프로젝트 개요
이중 경사 지붕 프로젝트의 설계 기준은 다음과 같습니다:
- 구조물은 말레이시아에서 제작하여 네덜란드로 운송하되, 현장 용접은 불필요해야 합니다.
- 클라이언트는 볼트를 외부에 노출시키지 않기를 원했으며, 위의 이유로 모든 접합부가 볼트 접합부여야 했기 때문에 이는 상당한 과제였습니다.
- 홈통 및 배수관 등 모든 우수 처리 설비는 외부에 노출되지 않아야 합니다.
- 설계는 향후 볼트 체결만으로 확장이 가능해야 합니다. 기존 구조물에 인접하여 두 번째 구조물을 건설할 경우, 동일한 세트를 추가 주문하고 동일한 설치 방법(모터 접합부 사용)을 적용하는 것 이상의 작업이 필요하지 않아야 합니다. 이는 충전소의 운영 중단이 발생하지 않도록 하기 위함입니다.
- 설계는 다양한 지붕 재료(예: PVC, 금속 시트, 유리 등) 및 이들의 조합에 대응할 수 있어야 합니다. 다양한 위치에서 사용될 예정이며, 충전소 운영자가 서로 다른 미적 요소를 원할 수 있기 때문입니다.
- 강구조 연결 설계는 구조 규정 및 하중을 포함하여 유로코드를 준수해야 합니다.
다음을 활용한 구조 계획이 구상되었습니다:
- 중공 단면 기둥(배수관 은폐용)
- 테이퍼형 중공 단면 서까래
- 홈통 및 지붕을 지지하기 위한 개방형 상단(채널 방향) 타이 빔
강재 부재 설계를 위해 선형 해석 및 규정 검토에는 상용 구조 해석 소프트웨어 STAAD.Pro®가 사용되었으며, 타이 빔의 비선형 및 좌굴 해석에는 FEA 소프트웨어 Ansys®가 함께 사용되었습니다. IDEA StatiCa는 접합부 설계 및 모든 강구조 연결 설계에 선택되었습니다.
엔지니어링 과제
기둥-서까래-타이 빔 접합부에는 특수 접합부 모델링이 필요했습니다. 이 접합부는 배수관, 홈통 및 볼트 접합부 은폐라는 클라이언트의 핵심 미적 요구 사항을 구현하는 구조물의 가장 중요한 구성 요소였습니다. 그러나 이 부위는 응력이 매우 집중되는 접합 지점이었습니다.
Chew Ooi Teck과 그의 팀은 물류 및 용접/공구 접근성과 같은 설치 제약 조건을 해결하면서 과응력 문제를 수정하기 위한 시행착오 과정을 거쳤습니다. 실제로 설치 공간이 충분히 확보될 수 있도록 유럽인의 평균 손 크기를 고려한 조정 작업도 필요했습니다. 이것이 과응력 문제를 해결하기 위해 뒷받침 플레이트와 스티프너 플레이트를 사용한 이유 중 하나입니다.
솔루션 및 결과
Chew Ooi Teck과 그의 팀은 서까래 기둥과 타이 빔을 연결하는 특수 접합부를 성공적으로 모델링하고 시공했을 뿐만 아니라, 최소한의 시행착오로 비용, 설치 및 운영 제약 조건을 충족했습니다. U자형 스티프너 플레이트 한 쌍을 보강에 활용하여 용접 접근성을 확보하기 위한 비용접 뒷받침 플레이트와 배수관을 위한 상단 개구부를 제공할 수 있었습니다.
회사 소개
Ir. Chew Ooi Teck이 2017년에 설립한 Architectural Technology & Engineering Computation House, Atech Design (M) Sdn. Bhd.는 말레이시아 최초의 올인원 파라메트릭 설계 컨설팅 전문 회사입니다.
설립 초기부터 회사는 전문 시공업체에 설계 검증, 가치 공학 및 시공 조정 서비스를 제공했습니다. 그러나 수년에 걸쳐 Encore Melaka 및 LBS HQ와 같은 다양한 상징적 건물의 파사드 작업과 함께, 사전 정의된 규정, 공식 및 가정에 의해 설정된 전통적인 엔지니어링 방법으로는 효율적으로 해결할 수 없는 문제를 해결하기 위한 유한요소법(FEA) 등의 전산 작업으로 서비스 범위를 확장했습니다.
Atech Design은 2021년 IDEA StatiCa Excellence Award에서 "소규모 구조물" 부문을 수상했습니다.
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