강성 해석 - W형강과 HSS 모멘트 연결 (AISC)

이 예제는 Larry S. Muir와 Carlo Lini의 논문 "Shearly Perfect"에서 발췌하였습니다:

https://lsc-pagepro.mydigitalpublication.com/publication/?m=7946&i=669446&view=articleBrowser&article_id=3736617&pre=1

스팬 30피트의 W16x31 보가 HSS 10x10x1/2 기둥에 연결되어 있으며, 10 kips의 전단력과 318 kip-in의 휨 모멘트를 받습니다.

이 연결은 플랜지가 기둥에 직접 용접되어 있기 때문에 종종 강체 연결로 분류됩니다. 그러나 중공 단면 기둥의 벽은 직접적인 지지를 받지 않아 상당한 변형이 발생합니다. 저자들은 이 연결의 강성을 추정하기 위한 매우 단순화된 방법을 제시합니다:

IDEA StatiCa는 유한요소법에 기반한 철저한 강성 해석을 제공합니다. 여러 값이 표시됩니다:

• M_Ed - 설정 휨 모멘트
• M_j,Rd - 연결 하중 저항
• S_j,ini - 2/3 M_j,Rd에서의 할선 강성으로 가정된 초기 강성
• S_js - 설정 하중에서의 할선 강성
• \(\phi\) - 설정 하중에서의 회전각
• \(\phi_c\) - 추정 회전 용량 (강판의 소성 변형률 15%에서; 다른 모든 파괴 모드는 무시됨 - 충분한 상세, 용접 및 볼트의 강도가 확보되어야 함)
• L - 강성에 따른 분류에 사용되는 해석 부재의 길이
• S_j,R - 강체 연결의 하한 경계값
• S_j,P - 힌지 연결의 상한 경계값

두 가지 접근법 모두에 따르면, 이 연결은 반강체로 분류됩니다. 저자는 다음과 같이 언급합니다: "이 해석에 근거하면, 보다 정확한 모델이 20에 가까운 구속값을 도출할 수 있더라도, 이 연결이 완전 구속 연결임을 입증하기는 어렵다." 20에 가깝다는 것은 이 경우 \(\frac{K_s L}{E I}\) 값이 5.3임을 의미합니다. 즉, 연결이 더 강체에 가깝다는 것을 의미합니다. 이는 IDEA Connection의 강성 해석에 의해 확인됩니다. 

보 플랜지의 완전 용입 맞대기 용접이 강체 연결을 보장하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이 경우 HSS 벽의 지지 강성도 반드시 고려해야 합니다.