기능
- Plate요소의 형상정보와 해석결과를 이용하여 단철근 보설계를 수행합니다. 사용자가 선택한 판요소와 하중조합에 대해 검토하며, 선택한 모든 하중조합에 대한 단면 검토 결과를 출력합니다. 이 기능을 사용하기 위해서는 Modify Concrete Material 기능에서 설계에 사용할 재질을 먼저 정의해야 합니다.
- 슬래브 또는 넓은 판에서 철근의 배근은 동일 할 수 없다. 단면력의 크기에 따라 사용자가 철근의 배치 및 철근량을 직접 입력할 수 있으며, Result Viewer 창을 통하여 부재별 검토결과를 쉽게 확인할 수 있습니다.
- 그러므로 설계 기능에서는 사용자가 선택한 영역에 대한 단면력을 계산하고 그 단면력에 대한 철근을 배근하는 것은 전적으로 설계자의 판단에 따른다.
- 검토 부재내에서의 Plate의 두께는 모두 동일해야 합니다.
- 단면검토는 도로교설계기준(2005)(2010), 철도교 설계기준(2004)(2012) 및 콘크리트 구조설계기준(2007)을 따르고 있으며, 검토 결과에 대한 상세계산서(SI단위계적용)를 Excel 파일(*.xls) 형태로 출력할 수 있습니다.
호출
메인 메뉴에서 [MODS] 탭 > [Design] 그룹 > [RC Design] > [RC Design Parameter(Plate)]
입력
RC Design Parameter(Plate) 대화상자
Modify Concrete Material
을 클릭하면 Modify Concrete Material 에서 설계에 사용되는 콘크리트 및 철근의 재질을 확인 및 변경합니다.
Plate
계수하중조합
Results > Combinations > Concrete Design 에서 정의한 계수하중조합을 보여줍니다. 설계에 사용될 하중조합을 대화창에서 직접 선택할 수 있습니다. 선택된 하중조합은 휨과 전단검토에 사용됩니다.
사용하중조합
Results > Combinations > Concrete Design 에서 정의한 사용하중조합을 보여줍니다. 설계에 사용될 하중조합을 대화창에서 직접 선택할 수 있습니다. 선택된 하중조합은 사용성 검토 시 사용됩니다.
Name
입력된 단면이름을 계산서에 출력합니다.
검토부재 선택
검토부재 선택 : Model View에서 원하는 부재를 마우스를 통하여 선택할 수 있으며 또한 키보드 입력을 통하여 원하는 부재의 번호를 직접 입력할 수 있습니다.
비고 : 특이사항 또는 간단한 메모를 기록합니다.
Plate Force Option
Local : 판요소의 요소 좌표계에 따른 단면력을 사용합니다.
UCS : 미리 정의한 사용자 좌표계를 선택하여 그에 따른 단면력을 사용합니다.
Element : 선택된 검토부재에 해당하는 요소의 각 절점에서 계산된 내력을 사용합니다.
Avg. Nodel : 선택된 검토부재의 당절점별로 해당 절점을 공유하는 요소의 절점내력을 평균한 내력을 적용합니다. 평균 내력을 계산하기 위해서는 공유된 모든 절점의 내력을 사용합니다.
Avg. Nodel Active Only : 선택된 검토부재의 요소에 대해서만 절점 내력을 평균합니다.
Local좌표축을 이용하여 설계를 수행할 경우 영역내의 Elem의 Local좌표축은 동일 방향을 향하여야 바른 설계를 수행할 수 있습니다. 각각의 요소들의 Local좌표축이 다르다면은 UCS를 정하여 UCS좌표축을 따르게 하여 설계를 수행하는 것이 바람직합니다.
그림에서와 같이 UCS좌표축이 지정되어져 있으면 부재력을 UCS좌표에 따라 구하며 철근정보의 방향도 UCS좌표 방향으로 배근된것으로 처리가 됩니다.
