CBFEM에 따른 볼트 모델
IDEA StatiCa는 솔버에 고유한 방법인 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)을 사용합니다. CBFEM에서 사용되는 볼트 모델은 여러 강구조 설계 기준에 따라 기술되고 검증되었습니다. 하중 저항 및 변형 능력도 주요 실험 연구 프로그램과 비교됩니다.
CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)에서 인장, 전단력 및 지압 거동을 포함한 볼트는 종속 비선형 스프링으로 기술되는 구성요소입니다. 인장 상태의 볼트는 초기 축 강성, 설계값 저항, 항복 개시 및 변형 능력을 갖는 스프링으로 기술됩니다. 항복 개시 및 변형 능력에 대해서는 소성 변형이 볼트 생크의 나사 부분에서만 발생한다고 가정합니다.
이론적 배경에서 CBFEM 방법이 볼트를 기술하고 검증하는 방법에 대한 추가 정보를 확인할 수 있습니다. CBFEM 전반에 대해 더 알고 싶다면, 일반 이론적 배경 전문이 시작하기에 가장 좋은 자료입니다.
설계 기준에 따른 볼트
개별 설계 기준의 관점에서 CBFEM이 볼트에 어떻게 접근하는지 살펴보겠습니다. 현재까지 IDEA StatiCa는 볼트 및 고장력 볼트의 설계 및/또는 상세가 다루어지는 8개의 설계 기준을 지원합니다.
Eurocode에 따른 볼트 및 고장력 볼트 규정 검토
전단력에서 볼트의 초기 강성 및 설계값 저항은 EN 1993-1-8의 Cl. 3.6 및 6.3.2에 따라 CBFEM에서 모델링됩니다. 지압 및 인장을 나타내는 스프링은 EN 1993-1-8의 Cl. 3.6 및 6.3.2에 따른 초기 강성 및 설계값 저항을 갖는 이선형 힘-변형 거동을 가집니다.
상세
볼트 규정 검토는 Code setup에서 옵션을 선택한 경우 수행됩니다. 볼트 중심에서 플레이트 단부까지의 치수 및 볼트 간 간격이 검토됩니다. EN 1993-1-8의 Table 3.3에서 단부 거리 e = 1.2 및 볼트 간 간격 p = 2.2가 권장됩니다. 사용자는 Code setup에서 두 값을 모두 수정할 수 있습니다.
AISC에 따른 볼트 및 고장력 볼트 규정 검토
볼트의 힘은 유한요소 해석으로 결정됩니다. 인장력에는 프라잉 힘이 포함됩니다. 볼트 저항은 AISC 360 - Chapter J3에 따라 검토됩니다.
상세
볼트 간 최소 간격 및 연결 부재 단부에서 볼트 중심까지의 거리가 검토됩니다. 볼트 중심 간 공칭 볼트 직경의 2.66배(Code setup에서 편집 가능)의 최소 간격은 AISC 360-16 – J.3.3에 따라 검토됩니다. 연결 부재 단부에서 볼트 중심까지의 최소 거리는 AISC 360-16 – J.3.4에 따라 검토되며, 값은 Table J3.4 및 J3.4M에 있습니다.
기타 기준에 따른 볼트 및 고장력 볼트 규정 검토
- CISC(캐나다)에 따른 볼트 및 고장력 볼트 규정 검토
- 중국 기준(GB)에 따른 볼트 및 고장력 볼트 규정 검토
- 홍콩 기준(HKG)에 따른 볼트 규정 검토
- IS 800(인도)에 따른 고장력 볼트 규정 검토
- SP(러시아)에 따른 볼트 및 고장력 볼트 규정 검토
- AS(호주)에 따른 볼트 및 고장력 볼트 규정 검토
볼트 상세
거리 설정 방법
볼트 지압 저항에 사용되는 단부 거리는 일반 플레이트 형상, 개구부가 있는 플레이트, 절단부 등에 적합해야 합니다.
알고리즘은 주어진 볼트에서 합성 전단력 벡터의 실제 방향을 읽은 후 지압 검토에 필요한 거리를 계산합니다.
단부 거리(e1) 및 측면 거리(e2)는 플레이트 윤곽을 세 구간으로 나누어 결정됩니다. 단부 구간은 힘 벡터 방향으로 60° 범위로 표시됩니다. 측면 구간은 힘 벡터에 수직인 두 개의 65° 범위로 정의됩니다. 볼트에서 해당 구간까지의 최단 거리가 단부 거리 또는 측면 거리로 취해집니다.
볼트 구멍 간 간격 거리(p1; p2)는 주변 볼트 구멍을 직경의 절반만큼 가상으로 확대한 후, 전단력 벡터 방향 및 수직 방향으로 두 선을 그어 결정됩니다. 이 선들과 교차하는 확대된 볼트 구멍까지의 거리가 계산에서 p1 및 p2로 간주됩니다.
검증 예제
다른 계산 방법과의 결과 비교를 위해 여러 검증 예제를 준비했습니다.
EN
AISC
구조 엔지니어를 위한 특허 기술
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