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구속 조건, 부재 길이 및 GMNA 대 MNA 해석에 대한 주요 인사이트

Steel

Connection

Member

Buckling

GMNA

MNA

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영어에서 AI로 번역됨

IDEA StatiCa에서 재료 비선형 해석(MNA)과 기하학적·재료 비선형 해석(GMNA)의 차이점, 부재 길이 및 구속 조건(모델 유형)을 이해하는 것은 정확한 설계를 위해 매우 중요합니다.

MNA는 재료 비선형성을 고려하며, 구조 기하학의 변화를 반영하지 않고 하중 하에서 재료가 어떻게 거동하는지에 초점을 맞춥니다. 반면, GMNA는 재료 비선형성과 기하학적 비선형성을 모두 포함하여 구조의 기하학을 변화시키는 변형을 고려함으로써 보다 포괄적인 해석을 제공합니다.

적절한 해석 유형의 선택은 특정 구속 조건과 부재 길이에 따라 달라집니다. 이러한 조건을 올바르게 설정하면 해석이 구조의 실제 성능과 일치하도록 보장할 수 있습니다. 구속 조건은 대칭 및 축방향 하중을 받는 연결의 경우 GMNA와 MNA 모두에서 연결의 내력과 거동에 전혀 영향을 미치지 않지만, 비대칭 연결의 경우에는 거동이 달라집니다. 비대칭 연결 은 편심으로 인해 축방향 하중을 받는 연결에서 불일치를 발생시키며, 모델링 과정에서 상당한 불확실성을 초래합니다. 구속 조건은 핵심 요소이며 응력 결과에 큰 차이를 만들어냅니다. 해석 유형과 구속 조건은 부재/연결의 거동에 크게 영향을 미칩니다. GMNA의 경우 2차 효과는 길이에 의존하며 부재 양쪽의 연결에도 영향을 받습니다. 다양한 거동에 대한 조사는 03장 MNA 대 GMNA - 접합부 설계 저항력에서 확인할 수 있습니다.

또한 수십 년간의 연구와 조사를 바탕으로 한 기본 설정에 따라 부재 길이를 유지하는 것이 중요합니다. 부재가 길어지면 내부 힘이 노드에서 멀리 떨어져 있어 힘의 경향이 달라질 수 있으므로, 연결부 인근이 아닌 다른 영역에서 파괴가 발생할 수 있습니다. 연결부와의 근접성 및 기본 길이는 내부 힘의 오차를 최소화하는 데 도움이 됩니다.

이 문서는 또한 거셋 플레이트와 같이 비대칭으로 조립된 연결과 IDEA StatiCa Member로 검증해야 하는 이차 힘에 대한 영향에 초점을 맞춥니다. IDEA StatiCa Connection에서 접합부에 연결된 부재의 구속 조건은 IDEA StatiCa Member에서 접합부의 거동과 일치해야 합니다. 올바른 구속 조건을 찾는 작업 흐름은 07장 예시: IDEA StatiCa Member 및 Connection에서의 비대칭 거셋 플레이트에 설명되어 있습니다. IDEA StatiCa Connection은 국부 좌굴 불안정성만을 다룬다는 점을 기억하십시오. 전체 좌굴은 지배적인 요소이며 전체 유한요소 해석 또는 가급적 연결 강성을 고려한 IDEA StatiCa Member를 사용하여 검토해야 합니다. 전체 초기 불완전성은 먼저 전체 유한요소 해석에서 연관 및 분석되어야 하며, 부재 모델에 하중 또는 추가 불완전성으로 투영되어야 합니다. 이 불완전성을 무시하면 구조 설계를 과소평가하는 결과를 초래할 수 있습니다.

01. 일반적인 MNA 대 GMNA 비교

재료 비선형 해석(MNA):

초점: 구조의 재료 비선형성만 고려합니다.
재료 비선형성: 재료가 탄성 한계를 초과하는 하중을 받을 때 나타나는 비선형 거동을 의미합니다. 강재나 콘크리트와 같은 재료에서 응력이 특정 임계값(항복 강도)을 초과하면 응력-변형률 관계는 더 이상 선형이 아닙니다. 이를 소성이라고 하며, 구조에 영구 변형이 발생할 수 있습니다.
주요 가정:
- 하중 과정에서 구조의 기하학은 변하지 않으며(선형 기하학적 거동), 변형은 원래 형상을 기준으로 계산됩니다.
- 구조는 재료 특성의 변화에 대해 해석되지만, 형상이나 구성의 변화는 고려하지 않습니다.

