강성 해석

IDEA StatiCa 연결 모듈의 강성 해석을 사용하여 접합부가 힌지, 반강체, 또는 강체인지 판단할 수 있습니다. 연결의 분류는 선택한 국가 표준을 따릅니다.

강성 해석 결과, 모멘트-회전각 다이어그램과 여러 값이 포함된 표를 얻게 됩니다. 곡선과 선택한 표준을 기반으로 접합부는 다음과 같이 분류됩니다: 

• 힌지
• 강체
• 반강체

강성을 올바르게 해석하려면 다음 매개변수를 추가로 설정해야 합니다

• 부재의 이론적 길이 
• 적절한 하중 - N, My, Mz 또는 그 조합 (적용된 힘은 1 kN/1 kNm/kip/kip.ft보다 커야 함)
• 가새 시스템 매개변수

My 및 Mz에 대한 이론적 길이 [m]는 해석 대상 부재의 노드-노드 거리로 정의되며, 분류 목적으로만 사용됩니다 (실제 강성 값 계산에는 사용되지 않음).

가새 시스템(가새 골조) 옵션은 EN 1993-1-8에 따른 Eurocode 프로젝트에서 사용할 수 있습니다.

이러한 유형의 해석에 관해 참고할 수 있는 여러 자료가 있습니다. 이론적 배경의 일반 부분, 블로그 게시글 연결 강성에 신경 써야 하는 이유를 읽어보시거나, 관련 웨비나(아래 참조)를 시청하시길 권장합니다.

강성 해석 결과를 전체 FEA 모델과 결합하려면 연결 강성과 전체 해석에서의 활용 기사를 읽어보시거나 회전 강성을 FEA 모델에 적용하는 방법 비디오를 시청하세요.

기사 마지막에는 여러 단계별 튜토리얼이 있습니다.

강성 평가 모델

연결 자체의 회전 강성 k_joint와 이에 대응하는 회전각 θ₂를 평가하기 위해, 전체 변형 θ_tot에서 부재 변형에 할당된 강성 부분 θ₁을 뺍니다.

부재의 회전각 θ₁은 모든 부재 사이가 이상적으로 강체인 연결로 이루어진 모델에서 평가됩니다. 전체 회전각 θ_tot는 실제 제작 작업이 반영된 모델에서 평가됩니다.

강성 해석에서 얻은 결과는 k_joint와 θ₂에 해당합니다.

S_j,ini가 무한대이거나 매우 높은 값을 가지는 경우

S_j,ini와 S_j,s가 무한 강성을 나타내는 경우, 이는 강성 곡선이 매우 가파르게 나타나 다이어그램상에서 실제로 90°에 가까워 접선이 무한대가 됨을 의미합니다. 이는 항상 반강체 등급의 경계와는 거리가 먼 강체 연결을 의미하므로, 정확한 값은 중요하지 않습니다. 다시 말해, 이 연결은 완전히 강체입니다.

이론적 배경

강성 해석에 관한 필수 정보는 이론적 배경 문서에서 확인하세요. 위에서 언급한 설정들은 해당 문서의 일반 부분에 설명되어 있습니다.

강성 해석 및 그 결과에 관한 이론적 배경의 일반 부분:

강구조 접합부의 강성 해석 및 변형 능력

지원되는 각 국가 표준에 대한 이론적 배경의 세부 항목:

• Eurocode(EN)에 따른 접합부 분류
• 미국 표준(AISC)에 따른 강구조 접합부 분류
• 캐나다 표준(CISC)에 따른 강구조 접합부 분류
• 호주 표준(AS)에 따른 접합부 분류
• 인도 표준(IS)에 따른 강성 분류
• 홍콩 규정(HKG)에 따른 강성 분류
• 중국 표준(GB)에 따른 접합부 분류
• 러시아 표준(SP)에 따른 접합부 분류

연결 강성 및 검증에 관한 기타 기사

다음 기사에서 더 자세한 정보와 일부 검증 연구를 확인할 수 있습니다. 그 중 일부는 Wald 교수와 그의 팀이 저술한 책 "Benchmark Cases for Advanced Design of Structural Steel Connections"의 일부입니다. 

• 연결 강성과 전체 해석에서의 활용
• 강성 해석 - W to HSS 모멘트 연결(AISC)
• 개단면 볼트 접합부의 휨 강성
• 개단면 용접 접합부의 휨 강성
• 연결 강성에 신경 써야 하는 이유 (블로그 게시글)

웨비나 및 비디오

지금까지 연결 강성을 주제로 여러 웨비나를 개최해왔습니다. 또한 애플리케이션 사용 방법을 설명하는 다른 비디오들도 있습니다. 실제 프로젝트에서 영감을 얻고, 계산 모델을 올바르게 설정하는 데 도움이 되는 힌트를 찾을 수 있습니다.

Connection Wednesdays - Stiffness classification

이 웨비나에서는 강성 분류와 관련된 규정 요구사항을 간략히 살펴봅니다. 이후 초기에 모멘트 저항 구조로 설계된 실제 골조의 연결을 설계하고자 합니다. 반강체 구성을 적용하고, 이후 예측된 거동을 전체 해석 구조에 적용합니다. 이 과정 전반에 걸쳐 흔히 제기되는 질문들을 살펴보고, 설계에 미치는 영향을 평가합니다.

Connection Wednesdays - Game-changing joint stiffness analysis

이 웨비나에서는 한 흥미로운 강구조 접합부에 대한 모델링, 하중 재하, 규정 검토의 전체 워크플로를 보여드립니다. 

Connection Wednesdays - Residence in Ružomberok joint

플랫폼 접합부는 일반적으로 힌지여야 하지만, 실제 상황이 그렇게 단순하지 않다면 어떻게 해야 할까요? 접합부 강성 해석을 올바르게 입력하는 방법은 무엇일까요? 골조 접합부 강성 해석과 강성이 FEM 모델에 미치는 영향을 확인해 보세요.

회전 강성을 FEA 모델에 적용하는 방법

반강체 연결의 경우, 접합부의 강성은 전체 구조 설계에서 중요하고 필수적인 요소입니다. 그렇다면 접합부의 강성은 어디서 계산할 수 있으며, 설계에는 어떤 강성 값을 사용해야 할까요? 

자카르타 벨로드롬 접합부의 설계 및 규정 검토

다음 웨비나 녹화 영상에서는 강성 해석 다이어그램이 어떻게 구성되는지, 설정 항목은 무엇인지, 그리고 어떤 결과를 얻을 수 있는지 설명합니다.

버전별 업데이트

다음 기능들은 IDEA StatiCa의 릴리스 노트에 포함되어 있으며, 강성 해석과 관련이 있을 수 있습니다. 링크를 통해 각 기능에 대한 자세한 내용을 해당 기사에서 확인하세요. 

볼트 및 용접 파괴에 의해 제한되는 회전 능력 (강성 해석) (버전 21.0)

모멘트-회전각 곡선을 CSV 및 DXF로 내보내기 (버전 22.0)

튜토리얼

모델을 설정하고 해석을 실행하는 단계별 튜토리얼을 제작했습니다. 아래 링크에서 확인하세요:

강구조 연결의 강성 해석 (EN)

강구조 연결의 강성 해석 (AISC)

헌치 보의 회전 강성

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