안녕하세요. 마이다스아이티입니다.
이번 컨텐츠는 보강토옹벽 설계 및 구조해석 프로그램인 SoilWorks의 RE Wall모듈을 활용하여 보강토 옹벽의 설계부터 보강재 배치, 구조계산서, 도면 및 수량산출서 까지 고품질의 성과품을 추출하는 과정을 소개 해드리겠습니다.
해당 과정을 통해 옹벽과 관련된 과업에 종사하시는 분 누구나 RE Wall을 활용하여 손쉽게 구조검토를 수행할 수 있습니다.
현재 보강토 옹벽 과업에 종사하고 계신 분들은 잘 아시겠지만,
먼저 간단하게 보강토 옹벽 과업에 대한 소개부터 드리겠습니다.
1. 보강토 옹벽 과업 소개
1-1) 보강토 옹벽이란?
보강토 옹벽은 뒤채움 흙 내부에 보강재를 포설하여 수직에 가까운 벽면을 구축하는 흙쌓기 구조물입니다.
지반과 보강재를 활용하여 구조적 안정성을 확보하는 방식으로, 경사지나 성토구간에서 토사를 지지하기 위해 사용됩니다.
보강토 옹벽의 장점으로는 수직성토가 가능하고 시공이 용이하며 일반 옹벽에 비해 튼튼하고 경제적이라는 장점이 있습니다.
1-2) 보강토 원리
왼쪽의 사진처럼 점착력이 없는 흙(모래/마사토)을 생각해 봤을 때, 모래가 공학적으로 우수한 성능을 보일려면 구속압이 커야합니다. 즉 모래를 잡아주고 있어야 하는데, 잡아주는 게 없으면 흐트러집니다.
하지만 우측의 사진처럼 보강재를 설치하게 되면, 위에서 눌러주는 힘이 보강재에 Tension으로 작용하게 되어 Tension이 역방향 구속압으로 작용합니다. 이로 인해 동일한 조건에서 옹벽을 더 높이 쌓을 수 있고, 더 많이 쌓을 수 있습니다.
따라서 위의 내용을 정리해보자면, 동일한 조건에서 보강재 없이 쌓은 흙은 흐트러지고 침하가 생긴 반면에, 보강재를 배치한 흙은 충분히 견디고 있음을 확인할 수 있습니다.
보강토 옹벽은 위와 같은 장점들로 인해, 규모 관계 없이 토목 공사 대부분에 수반되는 만큼 그 적용범위가 넓습니다.
1-3) 보강토 옹벽 설계 과업의 흐름
그렇다면 보강토 옹벽 설계 과업은 어떤 과정으로 이루어지는지 확인 해보겠습니다.
보강토 옹벽 과업은 위와 같이 크게 4단계의 프로세스로 진행이 되며, 이 중 가장 중요한 부분은 안정성 검토에 대한 부분입니다.
안정성 검토는 아래와 같이 내/외적 안정성 부분에 대해 검토하며, 각각의 안전율을 모두 만족해야 합니다.
보강토 옹벽의 안정성 검토는 일반적으로 SoilWorks와 같은 구조해석 프로그램으로 수행하며, 이를 통해 빠르고 간단한 해석은 물론, 실무에서 사용되는 성과품도 한번에 받아볼 수 있습니다.
또한 위의 흐름도를 참고하시면 지반조사에서부터 시공까지의 전체 과정 중에 첫 과정을 제외한 빨간색 점선으로 표시한 모든 과정은 앞으로 소개할 SoilWorks 프로그램이 활용될 수 있다는 것을 알 수 있습니다.
2. SoilWorks 소개
SoilWorks는 국내 대표적인 종합 지반 2차원 단면해석 프로그램입니다. 위 사진과 같이 비탈면, 침투, 보강토 등등 8가지 모듈로 구성이 되어있으며, 이 중 수행하시는 과업에 맞게 필요한 모듈만 도입하여 사용하실 수 있는 프로그램입니다.
그 중 이번에 소개할 Re Wall은 보강토 옹벽 설계 및 구조해석에 특화된 프로그램으로, 다양한 보강재와 전면벽체에 따른 안정성 검토를 지원합니다.
경제성 고려와 국내외 설계 기준을 충족하는 보강재 배치를 통해 반복 작업을 줄이고, 3D View를 활용한 형상 확인과 CAD 기반 도면 생성을 실현합니다. 또한 구간별 보강토 옹벽 수량 산출과 Excel 형식의 구조계산서 생성은 물론, 효율적이고 강력한 설계 프로세스를 제공합니다.
2-1) SoilWorks RE Wall만의 차별화 된 업무 프로세스
위의 사진에서 확인할 수 있듯이, 기존의 설계방법은 다수의 단면을 개별적으로 모델링해야 했고, 이로 인해 추후 NG 발생 시 다시 처음으로 돌아가 단면부터 수정을 해야했습니다.