기하학적·재료 비선형 해석(GMNA):

초점: 재료 비선형성과 기하학적 비선형성을 모두 고려합니다.
재료 비선형성: MNA와 마찬가지로 GMNA는 탄성 한계를 초과하는 재료의 비선형 응력-변형률 관계(소성, 균열 등)를 고려합니다.
기하학적 비선형성: 구조가 변형될 때 기하학의 변화를 의미합니다. 구조가 큰 변형을 겪으면 원래의 기하학이 크게 변하며, 이는 내부 힘과 응력 분포에 영향을 미칩니다. 변형 자체가 하중 하에서 구조의 거동에 영향을 줍니다.
주요 가정:
- 하중이 가해짐에 따라 재료 특성과 구조의 기하학이 모두 변합니다.
- 이는 세장한 기둥이나 좌굴 하의 보, 또는 인장 막 구조와 같이 하중 하에서 구조의 새로운 형상을 고려해야 하는 큰 변형이 발생하는 구조에 더 정확합니다.
- 편심이 없는 경우 기하학은 변하지 않으므로 초기 불완전성의 존재가 필요합니다.

요약:

MNA: 재료 비선형성만 고려합니다(기하학적 효과는 무시됩니다).
GMNA: 재료 및 기하학적 비선형성을 모두 고려합니다(큰 변형으로 인한 기하학적 변화가 반영됩니다).

따라서 GMNA는 특히 상당한 변형이 발생하거나 편심 조립된 연결이 있는 구조에 대해 보다 포괄적인 해석을 제공합니다.

02. IDEA StatiCa Connection의 배경 모델

모델의 역학적 거동을 이해하려면 힘이 어떻게 전달되는지, 그리고 단일 부재의 모델 유형이 연결 거동에 어떻게 영향을 미치는지를 이해해야 합니다.

02.1. 수치 모델

수치 모델의 구성은 각 부재의 노드에서 내부 힘을 기반으로 예상되는 대로 거동하도록 보장합니다. 부재의 끝단은 변형을 허용하고 각 부재의 끝단을 인위적으로 강성화하지 않는 응축 요소로 고정됩니다. 연성 방정식은 응축 요소의 끝단에 포함되어 개별 부재의 하중을 재분배합니다.

응축 요소의 길이는 단면 폭과 높이의 최댓값의 4배로 취합니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{01) Numerical model behind IDEA StatiCa Connection}}}\]

모델 유형 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz

N-Vy-Vz-Mx-My-Mz 모델 유형은 모든 모델의 기본값으로 설정됩니다. 적절한 구속 조건이 있는 노드는 구속되지 않으며, 6개의 자유도가 모두 제한되지 않아 모든 힘을 적용할 수 있습니다. 다양한 강성은 부재와 전체 연결의 서로 다른 변형을 유발합니다. 주요 요점은 다음과 같습니다:

노드에서 6개의 자유도가 해제됩니다.
6개의 내부 힘을 모두 적용할 수 있습니다.
연결된 부재의 각 부분의 강성이 연결의 거동을 정의합니다.
기본 설정에 따라 부재 길이를 유지하십시오.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{02) Analytical model behind IDEA StatiCa Connection for constraint in horizontal member N-Vy-Vy-Mx-My-Mz}}}\]

모델 유형 N-Vy-Vz

구속 조건 N-Vy-Vz는 적용된 노드 부재의 자유도를 구속합니다. 회전 자유도 Rx-Ry-Rz가 모두 구속되어 내부 힘을 N-Vy-Vz만 추가할 수 있도록 내부 힘의 정의에 영향을 미칩니다. 이러한 구속 조건은 정적 체계를 변경하여 서로 다른 변형, 추가 반력, 응력 및 이차 반력 형태의 비적합성을 유발합니다. 기억해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다:

