HyperMesh와 Pro-E를 이용한 타워크래인 정적해석 및 구조설계 개선

소개

공사현장에서 볼 수 있는 타워크레인은 높은 위치까지 무거운 자재를 이동시키는
건설기계이다. 이는 무거운 하중을 견뎌낼 수 있는 트러스 구조를 기반으로 설계되어
있다. Pro-E 를 이용하여 타워크레인의 형상을 설계하고 HyperMesh 를 이용해
타워크레인의 트러스 구조와 비 트러스구조를 구분하여 해석했다. 그리고 개선된
구조를 설계하고 해석하여 기존의 트러스 구조와 비교해 보았다.

목차

1. 개 요
2. 설계계획
3. 설계대상
가. 대상 이미지
나. 설계대상의 특징 및 기능
다. 대상물의 구조
라. 해석 모델 제원
마. 해석의 필요성
4. 설계 이론
가. 트러스 구조
나. 트러스 각부 명칭
다. 트러스의 원리
5. 기본 모델 해석
가. 모델링 설계 가정
나. 완성 모델링(Pro-E)
다. 모델 해석(Hyper Mesh)
6. 비트러스 구조 해석
가. 비트러스 구조 모델링
나. 해석
다. 트러스와 비트러스 비교
라. 결과
7. 해석결과를 활용한 구조설계 개선안
가. TEST_1
나. TEST_2
다. TEST_3
라. TEST_4
8. 부피를 고려한 경제성 평가
9. 평가 도표
10. 구조 개선의 적절한 평가
11. 특허와 기존 트러스 비교
12. 참고문헌

본문내용

1. 개 요
공사현장에서 볼 수 있는 타워크레인은 높은 위치까지 무거운 자재를 이동시키는
건설기계이다. 이는 무거운 하중을 견뎌낼 수 있는 트러스 구조를 기반으로 설계되어
있다. Pro-E 를 이용하여 타워크레인의 형상을 설계하고 HyperMesh 를 이용해
타워크레인의 트러스 구조와 비 트러스구조를 구분하여 해석했다. 그리고 개선된
구조를 설계하고 해석하여 기존의 트러스 구조와 비교해 보았다.

2. 설계계획

내용
비 고
1주차
자료수집
전달하중, 제품 규격, 모델도면
트러스 모델링 제작
기본모델
2주차
하중 조건 산출
·
중간보고서 작성
·
3주차
해석
트러스 모델 해석
분석
새로운 형상 고안
4주차
분석
최종분석
최종보고서 작성
·


3. 설계대상
가. 대상 이미지
나. 설계대상의 특징 및 기능
항만 하역용이나 고층 건축용으로 발달하여 조선소(造船所)의 선대(船臺)와
안벽(岸壁) 등에 설치하고, 초고층 빌딩이나 아파트 건설현장에서 많이 사용된다.
플랜트 공사에서는 벌크(bulk) 작업과 스풀 홀딩(spool holding) 등에 많이 쓰인다.
꼭대기 부분의 모양에 따라 지브 형(jib type)과 해머 헤드 형(hammer head
type)으로 나눈다. 지브(팔 모양으로 돌출된 것) 형은 탑 꼭대기에 회전 프레임을
설치하고 지브를 붙여 회전운동이나 트롤리(trolley)의 직선운동으로써 화물을
끌어올리거나 내리는 작업을 한다. 해머 헤드 형은 탑 꼭대기에 선회 프레임을
설치하고 여기에 좌우 평형하도록 붐(boom)을 장치한 것으로서 하중의 이동이
수평으로 이루어진다.
보통 용량을 달아 올림 하중으로 나타내고 소형은 3t 미만, 중형은 5t 미만, 대형은
5t 이상으로 나눈다. 작업 범위는 30m 이상이 대부분이며, 자립고(Free Standing)는
타워의 강도로 정해지는데 18∼30m 범위가 많다. 데릭 크레인에 비하여 지주와
지지 케이블이 필요 없으며, 인접시설 등에 장해가 없는 상태로 360도 회전할 수
있다는 장점이 있다. 작업 범위가 넓고 작업 능력도 다른 크레인에 비하여 2배에 이른다.
설치할 때에는 해당 작업을 마친 뒤에 기계를 해체할 방법을 고려하여야 한다. 사용에
있어서는 `타워크레인의 방호조치에 관한 기술지침`에 따라 정격하중의 105% 이하에서
작동되는 과부하방지장치를 부착하여야 한다. 또 권과방지장치·하강제한장치·
선회제한장치·주행제한장치·기복제한장치·로프이완방지장치·지브 텔레스코핑
제한장치 등의 운동제한장치와 상승·하강·기복의 속도를 제한하는 성능제한장치를
부착하여야 한다.

참고자료

· 없음