강구조 접합부 좌굴 해석
좌굴은 일반적으로 접합부에서 중요한 문제가 되지 않습니다. 그러나 좌굴 문제가 없는지, 그리고 기하학적 선형 해석만을 사용하는 강도 해석 결과가 올바른지 확인해야 합니다.
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.
일부 설계 기준, 예를 들어 Eurocode(EN 1993-1-1, 5.2.1절)는 구조물의 바 모델에 대해 15 이상의 임계 하중 배율을 권장합니다. 임계 하중 배율이 15보다 크면, 설계 기준은 부재의 좌굴 검토를 요구하지 않습니다.
접합부의 경우는 다르며, 설계 기준은 구체적인 권고 사항을 제공하지 않습니다. 국부 좌굴 설계는 다른 방법으로 다루어야 합니다. 일반적으로 국부 좌굴은 세 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다:
- 개별 부재를 연결하는 플레이트
- 접합부의 보강 플레이트 – 스티프너, 리브, 짧은 헌치
- 폐단면 및 박판 단면
그룹 1의 플레이트 좌굴은 전체 부재의 좌굴 형상에 영향을 미칩니다. 따라서 이러한 부재에 적용되는 동일한 규칙을 해당 플레이트에도 적용하는 것이 권장됩니다. 즉, 안전한 임계 하중 배율을 15 이상으로 고려합니다. 구조 엔지니어는 접합부의 실제 시공이 전체 구조물의 좌굴 해석에 사용된 모델의 경계 조건에 부합하는지 확인해야 합니다.
그룹 2의 플레이트는 접합부의 국부 좌굴에 영향을 미칩니다. 이러한 플레이트의 경우 임계 하중 배율 15의 안전 경계는 보수적이지만, 설계 기준에는 구체적인 지침이 없습니다. 지침은 연구 논문 에서 제공되며, 임계 하중 배율의 안전 경계를 3으로 권장합니다.
그룹 3의 플레이트 및 부재의 좌굴은 매우 복잡하며, 각 개별 사례에 대한 개별적인 평가가 필요합니다.
임계 하중 배율이 제안된 값(그룹 1의 경우 15, 그룹 2의 경우 3)보다 작은 플레이트에는 소성 설계를 사용할 수 없습니다. 이 경우 연결 설계를 위해 다른 방법이 필요합니다:
- 관련 설계 기준의 규정 검토, 예: Eurocode 또는 AISC Specification 또는 Design Manual
- EN 1993-1-5 부록 B의 일반 방법 – 비균일 부재에서 MNA 및 LBA 결과를 활용하여 세장 플레이트의 좌굴 저항을 결정
- IDEA StatiCa Member 애플리케이션에서 사용 가능한 불완전성을 포함한 기하학적·재료적 비선형 해석
IDEA StatiCa Connection의 선형 좌굴 해석 결과는 확정적인 검토가 아닙니다. 설계 기준은 충분한 지침을 제공하지 않습니다. 평가에는 엔지니어의 판단이 필요하며, IDEA StatiCa는 표준 설계 소프트웨어에서는 사용할 수 없는 고유한 도구를 제공합니다.
트러스의 연장부로서의 거셋 플레이트 – 임계 좌굴 계수가 15보다 클 경우 좌굴을 무시할 수 있는 그룹 1 플레이트의 예
임계 좌굴 계수가 3보다 클 경우 좌굴을 무시할 수 있는 그룹 2 플레이트의 좌굴 형상 예시
좌굴 해석에 사용되는 모델은 사용자가 응력-변형률 해석 유형(EPS)에서 설정한 지지 조건과 다른 지지 조건으로 지지됩니다. 지지 부재는 완전히 지지된 상태를 유지합니다. N-Vy-Vz-Mx-My-Mz로 설정된 빔의 모델 유형(응력-변형률 해석 유형에서 자유롭게 이동 가능)은 좌굴 해석에서 완전히 지지됩니다. 다른 모든 빔 해석 유형은 휨 모멘트와 축력이 구속되지만 횡방향 이동은 자유롭습니다.
- 모델 유형 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: 좌굴 모델의 지지 조건: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
- 모델 유형 N-Vy-Vz: 좌굴 모델의 지지 조건: N-Mx-My-Mz
- 모델 유형 N-Vz-My: 좌굴 모델의 지지 조건: N-Mx-My-Mz
- 모델 유형 N-Vy-Mz: 좌굴 모델의 지지 조건: N-Mx-My-Mz
강접합부의 경우 사용자가 휨 모멘트를 설정하며 짧은 빔 세그먼트의 좌굴은 관련이 없다고 가정합니다. 반면, 힌지 접합부의 경우 사용자는 축력과 전단력만 설정하고 휨 모멘트는 설정하지 않지만, 힌지 부재의 좌굴은 관련이 있으므로 좌굴 계수에 기여합니다. 아래 그림을 참조하십시오. "Model"은 응력-변형률 해석 유형의 모델을 나타내고, "Buckling"은 좌굴 해석의 모델을 나타냅니다.