모델 유형 N-Vy-Vz는 운동학적 회전 운동을 방지하기 위한 단일 볼트 연결의 응력-변형률 해석에 활용해야 합니다.
구속 조건은 구속된 자유도에서 모멘트를 생성합니다 = 추가 응력, 이차 반력.
편심 조립된 연결에는 사용하지 마십시오 = IDEA StatiCa Member를 사용하십시오.
전단 하중의 위치는 관련이 없습니다. 왜냐하면 모든 휨 모멘트는 단부 지점을 통해 전달되기 때문입니다.
구속 조건은 단면 폭 또는 높이 중 큰 값의 4배의 기본 길이를 가진 보이지 않는 응축 요소의 끝단에 있다는 점을 유의하십시오.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{03) Analytical model behind IDEA StatiCa Connection for constraint in horizontal member N-Vy-Vz}}}\]

IDEA StatiCa Connection에서의 GMNA

중공 단면의 경우, 특히 직경 대 두께 비율이 높은 경우 기하학적 선형 해석은 접합부의 거동을 충분한 정밀도로 포착하지 못할 수 있으며, 내력이 과소평가되거나 과대평가될 수 있습니다. 중공 단면 접합부에는 보다 발전된 기하학적·재료 비선형 해석을 사용하는 것이 권장됩니다. 따라서 지지 부재가 중공 단면인 경우 GMNA 해석이 활성화됩니다. 그렇지 않은 경우, 코드 설정(GMNA 켜기/끄기)에 관계없이 전체 연결 모델 해석에서 기하학적 비선형성이 비활성화됩니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{04) Sections supporting the GMNA}}}\]

중공 단면 접합부의 일반적인 하중-변형 선도; 빨간색 곡선은 압축 하중을 받는 박벽 부재, 녹색 곡선은 압축 하중을 받는 일반 부재, 파란색 곡선은 예를 들어 인장 하중을 받는 X형 접합부에 해당합니다

03. MNA 대 GMNA - 접합부 설계 저항력

03.1. 대칭 연결 - N-Vy-Vz-My-Mx-Mz

구조물의 대부분의 연결은 대칭으로 조립된다고 가정합니다. 이는 거셋 플레이트가 양쪽에 배치되고 볼트가 균등하게 분포되어 수직력이 부재에 추가적인 휨을 유발하지 않음을 의미합니다. 이 시나리오에서 IDEA Connection 설계에서 GMNA 대 MNA의 차이는 큰 차이를 만들지 않습니다. 구조 엔지니어는 대부분의 경우 연결에서 큰 변형을 허용하지 않습니다. 이는 기하학적 비선형성이 연결/구조 요소 자체의 변형으로 인한 추가 응력을 유발하지 않기 때문입니다. 이것은 또한 탄성 및 소변형 가정에 매우 근접한 플레이트 설계를 위한 5% 소성 변형률 한계의 목표이기도 합니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{05) Symmetrical gusset plate and RHS section - only axial forces, model type N-Vy-Vz-Mx-My-Mz, equilibrium on }}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{06) JDR analysis, differences between GMNA vs MNA}}}\]

GMNA에 의해 유발된 막 강성 증대 효과가 고려되었습니다. 이로 인해 응력 상태를 증가시킨 추가 막 응력으로 인해 내력이 약간 낮아졌습니다. Von-Mises 등가 응력이 더 일찍 5% 소성 변형률에 도달했습니다. 최대 힘의 차이는 2.6%로 유의미한 차이가 아닙니다.

03.2. 대칭 연결 - N-Vy-Vz

구속 조건 N-Vy-Vz는 수평 보의 노드에서 회전을 구속합니다(평행 이동만 허용). 대칭성으로 인해 지점에서 0에 가까운 매우 작은 모멘트가 발생합니다. 대칭 구속 조건과 축방향 힘만 있는 경우 결과에 변화가 없을 것으로 판단됩니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{07) Model of symmetrically assembled gusset plate and RHS section - only axial forces included and, model type N-Vy-Vz, equilibrium on}}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{8) JDR analysis, differences between GMNA vs MNA}}}\]

