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Section Properties 생성 편집

Section Properties

기능

  • 선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.

 

호출

메인 메뉴에서 [Properties] 탭 > [Section Properties] 그룹 > [Section Properties]

 

입력

 

Fig. Properties(Section) 대화상자

 

Add... 버튼 : 새로운 단면을 추가합니다.

 

Note 
단면번호는 최대6자리까지 입력이 가능하다.[999999]

 

Modify 버튼 : 이미 입력되어 있는 단면데이터를 수정합니다.

Delete 버튼 : 이미 입력되어 있는 단면데이터를 삭제합니다.

Copy 버튼 : 이미 입력되어 있는 단면데이터를 복사합니다. 복사할 단면을 목록표에서 선택한 후 버튼을 클릭합니다.

Import 버튼 : 단면데이터가 입력되어 있는 기존의 fn.mgb File로 부터 단면데이터를 불러옵니다.

 

Section List

기존의 fn.MGB 파일에 입력되어 있는 단면데이터가 표시됩니다.

 

Selected List

Import 하려는 단면데이터를 선택하여 List에 등록합니다.

 

Note 
fn.MCB를 선택하면 기존의 fn.MGB에 입력되어 있는 모든 단면데이터가 Selected List에 등록되어 있다.

 

Numbering Type

단면번호의 Import 방식을 지정합니다.

Keep ID

기존의 fn.MGB 파일에서 입력된 단면번호를 동일하게 적용하여 Import 합니다.


New ID

Import 하는 단면데이터에 새로운 번호를 부여합니다.

 

Renumber 버튼 : 이미 입력되어 있는 단면데이터의 번호를 변경합니다.

 

Start number

변경할 단면번호의 시작번호를 입력합니다.

 

Increment number

단면성질 데이터 번호의 증분치을 입력합니다.

 

Change element's material number

요소의 단면번호를 변경합니다. 이 기능을 사용하면 정의된 단면번호가 변경(Modify)됩니다. 만일 이 기능을 사용하지 않으면 선택된 기존 단면번호는 단면명칭이 정의되지 않은 상태(Undefined)로 전환되고 추가로 사용자가 지정한 재질번호가 요소의 지정없이 새로 생성됩니다.


 

Fig. 단면데이터 정의 대화상자

 

Section ID

단면번호(입력된 최종 단면번호+1로 자동 설정됩니다.)

 

Name

단면이름(입력내용이 없는 경우 Sect. Name과 동일하게 자동 지정됩니다.)

 

Consider Shear Deformation

전단변형 고려 여부를 선택합니다. 이 옵션은 구조해석시에 적용되고, 버튼을 클릭하면 나타나는 유효전단면적(Asy, Asz) 데이터에는 영향을 미치지 않습니다.

 

Offset

단면중심의 위치를 지정합니다.

 

Fig. Change Offset 대화상자

 

Center의_위치.jpg

Fig. Offset 위치

 

Center Loc. : Center의 위치를 도심(Centroid)과 단면치수의 중심(Center of Section) 중에서 선택합니다.

Horizontal Offset : 단면의 횡방향 Offset 위치를 지정합니다. "to Extreme Fiber"를 선택하면 위의 안내그림과 같이 "Offset"에서 지정한 위치가 반영됩니다. 만약 임의의 위치를 Offset 위치로 지정하고자 하면 "User"를 선택하고 옵셋거리를 입력하면 됩니다. 단 Offset 의 옵션이 "Center-Top/Center/Bottom"인 경우는 횡방향 Offset 위치가 Center로 고정되므로, "User" 옵션을 지정할 수 없습니다. 변단면인 경우 J단 입력창이 활성화 됩니다.

Vertical Offset : 단면의 연직방향 Offset 위치를 지정합니다. "to Extreme Fiber"를 선택하면 위의 안내그림과 같이 "Offset"에서 지정한 위치가 반영됩니다. 만약 임의의 위치를 Offset 위치로 지정하고자 하면 "User"를 선택하고 옵셋거리를 입력하면 됩니다. 단 Offset 의 옵션이 "Left/Center/Right-Center"인 경우는 연직방향의 Offset위치가 Center로 고정되므로 "User" 옵션을 지정할 수 없습니다. 변단면인 경우 J단 입력창이 활성화 됩니다.

