구조검토:: VR시뮬레이터 설치를 위한 바닥슬래브 구조안전성 검토

CAE 구조해석

 

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VR 시뮬레이터 설치를 위한 바닥슬래브 구조안전성 검토

 

 

VR시뮬레이터 / 바닥슬래브 / 구조검토

  

안녕하세요, 엔글링크입니다.

 

엔글링크는 건축 구조물의 구조 안전성 확인을 위한 여러 서비스를 제공하는 CAE기반의 설계검증 전문업체입니다. 

구조설계, 구조검토(구조계산), 구조안전진단, 내진성능평가 등을 진행하고 있습니다. 

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오늘 소개해드릴 프로젝트는 학생 안전 종합체험관의 3층 바닥슬래브에 관한 구조검토 사례입니다. 

학생 안전 체험관은 VR 상영관을 포함한 각종 체험 시설을 통해 학생들이 다양한 재난 상황을 체험해 보고 

실제 상황에 어떻게 대처할 것인지 학습할 수 있는 문화체육시설입니다.

해당 프로젝트는 안전체험관 3층에 VR시뮬레이터를 설치해도 바닥 슬래브가 안전한지 검증하기 위해 실시되었습니다.

 

 

1. 구조검토 개요

1.1 구조검토 목적 및 범위

  4D 종합영상관에 24인승 VR시뮬레이터 설치 시, VR시뮬레이터를 설치함으로써 

추가되는 고정하중 및 활하중에 대하여 4D 종합영상관 바닥 슬래브의 구조적 안전성을 

검토하기 위해서 수행되었습니다. 

구조검토의 범위는 VR시뮬레이터가 설치되는 바닥 슬래브(X3~X4/Y7~Y8)로 

고객사에서 제공받은 도서와 하중조건을 바탕으로 검토하였습니다. 

제공받은 도서의 구조 및 단면 형상을 기반으로 부재크기 및 설치간격이 적절한지 검토하였으며, 

바닥 일부분에 대한 검토이므로 기초는 검토범위에서 제외하였습니다. 

또한, 바닥 슬래브(X3~X4/Y7~Y8) 외의 기존 구조물에 대한 검토는 제외하였습니다.

 

1.2 구조 설계 기준

  구조검토는 아래의 4가지 기준에 기반하여 이루어졌습니다.

1) 건축법 및 건축법 시행령(국토교통부)

2) 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(국토교통부)

3) 건축구조기준(KBC2016, 대한건축학회)

4) 콘크리트 구조설계기준 (2012, 한국콘크리트학회)

 

1.3 구조해석 프로그램

  구조검토를 위한 구조해석 프로그램으로 MIDAS-GEN, MIDAS-SDS가 사용되었으며, 

부재설계를 위해서는 MIDAS-DESIGN+를 사용하였으며, 하중 산정을 위해 Excel Program을 이용했습니다.  

 

1.4 구조재료의 규격 및 설계강도

검토 대상인 바닥 슬래브를 구성하고 있는 재료의 규격 및 강도는 다음과 같습니다.

1) 콘크리트: KS F 4009 : fck=27MPa

2) 철근: KS D 3504 SD400, Fy=400MPa(D13 이하), KS D 3504 SD500M, Fy=500MPa(D16 이상)

 

 

2. 접수도서

3. 설계하중

  검토 대상인 4D종합영상관 바닥 슬래브(X3~X4/Y7~Y8)에 작용하는 고정하중 및 활하중에 대하여 

바닥 보와 슬래브의 구조 안전성을 검토하였습니다. 

고객사에서 제공받은 VR시뮬레이터 장비하중은 총 3,980kg입니다. 

구조물 자체의 무게 2,300kg와 탑승인원 24인x70kg = 1,680kg을 합산한 무게입니다.

3.1 고정하중

  4D 종합영상관의 바닥 고정하중은 5.8kN/m²으로 적용하였습니다.

 3.2 활하중

  활하중은 5.0kN/m²으로 적용하였으며, VR시뮬레이터가 올라가는 패드부분은 24인 탑승 시 

시뮬레이터의 무게와 콘크리트 패드, 충격하중 및 안전율을 고려하여 7.6kN/m²으로 적용하였습니다.

 

4. 구조해석 및 결과

4. 1 골조해석

4. 2 슬래브 해석

5. 결론

  4D 종합영상관 X3~X4,Y7~Y8의 바닥 슬래브에 대한 구조해석을 수행한 결과, 

각 부재의 최대응력비가 0.5~0.97 사이로 허용한계치를 넘지 않았습니다. 

제공된 도서를 기반으로 구조 및 단면 형상을 검토했을 때, VR시뮬레이터를 설치해도 

바닥 슬래브가 구조적으로 안전하다고 판단할 수 있습니다.

오늘 소개해드린 구조검토 프로젝트와 같이 기존 건축물에 추가로 장비를 설치할 때, 

장비설치로 인해 추가되는 고정하중 및 활하중에 대해서 바닥 슬래브가 구조적으로 안전한지 사전에 검토가 필요합니다. 

경우에 따라서는 설치되는 부분에 대한 검토가 아니라, 전체 건축물에 대한 구조검토가 필요할 수도 있습니다.

엔글링크는 건축구조물의 구조안정성을 평가하기 위한 다양한 서비스를 진행하고 있습니다.

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