질문
선형동적해석시에는 X 방향이 Y 방향보다 밑면전단력이 크게 나오는데 Pushover 해석시에는 Y 방향이 X 방향보다 크게
나오고 있습니다. 어떤 원인일까요?
X 방향이 42m Y 방향이 24m인 구조물에 대한 동적해석과 Pushover 해석을 수행한 후 밑면전단력을 비교 하였습니다.
답변
일반적으로 비선형해석의 경우에는 탄성해석과 다른 경향의 결과가 발생할 수 있습니다.
주어진 구조물은 X 방향의 강성이 Y 방향보다 더 크기 때문에 선형해석인 동적해석에서는 X방향이 힘을 더 많이 받을 수 있으므로
X 방향의 밑면전단력이 Y 방향보다 크게 발생하였습니다.
반면, 비선형해석인 Pushover 해석에서는 X 방향보다 Y 방향의 비선형 밑면전단력이 더 크게 나오고 있습니다.
이것은 비선형해석시에 X 방향보다 Y 방향에 힘이 더 부과되었다는 것을 의미합니다. 다시 말하면 Y 방향의 강성이 X 방향보다 더
작다는 것입니다.
특히 기둥부재의 경우에 My에 대한 항복모멘트가 Mz에 대한 항복모멘트 보다 작기 때문에 X 방향보다 Y 방향에서 더 일찍 항복이
발생할 수 있습니다.
일단 주요한 기둥부재가 항복하면 전체 구조물의 붕괴 메커니즘은 급속도로 해당 방향으로 진전됩니다.
즉 외력이 X 방향보다 주요 기둥에서 항복이 먼저 발생하는 Y 방향으로 집중이 되는 경향을 보일 수 있습니다.
일반적으로 탄성해석에서는 강성이 큰 방향으로 힘이 집중되지만 비선형 해석에서는 구조물 또는 주요 부재가 먼저 항복하는 방향으로 힘이 집중됩니다.
이것은 탄성해석과 비탄성해석의 큰 차이점입니다. 각 방향별 Pushover 해석에 대한 기둥의 Step 별 소성힌지 분포를 살펴보면 해당 내용을 확인하실 수 있습니다.