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IDEA StatiCa Connection 모델 문제 해결

18. 07. 2024

| 저자: Andrea Castelo

Steel

Connection

CBFEM

Bolts

Cross-sections

Project settings

GMNA

Manufacturing operations

Modeling

Singularity

Welds

이 기사는 다음 언어로도 제공됩니다:

영어에서 AI로 번역됨

수년간의 기술 지원 사례를 해결한 경험을 바탕으로, 메시 오류 또는 특이점 발생, 해석이 시작되지 않거나 성공적으로 완료되지 않는 경우, 또는 비정상적인 결과가 나타나는 경우에 따라야 할 체크리스트를 준비했습니다. 다음 문서에는 IDEA StatiCa 문제 해결 가이드가 포함되어 있습니다.

1. 해석 상태

문제가 있는 모델을 받으면 계산 버튼을 클릭합니다. 가장 먼저 확인해야 할 것은 해석 상태와 소프트웨어 버전입니다.

계산 버튼을 클릭한 후, 모델링 창의 왼쪽 상단에서 해석 상태를 확인할 수 있습니다. 여기서 이용률, 해석 오류, 특이점, 적용된 하중의 백분율 등 모델에서 발생하는 상황에 대한 첫 번째 정보를 얻을 수 있습니다. 이에 대해서는 체크리스트 항목에서 나중에 설명하겠습니다.

또한, 사용자가 어떤 소프트웨어 버전을 사용하는지 항상 확인합니다. 소프트웨어를 업그레이드하면 문제가 해결되는 경우가 있기 때문입니다. 소프트웨어 버전을 확인하려면 정보 아이콘을 클릭하십시오. 거기서 정확한 버전을 확인할 수 있습니다. 업데이트 버튼을 클릭하면 다운로드 페이지로 이동하며, 최신 버전을 확인하고 현재 버전이 최신이 아닌 경우 다운로드할 수 있습니다. 새 버전에서 문제가 해결되었는지 테스트해 보십시오.

2. 특이점

모델링 창의 왼쪽 상단에 특이점(singularity)이라는 단어가 표시되더라도 당황하지 마십시오! 가장 좋은 방법은 검토(Check) 탭으로 이동하여 추가 정보를 확인하는 것입니다. 특이점이란 무엇일까요? 이는 메시가 생성되었지만 요소 중 하나가 접합부에 연결되지 않았거나, 연결 항목 간에 간격 또는 겹침이 있는 경우 해석이 시작되지 않을 때 발생합니다. 특이점을 유발하는 상황은 더 많이 있지만, 이 가이드의 목적은 추가 정보를 찾는 방법과 수정 방법을 안내하는 것이므로 모든 경우를 다루지는 않겠습니다.

검토(Check) 탭에서 해석 탭에 특이점이 발생하는 위치(이 경우 M3)에 대한 정보가 표시됩니다. 또한 특이점이 발생할 때 변형 형상을 활성화하면 어떤 플레이트 또는 부재가 특이점을 유발하는지 확인할 수 있습니다.

3. 모델링 탭 - 부재 경계 조건

특이점이 명확하지 않은 경우, 모델링 탭으로 돌아가 모델의 모든 부재를 검토하십시오:

지지 부재: 오프셋=0. 지지 부재는 이동하지 말고, 다른 부재들을 주변에서 이동시키십시오.

오프셋 ex=0 - 다른 옵션이 없는 경우가 아니라면 이 입력값을 사용하지 마십시오. 대신 작업(operations)을 사용하십시오.
모델 유형: 적절한 옵션을 선택했는지 확인하십시오. 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.
하중 위치: 하중 위치를 어디에 설정해야 할지 확실하지 않은 경우, 이 입력값에 대한 자세한 내용을 여기에서 확인하십시오.

4. 메시 오류

특이점이 아닌 메시 오류 또는 작업 오류가 발생한 경우를 가정해 보겠습니다. 이 경우에도 모델링 창의 왼쪽 상단에 표시됩니다. 오류 메시지가 나타나면, 해당 메시지에는 일반적으로 문제를 유발하는 작업이 무엇인지 알려줍니다.

메시 오류는 메시 생성이 불가능하므로 해석을 즉시 중단시킵니다.
문제가 발생한 위치(부재 또는 작업)를 정확히 알려줍니다.
부재별로 작업을 확인할 수 있으며, 이를 통해 특정 부재와 관련된 작업을 파악하는 데 도움이 됩니다.

5. 볼트 작업 확인

볼트와 관련된 일반적인 오류가 몇 가지 있습니다:

그리드 작업에서 잘못된 플레이트 선택

볼트로 연결된 플레이트 간 허용 최대 간격은 1/16"입니다.

하중 방향의 슬롯 홀: 슬롯 홀을 사용할 경우 슬롯 방향이 해제됩니다. 해당 방향에 구속이 없으므로 특이점이 발생할 수 있습니다.

볼트와 동일한 위치에 개구부가 있는 경우

6. 설계 코드 설정

헬프 데스크에서 자주 접하는 또 다른 문제는 설계 코드 설정 변경입니다. 설계 탭의 코드 설정에서 일부 옵션이 해석에 영향을 줄 수 있으므로, 코드 설정 속성을 항상 기본 옵션으로 초기화하는 것을 권장합니다. 코드 설정의 중요한 점은 해당 구성이 파일 내 모든 프로젝트 항목에 적용된다는 것입니다.

