HSS 강재 트리 조각품

강철 나무 캐노피 프로젝트 

이 건축 프로젝트의 목표는 나무를 닮은 조형물을 만드는 것이었습니다. 구조적으로는 계층형 캐노피와 가지 시스템을 갖춘 강구조 파빌리온/밴드쉘로 구현되었습니다. 그러나 프로젝트는 유리 지오데식 돔과 강재 핀 잎 형태 등 다양한 구성을 거쳐 여러 차례 반복된 끝에, 최종적으로 HSS 및 강관 프레임에 목재 데킹을 적용한 형태로 완성되었습니다.

원하는 구조물의 형상으로 인해 HSS 및 강관 연결부가 복잡하였으며, 여러 부재가 한 위치에 집중되는 경우가 다수 발생하였습니다.  구조물에 작용하는 풍하중의 편심적 특성, 특히 밴드쉘 역할을 위해 한 면에 기둥을 두지 않아야 하는 조건으로 인해 부재가 밀집된 위치에서 복잡한 하중 조건이 발생하였습니다. 

HSS 연결부 설계의 과제

HSS-HSS 연결부를 설계할 때 AISC 360 규정 공식을 사용하는 것은 적용 한계 조건을 충족해야 하기 때문에 사실상 불가능에 가깝습니다. 이러한 한계 조건은 AISC 360 강구조 건물 설계기준의 Chapter K에서 확인할 수 있습니다. 요약하면, 이 한계 조건은 부재 간 각도, 폭 비율, 연결부 편심, 간격, 벽 두께 등과 관련이 있습니다. 그러나 설계기준은 유한요소법 해석의 사용을 허용하고 있습니다. 

Stability Engineering은 이러한 연결부에 IDEA StatiCa 연결 모듈 애플리케이션을 활용하여, 제한 없이 매우 단순한 것부터 복잡한 접합부까지 프로젝트의 모든 연결부를 모델링할 수 있었습니다. 

소프트웨어를 업무 흐름에 통합한 이후, Stability Engineering은 다양한 조건을 가진 다른 프로젝트에서도 IDEA StatiCa 애플리케이션을 활용하고 있습니다. 수작업 계산과 여러 프로그램의 계산 결과를 취합하여 가장 복잡한 연결부를 완전히 해석하려 했던 초기 방식과 비교하면, 최종 설계에서 하루에 달하는 시간을 절약한 것으로 추정됩니다. 

IDEA StatiCa의 활용은 시간 절약뿐만 아니라, 엔지니어들이 다른 소프트웨어 솔루션 및 스프레드시트에서 산출되는 연결부 설계와 비교하여 보다 효율적인 설계를 구현할 수 있게 해주었습니다. 또한 이러한 연결부의 유한요소법 모델링은 설계에 대한 높은 수준의 신뢰도를 제공하였습니다.

왜 IDEA StatiCa인가?

Stability Engineering은 다음과 같은 방식으로 IDEA StatiCa를 활용하였습니다: 

• 복잡한 형상의 접합부 모델링 
• 규정 적용 한계를 벗어난 HSS 연결부 모델링
• 하나의 노드에 다수의 부재 적용
• 하중 편심 모델링 
• 설계에 대한 높은 수준의 신뢰도
• 수작업 계산 대비 시간 절약
• 이 프로젝트에서 처음 IDEA를 사용하면서도 빠른 학습 곡선