질문
박스형 구조물 벽체 단부 위치에서 부재력이 급격하게 치솟는 현상을 관찰했습니다. 제가 사용한 다른 옵션이나 기능이 잘못되었을까요? 이런 경우 어떤 부재력을 적용해야 하나요?
답변
슬래브와 벽체로 구성된 박스형 구조물의 단부에서는 Local 옵션보다 Element 옵션(Avg. Nodal이 아닌)을 사용하는 것이 적절합니다.
판요소의 결과 확인 옵션에 대해서 말씀 드리겠습니다.
4각형 Plate 요소의 해석결과는 총 5개 위치에서 출력됩니다.
Stress Option (또는 Plate Force Option) 에서 Element를 선택할 경우에는 하나의 요소 내에서 결과가 출력되며, Avg. Nodal을 선택할 경우에는 인접요소와의 영향을 고려하여 평균된 값이 출력됩니다.
Avg Nodal 옵션을 사용하면 인접 요소 간 결과의 평균을 사용하게 되며, 이는 벽체와 슬래브의 결과 평균치를 산출하는데, 이 경우 잘못된 결과를 초래할 수 있습니다.
요소하나당 5개의 결과가 출력되므로 한 절점을 기준으로 볼때 4개의 값이 존재합니다. 이 4개의 값을 평균하여 출력되는 것이 Avg.Nodal 입니다.
요소 1번의 4번 절점에서의 결과는 Element로 선택할 경우 4번 절점의 빨간 점으로 표시된 결과값이 되며, Avg. Nodal을 선택할 경우에는 원으로 표시한 4개 점의 결과를 평균한 값이 됩니다.
요소 1번의 4번 절점에서의 결과는 Element로 선택할 경우 4번 절점의 빨간 점으로 표시된 결과값이 되며, Avg. Nodal을 선택할 경우에는 원으로 표시한 4개 점의 결과를 평균한 값이 됩니다.
Model View에서 결과값을 표시할 경우 Value Option에서 Max와 Element Center를 선택할 수 있습니다.
Element Center를 선택할 경우에는 Element/Avg. Nodal 에 관계없이 요소 Center의 값이 출력되며, Max를 선택할 경우에는 Plate 요소를 정의하는 네 절점에서의 값중 Max값이 출력됩니다. 이때에 Element/Avg. Nodal 중에 어떤 옵션을 선택하느냐에 따라 Max값이 달라집니다.
Avg.Nodal을 선택하셨을 경우에는 Avg.Nodal Active Only 옵션을 선택할 수 있습니다. 이 옵션은 Active 된 요소에 대해서만 결과값의 평균을 계산하는 것으로 의미있는 결과출력을 위해 사용됩니다. 예를 들어 구조재(힘 받는 부재)가 아니나 하중입력 등의 목적으로 모델링에 반영한 Dummy Element가 있다고 했을 때,이 부분을 Inactive 함으로써 해석결과에 영향을 미치지 않게 할 수 있습니다.
해석결과의 조합, 판독은 설계자의 판단이 중요하게 작용하는 부분이며, 구조물의 종류, 모델링 방법 등에 따라 결과확인 방법이 달라지게 됩니다. midas Civil 에서는 다양한 방법의 조합방법, 결과확인방법을 제공하여 사용자의 의도에 맞는 결과확인이 가능하도록 하고 있습니다.
일반적인 경우에 대해서는 주변요소와의 관계를 고려한 Avg. Nodal의 결과를 주로 확인하며, 응력 변화가 큰 구간에서는 Element와 Avg.Nodal의 결과값이 크게 차이날 수 있습니다.
따라서, 단부에서는 해당 요소의 결과만 출력하는 Element 옵션을 사용하는 것을 추천 드립니다. 하지만 우각부와 같은 단부를 무조건 Element Type으로 읽는 것은 아닙니다. 로컬축을 진행 방향으로 맞추었을 때에는 접점에서 평균값의 2배가 되어 평균을 하면 올바른 결과를 보입니다만, 로컬축을 진행 방향으로 맞추지 않았을 때에는 접점에서의 평균값이 잘못된 결과를 보일 수 있습니다.