모델링과 하중입력

지금까지의 이야기는 하중계산부터 모델링 전까지의 설명이었다. 이제 계산된 하중과 준비된 구조계획을 가지고 부재와 boundary condition을 적용하여 모델링을 해야 한다. 모델링의 기본은 자신이 수행할 전체모델에 대해서 임의의 방향들을 정하고, 모델 생성시 beam member중 수직부재는 하부에서 상부로 수평부재는 좌에서 우로 하는 것을 기본으로 정해야 한다. plate나 wall member는 반시계방향으로 생성한다. 이유는 부재들의 방향을 획일적으로 정하지 않으면 프로그램은 부재별 방향에 따른 해석결과를 보여주기 때문에 주의해야 한다. 만일 beam member의 경우 부재의 길이 방향이 X이고, 춤(depth)의 수직방향을 Y이며, 폭(width)의 수직방향이 Z라고 가정해보자. Beam member의 부재력은 Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz이며, Fx는 axial, Fy와 Fz는 shear, Mx는 torsion, My와 Mz는 bending을 의미한다. 만일 두 beam member를 서로 마주보는 방향으로 모델링을 했다고 생각해 보자. 그리고 두 부재가 만난 점에 torsional moment를 입력하고 하중의 결과를 보면, 한 부재는 부재의 진행방향과 torsional moment의 방향이 같으므로 '+'의 값을 가지게 되지만 다른 부재는 '-'의 값을 같게 된다. 마찮가지로 plate나 wall member도 시계방향 또는 반시계방향으로 모델링을 하지 않으면 해석후 결과를 읽으면서 불편함을 직면하게 된다.

이제 앞서 언급했듯이 나름대로 모델링 규칙을 정하고, 하중별 다양한 종류의 하중(self weignt load, nodal load, beam load, floor load, pressure load, impact load ... ... . )을 입력한다. 어느프로그램이든 처음사용자가 여기까지 하기에는 많은 시간이 필요하다. 먼저 프로그램별 특성이 다르기 때문에 프로그램을 숙지하지 않고서는 비록 모델링, 경계조건입력 및 하중입력이 끝나도 해석하면 전혀 이상한 결과를 가질수 있기 때문에 프로그램의 숙지가 먼저 선행되어야 한다. 반드시 숙지해야 한다!!!!!

오늘은 너무 간단한 이야기를 다룬것 같다. 한국에서 단구조에서의 구조업무를 마지막으로 하고 캐나다에 이민을 왔다. 이민후 생존을 위한 survival job을 하면서 1년반 보냈고, 구조업무를 시작한지 1년이 되었다. 경력에 비해 저임금부터 시작했지만, 이제 30%이상의 임금상승과 훗날 경영권을 맡기겠다는 이야기가 나올정도로 신임을 받게 되었다. 그리고 목구조의 경우 현장의 어느곳에 사용되는 못 하나하나의 강도까지 계산할수 있게 되었으며, 합리적인 시공이 될수 있도록 현장의 목소리를 귀담아 듣고 계속 개발중이다. 문화적인 차이랄까 사뭇 고생이 많았다. 목구조에 대한 이해, 현장의 실태, 그리고 타 엔지니어들의 과다설계... ... . 캐나다에는 엔지니어링에 큰 단점이 있다. 'liability(법적배상책임이랄까?)'가 바로 그것이다. 목구조의 경우, 잉여력이 상당히 많다. 전형적인 시공방법들은 상당히 큰 부재별 여력이 있으며, 요즘 지진하중 및 풍하중을 적용하면서 사뭇 과다 설계로까지 가고 있다. 이유는 법적배상에서 벗어나려는 엔지니어들의 몸부림이다. 코드대로 설계를 했는데 구조물에 문제가 있다면 결국은 엔지니어 책임으로 넘겨진다. 왜그럴까? 소송자와 소송대리인(변호사)은 엔지니어가 코드에 준해서 설계를 했더라도 현장 검측 및 예측에 의한 보강적용 미흡까지 걸고 넘어지고, 코드의 문구에 대한 해석까지 들어가면 승소가 있을수가 없다는게 상식이다. 고로 많은 구조엔지니어들이 과다설계를 일삼고, 때로는 실용적인 설계를 제시해도 익숙하지 않으므로 도전하려고 하지 않으려는 경향이 있다. 즉, 개인적인 이기주의가 경제적 비용의 지출을 증가시키고, 국가적 및 범세계적으로는 자원의 낭비를 부추기는 실태라고 해도 과언이 아니다. 건설로 인한 환경오염도 무시할수가 없는데 참으로 답답하다. 처음업무를 시작하면서 현장의 실태를 바로잡기 위해 현장에서 교육을 시키고 그들의 고충을 들었다. 그리고 이제 많이 바로 잡았다고 필자는 생각한다. 이제 더 큰 법적배상책임에 대해서 고민을 해야 할것 같다. 구조엔지니어의 날개를 꺽으려는 악습이다. 구조엔지니어에게 무한으로 날아갈수 있도록 날개를 달아 달라는 것이 아니다. 코드에 준해서 설계가 되었다면 잘못에 대한 책임의 한계를 벗어나야, 더욱 발전적인 설계방법들이 제시될수 있다는게 필자의 소견이다. 경제도 답답한데 너무 어눌한 이야기를 늘어 놓았다. 모두 힘내시고 밝은 내일을 위해 다같이 고민합시다.

대한국이 이희용(david.hy.lee@gmail.com)