03.3. 비대칭 연결 - N-Vy-Vz-My-Mx-Mz

편심으로 인해 비대칭으로 설계된 연결은 추가 휨 모멘트와 2차 효과에 취약합니다. 이러한 유형의 연결은 일반적으로 설계하기 까다롭습니다. 다음 예시에서 결과의 차이를 보여줍니다:

\[\textsf{\textit{\footnotesize{09) Asymmetrical gusset plate and RHS section - only axial forces, model type N-Vy-Vz-Mx-My-Mz, equilibrium on}}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{10) JDR analysis, differences between GMNA vs MNA}}}\]

내력의 차이는 상당합니다. 이는 GMNA에서 하중 증분마다 새로운 변형된 연결 기하학이 생성되어 추가적인 휨 응력이 발생하기 때문입니다. MNA의 경우 하중 증분이 비변형 모델에 누적되어 이러한 추가 응력이 방지됩니다. 이는 편심 연결이 연결의 강성에 의해 구동되는 2차 효과에 취약함을 의미합니다. 제시된 모델의 내력 차이는 33%이지만, 이 값은 다른 거셋 플레이트 설정에서 더 높을 수 있습니다.

03.4. 비대칭 연결 - N-Vy-Vz

수평 보의 노드에서 회전 구속 조건은 변형을 방지하고 지점에서 모멘트 증가(이차 반력)를 유발합니다. 이러한 구속 조건으로 인해 연결 자체의 내력에 상당한 차이가 있습니다. 구속 조건 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz와 구속 조건 N-Vy-Vz의 내력을 비교하면 26.8%의 차이가 있습니다. N-Vy-Vz 구속 조건을 가진 모델이 더 높은 내력을 나타냅니다. 유사한 차이가 GMNA에서도 관찰됩니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{11) Asymmetrical gusset plate and RHS section - only axial forces, model type N-Vy-Vz, equilibrium on }}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{12) JDR analysis, differences between GMNA vs MNA}}}\]

03.5. GMNA 대 MNA - 접합부 설계 저항력의 결론

\[\textsf{\textit{\footnotesize{13) Summary of results from stress-strain analysis for default length of the members}}}\]

IDEA StatiCa 앱의 기본 설정에서 내력만을 기준으로 요약하면 다음과 같습니다:

대칭 및 축방향 하중을 받는 연결의 경우 구속 조건은 GMNA와 MNA 모두에서 연결의 내력과 거동에 전혀 영향을 미치지 않습니다.
비대칭 연결에 수직력이 적용되면 구속 조건이 중요해지며, 이차 힘으로 인해 GMNA와 MNA 사이에 결과의 차이가 발생합니다.
비대칭 연결은 편심으로 인해 축방향 하중을 받는 연결에서 불일치를 발생시키며, 모델링 과정에서 상당한 불확실성을 초래합니다. 구속 조건은 핵심 요소이며 응력 결과에 큰 차이를 만들어냅니다.
편심 조립된 연결에 대한 첫 번째 권장 사항 -> MNA 해석을 실행하고 이 문서의 지침을 따르십시오.
GMNA의 경우 2차 효과는 길이에 의존하며 부재 양쪽의 연결에도 영향을 받습니다. 이 구성은 상당한 불확실성을 초래하므로 연결 설계에 활용할 수 없습니다. 두 번째 권장 사항은 연결과 부재의 적절한 거동을 파악하기 위해 IDEA StatiCa Member를 사용하는 것입니다.
막 강성 증대 효과를 감지하기 위해 RHS, SHS 또는 튜브 단면의 펀칭 또는 국부 효과에만 GMNA를 사용하십시오.

04. 부재 길이가 결과에 미치는 영향

부재 길이는 수십 년간의 연구와 조사에서 비롯됩니다. 연결은 구조물의 국부 영역이며, IDEA StatiCa Connection에서는 전체 보의 길이보다 연결 인근의 거동을 이해하는 데 주력합니다. 전체 길이에서는 전체 유한요소 해석 도구가 주도적인 역할을 합니다.

