질문
Concrete Design을 통해 철근을 자동설계 하고 모든 부재에 대해 OK를 확인한 후 Pushover 해석을 수행하였습니다.
이때, 다음과 같이 “초기하중에 의해 비선형 힌지에 항복이 발생하였다”는 주의 메시지가 출력되었습니다.
부재설계가 모두 OK라는 것은 모든 하중조합을 고려하여 설계되었다는 것일텐데 Initial Loading에 의해서 항복이 발생할 수
있을까요?
Initial Loading은 1.0DL+0.25LL 로 설정되어 있는데 중력하중에 대하여 항복할 수 있을까요?
답변
철근콘크리트 부재에서는 Pushover Hinge Property 타입을 Trilinear 로 사용한 경우 Crack과 Yield의 두 가지 항복이 있습니다. 이 때 Crack moment를 초과한 경우 위의 주의 메시지가 출력됩니다.
초기 설계가 정상적으로 되었다면 해석수행에는 문제가 없습니다. Crack과 Yield에 의한 항복을 구별하지 않고 동일한 메시지를
출력하고 있으므로 항복의 정확인 원인을 알기 위해서는 해당 부재의 Crack moment를 확인하셔야 합니다.
[그림 1] Multi-Linear Hinge Type을 이용한 소성 힌지의 특성
문의하신 메시지가 일부 부재에서만 출력되는지 아니면 주요 부재에서 광범위하게 출력되는지도 확인해 볼 필요가 있습니다.
주요부재에서 광범위하게 주의 메시지가 출력된다면 후 처리의 Hinge Status를 통해 부재가 항복하는 전반적인 경향을 확인
할 필요가 있습니다.
문의하신 모델은 70층 이상의 초고층 건물이고 Pushover 해석 시 P-Delta 효과를 고려하였습니다.
초고층 건물에서 P-Delta 효과 고려 시 하층부 기둥이 과도한 압축력을 받아서 해당 부재의 강성이 비정상적이 될 수 있습니다.
이는 부재의 최종강성은 요소 고유의 강성과 기하강성의 합(최종강성 = 고유강성 + 기하강성)으로 구합니다.
여기서, 기하강성은 부재의 내력으로부터 구하는데 압축력을 받는 경우 전체강성을 감소시키는 방향으로 작용하기 때문입니다.
P-Delta 효과를 고려하지 않고 Pushover 해석을 수행하여 정상적인 결과가 나왔다면 원인을 P-Delta 효과로 볼 수 있습니다.
질문
"THE YIELDING OCCURRED IN THE INELASTIC HINGE BY INITIAL LOADING" 메시지가 나타나면서 Pushover 해석 수행도중 멈추는 현상이 발생합니다.
답변
Pushover해석이 수행되지 않는 이유에는 여러 가지 원인과 그에따른 해결방안이 있습니다.
힌지를 설정하는 대화상자에서 항복모멘트가 초기하중에 대한 모멘트 부재력보다 작게되면 초기하중 상태에서 부재가
항복하게 됩니다.
모델링 상에서 이러한 항복부재가 많을 때에는 시스템 상으로 Pushover해석이 의미가 없습니다.
그러므로 이러한 메시지가 다수의 부재에서 발생하는 경우에는 탄성해석에서 부재의 NG/O.K 부터 판별하시는 것이 좋겠습니다.
[그림 2] Properties
[그림 3] Forces