 세그먼트별 정착수를 각각 입력할 수 있다.

안내그림을 참조하여 웨브 부분에 배치되는 텐던의 위치와 간격을 입력합니다.

텐던의 개수를 입력합니다. Unequal을 선택하면 상부텐던은 교각별, 하부텐던은 지간별로 배치되는 텐던의 개수를 각각 입력할 수 있습니다.

x : 세그먼트 길이에 대한 정착구 위치의 거리비 (안내그림 참조)

Note
Anchorage Position은 PSM 공법을 적용한 경우 세그먼트의 내부에 설치되는 정착구를 고려하기 위한 기능이다.

상부텐던의 Grouting 시기를 정의합니다. PSC Box 단면성질 계산시 텐던과 Grouting 부분은 환산단면적을 계산하는데, Top Tendon Grouting에서는 이 환산단면적의 적용시기를 결정합니다.

Prestressing step
텐던의 긴장력 도입과 동시에 Grouting하는 것으로 고려합니다.

Every n Stage
n 시공단계에 한번씩 Grouting하는 것으로 고려합니다. n=1을 입력한 경우 텐던에 긴장력이 도입된 다음 시공단계에서 Grouting하는 것으로 간주하고, n=2를 입력한 경우 두개의 세그먼트가 긴장된 후 세번째 시공단계에서 Grouting되는 것으로 간주합니다.

텐던의 배치와 프리스트레스의 크기를 입력합니다. Check off하는 경우 텐던의 배치를 고려하지 않습니다.

Symmetry

텐던을 좌우 대칭으로 배치할 경우 지정

Asymmetry

텐던을 비대칭으로 배치할 경우 지정

Unequal Data

Number of Cell : Section 탭에서 정의한 PSC Box단면의 Cell 수가 표시됩니다.

Position

텐던이 배치될 위치를 선택합니다. 단면이 1Cell 인 경우 Symmetry상태에서는 Position이 하나이고, Asymmetry상태에서는 양쪽 복부의 텐던 배치를 다르게 입력할 수 있으므로 Position의 개수는 두개가 됩니다. 좌측 복부가 1번으로 지정됩니다.(안내그림 참조)

Group

PSTG : 주두부 상부 슬래브 텐던

PWTG : 주두부 복부 텐던

CSTG : 내측경간의 하부 슬래브 텐던

CWTG : 내측경간의 복부 텐던

ASTG : 측경간의 하부 슬래브 텐던

AWTG : 측경간의 복부 텐던

Note: 텐던그룹을 설정하면 텐던의 좌표, 응력, 프리스트레스 손실 등을 텐던그룹별로 확인할 수 있다. FCM Wizard에서는 텐던을 텐던종류에 따라6개의 그룹으로 자동 정의한다.

Number of Tendon

해당되는 텐던의 개수를 입력합니다. 입력한 텐던 개수에 따라 Tendon 탭 대화상자의 입력란의 개수가 결정됩니다.

안내그림을 참고하여 각 텐던 그룹의 기준라인을 입력합니다. 예를 들어 PSTG (주두부 상부 슬래브 텐던)을 정의할 때 PSTG 텐던 중의 하나를 기준으로 하여 텐던 간격만큼 Bi 값을 변경하면서 입력하면 나머지 PSTG 텐던을 쉽게 입력할 수 있습니다. 즉 Group Baseline을 입력하는 목적은 각 텐던 그룹의 기준선을 지정하여 입력을 쉽게 하기 위함입니다.

Bi : Baseline에서부터 텐던까지의 횡방향 거리를 입력합니다. 부호는 Baseline를 기준으로 좌측이 (+), 우측(-) 입니다. Baseline을 0으로 입력한 경우에는 단면 중심에서 텐던까지의 횡방향 거리를 입력합니다.

Hi : 단면 상단 또는 하단에서부터 텐던까지의 연직방향 거리를 입력합니다.

하단에서부터 거리를 입력하는 텐던 그룹: CSTG, CWTG, ASTG, AWTG

Ai : Segment 끝단에서부터 정착구까지의 종방향 거리을 입력합니다. 정착구가 segment 끝단에 있으면 0을 입력하면 됩니다.

Bi : Baseline에서부터 정착구까지의 횡방향 거리를 입력합니다.

Hi : 단면 상단 또는 하단에서부터 정착구까지의 연직방향 거리를 입력합니다.

하단에서부터 거리를 입력하는 텐던 그룹: CSTG, CWTG, ASTG, AWTG

Segment : 정착구가 포함된 Segment를 선택합니다. 기본값으로 모두 P.T.(주두부)가 자동으로 지정되며, 정착구의 위치가 주두부가 아니고 Segment에 있는 경우는 해당되는 Segment를 선택하면 됩니다. 선택할 수 있는 Segment 항목은 Model 탭에서 입력한 segment의 개수에 따라 Segment항목이 자동으로 생성됩니다.

측경간 텐던 정착구 위치를 입력합니다. 측경간 쪽의 텐던그룹(ASTG, AWTG)에 대해서만 활성화 됩니다.