 

Note 
Offset 거리를 입력할 때, Centroid를 기준으로 할 경우에는 중심에서 외부로 나가는 방향이 (+), Extreme Fiber(s)를 기준으로 할 경우에는 단면 내부로 향하는 방향이 (+)를 나타낸다.

 

Note 
절점에 입력되는 하중(ex : Nodal Load, Specified Displacement)은 절점 위치에 재하되고, 요소에 입력되는 하중(ex : Beam Load, Temperature Load)은 단면 Offset에 관계없이 도심에 재하된다.
반력과 변위는 절점위치를 기준으로 계산하며, 부재력은 단면 Offset과 관계없이 도심을 기준으로 계산한 값이 출력된다.

 

Common_Offset.gif

 

User Offset Reference : 단면의 옵셋거리를 "User" 타입으로 입력할 때 기준이 되는 위치를 지정합니다.

Centroid : 단면도심을 기준으로 입력된 옵셋거리를 적용합니다.

Extreme Fiber(s) : "Offset"에서 지정한 위치(Left/Right, Top/Bottom)를 기준으로 입력된 옵셋거리를 적용합니다.

 

Note 
Cold Formed Channel의 단면 Data를 생성할 때 정밀한 단면 Data를 생성하기 위해 전단면을 모두 고려한 정밀산정식을 사용한다.

 

Note 
User type을 지정한 경우, Offset 거리와 방향은 Center옵션(Centroid, Center of Section)과 무관하게 항상 도심(Centroid)을 기준으로 입력한다.
예를 들어, "Offset : Left-Center", "Center Loc. : Center of Section"로 지정하고 Horizontal offset을 User type으로 "0.5"를 입력하는 경우, 도심(Centroid)을 기준으로 좌측으로 "0.5"만큼 떨어진 위치가 Offset 위치가 된다.

 

단면중심-0.5m.jpg

 

Display Offset Point 버튼 : Change Offset 대화상자에서 입력한 Offset 위치를 Section Data 대화상자의 안내 그림에 출력합니다.

 

Section Property

버튼을 클릭하면 단면성질의 입력방법에 따라 DB에 저장된 단면성질 데이터, 도심의 위치 단면주요치수에 의해 계산된 단면성질 데이터 테이블이 나타납니다.

 

Area : 단면적

Asy : 요소좌표계 y축 방향 전단력에 저항하는 유효전단면적(Effective Shear Area)

전단변형을 고려하지 않는 경우 비활성됩니다.

Asz : 요소좌표계 z축 방향 전단력에 저항하는 유효전단면적(Effective Shear Area)

전단변형을 고려하지 않는 경우 비활성됩니다.

Ixx : 요소좌표계 x축 방향의 비틀림강성(Torsional Resistance)

Iyy : 요소좌표계 y축 방향에 대한 단면2차모멘트(Area Moment of Inertia)

Izz : 요소좌표계 z축 방향에 대한 단면2차모멘트(Area Moment of Inertia)

Cyp : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (+)y축 방향 최외단까지의 거리

Cym : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (-)y축 방향 최외단까지의 거리

Czp : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (+)z축 방향 최외단까지의 거리

Czm : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (-)z축 방향 최외단까지의 거리

Qyb : 요소좌표계 z축 방향으로 작용하는 전단력에 대한 전단계수

Qzb : 요소좌표계 y축 방향으로 작용하는 전단력에 대한 전단계수

Peri: O : 단면 외곽선의 총길이

Peri : I : 박스 또는 파이프 등 중공형 단면에서 단면 내부선의 길이

Cent : y : 요소좌표계 y축에서 도심으로부터 최외단까지의 거리

Cent : z : 요소좌표계 z축에서 도심으로부터 최외단까지의 거리

y1, z1 : 단면의 중립축에서 위치 1까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

y2, z2 : 단면의 중립축에서 위치 2까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

y3, z3 : 단면의 중립축에서 위치 3까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

y4, z4 : 단면의 중립축에서 위치 4까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

Zyy : 단면의 y축에 대한 소성단면계수

Zzz : 단면의 z축에 대한 소성단면계수

 

Note 
위의 단면성질 데이터 중 Area와 Peri를 제외한 데이터는 선요소 중 보요소에만 필요합니다.

 

Note 
유효전단면적이 입력되지 않으면 전단변형이 무시되며, Cyp, Cym, Czp, Czm은 휨응력의 계산에만 사용되고, Qyb, Qzb는 전단응력을 계산하는데 사용됩니다. Peri는 도장면적(Painting Area)를 계산하는데 사용됩니다.