04.1. 대칭 거셋 플레이트 연결 - 축방향 하중만

축방향 하중과 MNA 해석을 사용하여 구조의 응답을 결정합니다. 위에서 언급한 바와 같이 GMNA는 대칭으로 조립된 연결의 응답을 변경하지 않습니다. 관련 부재 길이의 기본값인 1.25배와 다양한 구속 조건을 가진 관련 부재 길이의 10배 사이의 비교가 아래에 요약되어 있습니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{14) JDR analysis, MNA, default length of the member and axial load only}}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{15) JDR analysis, MNA, 10*height of the member and axial load only}}}\]

04.2. GMNA 대 MNA - 접합부 설계 저항력 - 비표준 길이의 결론

IDEA StatiCa 앱에서 관련 부재의 비표준 길이에 대한 내력만을 기준으로 요약하면 다음과 같습니다:

\[\textsf{\textit{\footnotesize{16) Summary of results from stress-strain analysis for a nonstandard length of the members}}}\]

축방향 하중을 받는 대칭 설계 연결의 경우, 해석 유형, 길이 및 구속 조건은 내력에 최소한의 영향을 미칩니다.
차이는 최대 10%입니다. 불일치의 더 높은 비율은 N-Vy-Vz 구속 조건에 의해 발생합니다(축방향 하중 및 이 연결에만 해당). 불일치는 다른 파괴 위치로 인해 발생합니다.
부재가 길어지면 내부 힘이 노드에서 멀리 떨어져 있어 힘의 경향이 달라질 수 있으므로, 연결부 인근이 아닌 다른 영역에서 파괴가 발생할 수 있습니다. 연결부와의 근접성 및 기본 길이는 내부 힘의 오차를 최소화하는 데 도움이 됩니다.
기본 설정에 따라 부재 길이를 유지하십시오.

04.3. 축방향 하중만 있는 비대칭 거셋 플레이트 연결을 어떻게 처리해야 합니까?

위에서 언급한 조언은 비대칭으로 조립된 연결을 시뮬레이션하고 설계하는 데 매우 중요합니다. 해석 유형과 구속 조건은 부재/연결의 거동에 크게 영향을 미칩니다. 그렇다면 어떤 해석과 구속 조건을 사용해야 하는가라는 질문이 생깁니다. 놀랍게도 이러한 해결책 중 어느 것도 IDEA StatiCa Connection에서는 사용할 수 없습니다. 대신 IDEA StatiCa Member를 사용하여 부재와 연결의 적절한 거동을 시뮬레이션하는 것이 방법입니다. IDEA StatiCa Connection의 구속 조건과 해석 유형은 두 번째 연결과 부재 길이에 대한 정보가 없기 때문에 정확한 해를 예측할 수 없습니다. 이는 연결 설계에 대한 불명확한 결론으로 이어집니다. GMNA와 구속 조건 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz의 경우(그림 17)에서 볼 수 있듯이, 2차 효과로 인해 내력이 가장 낮습니다. 부재 길이를 늘리면 강성이 급격히 떨어지며, 이는 그림 18에서 명확하게 나타납니다. GMNA와 기본 길이의 10배에서 내력은 5.9%에 불과했습니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{17) JDR analysis, 1.25*default length of member, N-Vy-Vz-Mx-My-Mz}}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{18) JDR analysis, 10*default length of member, N-Vy-Vz-Mx-My-Mz}}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{19) JDR analysis, 10*default length of member, N-Vy-Vz}}}\]

부재 길이를 기본값으로 유지하십시오 - 연구와 수십 년간의 조사에서 비롯된 설정
더 긴 부재 = 내부 힘 재분배 측면에서 오차 증가
더 긴 부재 = 연결부 인근이 아닌 다른 파괴 영역, 전체적인 문제가 아닌 국부적인 문제를 해결하는 것
두 가지 미지수(실제 부재 길이 및 반대편 연결)로 인해 2차 효과는 길이에 의존합니다 = 길이가 증가하면 내력이 낮아집니다. 해석된 부재의 반대편 연결은 IDEA StatiCa Connection에서 알 수 없는 강성으로 인해 내력을 결정합니다.
비대칭으로 조립된 연결에는 IDEA StatiCa Member를 사용하십시오

05. 비적합성 - 이차 힘

해석 후 확인된 비적합성은 모델에 대한 추가적인 일반 정보를 제공합니다. 이차 힘은 노드에서의 회전 구속으로 인해 발생합니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{20) Nonconformity, secondary forces, one bolt connections}}}\]

N-Vy-Vz 모델 유형은 회전을 구속합니다 - 이차 힘이 나타납니다.
이차 힘은 관련 부재의 응력 상태를 변화시킵니다.
합리적인 응력 상태 범위에 있는지 확인하기 위해 이차 힘의 영향은 IDEA StatiCa Member로 검증해야 합니다.

