터널모델링

 

개요

IMG_C_ICON_DOT.gif간단한 3차원 터널 모델을 손쉽게 생성할 수 있는 위저드입니다. 터널을 관통하지 않는 지층과 지표면을 고려한 3차원 터널을 모델링할 수 있습니다.

위저드는 전체 4개의 탭(일반, 숏크리트&록볼트, 굴착, 요소망)으로 구성되어 있으며 모든 탭에 데이터를 올바르게 입력해야 터널 모델을 생성할 수 있습니다. 재질의 정의까지 한꺼번에 수행할 수 있으므로 GTS NX 프로그램을 구동하고 별도의 작업 없이 바로 터널위저드 메뉴를 사용하여 작업할 수 있습니다. 위저드의 데이터는 사용자가 자주 쓰는 데이터를 기본값으로 설정하거나, 별도의 터널위저드 저장 파일을 생성하여 유사한 터널의 해석 시, 기존 터널 모델의 일부 변수만 수정하여 빠르게 모델을 생성할 수 있습니다.

터널모델위저드는 모델링이 되어 있지 않은 경우에 사용이 가능합니다. 모델이 존재하는 경우에는 터널모델위저드를 실행할 수 없습니다.

 

방법

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 - 터널모델링 위저드 사용법

일반

 

 

터널의 개수와 터널의 형상, 굴착방법을 설정합니다.

우선, 터널의 전체 형상(Full)을 모델링할 것인지 전체 형상의 반(Half(Right))을 모델링할 것인지 결정합니다. 터널 모델링 위저드를 사용하여 생성한 모델은 추후에 수정하게 되면 자동으로 설정된 시공 단계와 결과 데이터 등을 사용할 수 없게 되니 유의하시기 바랍니다.

 

[터널의 형상]

터널의 형상을 결정합니다. 원형, 3중심 원형, 5중심원형을 지원합니다. 지정한 터널 형상에 따라 터널을 정의하기 위한 치수 항목이 바뀝니다. 가이드 입력을 설정하면 터널의 형상과 입력값의 관계가 터널 위저드 대화 상자에 표시되며 이를 참고하여 변수를 입력합니다. 참고로 터널의 형상을 정의하는 입력값은 형상 > 점과 선 > 터널(와이어)와도 동일합니다.

 

<원형>                                <3중심원>                                      <5중심원>

   

[재료]

터널 주변의 지반재료를 입력합니다. 터널 위저드를 사용하여 모델을 생성하면, 터널과 터널 주변부의 직사각형 영역의 지반형상을 기본적으로 생성할 수 있으며, 옵션으로 기본 지반의 상부의 지층과 지표형상이 추가된 모델을 얻을 수 있습니다. 기본 모델이라 함은 터널과 터널 주변부의 직사각형 영역의 지반형상을 의미합니다. 기본 형상은 단일 재질로 구성할 수 있습니다. 재료 및 특성은 특성/좌표계/함수에서 정의하는 재료/특성과 동일합니다.

 

[굴착방법]

터널 단면의 굴착방법을 결정합니다. GTS NX에서는 [전단면컷] 이외에 [벤치컷1], [벤치컷2], [링컷1], [링컷 2], [CD컷]에 대한 단면형상을 지원합니다.

 

<전단면컷>                                     <벤치컷 1>                                         <벤치컷 2>

 

<링컷 1>                                     <링컷 2>                                              <CD컷>

숏크리트&록볼트

 

 

숏크리트 & 록볼트 탭에서는 숏크리트와 록볼트의 생성 여부 , 각각의 종류와 재료, 배치 형상 등을 결정합니다.

숏크리트, 연화숏크리트, 록볼트의 생성여부를 체크박스르 통해 설정하고, 재료/특성을 입력합니다. 숏크리트, 연화숏크리트는 판요소로 정의하며, 록볼트는 임베디드 트러스 요소로 정의합니다.