또한 그 이후 성과품을 생성하는데 있어서도, 각각의 항목들을 개별적으로 작성해야 했고, 오류 또한 일일이 검토를 해야했기에 그 기간이 상당히 오래 걸리며, 실무자로 하여금 많은 피로도를 유발하였습니다.
하지만 SoilWorks RE Wall은 직관적인 인터페이스와 사용법 그리고 자동화 기능을 통해 이러한 반복적인 문제들을 극복해 실무자의 편의를 향상시키고, 작업에 소요되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있습니다.
다음은 본격적으로 SoilWorks의 RE Wall을 활용한 보강토 옹벽 설계 및 구조해석 프로세스를 보여드리겠습니다.
3. SoilWorks RE Wall을 활용한 보강토 옹벽 설계 및 구조해석
SoilWorks RE Wall를 활용한 보강토 옹벽 설계 및 구조해석 프로세스는 아래와 같은 단계로 진행됩니다.
1. 옹벽 배치계획 수립
①. 프로젝트 설정
RE Wall은 블록과 패널을 모두 지원하고 있으며, 선택하신 벽체 종류에 맞는 보강재를 모두 지원하고 있습니다.
따라서 사용하고자 하는 벽체와 보강재를 프로그램 상에서 모사하기 용이하다는 장점이 있습니다. 옹벽 방향 또한 자유롭게 선택이 가능하며, 마주보고 있는 옹벽 형상인 Back to Back도 지원하고 있습니다.
지진하중의 경우 아래 표에 나와있는 '지진구역계수X위험도계수'로 그 값을 구하실 수 있으며, 과업을 수행하시는 지역에 맞게 적용해서 진행하실 수 있습니다.
②. 옹벽형상 계획 수립
다음으로 옹벽형상 계획 수립에서는 옹벽의 길이나 단수, 높이 등 간단한 형상 계획 입력을 할 수 있으며, 이후 입력하신 정보에 맞게 옹벽 형상이 자동으로 모델링 되어 화면에 나타납니다.
2. 단면모델링 및 보강재 배치
보강재의 배치 또한 간격, 길이, 보강재 종류 별로 설정 후 간편하게 배치가 가능합니다.
설계 시 NG가 발생하면 해당 보강재 배치 탭에서 구간별로 각각의 항목들을 빠르게 수정할 수 있습니다.
①. 보강재 배치
위 사진과 같이 설계조건에 맞게 보강재 배치 간격을 입력하신 뒤 '계산'버튼을 누르시면 자동적으로 프로그램이 옹벽높이에 맞게 간격을 분할해줍니다. 이후 보강재 길이와 강도를 입력하신 뒤
'해석-수행' 버튼을 누르시면 안정성검토 결과를 확인하실 수 있습니다.
구간별로 내/외적 안정성 검토에 대한 안전율을 확인해보실 수 있으며, 이를 통해 수정이 필요한 부분을 직관적으로 파악할 수 있습니다.
②. 보강재 수정
해석 수행 후 다시 보강재 배치 단계로 돌아와 길이와 간격, 강도 등을 해당 표에서 구간별로 간단하게 수정할 수 있으며, 그에 대한 안정성 검토 결과를 빠르게 확인하실 수 있습니다.
또한 RE Wall 프로그램을 사용하시는 동안 전면벽체 및 보강재 설정, 하중 설정 등의 설계 과정은 자동으로 화면에 반영되어 모델링 되어지며, 3D View를 통해 입체 형상도 다양한 각도에서 확인이 가능합니다.
3. 결과분석
①. 외적 안정 검토 결과
외적안정 결과에서는 보강재 위치 별로 계산된 각각의 유발력의 크기와 도심거리를 확인할 수 있습니다.
②. 내적 안정성 검토 결과
내적 안정 결과에서는 보강재 최대/최소 유발 인장력을 확인할 수 있습니다.
③. 전체 안정성 검토 결과
위 사진과 같이 최종적으로 내/외적 전체 안정성 검토결과를 요약테이블 형태로 확인하실수가 있으며,
이 과정에서 구간별 보강재 배치 상세 구조계산 테이블과, 전체 단계의 다이어그램 또한 확인해보실 수 있습니다.
4. 내/외적 안정성 검토 확인 후 비탈면 모듈 연동을 통한 전체 비탈면 안정성 검토 * 약 10분 소요
①. SoilWorks 비탈면 모듈 내보내기
모델링 후 생성된 보강토 옹벽 도면을 SoilWorks의 비탈면 모듈에 연동을 할 수 있습니다.
'SoilWorks 사면 모델 내보내기 버튼'을 클릭하시면, 원하시는 구간의 횡단면도를 SoilWorks의 비탈면 모듈에 연동할 수 있습니다.
이때 연동된 비탈면 모듈에는 지반물성이 기본 값으로 입력 되어있으나, 현장 상황에 맞게 지반물성을 수정할 수 있습니다.
