올바른 하중 위치 정의 방법 (Forces in)
실제 힌지 vs 이론적 힌지
계산 모델이 연결부의 실제 형상 및 정적 거동과 일치하도록 하려면, 연결부에서의 휨 모멘트 형상과 전단력의 위치를 고려해야 합니다. 모멘트 연결과 힌지 연결의 모델링 차이를 보여주기 위해, 기둥에 연결된 수평 보의 간단한 예를 사용합니다.
모멘트 연결
다음은 모멘트 연결의 개략적인 "실제" 형상(왼쪽)과 해석에 사용되는 구조 모델(오른쪽)입니다.
IDEA StatiCa Connection의 하중 효과 탭에서, 연결부의 각 부재가 노드(일반적으로 연결부의 중심, 부재 축의 교차점)에 작용하는 힘을 정의합니다. 위 그림의 표에는 수평 부재 B가 기둥에 작용하는 힘도 나타나 있습니다. 수평 부재의 내력 다이어그램은 다음과 같습니다.
IDEA StatiCa Connection에서 부재를 따라 작용하는 휨 모멘트는 선형으로 단순화됩니다. 연결 부재의 시작점에서 지정된 휨 모멘트가 적용되며, 모멘트는 지정된 전단력에 의해 기울기가 정의되는 선형 함수로 노드에서 멀어지는 방향으로 진행됩니다.
휨 모멘트 분포 및 기타 중요한 정보를 다루는 영상을 시청하십시오.
힌지 연결
힌지 연결의 경우, 연결부에서의 휨 모멘트는 영(0)입니다. 힌지 연결된 수평 부재의 휨 모멘트 및 전단력 다이어그램은 다음 그림에 나타나 있습니다. 연결 애플리케이션에서 대응하는 내력을 유발하려면 전단력 Vz= -40 kN과 영(0)의 휨 모멘트 My를 지정해야 합니다. 이 경우, 전단력 위치(즉, 영 휨 모멘트의 위치)가 노드(연결부의 중심)에 있다고 합니다.
위 그림은 접합부의 위치가 노드(연결부의 중심)에 직접 있는 이론적 상황에 해당합니다. 이것이 전체 해석 모델에서 힌지 연결을 일반적으로 모델링하는 방식입니다. 그러나 실제 구조물에서는 회전점(힌지)이 접합부의 중심(노드)에서 이동되어 있습니다. 예를 들어, 수직 핀 플레이트를 사용한 볼트 체결 보-기둥 전단 연결의 경우, 접합부는 볼트 군의 도심에 있다고 가정할 수 있습니다.
다음 그림에서 볼 수 있듯이, 모델에서 접합부의 실제 위치를 고려하지 않으면 실제 힌지 위치에서 영이 아닌 휨 모멘트가 발생합니다(그림의 왼쪽). 이는 명백한 오류입니다. 이를 방지하는 방법은 연결된 요소에서 전단력 위치(따라서 영 휨 모멘트 위치)를 조정하는 것입니다(오른쪽).
힘의 위치 설정
애플리케이션에서 전단력의 위치는 해당 부재의 모델 섹션에서 정의할 수 있습니다. 두 경우의 차이점은 다음과 같습니다:
왼쪽: 노드에서의 힘(Forces in Node) 오른쪽: 볼트에서의 힘(Forces in Bolts)
왼쪽 상황에서는 힌지 지점에 휨 모멘트가 발생하여 부재가 위쪽으로 회전하게 됩니다. 이 모멘트(노드 지점에서 선형적으로 증가하는 전단력에서 발생)는 수평 부재의 잘못된 거동을 유발합니다.
힌지 위치에서 전단력이 작용하도록 설정을 변경하면 쉽게 수정할 수 있습니다. 이 경우(오른쪽 그림), 수평 보는 예상대로 처짐이 발생합니다.
세 번째 옵션은 위치에서의 힘(Forces in Position)입니다. 일부 작업, 특히 더 기본적인 작업의 조합으로 연결을 생성할 때(예: 스티프너 플레이트, 절단, 볼트 그리드), 볼트에서의 힘(Forces in Bolts) 기능은 효과가 없으며 영 휨 모멘트가 가정된 힌지로 이동하지 않습니다.
따라서 위치에서의 힘(Forces in Position) 방법을 선택하고 적절한 X 거리를 입력해야 합니다.
버전 23.1부터 부재 면에서의 위치에 대한 전단력을 정의하는 옵션이 추가되었습니다. 해당 문서를 읽고 전단력 위치 입력 및 시각화에 대해 알아보십시오.
힌지 연결은 종종 전단 연결이라고도 합니다. 전단력의 위치는 전단 연결의 유형에 따라 다를 수 있으며, 영 휨 모멘트가 볼트 군의 무게 중심에 있다고 보편적으로 가정할 수 없음을 강조해야 합니다. 문서 전단 연결이 휨 모멘트를 전달하는 경우에서는 개별 전단 연결 유형 간의 차이점을 더 자세히 설명합니다.
웨비나 녹화
전단력의 위치가 논의된 과거 웨비나 녹화를 참조하십시오.
구조 모델에서 얻은 절점 내력의 위치는 편심에 의해 원점에서 이동될 수 있습니다. 이 효과는 연결부에 작용하는 내력을 과소평가하게 됩니다. 작업에서 직접 내력의 위치를 변경하고 잘못된 결과를 방지하는 방법을 살펴보겠습니다.
첨부 다운로드
- How to define correct load position (Forces in) (1).ideaCon (IDEACON, 38 kB)