BTS 흙막이 가시설 프로그램 — 설계 · 지하안전평가

하나의 모델, 세 갈래 성과품

굴착 제원과 지반·벽체·지보를 한 번 입력하면 탄소성보법 해석 → 안정성 검토 → 자동 단면설계 → 침투·침하·인접시설물 평가 → DXF 도면 → 수량·공사비 → 구조계산서·지하안전평가서까지 한 번의 실행으로 완료됩니다. 해석 모델과 도면·수량이 같은 데이터에서 파생되므로, 설계 변경이 생겨도 도면과 수량을 따로 고칠 필요가 없습니다. 입력은 ① 프로젝트 → ② 지반 → ③ 벽체 → ④ 지보 → ⑤ 실행옵션 다섯 개 탭으로 끝나며, 공법을 고르면 그 공법에 필요한 입력칸만 나타납니다. GUI와 CLI가 동일 파이프라인을 공유하고 프로젝트 JSON으로 재실행·이력 관리가 가능합니다.

자체 탄소성보 솔버와 안정성 검토

벽체를 단위폭 환산 EI의 보요소로, 굴착측 지반을 수동토압을 상한으로 하는 탄소성 스프링으로 모델링하여 시공단계마다 해석합니다. 단계별 변위를 상속하는 감쇠 뉴턴법과 직선탐색으로 전역평형 잔차 0.000 kN/m까지 수렴시키며, 미수렴 상태와 근입부 전소성(kick-out)은 수렴으로 보고하지 않고 메커니즘으로 처리합니다. 근입깊이 · 히빙 2종 · 보일링 2종 · 파이핑 · 굴착저면 융기 · 벽체 응력·변위 · 전체 사면활동 등 11개 항목을 전 굴착단계를 순회해 지배단계로 검토하고, 굴착저면이 사질토면 히빙 비대상처럼 지층 조건으로 비대상 항목을 자동 판별해 사유를 비고에 남깁니다.

자동 단면설계 — N.G 원인 부재만 상향

판정이 N.G면 원인이 된 부재만 골라 응력비만큼 Zx, 변위비만큼 Ix 기준으로 필요한 규격까지 한 번에 도약해 다시 해석합니다. 해석 미수렴·붕괴 메커니즘은 근입장 증대를 최우선 조치로 삼고, 앵커 자유장 부족은 설치각·천공경 레버로 대응하며, 효과 없는 과보강은 최종안에서 제외합니다. 히빙(모멘트법)처럼 부재 상향으로 해소되지 않는 지반 파괴 모드는 억지로 만족시키지 않고 굴착저면 지반개량·굴착폭 분할 등 보조공법을 안내합니다. 회차·조치·남은 N.G가 계산서에 실려 심의에서 설계 과정을 설명할 수 있습니다.

지하안전평가 — 지하수 · 침하 · 인접 시설물

굴착에 따른 지하수 유출과 배면 수위 저하를 자유수면 침투 FEM으로 산정해 유입량 · 최대 수위저하량 · 영향범위(등고선 기준) · 유출 동수경사와 보일링 안전율까지 한 번에 산출하고, Sichardt 경험식 영향반경을 병기해 과대 산정을 막습니다. 배면 지표침하는 굴착 기인(Caspe · Clough & O'Rourke · FEM)과 수위저하 기인(압밀)으로 나누어 산정한 뒤 합산해 지배값을 채택하고, 인접 시설물 위치의 각변위 β와 수평변형률로 Boscardin & Cording 손상등급을 판정합니다. 판정이 N.G면 저감방안이 평가서 「Ⅳ. 지하안전 확보방안」에 함께 작성됩니다.

도면 · 수량 · 보고서 · 검증

도면은 해석 모델에서 직접 파생되어 굴착 단계 정의가 바뀌면 단면도가, 부재 규격이 바뀌면 인출선과 부재 일람표가 함께 바뀝니다. 수량은 「H형강 443.352 ton = 232.0kg/m × 21.0m × 91본 / 1000」처럼 산출근거식이 셀에 남고, 벽체 공법 대안을 각각 재해석해 안정성을 만족하는 최저가 대안을 표시합니다. 구조계산서와 (소규모)지하안전평가서는 실제 수록된 장·절·그림만 자동 채번하여 HTML과 Word로 동시에 출력됩니다. 공법·규모가 다른 5개 표준 예제로 전 기능을 상시 검증하며, 발견·수정한 오류는 항목별로 기록해 관리합니다.

핵심 지표

• 15종 — 도면 · 수량 · 보고서 원스톱 산출물
• 2엔진 — 탄소성보법 + 2D 유한요소해석
• 11항목 — 안정성 검토 · 부재 단면검토
• 약 24초 — 기본 예제 원스톱 완주(FEM 제외)

산출물

• DXF 도면 7종
• 수량산출서 XLSX
• 공사비 내역서 XLSX
• 구조계산서 HTML·DOCX
• 지하안전평가서 HTML·DOCX
• 계산서 표 XLSX
• 프로젝트 JSON

도입 효과

• 해석·도면·수량·보고서가 같은 모델에서 파생되어 성과품 간 수치 불일치가 구조적으로 발생하지 않음
• 설계자가 규격을 바꿔가며 수십 번 재해석하던 작업을 자동 단면설계 반복이 대신
• 지하안전평가 3대 검토축을 별도 프로그램 재모델링 없이 같은 모델로 평가
• 모든 검토가 적용 조항·산식·대입값·결과 순으로 기록되어 심의·검증에서 수치 출처를 즉시 확인