이 실제 설계는 EN 상세 규정 경고를 유발할 수 있는 최적화된 형상을 사용합니다. 원본 파라미터는 사실성을 위해 그대로 유지했습니다. 아래 그림을 참조하십시오.
연결 설계를 건너뛰고 바로 Detail 3D 해석으로 진행하려면 Detail 3D 파일을 다운로드한 후 5장으로 이동하십시오.
1 새 프로젝트
IDEA StatiCa 연결 모듈을 실행합니다. 모든 작업은 강재 탭에서 시작됩니다.
기본 설정 중 재료, 항목을 조정한 다음 다음을 클릭합니다: 빈 설계 만들기.
2 설계
빈 설계를 만든 후 부재의 단면을 UB 610 x 305 x 238로 변경합니다.
이제 제작 작업을 하나 더 추가하고 베이스 플레이트를 선택합니다.
다음 작업으로 계속하여 패스너 그리드 또는 접촉 을 선택해 헤디드 스터드를 생성합니다.
철근 앵커를 생성하기 위해 패스너 그리드 또는 접촉 을 하나 더 추가합니다.
작업 GRD2에서 철근의 회전을 변경하려면 다음을 선택합니다: Editor.
스티프너 플레이트를 추가합니다.
일반 용접 또는 접촉 작업을 사용하여 스티프너 플레이트를 베이스 플레이트에 용접합니다.
부재 절단 작업을 추가합니다.
연결의 마지막 작업으로 패스너 그리드 또는 접촉을 추가합니다.
힌지의 위치를 설정하기 위해 하중 기준 위치 파라미터를 변경합니다.
앵커링 검토를 위한 단면력을 입력합니다.
- 참고: 이 빔 설계에는 전단 하중만 사용합니다. 튜토리얼을 단순화하기 위해 실제 프로젝트에서 고려된 ULS 우발 조합의 타이잉 힘(Tying Force)은 제외했습니다.
3 검토
검토 -> 계산 탭으로 전환합니다. 규정 검토 결과 앵커에서 파괴 모드가 발생함을 확인할 수 있습니다. 기본적으로 콘크리트 블록은 균열이 발생한 것으로 가정합니다.
결과를 살펴보겠습니다. 등가 응력, 볼트 힘, 메시, 변형, 앵커를 선택합니다. 표에는 통과한 앵커와 그렇지 않은 앵커가 한눈에 표시됩니다.
이제 실패한 앵커의 상세 내용을 검토하여 어떤 규정 검토 항목이 만족하고 어떤 항목이 만족하지 않는지 확인합니다.
앵커 검토 실패 원인:
- EN 1992-4, Cl. 1.2(4)에 따르면 서로 다른 앵커 유형을 포함하는 앵커 그룹의 설계는 해당 규정의 적용 범위를 벗어납니다. 따라서 규정 검토는 기본적으로 실패합니다. 이 구성을 올바르게 검증하려면 3D Detail 모듈을 사용한 상세 해석이 필요합니다.
- 이러한 제한은 CSFM(적합 응력장 방법)을 기반으로 하는 Detail 3D에서 쉽게 해결할 수 있습니다. Detail 3D는 연결 모듈의 단순화된 해석적 평가를 엄밀한 3D 응력-변형률 해석으로 대체합니다.
보강 철근 (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):
- 콘크리트 콘에 대한 해석적 규정 검토가 실패하므로, 전체 인장력(356.3 kN)과 전단력(400.0 kN) 하중을 전달하기 위해 보강 철근이 필요합니다. 이는 "혼합" 앵커 구성 때문에 특히 중요합니다.
- 이러한 제한은 Detail 3D에서 쉽게 해결할 수 있으며, 철근의 효율을 확인할 수 있습니다. 수동으로 검토하는 경우 콘크리트 내력은 0으로 가정하고, 철근 단면적이 보고된 전체 힘을 부담하는지 확인하십시오.
매입 깊이 (EN 1992-1-1 – Equation 8.6)
- 매입 깊이 부족에 대한 경고는 이 튜토리얼이 얇은 벽과 얕은 앵커를 가진 실제 사례이기 때문에 나타납니다. 설계의 구조적 건전성은 상세 애플리케이션에서 추가로 입증됩니다.
4 내보내기
내보내기 전제 조건:
- 모델이 계산되어 있어야 하며 결과가 포함되어 있어야 합니다.
검토 -> RC 검토 -> 저장 탭으로 이동합니다.
