유로코드는 앵커와 콘크리트 기초의 여러 파괴 방식을 규정하며, 이를 하중 유형에 따라 추가로 구분합니다. IDEA StatiCa Connection에서는 지금까지 앵커를 검토할 수 있었으나, 일부 제한 사항으로 인해 검토를 수동으로 수행해야 했습니다.
또한 콘크리트 블록의 철근은 고려할 수 없었습니다. IDEA StatiCa Detail 3D를 통해 이 점이 달라지며, 더 많은 가능성이 추가됩니다. IDEA StatiCa Detail 3D는 무근 콘크리트에 대해 규정이 정의하는, 우리에게 익숙한 방식의 검토를 제공하지 않습니다. 그러나 유한요소 해석을 통해 철근 콘크리트가 지정된 하중을 만족하는지 검증할 수 있으며, 이 경우 해당 조건에 상응하는 콘크리트 파괴를 방지하게 됩니다. 두 애플리케이션은 독립적으로 작동하며 별도로 사용할 수 있지만, Connection과 Detail 간의 링크 덕분에 Detail을 보조 계산으로만 사용하는 것도 가능합니다.
이제 유로코드의 조건과 각 애플리케이션이 제공하는 기능을 하나씩 살펴보겠습니다.
인장력
유로코드는 첫 번째 하중 유형(인장력)을 앵커 또는 콘크리트 블록의 6가지 파괴 사례(a, b, c, d, e, f)로 구분하며, 철근 콘크리트 기초에 대해서는 2가지(g, h)를 추가로 규정합니다.
아래 그림은 Connection 애플리케이션에서 검토할 수 있는 파괴 유형과 철근 콘크리트를 사용하여 Detail의 해석으로 다룰 수 있는 거동을 개략적으로 보여줍니다. IDEA StatiCa Connection은 앵커 설계에 유로코드( EN 1992-4-7.2.1)의 경험식을 사용하며 (CBFEM), IDEA StatiCa Detail은 전적으로 유한요소법에 기반합니다 (3D CSFM). 따라서 일부 검토 항목은 두 애플리케이션에서 중복되지만, 항상 서로 다른 방법을 사용합니다.
소프트웨어에 구현된 방법의 특성상 Connection에서는 무근 콘크리트만 고려할 수 있으며, Detail에서는 철근 콘크리트 기초만 고려할 수 있습니다.
IDEA StatiCa Detail 3D 해석의 주요 가정과 제한 사항은 알려진 제한 사항 문서에 설명되어 있습니다.
a) 강재 파괴
단독 인장 하중을 받는 앵커의 강재 파괴는 두 애플리케이션 모두에서 검증됩니다. Connection에서는 다음 식에 따라 앵커의 인장 저항을 검토합니다:
Detail에서는 프로젝트 설정에서 선택한 유로코드(1992-4 또는 1993-1-8)에 따라 앵커를 검토합니다. 이 동작은 버전 25.1.1부터 적용됩니다.
이전 버전에서는 앵커를 일반 철근과 같이 각 재료에 대해 정의된 응력-변형률 선도를 기반으로 검토하며, 한계 변형률은 최대 5%를 사용합니다(인장 강성 효과를 기반으로 계산되며, 자세한 내용은 이론적 배경을 참조하십시오).
b) 콘크리트 콘 파괴
콘크리트 콘 파괴는 Connection에서 검증할 수 있습니다. 다만 Connection에서는 무근 콘크리트만 고려할 수 있습니다.
따라서 콘크리트 콘 파괴가 발생하는 경우에는 철근 콘크리트 블록 전체에 대한 해석을 제공하는 IDEA StatiCa Detail로 진행하는 것이 적절합니다. 콘크리트의 인장 강도는 보수적으로 무시되므로, 콘 파괴에 대한 지지력은 상당 부분 지정된 철근량에 의해 결정됩니다. 아래 그림에서 앞서 언급한 콘의 형상을 나타내는 주 응력의 방향을 확인할 수 있습니다. 오른쪽에는 한계값과 비교하여 검토하는 콘크리트 응력값이 표시되어 있습니다.
c) 인발 파괴
이 규정 검토는 Connection에서 특정 사례에 대해서만 제공됩니다(이 문서의 첫 번째 그림 참조). 사후 설치 기계식 앵커에는 추가 검토가 필요합니다.
Detail에서는 이른바 접착식 앵커를 설정하고 기술 사양에 따라 설계 부착 강도를 지정할 수 있습니다. 이후 앵커는 이러한 매개변수를 기반으로 검증됩니다. (철근 콘크리트에만 적용됩니다.)
d) 부착식 패스너의 인발 및 콘크리트 복합 파괴
이 파괴는 Detail에서만 확인할 수 있으며, 3D CSFM을 사용하여 콘크리트 응력과 정착 영역을 검토합니다. 인발 및 콘크리트 복합 파괴 메커니즘은 Detail에서 위에서 정의한 원리에 기반하며, 그 검토는 콘크리트 강도 및 정착 검토의 일부입니다. (철근 콘크리트에만 적용됩니다.)
e) 콘크리트 쪼개짐 파괴
Connection에서는 검토할 수 없습니다. Detail의 경우, 쪼개짐 파괴는 일반적으로 무근 콘크리트의 문제이며 철근을 사용하면 발생하지 않습니다. 동시에 Detail 애플리케이션에서는 압축 또는 인장을 받는 철근과 압축을 받는 콘크리트의 응력과 변형률을 모두 확인할 수 있습니다.
f) 콘크리트 측면 파열 파괴
무근 콘크리트의 경우 Connection에서 유로코드에 따른 경험식 기반의 규정 검토가 가능합니다.