06. 결론 및 연결 설계에 대한 조언

06.1. 대칭으로 조립된 연결

연결은 내력의 큰 변동에 취약하지 않으며 안전하고 경제적인 설계로 이어집니다.
부재의 길이는 연결 자체의 내력에 영향을 미치지 않습니다. 그러나 부재 길이가 변경되면 비현실적인 힘과 조기 파괴로 이어질 수 있지만, 연결부 인근이 아닌 다른 위치에서 발생합니다. 따라서 부재 길이를 기본 설정으로 유지하는 것이 권장됩니다.

06.2. 비대칭으로 조립된 연결

- 부재 길이의 기본 설정

GMNA는 결과에 영향을 미치며 MNA와 비교하여(이 경우 설정 및 기본 길이의 경우) 기하학적 비선형성으로 인해 최대 33% 낮은 내력을 나타냅니다.
구속 조건은 결과에 크게 영향을 미칩니다. 회전 구속 및 변형의 낮은 영향으로 인해 N-Vy-Vz 구속 조건에서 더 높은 내력이 나타납니다. 구속 조건이 중요합니다.

- 비표준 부재 길이 - 10*h

MNA 해석은 부재 길이의 기본 설정과 동일한 내력을 나타냅니다.
GMNA는 MNA와 비교하여 N-Vy-Vz 구속 조건에서 15% 차이를 나타내지만 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz에서는 38%를 나타냅니다. 차이는 길이로 인한 부재의 다른 휨 강성과 변형을 결정할 부재 끝단의 두 번째 연결에 대한 정보 부재로 인해 발생합니다.

06.3. 연결 설계를 위한 권장 사항

부재 길이를 기본값으로 유지하십시오.
대칭으로 조립된 연결은 축방향 하중을 받는 거셋 플레이트에 대해 해석 유형, 부재 길이 및 구속 조건에 독립적입니다.
비대칭으로 설계된 거셋 플레이트에는 다음을 활용하십시오:
- IDEA StatiCa Member.
IDEA StatiCa는 한계가 있으며 편심 하중을 받는 거셋 플레이트는 올바른 설계 절차에 도달하기 위해 부재의 길이와 부재 끝단의 연결과 같은 보완 정보가 필요한 경우 중 하나입니다.

07. 예시: IDEA StatiCa Member 및 Connection에서의 비대칭 거셋 플레이트

부재 애플리케이션이 제공하는 레버리지와 관련된 섹션의 목적은 구조물의 서브모델을 활용할 때 불일치와 중요 영역을 식별하는 것입니다. 이 섹션에는 부재의 길이와 중요 부재의 반대편에 위치한 이차 연결의 구성과 같은 필수 정보가 포함되어 있습니다.

07.1. IDEA StatiCa Member의 모델

기둥 사이의 수평 거리는 6미터로 설계되었습니다. 이 설계는 수평 부재의 양 끝단에 비대칭으로 조립된 거셋 플레이트를 특징으로 합니다. 기둥은 관련 부재의 상단과 하단 모두에 고정 경계 조건을 가집니다. 모든 자유도가 구속되는 반면, 힘이 가해지는 기둥에서는 수평 이동이 허용됩니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{21) Member model, constraints, loads}}}\]

수평 및 수직 부재로 구성된 시스템을 통해 최대 110 kN의 힘을 전달할 수 있습니다. 이 힘을 초과하면 시스템이 불안정해지며, 임계 후 거동 해석이 필요합니다. 이는 구조 엔지니어가 의도하는 초점이 아닙니다. MNA(재료 비선형 해석)와 GMNA(기하학적·재료 비선형 해석)의 내력은 최대 1.1% 등가 소성 변형률에 도달하여 적절합니다. 이는 극한 한계 상태에 대한 설계 기준 변형률과 일치하는 5%의 하한 수준을 나타냅니다. 관찰할 수 있듯이, 임계 좌굴 계수는 전체 좌굴에 대해 5.67의 값을 달성했으며, 형상은 횡방향(면외) 플레이트의 작은 강성으로 인해 사인파 형상을 모방합니다. 두 번째 모드 형상은 첫 번째 형상에 직교하며 전체 좌굴 불안정성 형상을 유발합니다. 세 번째 형상은 국부 플레이트 좌굴을 나타내며, 이는 IDEA StatiCa Connection에서 확인할 수 있어야 합니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{22) Results, Equivalent Stress, Linear Buckling - first mode shape (global buckling)}}}\]

