이 복잡한 현상에는 다양한 형태가 있습니다. 일반적으로, 구조 부재의 전체적 좌굴(압축을 받는 세장 기둥, 휨을 받는 보의 횡비틀림 좌굴)과 판의 국부적 좌굴(압축 또는 전단력)로 구분할 수 있습니다. 임계 하중에 도달하면, 부재는 에너지적으로 더 유리한 새로운 형상으로 변화합니다: 즉, 좌굴이 발생합니다. 이는 부재 내의 응력이 구성 재료의 강도보다 훨씬 낮은 경우에도 발생할 수 있습니다. 추가 하중은 상당하고 다소 예측 불가능한 변형을 유발하여, 부재의 하중 지지 능력을 완전히 상실하게 할 수 있습니다.
IDEA StatiCa는 강재 부재의 전체적 및 국부적 좌굴에 관해 구조 엔지니어를 지원합니다.
연결부의 좌굴
좌굴은 일반적으로 접합부에서 중요한 문제가 아니지만, 좌굴 문제가 없는지, 그리고 기하학적 선형 해석만을 사용하는 강도 해석 결과가 올바른지 확인해야 합니다. 물론, 부적절한 상세가 사용되면 좌굴이 쉽게 발생할 수 있습니다...
IDEA StatiCa Connection은 접합부 모델에 대한 선형 좌굴 해석을 수행할 수 있습니다. 결과는 좌굴 모드로 예측됩니다. 완전한 모델에서 좌굴이 발생하는 임계 하중은 각 좌굴 모드에 대해 계산됩니다. 임계 하중은 접합부에 작용하는 하중의 배율로 표시됩니다. 좌굴 모드와 임계 하중 배율에 따라 사용자는 안전한 좌굴 설계를 결정할 수 있습니다. IDEA StatiCa의 좌굴 해석에 관한 일반 정보는 이론적 배경에서 확인할 수 있습니다.
애플리케이션에서 좌굴 해석을 찾고 계신가요? EN 튜토리얼 또는 AISC 기준 튜토리얼을 따라하세요.
다른 유형의 해석과 달리, 좌굴 해석은 명확한 합격/불합격 결과를 제공하지 않습니다. 대신, 하중의 임계 계수는 적용되는 기준에 따라 해석되어야 합니다. 결국, 해석 결과가 적절한지 여부를 결정하는 것은 엔지니어입니다. 이론적 배경의 해당 부분을 참조하십시오: Eurocode에 따른 좌굴 해석 및 AISC에 따른 좌굴 해석.
한계값은 구조 부재에서 발생하는 좌굴 형상과 연결부의 추가 플레이트가 좌굴되는 형상에 따라 다를 수 있습니다. 이 주제는 다음 문서에서 다루고 있습니다: 전체 좌굴 vs. 국부 좌굴. 이것은 무엇을 의미하는가?
가새 연결부에 대한 좌굴 해석 수행 및 결과 해석의 또 다른 예는 Connection Wednesdays 웨비나 중 하나에서 발표되었습니다.
IDEA StatiCa Connection 결과와 다른 도구와의 비교는 검증 예제에서 확인할 수 있습니다.
박벽(냉간 성형) 부재의 좌굴
박벽 단면의 경우, 상황은 더욱 복잡합니다...
IDEA StatiCa Connection은 주로 좌굴의 영향을 크게 받지 않는 열간 압연 부재의 연결 평가를 위해 설계되었습니다. 빠르고 안정적인 계산을 위해 기하학적 선형 및 재료 비선형 해석이 수행됩니다. 그러나 이 유형의 해석은 안정성 손실을 고려하지 않습니다. 안정성 거동을 조사해야 하는 경우, 선형 좌굴 해석을 수행하면 위험 영역을 감지하고 오일러 분기점에 대한 계수를 제공하는 데 도움이 됩니다.
박벽(냉간 성형) 부재 문서에는 IDEA StatiCa에서 박벽 단면을 해석할 때 고려해야 할 중요한 요소들이 나열되어 있습니다. 또한, 이 주제는 박벽 부재 – 좌굴 문제 웨비나 녹화에서 논의됩니다.
- 선형 좌굴 해석을 수행하고 각 좌굴 형상을 신중하게 평가하십시오. 처음 5개의 좌굴 형상만으로는 충분하지 않을 수 있습니다.