 

Note 
Zyy, Zyy는 Pushover 해석시 Steel Section Value Type에 대해 강도계산시 이용되는 소성단면계수이다. Ultimate인 경우 Pc(압축), Pt(인장), M0(P=0일때의 휨강도=Fy× Zyy, Fy×Zzz)로 PM-Curve를 생성하는데 이용된다.

 

Note

요소의 강성데이터 계산

[단면적 (Area : Cross Sectional Area)]

 

단면적(Cross Sectional Area)은 부재가 인장 또는 압축력(Axial Force)을 받는 경우 이에 저항하는 강성(Axial Stiffness)을 계산하거나 부재에 발생한 응력을 계산하는데 사용되며 계산방법은 <Fig 1>과 같다.

프로그램 내부에서 단면적을 계산하거나 데이터베이스로부터 입력되는 경우에는 접합부의 볼트접합구멍 또는 리벳접합구멍 등에 의한 단면적의 감소요인은 고려하지 않으므로 필요시 모든 단면성질을 사용자가 직접 계산하여 입력하는 방법을 사용하여 사용자의 판단에 따라 조정된 단면적을 입력해야 한다.

 

Section_Value_Area_ex.jpg

Fig 1. 단면적의 계산 예

 

 

[유효전단면적(Asy, Asz : Effective Shear Area)]

 

전단력에 대한 유효전단면적(Effective Shear Area)은 부재단면의 요소좌표계 y축 또는 z축 방향으로 작용하는 전단력(Shear Force)에 저항하는 강성(Shear Stiffness)의 계산에 필요하다.

만약 유효전단면적을 입력하지 않았을 경우에는 해당 방향의 전단변형이 무시된다.

프로그램 내부에서 단면성질을 계산하거나 데이터베이스로부터 입력되는 경우에는 해당 전단강성성분이 자동고려되며 계산방법은 Fig 2 와 같다.

Asy : 요소좌표계 y축 방향으로 작용하는 전단력에 저항하는 유효전단면적

Asz : 요소좌표계 z축 방향으로 작용하는 전단력에 저항하는 유효전단면적

 

Section_Value_Effective_Shear_Area.jpg

Fig 2. 단면형상별 유효전단면적

 

 

[비틀림상수 (Ixx: Torsional Constant)]

 

비틀림상수은 비틀림모멘트에 저항하는 강성으로 다음과 같이 표현된다.

<식 1>

Section_Ixx(e).gif

여기서, Ixx : 비틀림상수 (Torsional Constant)

          T : 비틀림모멘트(Torsional Moment or Torque)

          G : 전단탄성계수 (Shear Modulus of Elasticity)

          θ : 비틀림각도(Angle of Twist)

비틀림강성은 상기 식에서와 같이 비틀림에 저항하는 강성이며, 비틀림에 의한 전단응력을 결정하는 극관성 단면 2차 모멘트(Polar Moment of Inertia)와는 다르다. (단, 원형단면 또는 두께가 두꺼운 원통단면의 경우는 비틀림모멘트와 극관성 단면 2차 모멘트가 일치한다.)

그리고 단면의 형태가 개방형단면(Open Section)인지 또는 밀폐형단면(Closed Section)인지에 따라 비틀림강성의 계산방법이 다르고, 단면의 두께가 얇은지 또는 두꺼운지에 따라서도 계산방법이 상이하기 때문에 모든 종류의 단면에 공통 적용할 수 있는 일반식은 없다.

개방형단면의 비틀림강도 계산은 개방형단면을 여러개의 직사각형 단면으로 분할하여 아래식을 이용하여 계산하고, 그 계산 결과치를 합산함으로써 근사적으로 구할 수 있다.

<식 2>

Section_Value_mage004.jpg

Section_Value_mage006.jpg 단, a ≥ b

여기서, ixx : 분할단면(직사각형)의 비틀림상수
2a : 분할단면의 긴 변의 길이
2b : 분할단면의 짧은 변의 길이

그리고 얇은 튜브형태의 밀폐형 단면에 대한 비틀림상수의 계산식은 다음과 같습니다. Fig 3 참조

<식 3>

Section_Value_mage008.jpg

여기서

Am : 튜브의 중심선이 그리는 단면적

dS : 임의 위치에서 튜브단면 중립선의 미소길이

t : 임의 위치에서의 튜브벽 두께

또한 교량의 박스형 단면과 같이 두꺼운 튜브형태의 밀폐형 단면에 대한 비틀림상수는 상기의 <식 1>과 <식 3>을 합산함으로써 구할 수 있다.