지반정보 입력과 수정이 완료되면, 화면의 왼쪽 작업트리에 해당 지반 물성이 생성되었음을 확인하실 수 있으며 이후 불러온 도면의 지반층을 선택해 드래그 앤 드랍으로 쉽게 지반 물성을 부여할 수 있습니다.
비탈면 안정 해석을 위한 해석케이스 또한 연동되는 과정에서 자동으로 생성되기 때문에 바로 해석 및 보고서 버튼을 클릭해서 성과품을 확인해보실 수 있습니다.
②. 해석 및 보고서
해석 버튼을 클릭하시면 그림과 같이 전체 비탈면 안정성 검토 결과에 대한 이미지를 바로 받아보실 수 있습니다.
또한 보고서 버튼을 클릭하시면 비탈면 안정성 검토에 대한 보고서 양식(Word)을 바로 받아보실 수 있습니다.
이 보고서 끝 부분에는 방금 수행한 보강토 옹벽에 대한 전체 비탈면 안정성 검토 결과값이 포함되어 있습니다.
5. 성과품 생성
RE Wall은 최종 성과품으로 도면, 수량산출서, 설계 계산서를 제공하고 있으며, 클릭 한 번으로 고품질의 성과품 자동생성이 가능합니다.
①. 보강토 옹벽 도면 생성
②. 수량산출서 및 설계계산서 생성
+) 횡단면도가 준비되어 있는 경우
위 사진은 RE Wall과 함께 제공되는 도면(Drawing)모듈입니다.
횡단면도가 있다면, 도면 모듈을 통해 간단한 중심선 설정만으로 도면 연동을 통한 자동 모델링이 가능합니다.
이후 보강토 옹벽의 기본정보(최대단수, 옹벽방향)를 입력한 뒤, 횡단정보(지반고, 구간, 옹벽시작위치)를 입력하면
RE Wall로 도면이 연동되며 입력된 정보에 맞게 자동으로 모델링이 됩니다.
이처럼 SoilWroks RE Wall은 쉽고 직관적인 사용법과 프로세스를 지원하고 있어, 초보자가 사용하기에도 어려움 없이 사용이 가능합니다.
4. Why SoilWorks?
SoilWorks는 국내 약 1,100여개 업체에서 사용하는 대표적인 지반분야 구조해석 프로그램입니다.
특히 그 중 약 25%의 업체가 보강토 모듈을 활용해서 과업을 수행하는 만큼, 프로그램 사용의 편의성과 보편성, 성과품에 대한 신뢰도가 매우 높습니다. 이로 인해 처음 SoilWorks를 활용해 과업을 확장하시는 분들 또한 단시간내에 고품질의 성과품을 만들어낼 수 있어 발주처로부터 신뢰를 받고 경쟁력을 확보해나가고 있습니다.
지금까지 SoilWorks RE Wall에 대한 다양한 특징과 장점들을 프로그램 사용 프로세스를 통해 간단히 보여드렸습니다.
아래의 표는 앞서 소개한 특징들 외에도 다양한 기능들을 간단하게 정리해서 나타냈으며, 이를 통해 RE Wall의 차별화된 특징들을 한눈에 비교해보실 수 있습니다.
하지만 이러한 특징과 장점에도 프로그램 사용이 처음이라 걱정이 되시는 분들이 많을 거라 예상됩니다.
마이다스아이티에서는 이러한 걱정을 해소시켜드리기 위해, 위 모든 과정을 더욱 쉽고 빠르게 체화할 수 있는 기술지원 사이트의 다양한 따라하기 자료와 참고할만한 기술자료 그리고 1:1 기술 문의 기능을 제공하고 있습니다.
5. 교육 및 기술지원 _ 마이다스아이티 기술지원 사이트
마이다스 기술 지원 사이트에서는 프로그램과 실무에 익숙해지실 수 있는 다양한 교육자료 뿐만 아니라, 분야별 세미나 강의 자료, 전문가 칼럼과 같은 실무에서 사용되는 이론과 지식에 대한 자료 또한 제공하고 있습니다.
각 모듈별로 실제 과업에 적용할 수 있는 다양한 따라하기 자료(PDF)와 동영상 교육 자료를 상세히 제공하고 있으며,
과업을 수행하다 생기는 궁금증이나 프로그램 진행 상의 어려운 부분 등을 해결할 수 있는 1:1 기술 지원도 제공하고 있습니다.
특히 빠르고 정확한 답변으로 인한 1:1 기술 지원은 그 반응이 좋아 마이다스를 믿고 도입해주신 분들이 가장 만족해하는 혜택이기도 합니다.
6. 마이다스아이티 프로그램을 도입한 실제 고객사 후기
이외에도 마이다스아이티는 프로그램의 1:1 무료 방문 시연 및 교육을 적극 지원합니다.
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언제든 하단의 정보로 편하게 연락주시면 감사하겠습니다.
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문의사항이 있으신 경우 언제든 편하게 문의 주시면 감사하겠습니다.
