RCS - 하중 단계

하중 단계 탭에서의 목표는 단면의 초기 응력-변형률 상태를 정의하는 것입니다. 이는 시공의 각 단계에서 영구 하중, 프리스트레싱, 크리프 및 건조수축으로 인한 단면의 응력 상태입니다. 입력값은 전체 구조 해석 유한요소법 모델에서 얻습니다. 이 초기 상태로부터 추가 하중(변동 하중 등)을 적용하여 재료의 작동 다이어그램을 고려하면서 SLS 및 ULS에서의 단면 응답을 계산합니다. 하중 단계 탭에서는 단계별(합성) 단면을 포함한 일반 단면의 초기 상태를 정의할 수 있어 방법의 범용성을 확보합니다. 합성 단면에 관심이 있으시면 다음 튜토리얼을 참고하시기 바랍니다: RCS에서 합성 콘크리트 단면의 구조 설계 (EN).

이 문서에서는 하나의 프리스트레싱 케이블이 있는 단순 보를 예시로 하중 단계를 설명합니다. 

고정 하중에 의한 휨 모멘트 M_dl, 활하중에 의한 휨 모멘트 M_ll, 프리스트레스에 의한 휨 모멘트 M_p가 있습니다. 또한 프리스트레스에 의한 축력 N_p도 있습니다. 보와 내력은 아래 그림에서 설명합니다.

M_dl + M_p = 0 kNm임을 알 수 있습니다. 이는 결과를 보다 명확하게 이해하기 쉽도록 하기 위한 것입니다. 표시된 내력 N_p 및 M_p는 장기 손실 이후의 값입니다.

크리프 및 건조수축으로 인한 내력도 이 단순 예시에서는 영(0)입니다.

단면 S1은 아래 그림에 나타나 있습니다.

RCS 파일이 생성되어 첨부되어 있습니다. 

먼저, 시공 단계는 설계 부재 -> 시공 단계에서 정의할 수 있습니다. 각 단계별로 단계의 시간 및 프리스트레스 적용을 설정할 수 있습니다. 새로운 단계를 추가할 수도 있습니다.

각 하중 극값에 대한 시간을 지정하면 설계 검토가 수행될 시간(시공 단계)이 정의됩니다.

초기 상태

하중 단계에서 초기 상태를 결정하는 두 가지 방법이 있습니다:

• 계산
• 사용자 입력 / 가져오기

앞서 설명한 바와 같이, 초기 상태는 특성값으로 모든 고정 하중(영구 하중), 크리프, 건조수축 및 프리스트레스의 총 효과로 정의됩니다.

이후 설명은 두 번째 단계 18250d에 대해서만 진행합니다.

합성 단면의 초기 상태에 대한 자세한 내용은 RCS에서 프리스트레스트 합성 단면의 설계를 참고하십시오.

계산

영구 하중의 증분(고정 하중, 크리프 및 건조수축의 합산)을 표에 입력해야 합니다. 프리스트레스 효과는 여기에 입력하지 않으며, 이후 표에서 정의되고 자동으로 포함됩니다. 특정 시공 단계에 대해 표의 각 행에는 증분값만 입력됨을 유의하십시오.

이 예시에서는 t=28d 단계에 대해 N=0 kN 및 M = M_dl = 222.8 kNm을 입력합니다.

이 방법의 단점은 마지막 단계의 값을 얻기 위해 단면의 전체 하중 이력을 정의해야 한다는 것입니다. 

사용자 입력 / 가져오기

고정 하중, 크리프, 건조수축 및 프리스트레스의 합산값을 표에 입력해야 합니다. 

이 예시에서는 t=18250d 단계에 대해 N=-495 kN 및 M = M_dl + M_p = 0 kNm을 입력합니다. 

중요한 점은 이 단계(표의 각 행)가 사용자 입력 / 가져오기 방법에서 독립적이라는 것입니다. 즉, 모든 행을 채울 필요가 없으며, 검토하지 않을 단계의 행은 생략할 수 있습니다. 다시 말해, 첫 번째 행을 채우지 않아도 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.

프리스트레싱

프리스트레싱 입력에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 프리스트레싱 손실 추정 - 텐던에 최대 응력을 적용하고 계수를 입력합니다.

• 장기 손실 후 응력 - 유한요소법 모델에서 직접 읽은 최종 응력을 입력합니다. 

두 방법 모두 최종 응력이 동일함을 확인할 수 있습니다.

프리스트레싱의 총 효과

프리스트레싱 총 효과 표는 텐던의 형상 및 응력으로부터 계산된 1차 내력과 수동으로 입력해야 하는 2차 내력을 보여줍니다.

내력

하중 단계 탭에서 영구 내력을 불러올 수 있습니다. 영구 내력은 수동으로 입력할 수도 있으며, 차이는 없습니다.

Υ_Gj,sup의 자동 포함 기능을 사용할 수 있습니다. 그러나 보다 명확한 설명을 위해 계수를 1.0으로 설정합니다. 전체 버튼을 클릭하면 영구 하중이 채워집니다.

사용자 입력 / 가져오기 방법 또는 계산 방법 모두에서 동일한 내력을 얻을 수 있습니다. 물론, 앞서 설명한 대로 값을 설정해야 합니다.

마지막 항목은 활하중입니다. 표에 값을 입력하기만 하면 됩니다.

결과

상황은 N-M-M 유형의 응답 결과로 설명됩니다. 초기값(주황색)과 증분(녹색)이 활성화되어 있습니다.

단면이 압축만 받는 초기 상태(M_dl + M_p = 0 kNm)를 확인할 수 있습니다. 활하중으로 인한 증분도 확인할 수 있습니다. 총 결과 유형은 초기값과 증분의 합산입니다.

첨부 파일에서 계산 방법과 사용자 입력 / 가져오기 방법의 결과가 동일함을 확인할 수 있습니다.

첨부 다운로드

• Action stages explanation.zip (ZIP, 73 kB)