기존에 Local 좌표방향으로 철근정보를 배근한 요소라도 UCS방향으로 철근배근이 배근된것으로 계산합니다. 상면의 방향도 위에 그림에서처럼 Local과 반대일 경우 아래방향이 상면으로 정의 되게 됩니다.
UCS중 Avg.Nodal Active Only를 적용한 경우에는 주의가 요합니다. 원하는 요소만 활성화 시킨 후 Avg.Nodal Active Only를 적용하여 설계를 수행한 결과와 파일을 다시 Open하면 이전에 활성화된 요소정보는 남아 있지 않은 상태이므로 동일한 결과를 얻기 위해서는 다시 원하는 요소만 활성화 시켜야 합니다.
X-Dir(Mxx)
X방향의 휨모멘트를 사용하여 단면검토를 수행하며 전단력 방향도 결정됩니다. (Mxx - Vxx)
Y-Dir(Myy)
Y방향의 휨모멘트를 사용하여 단면검토를 수행하며 전단력 방향도 결정됩니다. (Myy - Vyy)
영역을 정의 할 경우 동일방향에 대해 1개의 Elem가 여러 개의 영역에 포함될 수 없습니다.
ex) 영역A(검토부재10, x방향)에 속한 Elem는 영역B(검토부재10, x방향)에는 포함될 수 없습니다. 영역 A(검토부재, x방향)에 속한 Elem는 영역 B(검토부재10, y방향)에는 포함될 수 있습니다.
Design Option
최소전단철근 검토 : 최소전단철근기준의 적용여부를 판단합니다.
KSCE-USD05, KSCE-RAIL-USD04 설계기준 선택 시 최소전단철근 검토
보 : 계수전단력 Vu 가 콘크리트가 부담하는 전단강도 ØVc의 1/2을 초과하는 경우 최소단면적의 전단철근을 두어야 하며 최소값은 아래와 같습니다.
슬래브 : 최소전단철근을 고려하지 않습니다.
- KCI-USD07 설계기준 선택 시 최소전단철근 검토
보 : 이전의 설계기준은 콘크리트 강도와 무관하게 최소전단철근량을 규정하고 있었다. 그러나 실제 실험결과에 의하면 콘크리트 강도가 증가할수록 취성적 전단파괴를 방지하기 위한 최소전단철근량을 증가시킬 필요가 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그러므로 계수전단력 Vu가 콘크리트가 부담하는 전단강도 ØVc의 1/2를 초과하는 경우 최소단면적의 전단철근을 두어야 하며 아래 두 식 중 큰 값을 최소전단철근량으로 적용합니다.
슬래브 : 최소전단철근을 고려하지 않습니다.
사용성 검토조건(KSCE-USD05, KSCE-RAIL-USD04 설계기준 선택 시에만 활성화)
허용균열폭 산정을 위한 강재의 부식에 대한 환경조건을 선택합니다. 건조환경(0.006tc), 습윤환경(0.005 tc), 부식성환경(0.004 tc), 고부식성환경(0.0035 tc), 수밀성구조물(0.2mm), 고부식성환경/수밀성구조물(0.13mm)중 하나를 선택할 수 있습니다.
허용균열폭 산정 시 전단철근 포함 : 최외단 철근의 표면과 콘크리트 표면 사이의 콘크리트 최소피복두께 (tc)를 산정함에 있어 전단철근을 최외단 철근으로 고려할 때 사용합니다. 선택하지 않으면 주철근을 기준으로 최소피복두께 (tc)를 계산 합니다.
철근 중심간격 검토(KCI-USD07 설계기준 선택 시 검토)
KCI-USD07 설계기준 선택 시 사용성 검토조건은 비활성화되고 철근 중심간격으로 검토합니다. 이전의 설계기준의 사용성 검토규정에서 균열폭을 계산하여 허용균열폭을 초과하지 않게 철근을 배치하도록 한 규정을 삭제하고 인장철근의 간격제한으로 균열을 제어하도록 개정하였으며 아래 두식에 의해 계산된 값 중에서 작은 값 이하로 해야합니다.