Ai : Segment 끝단에서부터 정착구까지의 종방향 거리을 입력합니다. 정착구가 segment 끝단에 있으면 0을 입력하면 됩니다.

Bi : Baseline에서부터 정착구까지의 횡방향 거리를 입력합니다.

Hi : 단면 상단 또는 하단에서부터 정착구까지의 연직방향 거리를 입력합니다.

하단에서부터 거리를 입력하는 텐던 그룹: CSTG, CWTG, ASTG, AWTG

상부와 하부 텐던의 종류를 선택합니다. 텐던의 속성을 추가하거나 수정하려면 선택란 우측의

버튼을 클릭하여 "Tendon Property" 대화상자를 호출합니다.

Prestressing step
텐던의 긴장력 도입과 동시에 Grouting하는 것으로 고려합니다.

Note
FCM Tendon Veiwer는 Center(중앙부)와 Pier Table(주두부)에서의 Section과 Tendon의 입력상태를 보여준다. 위의 그림의 경우 회색부분은 Center, 실선은 Pier Table에서의 Section을 나타낸다. 점은 Tendon을 의미하며, 점 둘레의 사각형( )은 anchorage를 표시한다. 위쪽의 툴바는 순서대로 Zoom all, Zoom window, Zoom in, Zoom out 기능을 나타낸다. Pan기능은 마우스 휠을 눌러서 실행할 수 있다. 아래 그림은 Pan 기능 실행시 뷰를 보여준다.

Tendon 또는 anchorage를 표시하는 점에 마우스 포인터를 위치하고 오른쪽 버튼을 누르면 풍선도움말(tool-tip)과 함께 Tendon 또는 anchorage의 정보가 뷰 아래쪽에 나타난다.

콤보박스로 Tendon의 그룹을 선택하고 color 버튼을 이용하여 색상을 정의하여 주면 사용자 임의로Tendon의 색상을 정의할 수 있다.

FCM Bridge Wizard에서 *.wzd 파일로 저장한 데이터를 불러 들이는 기능입니다. 이 기능을 이용하면 midas Civil 을 다시 실행한 후, Wizard 내에서 기존의 입력한 데이터 수정 및 확인할 수 있습니다.

FCM Bridge Wizard에서 입력한 데이터를 *.wzd 파일로 저장하는 기능입니다.

FCM Bridge Wizard 기능을 이용하여 교량을 모델링한 경우 자동생성되는 그룹의 명칭은 다음과 같다.

Segmentm-n : 좌측으로부터 m번째 교각의 n번째 세그먼트(CSn+1에 활성화)

Segmentm-0 : m번째 교각의 주두부, 교각제외(시공단계 CS1에 활성화)

Pierm : m번째 교각(시공단계 CS1에 활성화)

KeySegm : 좌측으로부터 m번째 Key Seg.

FSMm : 좌측으로부터 m번째 FSM 구간의 주거더

KeySegAll : 모든 Key Seg.로서 FCM Camber Control에 적용

Bridge Girder : 교각을 제외한 모든 주거더, 주두부 포함

SupportNode : 교대부의 지지조건과 PSC 박스의 교각 연결부 절점으로서, FCM Camber Control에 적용

Support : 교각 및 교대의 지지조건(시공단계 CS1에서 활성화)

Elastic Link : PSC 박스거더와 교각을 연결하는 강체연결조건(시공단계 CS1에서 활성화)

Self Weight : 요소의 자중(시공단계 CS1에서 활성화되어 요소의 생성과 동시에 적용됨)

PSm-n : 좌측으로부터 m번째 교각의 n번째 세그먼트 시공후에 긴장되는 긴장력(시공단계 CSn+1에서 활성화)

KeyPSm : 좌측으로부터 m번째 Key Seg.의 시공후에 긴장되는 하부텐던의 긴장력

FTn : n번째 세그먼트의 시공을 위해 사용되는 이동식 거푸집의 자중(시공단계 CSn에서 활성화되고 다음 단계에서 비활성화)

FTf-m : 마지막 세그먼트의 시공을 위해 사용되는 이동식 거푸집의 자중이며, m은 좌측으로부터 부여(시공단계 CSf에서 활성화되고, CSf+1에서 FTf-2를 제외한 나머지는 비활성화 되어 KeyFTm으로 전환됨. FTf-2는 CSf+2에서 비활성화됨)

KeyFTm : 좌측으로부터 m번째 Key Seg.의 시공에 사용되는 이동식 거푸집의 자중(마지막 세그먼트가 시공된 다음 단계인 CSf+1에 활성화되고, 이후 단계에서 한개씩 비활성화됨)

WCn : n번째 세그먼트의 타설에 의한 Wet Concrete의 자중(시공단계 CSn에서 활성화되고 CSn+1에서 비활성화됨)

KeyWCm : 좌측으로부터 m번째 Key Seg.의 타설에 의한 Wet Concrete의 자중

Time Loadm : 양단의 주두부 시공시기가 차이가 나는 Key Seg.의 시공시 선시공된 주두부와 캔틸레버부에 재하되는 추가재령