- 박벽 부재의 소성에 의존하지 말고, 대신 von Mises 응력을 항복 강도 이하 또는 그보다 낮게 제한하십시오.
- 고려되지 않은 국부 좌굴이 부재 내의 내력을 다르게 재분배할 수 있음을 인지하십시오.
- 다양한 파괴 모드 또는 그 조합으로 인해 부재의 강성이 달라질 수 있음을 인지하십시오.
- 부재의 규정 검토 및 상세(예: 볼트, 용접)가 표준 부재에 대한 지침을 따르고 있음을 인지하십시오. 박벽 부재의 규정 검토는 다를 수 있으며, 이 경우 제공된 검토는 올바르지 않을 수 있습니다.
일반적으로 IDEA StatiCa Connection은 박벽(냉간 성형) 연결 거동 모델링에 사용할 수 있지만, 전체 규정 검토를 위해서는 다른 도구를 사용해야 하며, 최종 결정은 여러 방법과 절차를 종합한 결론으로 내려져야 합니다.
부재 좌굴
2년 전, IDEA StatiCa는 전체 구조 부재의 좌굴 거동 평가를 위한 새로운 애플리케이션을 출시했습니다. Connection 앱에서 알려진 고급의 검증된 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 모델이 IDEA StatiCa Member에 구현되어 다양한 수준의 해석을 수행합니다. 이 도구를 통해 기하학적 초기 결함까지 고려한 기하학적 및 재료 비선형 해석을 수행할 수 있습니다.
Member의 해석 모델은 3가지 유형의 해석을 제공합니다:
- MNA – 재료 비선형 해석(Materially Non-linear Analysis), 부재를 따라 단면의 응력/변형률을 검토합니다.
- LBA – 선형 좌굴 해석(안정성), 선형 고유값 및 고유 모드(임계 계수 및 좌굴 형상)를 평가합니다. 이 값을 기반으로 엔지니어는 GMNIA 비선형 해석에 고려할 항목을 선택하고 기하학적 초기 결함 값을 입력합니다.
- GMNIA – 초기 결함을 포함한 기하학적 및 재료 비선형 해석(Geometrically and Materially Non-linear Analysis with Imperfections), 재료 및 기하학적(초기 결함 포함) 비선형 해석에서 부재를 따라 응력/변형률을 평가합니다. 규정 검토의 한계로 5%의 소성 변형률이 설정됩니다.
IDEA StatiCa Member의 기본 원리를 익히기 위해, 기능에 대한 더 나은 이해를 위해 IDEA StatiCa Member 이론적 배경을 읽어보시기 바랍니다. 물론, 도구의 강점을 보여주는 여러 동영상이 있습니다. 입문 웨비나로 시작할 수 있습니다: IDEA StatiCa Member – 좌굴 솔루션.
IDEA StatiCa Member 실습 튜토리얼은 처음부터 또는 BIM 워크플로우에서 애플리케이션 사용을 시작하는 데 도움이 됩니다. 몇 가지 중요한 고려 사항은 IDEA StatiCa Member 애플리케이션 사용 전에 알아야 할 사항? 웨비나 녹화와 다음 두 문서에서 논의됩니다: 경계 조건의 영향 및 초기 결함.
새로운 애플리케이션의 검증 과정이 완료되었으며, 연구 결과는 대학 팀과 함께 발표되었습니다. 여러 검증 예제를 살펴보실 수 있습니다.
요약
토목 구조물의 좌굴 문제를 조사할 때는 항상 엔지니어링적 감각과 판단력을 활용하는 것이 필요합니다. 그럼에도 불구하고, IDEA StatiCa가 이를 도울 수 있습니다.
- 강구조 연결의 검토를 위해, IDEA StatiCa Connection은 응력/변형률뿐만 아니라 가장 중요한 좌굴 형상과 해당 임계 하중도 검토할 수 있습니다.
- 전체적인 안정성은 IDEA StatiCa Member에서 해석할 수 있으며, 이를 통해 구조 엔지니어는 초기 결함을 포함한 기하학적 및 재료 비선형 해석을 수행하여 구조 부재의 좌굴 형상과 계수를 찾을 수 있습니다.
두 애플리케이션 모두 14일 무료 체험판으로 테스트할 수 있습니다.