주철근위치 : 부재의 인장부 연단에서 배근하고자 하는 철근의 도심까지의 거리를 입력합니다. 이 값은 사용자가 철근을 입력하기 전 개략적인 필요철근량을 계산하기 위해 사용되며, “0” 보다 큰 값을 입력하여야 합니다.
Dt : 부모멘트부 설계를 위해 부재의 상연에서부터의 거리를 입력합니다.
Db : 정모멘트부 설계를 위해 부재의 하연에서부터의 거리를 입력합니다.
: 입력한 내용이 Design Information 에 반영됩니다. 이미 입력된 부재가 있는 경우 업데이트 되지 않습니다.
: Design Information의 해당 부재의 값을 수정합니다. 해당 부재가 Design Information상에 입력되어있지 않다면 업데이트 또는 수정되지 않습니다.
: 해당 부재를 Design Information에서 삭제합니다.
Design Information : ,
,
버튼의 동작에 따라 입력된 내용을 테이블을 통해 보여줍니다. 마우스로 테이블의 행을 선택 시 선택된 부재는 입력창과 Model View에 반영됩니다.
계산 : Design Information에 입력된 정보를 기준으로 단면검토를 수행 합니다. 검토결과는 Wall Design 대화창에서 확인할 수 있습니다.
Flexure
검토하고자 하는 단면에 배근 되는 휨철근정보를 입력하고 입력된 철근정보를 바탕으로 휨에 대한 단면검토를 수행합니다.
Dialog에서 사용자가 입력하는 Dist, Num, C.T.C는 연산기능이 수행되지 않으므로 계산된 값을 입력해야 합니다.
Plate 철근 배근 정보시 주의사항
Plate의 철근 배근근정보를 요소별로 개별적으로 가집니다. 따라서 하나의 Elem 그룹을 설계를 하고 나서 요소를 개별적으로 설계를 수행시에 입력된철근정보가 남아 있습니다. 또한 여러 요소를 선택하였을 경우 선택된 요소에 개별적으로 가지고 있는 철근정보를 1개의 정보로 취합하여 "Plate Design"Dialog에 표현합니다.
취합방법은 다음과 같습니다.
철근이 배근된 요소들만 추려서 사용된 철근중 가장 많이 사용된 철근과 두번째로 많이 사용된 철근을 판별합니다. 그리고 철근간격의 평균을 냅니다 따라서 요소마다 차지하는 면적이 동일하고 동일한 철근을 사용하고 간격을 다르게 적용되어 있는 경우라면 해당 영역의 평균철근량이 “Plate Design” Dialog상에 표현됩니다. 만약 영역중 단 한 개의 Elem에만 철근이 배근되어 있다면은 그 배근 정보가 영역의 대표철근 배근이 됩니다.
1개의 요소가 가지는 배근정보는 x방향과 y방향 2개에 대한 배근정보를 가지고 있습니다.
이때 발생된 모멘트의 부호에 따라 상면 또는 배면에 철근이 배근되며, 상면과 하면을 나누는 기준은 Z좌표축의 (+)방향에 위치한 면이 상면이며 (-)방향에 위치한 면이 하면이 됩니다. 배근 위치는 Result View에 나타나는 그림으로 상면, 배면 여부를 확인하실 수 있습니다.
RC Design Result - Plate(Flexure)
Rebar : 보강철근의 배근 형태를 결정합니다.
Number : 단면의 배근되는 보강철근의 수를 직접 입력합니다. 보 부재와 같이 단면폭이 명확한 경우에 주로 사용됩니다.
C.T.C : 단면에 배근되는 보강철근의 간격을 입력합니다. 보강철근의 수는 단면폭(b)/배치간격(C.T.C)의 형태로 계산되어집니다. 슬래브 부재와 같이 횡방향으로 단위폭으로 계산을 하는 경우 주로 사용됩니다.
Name : Design Information에 정의된 이름을 나타냅니다.