 

Section_Value_Torsional_Resistance.jpg

Fig 3. 얇은 튜브형 밀폐단면의 비틀림강성 및 전단응력

 

Section_Value_1.50.jpg

Fig 4. Solid Section의 비틀림강성

 

Section_Value_그림_1-51_copy_사본.jpg

Fig 5. 두께가 얇은 폐쇄형 단면의 비틀림강성

 

Section_Value_그림_1-52_copy_사본.jpg

Fig 6. 두께가 두꺼운 개방형 단면의 비틀림강성

 

Section_Value_그림_1-53-2_copy_사본.jpg

Fig 7. 두께가 얇은 개방형 단면의 비틀림강성

 

2개 이상의 형강을 조합하여 하나의 단면으로 만들 경우, 조합하는 형태에 따라 폐쇄형 단면과 개방형 단면이 동시에 생길 수 있다. 이 경우 비틀림강성의 계산은 폐쇄형 단면 부분과 개방형 단면 부분으로 나누어 각각 계산한 다음 최종적으로 계산된 값을 더하는 방법을 사용한다.

예를 들면, 이중H형단면(Double H-Section)의 경우 Fig 8. (a)와 같이 단면의 중앙에는 폐쇄형 단면이 형성되고, 외곽 플랜지들은 개방형 단면이 될 수 있다.

 

1. 폐쇄형 단면 부분(빗금친 부분)의 비틀림강성

<식 4>

Section_Value_4_사본.jpg

개방형 단면 부분(돌출된 플랜지 부분)의 비틀림강성

<식 5>

Section_Value_76.jpg

전체단면에 대한 비틀림강성

<식 6>

Section_Value_6_사본.jpg

H형 단면을 2개의 Flat Bar로 보강할 경우에는 Fig 8. (b)와 같이 폐쇄형 단면이 2개 이상 생길 수 있으며 이 때의 단면 비틀림강성은 다음과 같이 계산한다.

플랜지 끝단부의 개방형 단면에 대한 비틀림강성이 전체단면의 비틀림강성에 비하여 무시할 정도로 작은 값일 경우, H형 단면의 상 하 플랜지와 보강재로 사용된 2개의 Flat Bar에 의해 형성되는 최외곽의 폐쇄된 단면에 대하여 비틀림강성을 계산하면 다음과 같다.

<식 7>

Section_Value_7_사본.jpg

그리고 전체단면을 구성하는 요소중에서 개방형 단면의 비틀림강성이 무시할 수 없을 정도로 큰 값일 경우에는 개방형 단면에 대한 비틀림강성을 계산하여 더하면 된다.

 

Section_Value_1.54a.jpg

(a) 폐쇄형과 개방형 단면이 함께 존재하는 경우

Section_Value_그림_1-54_copy_사본.jpg

(b) 폐쇄형 단면이 2개 이상 존재하는 경우

Fig 8. 두개 이상의 형강을 조합한 단면의 비틀림강성

 

 

[단면2차모멘트 (Iyy, Izz: Area Moment of Inertia)]

 

단면2차모멘트(Area Moment of Inertia)는 휨모멘트(Bending Moment)에 저항하는 강성(Flexual Stiffness)을 계산하는데 사용되며, 해당 단면의 도심축에서 다음의 식에 따라 계산된다.

요소좌표계 y축에 대한 단면2차모멘트

<식 1>

Section_Value_8_사본.jpg

요소좌표계 z축에 대한 단면2차모멘트

<식 2>

Section_Value_9_사본.jpg

Section_Value_그림_1-55-1_copy_사본.jpg

Section_Value_그림_1-55-2_copy_사본.jpg

Fig 9. 단면2차모멘트의 계산예

 

 

[단면상승모멘트 (Iyz: Area Product Moment of Inertia)]

 

단면상승모멘트(Area Product Moment of Inertia)는 비대칭단면의 응력성분을 계산하는데 사용되며 그 정의는 다음과 같다.