재료 및 특성은 특성/좌표계/함수에서 정의하는 재료/특성과 동일합니다. 숏크리트&록볼트의 특성은 반드시 구조특성으로 정의되어 있어야만 합니다.

 

[중간벽에 숏크리트 추가]

터널의 굴착방법이 CD컷일 때 활성화되며, 중벽에 숏크리트를 설치할 것인지를 결정합니다.

 

[락볼트]

개수, 분할 길이, 락볼트 간의 간격(접선피치)를 입력합니다.

 

• 교차배열

록볼트를 각 시공단계 마다 엇갈리게 배치할 것인지를 결정하는 옵션입니다. +1로 지정한 경우에는 첫 번째 시공 단계에서는 개수에 지정한 개수의 록볼트가 생성되고, 두 번째 시공 단계에서 록볼트가 하나 늘어나며, 다시 세 번째 시공 단계에서는 개수에 지정한 개수의 록볼트가 생성됩니다. -1로 지정한 경우에는 첫 번째 시공 단계에서는 개수에 지정한 개수의 록볼트가 생성되고, 두 번째 시공 단계에서 록볼트가 하나 줄어들며, 다시 세 번째 시공 단계에서는 개수에 지정한 개수의 록볼트가 생성됩니다.

[중간벽에 록볼트 추가] 옵션의 경우 터널의 굴착방법이 CD컷일 때 활성화되며, 중간벽에 록볼트를 설치할 것인지를 결정합니다.

 

         

         <록볼트>                               <중간벽에 록볼트 추가>

 

[가이드 입력]이나 [그리기]를 통해 실시간으로 그려지는 단면의 형상을 파악하실 수 있습니다.

 

굴착

 

 

시공 단계별 터널의 굴착에 대해 결정합니다.

터널의 앞에서 뒤로 한 방향으로 굴착할 지, 터널의 앞뒤에 동시에 굴착(양방향)할지를 설정합니다. 양방향일 경우 터널이 관통되기 직전까지 프로그램이 시공단계를 생성해 줍니다. 터널이 관통되는 시점부터의 시공단계는 사용자가 직접 생성해야 합니다.

터널의 개수를 2개로 모델링 한 경우 먼저 굴착을 시작할 터널을 지정합니다.

 

[첫 번째 굴착 이후 단계정의]

굴착이 일어난 후 숏크리트와 록볼트가 생성된 단계 간격을 입력합니다. 예를 들어 1로 입력한 경우에는 굴착이 일어나고 다음 시공 단계에서 숏크리트나 록볼트가 생성됩니다. 연화 숏크리트를 생성하는 경우에는 연화 숏크리트가 입력한 값에 따른 단계에 생성이 되고 생성된 다음 단계에 경화됩니다.

 

[두 번째 굴착터널]

병설 터널을 모델링한 경우 나중에 굴착하는 터널이 굴착되는 시점을 입력합니다. 예를 들어 2를 입력한 경우 먼저 굴착되는 터널이 굴착이 되고 2 단계 후에 다른 터널이 굴착되기 시작합니다. 양쪽 터널 모두에 숏크리트와 록볼트가 생성되는 시점은 첫 번째 굴착 이후 단계정의에 지정한 값에 의해 결정됩니다.

 

[굴진장 길이]

각 시공 단계별 굴착 길이를 지정하는 항목입니다. 굴진장을 입력하면 터널 전체길이는 자동으로 계산되어 표시됩니다. 각 시공 단계별 굴착 길이를 쉼표나 공백으로 연결하여 입력합니다. 반복되는 길이는 회수@길이 로 입력할 수 있습니다. 예를 들어 2,2,2,2,3,4의 깊이로 굴착해야 한다면, '2,2,2,2,3,4'로 입력하거나 4@2,3,4로 입력할 수 있습니다.

분할은 각 시공 단계에서 굴착 방향으로 생성될 요소의 개수를 의미하며, 하중에서 필요한 경우  버튼을 클릭하여 각 단계별 하중분담계수를 입력할 수 있습니다.