SEL : 엑셀 형태의 계산서 출력이 필요한 경우 선택합니다. Connect Model View 옵션에 Check on한 경우에는 Model View에서 부재를 선택할 수 있습니다
Bc , Hc : 선택된 부재의 치수를 나타냅니다.
LCB : 단면검토에 사용될 계수하중조합(선택한 하중조합 중 가장 불리한 조건)의 번호를 나타냅니다. 정모멘트는(+), 부모멘트는(-)로 표시됩니다.
Moment : RC Design Parameter 대화상자에서 선택한 계수하중조합과 사용하중조합 중에서 단면검토에 사용될 하중을 나타냅니다.
Mu : 계수하중 모멘트 중에서 절대값이 최대인 값을 나타냅니다.
Ms : 사용하중 모멘트 중에서 절대값이 최대인 값을 나타냅니다. 단 계수하중과 동일부호값에 한합니다.
Apre : 사용자가 입력한 Dt, Db 값에 의해 계산된 개략적인 필요철근량을 나타냅니다. 사용자의 설계편의를 위한 안내값으로 설계에 사용되지 않습니다.
Rebar : 보강철근이 베근되는 단수를 나타냅니다. 보강철근은 3단까지 배근 가능합니다.
Dist : 철근의 피복두께(부재의 연단에서 배근하고자 하는 철근의 도심까지의 거리)를 입력합니다. n+1단의 거리는 n단의 거리보다 큰 값이어야 합니다.
Dia(1-Size, 2-Size) : 보강철근의 직경을 입력합니다. 철근이 교번 배근 되는 경우 2-Size에 입력합니다.
Num, C.T.C : ReBar 선택에 따라 대화창의 표기가 달라집니다. 각층에 배근 되는 철근의 개수 또는 배근 간격을 입력합니다. 2-Size에 철근이 입력된 경우 보강철근의 수는 각각의 보강철근에 등분하여 적용됩니다.
Calc : Calc 버튼을 누르면 입력된 정보를 기준으로 단면검토를 수행하고, Result Viewer의 계산결과를 갱신합니다.
Ause : 사용자가 입력한 철근정보를 바탕으로 총 철근량을 계산합니다.
ØMn/Mu : 입력된 철근정보로부터 계산된 부재의 공칭모멘트와 계수모멘트의 비를 나타냅니다.
Ause /Aapp : 부재에 배근된 철근량과 필요철근량의 비를 나타냅니다. 필요철근량(Areq)은 사용자가 선택한 설계기준에 준하여 최대,최소철근비 및 4/3 Areq 규정을 적용하여 구합니다.
이전의 설계기준에서는 철근비에 0.75배한 값으로 규정하였으나 KCI-USD07(콘크리트 구조설계기준)에서는 철근의설계기준 항복강도에 따른 휨부재의 최소 허용변형률과 해당 철근비를 균형 철근비에 대한 비율로 나타냅니다. 이에 대한 내용은 [콘크리트 구조설계기준 표 6.2.3]을 참조하시기 바랍니다. 콘크리트 구조설계기준에서 제시된 각 항복강도의 해당철근비는 고정된 값이 아니면 인장철근을 2단이상 배근할 경우 최외곽철근까지의 유효높이와 인장재 등가높이까지의 유효높이가 서로 상이하므로 비교하시면 안됩니다. 콘크리트 구조설계기준에서 제시된 값은 1단배근에 대한 값을 표현한 것이므로 주의하시기 바랍니다.(영남대-이재훈 교수님 자문)
wa/w : 허용균열폭과 휨균열폭의 비를 나타냅니다. (KSCE-USD05, KSCE-RAIL-USD04)
Sa/S : 허용철근 중심간격과 사용철근간격의 비를 나타냅니다. (KCI-USD07)
CHK : 단면검토결과를 나타냅니다.
OK : 단면검토 결과를 만족하는 경우
NG : 단면검토 결과를 만족하지 않는 경우
NG(max) : 사용철근량이 최대 철근량 초과인 경우
Connect Model View : SEL에서 선택된 요소가 Model View 에서 선택됩니다.