철근 콘크리트 구조의 부재에는 Detail을 사용할 수 있습니다. 콘크리트 측면 파열 파괴는 콘크리트 강도 해석에서 다루어지며, 인장 응력은 (위에서 여러 번 언급한 바와 같이) 철근만으로 전달됩니다.
철근 콘크리트 블록에 대한 추가 검토:
철근 콘크리트 기초의 경우 추가적인 철근 검토가 필요합니다. 철근의 강재 파괴와 철근의 정착 파괴는 Detail의 철근 검토에 포함됩니다.
g) 철근의 강재 파괴
h) 철근의 정착 파괴
전단 하중
유로코드는 두 번째 하중 유형(전단력)을 앵커 또는 콘크리트 블록의 4가지 파괴 사례(a, b, c, d)로 구분하며, 철근 콘크리트 기초에 대해서는 2가지(e, f)를 추가로 규정합니다.
아래 그림은 Connection 애플리케이션에서 검토할 수 있는 파괴 유형과 철근 콘크리트를 사용하여 Detail의 해석으로 다룰 수 있는 거동을 개략적으로 보여줍니다. IDEA StatiCa Connection은 앵커 설계에 유로코드( EN 1992-4-7.2.2)의 경험식을 사용합니다 (CBFEM). 전단력으로 인한 모든 파괴 유형을 Connection 애플리케이션에서 다룰 수 있습니다.
IDEA StatiCa Detail 3D에서 전단력은 마찰, 앵커 또는 전단 키를 통해 전달될 수 있습니다. 기초와 앵커만 검토된다는 점에 유의해야 합니다. 그 외의 강재 부품(예: 전단 키, 용접)은 Connection 또는 다른 도구에서 검토해야 합니다. 이 경우에도 철근 콘크리트만 필요하다는 점을 강조해야 합니다.
a) 레버 암이 없는 강재 파괴
전단 하중을 받는 앵커의 레버 암이 없는 강재 파괴는 Connection에서 검증됩니다. IDEA StatiCa Connection에서는 다음 식에 따라 앵커의 전단 저항을 검토합니다:
Detail에서도 프로젝트 설정에서 선택한 유로코드(1992-4 또는 1993-1-8)에 따라 앵커를 다시 검토합니다. 이 동작은 버전 25.1.1부터 적용됩니다. 이전 버전의 Detail에서는 검토할 수 없습니다.
b) 레버 암이 있는 강재 파괴
전단 하중을 받는 앵커의 레버 암이 있는 강재 파괴는 Connection과 Detail 모두에서 검증됩니다. IDEA StatiCa Connection에서는 다음 식에 따라 앵커의 전단 저항을 검토합니다:
Detail에서는 프로젝트 설정에서 선택한 유로코드에 따라 앵커를 검토합니다. 검토에 사용된 관련 식은 이론적 배경에서 확인할 수 있습니다.
c) 콘크리트 프라이아웃 파괴
전단 하중을 받는 앵커의 콘크리트 프라이아웃 파괴는 Connection에서만 검증됩니다. IDEA StatiCa Connection에서는 다음 식에 따라 앵커의 전단 저항을 검토합니다:
베이스 플레이트를 통해 전달되는 콘크리트의 전단 내력은 Detail 애플리케이션에서 검토합니다.
d) 콘크리트 연단 파괴
전단 하중을 받는 앵커의 콘크리트 연단 파괴는 Connection에서 무근 콘크리트에 대해서만 검증됩니다. IDEA StatiCa Connection에서는 다음 식에 따라 앵커의 전단 저항을 검토합니다:
콘크리트 연단 파괴는 Detail에서 검토할 수 있습니다(철근 콘크리트에 한함).
철근 콘크리트 블록에 대한 추가 검토:
철근 콘크리트 기초의 경우 추가적인 철근 검토가 필요합니다. 철근의 강재 파괴와 정착 파괴는 IDEA StatiCa Detail의 철근 검토에 포함됩니다.
e) 보강 철근의 강재 파괴
f) 보강 철근의 정착 파괴
결론
가장 큰 이점은 연단 근처의 앵커 정착과 같이 무근 콘크리트가 요구 하중을 만족하지 못하는 경우의 예에서 확인할 수 있습니다. 앵커와 전단 키는 Connection에서 추가로 검토해야 하지만, 두 소프트웨어 도구를 함께 사용하면 포괄적인 해결책을 얻을 수 있습니다.
방법론과 애플리케이션의 설계 방식상, Detail 애플리케이션은 철근 콘크리트 기초에만 적합합니다.
