ULS 결과의 일반적인 설명 - 상세 애플리케이션

이 섹션에서는 강도 및 정착 (ULS 검토)에 초점을 맞춥니다. ULS 검토 중 하나를 선택하면 상단 리본에 새 탭(Results)이 나타납니다. 

왼쪽에서 자동 극값, 특정 ULS 조합 또는 증분에 대한 결과를 표시할지 선택할 수 있습니다. 비선형 계산이 사용된다는 점을 기억하세요(강재 및 콘크리트에 대해 소성 변형률이 허용됩니다). 또한 ULS 조합 또는 개별 하중 케이스만 고려됩니다.

다음 버튼들은 현재 결과 간 전환에 사용됩니다.

Results 탭의 마지막 버튼들은 그래픽 출력 편집(메시 표시, 뷰 축척 또는 극값 표시)에 사용됩니다.

콘크리트

여섯 가지 가능한 결과를 확인할 수 있습니다. 하나씩 살펴보겠습니다. 

응력 검토값 

첫 번째 값은 콘크리트 강도에 대한 재료 이용률 수준을 나타냅니다. 즉, 콘크리트 응력과 콘크리트 강도의 비율을 보여줍니다. 한계값이 결정되는 방법에 대해서는 다음 문서를 참조하세요. 

• 극한 한계 상태 해석

콘크리트 압축 응력

다음 옵션은 적용된 하중 비율에 대한 콘크리트 응력 σ_c 분포를 표시합니다. 주 응력 σ₂라고도 합니다. 

콘크리트 압축 변형률

결과 탭에서 세 번째 아이콘을 누르면 적용된 하중 비율에 대한 콘크리트 변형률 ε_c 이 표시됩니다. 주 변형률 ε₂라고도 합니다. 

콘크리트 압축 소성 변형률

콘크리트의 소성 거동 발생을 확인하려면 콘크리트 압축 소성 변형률로 이동하세요. 콘크리트가 응력-변형률 선도의 소성 구간에 있는 영역을 표시할 수 있습니다.

주 응력 방향

이 기능은 주 응력의 방향을 보여줍니다. 콘크리트의 인장이 제외되므로 압축 벡터만 표시됩니다.

압축 강도 저감 계수

여섯 번째 옵션은 횡방향 변형률로 인한 콘크리트 압축 강도 저감 분포를 보여줍니다. 이것이 압축 연화 효과입니다. 이 현상(k_c2)은 강도에 따른 콘크리트의 취성 증가와 함께 계수 k_c를 통해 고려됩니다.

자세한 내용은 다음 문서를 참조하세요: 재료 모델 (EN).

철근

강재의 경우, 콘크리트와 유사하게 결과를 표시하는 여러 옵션이 있습니다. 일반적으로 철근의 응력 및 변형률과 응력 또는 변형률과 한계값의 비율을 표시할 수 있습니다.

응력 또는 변형률과 한계값의 비율

처음 두 아이콘을 사용하면 응력 및 변형률과 한계값의 비율을 확인할 수 있습니다. 세 번째 아이콘은 응력과 항복 응력의 비교를 보여줍니다. 즉, 재료 이용률 수준을 확인할 수 있습니다. 

응력 및 변형률

위에서 언급한 것 외에도 철근의 변형률(ε_s) 또는 응력(σ₂)을 표시하는 옵션이 있습니다. 데이터 탭에서 개별 철근을 하나씩 확인할 수 있습니다. 또는 메인 창에서 모델과 개요를 확인할 수 있습니다.  

정착

정착은 ULS에서 사용 가능한 마지막 결과입니다.

계산에 입력되는 힘이 어디서 오는지 이해하기 위해 먼저 개별 구성 요소에 대해 설명하겠습니다.

부착 응력

부착 응력 𝜏_b (철근 표면의 응력)은 콘크리트(2D 요소)와 철근(1D 요소) 사이의 연결을 나타내는 부착 요소의 변형으로부터 계산됩니다. 이 관계는 응력-변형 함수로 표현되며, 아래 그림을 참조하세요.

슬립이 허용된다는 점에 유의하세요.

f_bd*  - 항복 부착 응력
f_bd    - 한계 부착 응력
G_b - 탄성 구간의 전단 강성
R_f - 경화 계수
δ_{u, max} - 극한 슬립

소성 구간에 도달하면 - 𝜏_b = f_bd*, 응력(𝜏_b)은 변형(δ_u)에 비해 더 이상 크게 증가하지 않습니다. 그 시점(𝜏_b = f_bd*)에서 부착 응력 비율 검토(𝜏_b/f_bd) 값이 99% 이상이 됩니다. 한계 변형 δ_{u, max} 에 도달할 때까지 검토를 통과합니다.

정착력 

선택한 철근 정착 유형을 나타내는 스프링에 의해 전달되는 힘을 정착력이라고 합니다. 최대* 정착력은 다음 공식에 따라 계산됩니다 - F_au=β⋅A_s⋅f_yd, ​여기서:

β             정착 유형에 따른 정착 계수,

A_s            철근 단면적,

f_yd           철근 항복 강도의 설계값.

*최대 힘은 완전 이용 시 철근에서 달성될 수 있습니다. 실제로 스프링에 의해 전달되는 힘 F_a는 철근의 실제 응력으로부터 계산되며, 콘크리트와 철근 사이의 부착 모델(점착력)에 따라 철근 길이를 따라 포착된 힘만큼 추가로 감소됩니다. 

정착의 이론적 배경과 부착 모델에 대해 자세히 알아보려면 다음 문서를 참조하세요: 

• 유한요소 유형

전체 힘

전체 힘 F_tot은 유한요소 해석의 결과이며 두 가지 방법으로 정의할 수 있습니다.

\[F_{tot}=A_{s}\cdot \sigma_{s}\]

여기서 A_s는 철근 단면적이고 σ_s는 철근의 응력입니다.

부착 응력 검토값

선택한 (그룹) 철근에 대한 부착 응력(𝜏_b)과 극한 부착 강도의 비율이 표시됩니다. 철근과 인접 콘크리트 사이의 극한 부착 강도에 대한 이용률 수준을 보여줍니다. 

힘 검토값

힘 검토값은 철근의 전체 힘(F_tot)과 한계값의 비율입니다. 힘의 한계값은 다음 두 값 중 최솟값으로 계산됩니다:

• 극한 부착 강도를 가정하여 철근 끝단부터 관심 지점까지 발현되는 힘과 극한 정착력의 합으로 계산된 힘
• 철근의 극한 강도

즉, F_lim은 극한 정착력과 철근의 극한 저항을 고려한 철근의 극한 힘입니다.

F_tot 및 F_lim에 대해 자세히 알아보려면 다음 문서를 참조하세요:

• 극한 한계 상태 해석