Select All, Unselect All : SEL에서 전체선택 또는 선택해제를 수행합니다.
Calculation : SEL에서 선택한 요소의 단면검토를 수행합니다.
Delete Rebar : SEL에서 선택한 요소에 입력된 철근정보 및 단면검토를 삭제합니다.
Copy Table : 테이블에 출력된 모든 요소에 대한 정보를 클립보드로 복사합니다. Excel 에 "Ctrl+C"하면 바로 붙여넣을 수 있습니다.
Excel Report : SEL에서 선택한 요소에 대한 상세계산서를 Excel 포맷으로 출력합니다.
Result Viewer : Result Viewer창을 활성화 또는 비활성화합니다.
Result Viewer[전단력 검토] 제한사항 및 표현방법
1. 사용자가 휨 철근은 입력하고 전단철근을 입력하지 않아도 [전단력 검토]에서 φVn은 0이 아니며 콘크리트가 부담하는 전단력과 계수전단력(Vu)을 비교검토하고 계산서에도 동일하게 표현됩니다.
2. 휨 철근을 입력하고 전단철근을 입력하지 않은 상태에서 계산버튼 클릭시 표현방식은 다음과 같습니다.(계산서도 동일하게 표현됩니다.)
SEL에서 선택된 요소가 보인 경우
φVc/2 < Vu 일 때(전단보강 필요)
φVc > Vu > φVc/2 일 때(최소전단철근 보강)
φVc/2 > Vu 일 때(전단보강 불필요)
SEL에서 선택된 요소가 슬래브인 경우
φVc < Vu 일 때(전단보강 필요)
φVc > Vu > φVc/2 일 때(최소전단철근 보강)
φVc > Vu 일 때(전단보강 불필요)
Shear
검토하고자 하는 단면에 배근되는 전단철근정보를 입력하고 입력된 철근 정보를 바탕으로 전단에 대한 단면 검토를 수행합니다.
Dialog에서 사용자가 입력하는 다리수, 간격(s)은 연산기능이 수행되지 않으므로 계산된 값을 입력해야 합니다.
RC Design Result - Plate(Shear)
Name : Design Information에 정의된 이름을 나타냅니다.
SEL : 엑셀 형태의 계산서 출력이 필요한 경우 선택합니다. Connect Model View 옵션에 Check on한 경우에는 Model View에서 부재를 선택할 수 있습니다.
Bc, Hc : 선택된 부재의 치수를 나타냅니다.
LCB : 단면검토에 사용될 계수하중조합(선택한 하중조합 중 가장 불리한 조건)의 번호를 나타냅니다.
Vu : RC Design Parameter 대화상자에서 선택한 계수하중조합 중에서 단면검토에 사용될 하중을 나타냅니다.
AvReq : 사용자가 입력한 Dt, Db 값에 의해 계산된 개략적인 필요단위철근량을 나타냅니다. 사용자의 설계편의를 위한 값으로 설계에 사용되지는 않습니다.
전단철근 : 단면검토에 사용될 전단철근을 정의합니다.
Dia : 전단철근의 직경
다리수 : 부재폭 내에 배치되는 전단철근의 다리수를 입력합니다.
간격(s) : 전단철근의 배치간격을 입력합니다.
Calc : Calc 버튼을 누르면 입력된 정보를 기준으로 단면검토를 수행합니다.
AvUse : 사용자가 입력한 철근정보를 바탕으로 총 단위철근량을 계산합니다.
ØVn/Vu : 입력된 철근정보로부터 계산된 부재의 공칭전단력과 계수전단력의 비를 나타냅니다.
CHK : 단면검토결과를 나타냅니다.
OK : 단면검토 결과를 만족하는 경우
NG : 단면검토 결과를 만족하지 않는 경우
NG(Av) : 입력한 전단철근량이 최소전단철근량 보다 부족한 경우(Av_use < Av_req), RC Design Parameter에서 최소전단철근 검토가 보인 경우만 표현됨.
NG(s) : 전단철근의 배치 간격이 규정을 벗어나는 경우