옵티스트럭트를 이용하여 풀어낸 아름다운 건축 디자인!

비베라흐 대학 응용과학부의 옵티스트럭트

Airbus_Helicopters_logo_2014  비베라흐 대학(Biberach University of Applied Sciences)은 초기에 학생들에게 실질적인 교육을 제공하는 것에 중점을 둔 전문대학교입니다. 이 대학에는 넓은 건축 분야의 다양한 연구를 위해 2010년 건축 및 도시 개발 연구소가 설립되었습니다. 이 연구소의 유일한 토목 엔지니어인 로흐너(Lochner) 교수는 특히 엔지니어링 컨셉에 초첨을 맞춘 건축 디자인에 대한 강의를 진행하고 있습니다. 그녀는 학생들에게 최신 디자인과 더불어 엔지니어링 도구를 소개해주기 위해 알테어의 옵티스트럭트(OptiStruct)를 이용합니다.

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  로흐너 교수는 박사 학위 기간동안 옵티스트럭트를 능숙하게 사용했습니다. 구조 해석 솔버를 통해 역사적인 건축 구조에 대한 재설계 여부를 판단할 수 있었습니다. 옵티스트럭트를 이용하여 동일한 설계 공간, 하중 조건에서의 다른 구속 조건을 최적화 했으며 건축가 카를로 케스텔리 구이디(Carlo Cestelli Guidi)와 엔지니어 피에르 루이지 네르비(Pier Luigi Nervi)의 Gatti Wool Factory (Rome, 1951)의 천장을 재설계 했습니다. 옵티스트럭트를 통해 천장에 알맞은 다양하고 효율적인 구조 디자인을 제공할 수 있었습니다.
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건축 디자인과 교육 측면에서의 옵티스트럭트

  OptiStruct의 토폴로지 최적화 기능은 수백만 년에 걸친 뼈의 진화를 기반으로 발전했습니다. 이러한 오랜 세월에 걸쳐 증명된 유기적인 구조들은 효율적인 건축 구조 설계를 위한 큰 영감의 원천이 될 수 있습니다. 생체 모방의 아이디어에 따라, 최근 로흐너 교수는 학생들에게 옵티스트럭트를 사용하여 구조류와 선인장 모방을 기반으로 한 빌딩 설계 과제를 냈습니다.

  먼저, 구조류의 껍데기에서 영감을 얻어 학생들은 하중 지지 돔 구조를 설계했습니다. 그 후에는 해당 구조의 1/4을 모델링하여 분포하중을 주고 최대강성(휨 최소)을 기준으로 최적화를 실행했습니다. 그 결과는 유기적인 격자형 돔 구조로 나타났습니다.

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  다음으로 원주형태의 선인장을 모방하는 과제에서 학생들은 초고층 건물을 설계했습니다. 그들은 풍하중을 적용하여 최적화를 실행했으며 최대강성을 위한 경계조건을 설정하고 사용되는 재료의 양을 최대로 정의했습니다. 결과는 비대칭 관 구조로 나타났으며 모든 방향의 풍하중을 견딜 수 있을 만큼 튼튼했습니다. 또한 중공 형태로 엘리베이터, 계단 및 다양한 환경에 대해 충분한 공간을 제공합니다.

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2  “건축 기관에서 교육을 맡고있는 토목 엔지니어로서, 엔지니어링과 건축 설계 융합의 성장이 매우 기쁩니다. 우리는 옵티스트럭트와 같은 도구를 통해 구조적으로 효율적이면서도 건축이 가능한 아름다운 설계를 만들어낼 수 있습니다. 옵티스트럭트는 현대적이고, 우수한 기능을 포함하며, 실현 가능한 설계가 가능하게 해줍니다.”


이름가르트 로흐너-앨딩어(Irmgard Lochner-Aldinger),
비베라흐 대학 건축 및 도시 개발 연구소 박사/교수


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