\[\textsf{\textit{\footnotesize{23)Linear Buckling - second mode shape (global buckling), third mode shape (local plate buckling)}}}\]

IDEA StatiCa Member의 작동 방식을 참조하십시오.

07.2. 비대칭 거셋 플레이트: MNA 대 GMNA - N-Vy-Vz-Mx-My-Mz

IDEA StatiCa Connection에서의 응력&변형률 - MNA

IDEA StatiCa Connection의 MNA와 IDEA StatiCa Member 간의 비교는 중요한 차이점을 드러냅니다. 모델 유형 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz는 6개의 내부 힘을 모두 전달할 수 있습니다. IDEA StatiCa Connection에서 수평 부재에 적용할 수 있는 최대 수직력과 해당 내력은 압축 하에서 87 kN입니다. 이는 4.3%의 소성 변형률을 초래하며, 휨 및 축방향 응력의 조합으로 인해 기둥의 용접 플레이트에서 파괴 모드가 발생합니다. 관찰된 변형 형상은 수평 부재가 자유단을 가진 캔틸레버로 기능함을 나타냅니다. 이 변형은 IDEA StatiCa Member에서 생성된 형상과 일치하지 않습니다. 모델 유형 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz는 자유단만 모델링되고 반대편 끝단의 요소 지지가 누락되어 있기 때문에 구조물에서 편심 연결의 작용을 적절히 나타내지 못합니다. 이 작용은 모델 유형 N-Vy-Vz를 사용하여 시뮬레이션할 수 있습니다. 잔류 힘은 연결 중심의 이동 및 회전으로 인해 발생하며, 이는 힘에 편향을 유발할 수 있습니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{24) Plastic strain, failure mode, deformation}}}\]

IDEA StatiCa Connection에서의 응력&변형률 - GMNA

GMNA는 이러한 프로파일에 대한 국부 펀칭 및 막 강성 증대 효과로 인해 SHS 및 RHS 단면에 적합합니다. 이 고급 해석을 적용하면 임계 플레이트의 응력 상태를 증가시키는 2차 모멘트도 얻을 수 있습니다. 이로 인해 파괴가 발생하기 전에 적용할 수 있는 하중 수준이 상당히 낮아집니다. 해는 MNA와 동일한 상대 변형을 제공합니다. 모델은 파괴 모드에 도달하기 전에 수평 부재에 57 kN의 축방향 하중만 지지할 수 있으며, 이는 MNA에 비해 내력이 약 35% 감소한 것을 나타냅니다. 또한 모델 유형 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz는 모델 유형의 오용으로 인한 오차를 심화시키므로 이 해석에 적합하지 않습니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{25) Plastic strain, failure mode, deformation}}}\]

IDEA StatiCa Member에서의 응력&변형률

IDEA StatiCa Member의 모델은 안정성 문제 발생 이전에 수평 부재에서 110 kN의 축방향 하중을 성공적으로 전달했습니다. 부재가 이 더 높은 하중을 지지할 수 있는 능력은 반대편의 연결 구성과 부재의 길이를 이해하는 서브모델의 특성에 기인합니다. 이러한 인식은 변형의 변화와 응력의 재분배를 가능하게 합니다. 이 맥락에서 부재는 IDEA StatiCa Member 내에서 힌지 부재로 작동하는 반면, IDEA StatiCa Connection에서는 캔틸레버 부재로 기능합니다. 이는 모델 유형 N-Vy-Vz-Mx-My-Mz가 편심 거셋 플레이트에 적합하지 않다는 결론으로 이어집니다.

\[\textsf{\textit{\footnotesize{26) Deformed shape comparison between the Member and Connection model}}}\]