내보내기는 앵커링 토폴로지에 대해서만 허용됩니다. 내보내기를 통해 다음 항목을 전달할 수 있습니다:
- 콘크리트 블록
- 앵커
- 베이스 플레이트
- 하중
연결 모듈의 해당 설정에 따라 지정되는 추가 정보 및 파라미터:
- 전단력 전달 (앵커, 전단 키 및 마찰을 통해)
- 재료
- 정착 유형: 사후 설치(접착식) / 현장 타설
- 단부 정착 유형: 와셔 / 직선 / 갈고리 / 헤디드 스터드
- 마찰 계수
5 설계
이 섹션에서는 부재, 지점, 하중 및 조합을 수정하고 철근 조립체를 추가할 수 있습니다.
지점
이 예제에서 연결은 모든 면에서 연속된 벽에 앵커링되어 있습니다. 이러한 서브모델에는 연속 철근이 있는 강체 지점을 사용합니다. 이 설정은 벽의 연속성을 모사하며, 압축 전용 설정에서도 복잡한 강성 정의 없이 인장력 전달을 가능하게 합니다.
모델에 지점을 적용해 보겠습니다:
전달 장치
앵커는 IDEA StatiCa 연결 모듈에서 가져옵니다. 이 설계에서는 두 가지 서로 다른 앵커 유형을 사용하므로, 안전하고 예측 가능한 거동을 보장하기 위해 하중 전달을 분리합니다. 이 방식은 혼합 앵커 그룹을 규정의 적용 범위에서 제외하는 EN 1992-4(Cl. 1.2(4))의 제한을 해결하기 위한 영국의 표준 엔지니어링 실무에 부합합니다. 전단력과 인장력을 특정 앵커 그룹에 각각 할당함으로써, 안전 요구 사항을 만족하는 검증된 하중 경로를 구성합니다.
앵커 SF1 – SF6: 전단력 전달 활성화를 켜고 축력 전달 활성화를 끕니다.
철근 앵커 SF7 – SF10: 반대로 설정합니다. 전단력 전달 활성화를 끄고 축력 전달 활성화를 켭니다.
상세 애플리케이션에서 기초를 처음부터 설계하는 경우 두 옵션 모두 기본적으로 활성화되어 있습니다. 전단력을 전달할 때는 어떤 앵커가 힘에 저항할지 결정하고 그에 맞게 선택해야 합니다. 이는 전단력을 콘크리트 모서리 파괴 검토에 유효한 앵커에만 할당하도록 규정한 EN 요구 사항에 부합합니다.
철근
콘크리트 블록의 높이와 폭을 늘립니다. 이렇게 하면 모델을 더 명확하게 볼 수 있으며 철근을 따라 나타나는 전체 응력 분포를 관찰할 수 있습니다.
콘크리트 피복을 30 mm로 설정합니다. 이 값은 철근의 기본값으로 사용됩니다. 또한 종방향 철근과 스터럽의 기본 정착 유형을 설정합니다.
철근을 정의하기 전에 철근 버튼을 비활성화합니다. 이렇게 하면 현재 선택 중인 철근 그룹만 표시되어 화면이 깔끔하게 유지됩니다.
다음으로, 새로운 표면 철근을 삽입하여 연속 종방향 수평 철근(양쪽 표면의 주철근)을 생성합니다.
작업을 복제하여 양쪽 표면에 연속 수직 철근을 추가하고 아래와 같이 설정을 조정합니다.
구조 계산에 따르면 전단 둘레 외부에는 추가 전단 철근이 필요하지 않습니다. 따라서 이후 단계에서는 원래 설계를 기반으로 전단 둘레 내부의 전단 철근을 생성하는 데에만 집중합니다.
기존 철근 항목을 복사한 후 적절히 수정하여 전단 철근을 나타내는 스터럽을 만듭니다.
작업 GB3D3을 복제하고 아래 옵션을 수정하여 전단 철근을 정의합니다.
이어서 작업 GB3D4를 복사하고 파라미터를 변경합니다.
이제 작업 GB3D5를 복사하고 전단 둘레 요구 사항에 맞게 설정을 수정합니다.
작업 GB3D3을 복사하고 값을 조정하여 재사용합니다.
작업 GB3D7을 복사하고 옵션을 변경합니다.
작업 GB3D5의 또 다른 복사본을 만들고 아래 변경 사항을 적용합니다.
마지막으로 작업 GB3D9를 복사하고 마지막 철근 옵션을 수정합니다.
이제 구조 상세용 전단 철근을 정의합니다. 이 특정 사례에서는 콘크리트만으로 전단 내력 검토를 만족하므로 구조 계산상 필수는 아니지만, 표준의 상세 규정은 여전히 준수해야 합니다. 또한 IDEA StatiCa 상세 모듈에서는 모델이 실제 철근 배치를 정확하게 반영해야 합니다.
불규칙한 간격을 사용하면 스터럽을 체계적으로 배치하는 데 도움이 됩니다.
- 참고: 계산 관점에서 상세 애플리케이션에서 이 철근을 정의하는 것은 필수입니다. 이는 CSFM(적합 응력장 방법)의 이론적 배경에 명시되어 있으며, CSFM에 관한 Kaufmann의 저서에서도 언급되어 있습니다.