 

[록볼트 위치]

각 시공 단계별 록볼트의 생성 위치를 입력합니다. 자동으로 각 단계의 굴착길이의 중간위치에 록볼트를 생성할 수 있으며, 사용자가 직접 피치와 각도를 입력하여 록볼트의 생성위치를 조절할 수도 있습니다.

피치는 록볼트가 생성되는 위치를 터널의 시작 부분과, 전 단계의 록볼트가 생성된 위치를 사용하여 표현합니다.

각도는 터널의 길이방향과 록볼트가 이루는 각도를 의미합니다.

요소망

 

 

요소망의 형상과 지층, 지표면 형상에 대해 입력합니다..

터널의 위치에서는 모델의 깊이, 터널의 바닥면에서 모델의 하부경계까지의 거리, 터널에서 모델의 좌우경계까지의 거리, 병설터널을 모델링한 경우 터널 사이의 거리를 입력합니다.

각 경계거리들은 터널의 바닥 폭에 대한 배수로 입력 받습니다.

 

[지반 모델링]

상부지층을 모델링 합니다. 상부지층을 모델링 하는 방법은 실제, 하중 방법이 있습니다.

실제는 실제로 요소망을 생성하여 모델링을 수행하는 방법이며, 하중은 지표면 형상을 직접 모델링하지 않고, 압력하중으로 처리하는 방법입니다.

기준높이는 지층이나 지형을 생성하기 위하여 입력한 값에 더해질 기본높이를 의미합니다.

지층은 터널 상부에 위치한 형태로 생성버튼을 통해 여러 지층을 생성할 수 있습니다. 각 지층의 재료 및 특성은 특성/좌표계/함수에서 정의하는 재료/특성과 동일합니다.

 

  • x

모델의 폭 방향을 따라서 지층의 형상을 입력합니다. x에는 폭 방향 좌표를 입력합니다. 터널을 정면에서 봤을 때 좌측 하단의 모서리가 원점 위치입니다.

각 x 좌표 위치에서의 높이 값을 입력합니다. x와 값을 입력하면, 우측에 입력한 형상이 그려집니다.

  • z

터널의 방향을 따라서 지층의 형상을 입력합니다. z에는 터널의 길이 방향 좌표를 입력합니다. 터널을 정면에서 봤을 때 좌측 하단의 모서리가 원점 위치입니다.

  • 오프셋

각 z 좌표 위치에서의 높이 값을 입력합니다. 높이 값은 직전 값을 기준으로 높이의 변화량을 입력합니다.

 

[지형]

지표면을 모델링합니다. 지표면은 그리드 면과 동일하게 가상의 그리드를 생성하고, 그리드 교점에서의 높이를 입력하여 생성합니다. 텍스트 파일로 생성된 지형높이를 불러올 수도 있으며, 직접 높이를 입력할 수도 있습니다.

지형의 재료 및 특성은 특성/좌표계/함수에서 정의하는 재료/특성과 동일합니다.

 

 

[요소망 크기]

터널에 생성되는 요소망의 크기를 입력합니다. 터널(내부)의 경우 사용자가 직접 요소망의 크기를 입력하며, 요소망 경계부분은 터널에 생성되는 요소망의 크기에 대한 배수로 입력 받습니다. 자동으로 설정하는 경우 프로그램이 자동으로 경계의 요소크기를 설정합니다.

 

열기

저장해 둔 터널위저드 저장파일 (*.wzd)을 불러옵니다.

 

다른 이름으로 저장하기

현재 터널위저드에 입력된 값을 터널위저드 저장파일 (*.wzd)로 저장합니다.

 

기본데이터 설정

현재 터널위저드에 입력된 값을 터널위저드의 기본값으로 지정합니다.

 

전체 기본값 설정

현재 터널위저드에 입력된 값을 모두 제거하고 터널위저드의 기본값으로 재설정합니다.