해석이 100%에 도달하지 못한 경우

해석이 100%까지 완료되지 않는 경우, 코드 설정에서 확인해야 할 항목 중 하나는 한계 변형률에서 정지(stop-at-limit strain) 옵션입니다. 이 옵션이 활성화되어 있으면 어떤 요소가 파괴에 근접할 때마다 해석이 중단됩니다. 이 경우 용접 이용률이 99%였기 때문에 해석이 중단되었고, 하중의 25%만 적용되었습니다. 따라서 한계 변형률에서 정지 옵션을 해제하면 소프트웨어가 하중의 100%를 실행하여 전체 상황을 확인할 수 있습니다.

한계 변형률에서 정지 옵션이 비활성화되어 있는데도 해석이 중단되는 경우는 어떻게 해야 할까요?

GMNA - 기하학적 비선형 해석

지지 부재가 중공 단면이고 모델에 큰 변형이 발생하는 경우, GMNA 문제일 가능성이 높습니다. GMNA란 무엇일까요?

IDEA StatiCa는 재료 비선형 해석과 기하학적 비선형 해석을 모두 수행할 수 있습니다. 재료 비선형성은 강재에 적용되며, 이는 강재의 거동이 선형이 아님을 의미합니다. 첫 번째 다이어그램에서 사용되는 곡선을 확인할 수 있습니다.

기하학적 비선형 해석은 중공 단면과 같은 특정 단면의 비선형 변형에 적용됩니다. 따라서 중공 단면을 지지 부재로 사용할 경우 두 가지 유형의 비선형성이 모두 적용됩니다.

HSS 부재를 지지 부재로 사용할 경우, 고급 기하학적 비선형 해석을 의미하는 GMNA를 사용합니다. 이는 주로 중공 단면 부재가 있는 모델에 대해 더 정밀한 결과를 제공합니다. GMNA 솔버는 지지 부재가 중공 단면인 경우에만 사용됩니다. GMNA 해석은 코드 설정에서 켜거나 끌 수 있습니다.

연결부가 과하중 상태가 되면 중공 단면이 안정성을 잃을 수 있으며, 이로 인해 현재 적용된 하중 백분율에서 해석이 중단됩니다. 코드 설정에서 GMNA 를 비활성화하면 해석이 100%까지 완료되어 중공 단면 및 연결부의 다른 부분의 파괴를 확인할 수 있습니다.

GMNA 실행 시 해석이 작동하도록 하는 단계는 다음과 같습니다:

코드 설정을 확인하여 한계 변형률에서 정지 옵션이 비활성화되어 있는지 확인합니다.
변형 형상을 확인하고, 크고 비현실적인 변형을 찾아 큰 변형과 관련된 작업을 검토하고 모델링 문제를 수정합니다.
모델링 오류나 큰 변형이 없는 경우, 지지 부재가 중공 단면이라면 큰 변형으로 인해 해석이 수렴하지 않은 것입니다.
코드 설정에서 GMNA를 끄고 해석을 다시 실행합니다. 설계 문제를 파악하고 수정한 후 다시 실행합니다. 설계가 양호하면 코드 설정으로 돌아가 GMNA를 다시 활성화하고 설계가 적합한지 확인합니다.

7. 비적합성

해석이 정상적으로 완료되었지만 해석 탭에서 비적합성이 발견되는 경우입니다.

비적합성 표는 특정 부재의 모델 유형 선택으로 인해 고려되지 않은 모델의 반력을 보여줍니다.

해당 탭은 모델의 모든 부재에 대한 비적합성을 표시하며, 힘 값은 전체 좌표계로 표시됩니다.

다음 예시를 참조하십시오: 보와 가새는 N-Vy-Vz로 설정되어 있으며, 이는 해당 부재가 축력 N과 전단력 Vy 및 Vz만 전달할 수 있음을 의미합니다. 두 부재 모두 면내 및 면외 전단력을 가집니다. 부재를 따라 발생하는 모멘트는 구속되었지만 노드에서 회전이 여전히 발생합니다. 비적합성 반력은 모델 유형 선택의 적절성을 평가하는 데 도움이 됩니다. 이 경우 반력이 적용 하중보다 크므로 모델 유형 선택이 적절하지 않았음을 의미합니다.

8. 상세 설계 경고

IDEA StatiCa는 AISC에서 요구하는 볼트 간격 및 용접 크기를 검토합니다. 하나 이상의 상세 설계 검토가 기준을 충족하지 않으면 소프트웨어에서 상세 설계 경고가 있음을 알려줍니다. 다음 그림을 참조하십시오.

설계 코드를 준수하지 않는 볼트 또는 용접에 대해 자세히 알아보려면 검토(Check) 탭 > 볼트/용접 탭 결과 > 상세 설계 열을 검토하여 불합격 항목을 찾으십시오. 더하기 아이콘을 클릭하여 계산 보고서를 열고 상세 경고를 확인하십시오.

9. 작업 순서

연결부를 구성할 때 현재 작업에서는 현재 작업보다 위에 있는 작업만 사용할 수 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 순환적인 표현처럼 들릴 수 있지만, 모델의 작업 목록을 보면 목록에서 아래에 있는 플레이트에는 용접을 추가할 수 없습니다. 이 경우 플레이트 작업이 먼저 추가된 후 용접을 추가해야 합니다. 작업 순서는 중요하며 해석에 영향을 줄 수 있습니다.