작업 GB3D11을 복사하고 옵션을 변경합니다.
최종 철근 설계입니다.
하중 및 조합
조합은 IDEA StatiCa 연결 모듈에서 가져옵니다. 가져오기에 따른 모든 결과는
이 문서에 설명되어 있습니다.
자중을 추가합니다:
자중을 포함하는 조합을 생성하고, 규정
EN 1991-1-1에 따라 자중 계수 = 1.35를 추가합니다.
6 검토
해석을 실행하기 전에 계산 속도를 높이기 위해 메시 배율을 2 또는 3으로 변경할 것을 강력히 권장합니다. 이 단계는 필수는 아니지만 계산 시간을 크게 단축하고 발산 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다. 해석이 원활하게 진행되면 최종 결과를 위해 메시 배율을 1로 되돌릴 수 있습니다.
콘크리트 체적 내 압축 주 응력의 분포입니다.
지점 반력과 외부 하중 및 반력 사이의 정적 평형입니다. 이상적인 경우 "평형 검토" 규정 검토에서 값이 정확히 0이 되며, 이는 힘이 완전히 전달됨을 보장합니다. 1 kN 및 1 kNm와 같은 작은 잔차는 수치적 오차일 수 있습니다.
결과
등가 주 응력
콘크리트의 등가 주 응력(EPS)은 콘크리트 블록의 3축 거동을 기반으로 결정됩니다. 가장 큰 하중을 받는 영역이 식별되어 강조 표시됩니다. 일축 압축과 비교한 횡구속의 영향을 파악할 수 있도록, 등가 응력은 카파 계수를 사용하여 계산됩니다.
응력의 범위는 범위 기능을 사용하여 조정할 수 있습니다. 이를 통해 해당 응력 범위의 영향을 받는 영역을 확인할 수 있으며, 상세 부위에서 응력이 어떻게 집중되는지 파악할 수 있습니다.
결과 단면 절단
콘크리트 블록의 내부 거동을 살펴보려면 + 새로 만들기 버튼을 사용하여 단면을 생성하고, 속성 창에서 평면 정의(위치 및 회전)를 조정하여 중요한 영역을 절단합니다. 이를 통해 콘크리트에 소성 변형이 발생하는 위치를 확인할 수 있습니다. 이러한 뷰를 최종 보고서용으로 갤러리에 저장할 수 있습니다. 자세한 내용은 이 문서에서 확인할 수 있습니다.
철근의 응력
결과에서 철근에 작용하는 응력을 확인할 수 있습니다. 모든 철근 그룹의 응력, 변형률 및 이용률에 대한 상세 값은 철근 탭에 나열됩니다.
앵커 검토 카드에서는 응력, 변형률 및 힘 전달 측면에서 앵커의 거동을 확인할 수 있습니다. 이는 앵커 SF1-SF6이 인장에서 비활성화되어 전단력만 부담한다는 것을 보여줍니다. 반면 나머지 앵커 SF7-SF10은 인장력으로만 하중을 부담합니다.
정착
정착 탭에서는 철근과 콘크리트 사이의 부착 강도를 검증합니다. 제공된 정착 길이가 힘을 전달하기에 충분한지 확인합니다. 이 검토는 인발 파괴를 방지하기 위해 실제 부착 응력(τb)을 극한 부착 강도(fbd)와 비교합니다. 이 결과는 철근과 앵커에 대해 각각 별도로 표시할 수 있습니다.
변형
보조 탭으로 전환하고 변형을 켭니다. ULS(극한 한계 상태)에는 변형 한계가 규정되어 있지 않지만, 변형된 형상을 검토하는 것은 중요한 타당성 검토입니다. 이를 통해 모델이 안정적이며 비현실적인 변위나 회전(예: 요소 연결 누락으로 인한 경우)이 발생하지 않는지 확인할 수 있습니다. 이러한 육안 검토는 잠재적인 모델링 문제를 신속하게 파악하는 데 도움이 됩니다.
7 보고서
마지막으로 보고서 -> 상세 -> 생성으로 이동합니다. IDEA StatiCa는 출력하거나 편집 가능한 형식으로 저장할 수 있는 완전히 사용자 정의 가능한 보고서를 제공합니다.
EN 1993-1-8(강구조 접합부), EN 1992-4(앵커), EN 1992-1-1(콘크리트 구조)에 따른 전체 설계 검토를 수행했습니다. 강구조 접합부와 정착은 IDEA StatiCa 연결 모듈에서 검증했으며, 콘크리트 블록의 건전성과 철근은 EN 1992-1-1에 부합하는 CSFM(적합 응력장 방법)을 사용하여 IDEA StatiCa 상세 모듈에서 해석했습니다.