<식 1>

Section_Value_10_사본.jpg

H, Pipe, Box, Channel, Tee형 단면과 같이 요소좌표계 y, z축 어느 1개의 축에 대해서 대칭인 경우에는 Iyz=0이 되며, Angle형 단면과 같이 어느 1개 축에대해서도 대칭이 아닌 경우에는 Iyz≠0이므로 응력성분 계산시 고려하여야 한다.

Angle형 단면의 단면상승모멘트의 계산방법은 Fig 10. 과 같다.

 

Section_Value_그림_1-56_copy_사본.jpg

Fig 10. Angle형 단면의 단면상승모멘트 계산

 

Section_Value_그림_1-57_copy_사본.jpg

Fig 11.  비대칭형 단면에서의 휨응력 분포도

 

중립축(Neutral Axis)은 휨모멘트에 의한 부재내 휨응력이 '0(Zero)' 이 되는 위치를 통과하는 축을 말하며, Fig 11 의 우측 그림에서와 같이 n-축이 중립축이 됩니다. m-축은 n-축에 대하여 수직을 이루는 축이다.

중립축에서는 휨모멘트에 의한 휨응력이 '0' 이므로 다음의 관계식으로부터 중립축 방향을 구할 수 있다.

<식 2>

Section_Value_81-1.jpg

 

휨모멘트에 의한 단면의 휨응력을 계산하는데 적용되는 일반식은 다음과 같다.

<식 3>

Section_Value_81-2.jpg

 

만일 H형 단면일 경우에는 Iyz=0 이 되므로,

<식 4>

Section_Value_83-2.jpg

여기서

Iyy : 요소좌표계 y축에 대한 단면2차모멘트

Izz : 요소좌표계 z축에 대한 단면2차모멘트

Iyz : 단면상승모멘트

y : 요소단면의 중립축으로부터 휨응력을 계산하고자 하는 위치까지의 요소좌표계 y축 방향의 거리

z : 요소단면의 중립축으로부터 휨응력을 계산하고자 하는 위치까지의 요소좌표계 z축 방향의 거리

My : 요소좌표계 y축에 대한 휨모멘트

Mz : 요소좌표계 z축에 대한 휨모멘트 

이다.

요소좌표계 y축 및 z축 방향으로 작용하는 전단력에 대한 전단응력을 계산하는데 적용되는 일반식은 다음과 같다.

<식 5>

Section_Value_83-3.jpg

<식 6>

Section_Value_82-1.jpg

여기서

Vy : 요소좌표계 y축 방향으로 작용하는 전단력

Vz : 요소좌표계 z축 방향으로 작용하는 전단력

Qy : 요소좌표계 y축에 대한 단면1차모멘트

Qz : 요소좌표계 z축에 대한 단면1차모멘트

by : 전단응력을 계산하는 위치에서의 요소좌표계 z축과 직각을 이루는 단면의 두께

bz : 전단응력을 계산하는 위치에서의 요소좌표계 y축과 직각을 이루는 단면의 두께

 

 

[단면1차모멘트 (Qy, Qz: First Moment of Area)]

 

단면1차모멘트(First Moment of Area)는 단면의 임의 위치에서의 전단응력을 계산하는데 사용되며 아래와 같이 계산힌다.

<식 1>

Section_Value_식1.2.2.12-16.gif

<식 2>

Section_Value_식1.2.2.12-17.gif

단면이 y, z 양축중에서 어느 한 축에 대하여 대칭일 경우, 임의 위치에서의 전단응력은 다음과 같이 계산한다.

<식 3>

Section_Value_18_사본.jpg

<식 4>

Section_Value_19_사본.jpg

여기서

Vy : 요소좌표계 y축 방향으로 작용하는 전단력

Vz : 요소좌표계 z축 방향으로 작용하는 전단력

Iyy : 요소좌표계 y축에 대한 단면2차모멘트

Izz : 요소좌표계 z축에 대한 단면2차모멘트

by : 전단응력을 계산하고자 하는 위치에서의 요소좌표계 z축과 직각을 이루는 단면의 두께

bz : 전단응력을 계산하고자 하는 위치에서의 요소좌표계 y축과 직각을 이루는 단면의 두께

 

 

[전단계수(Qyb, Qzb: Shear Factors of Shear Stress due to Bending)]

 

전단계수는 휨모멘트에 의한 전단응력을 계산하는데 사용되며 부재단면중 전단응력을 계산하고자 하는 위치에서의 단면1차모멘트를 전단응력 계산위치에서의 단면두께로 나눈 값이다.

<식 1>

Section_Value_20_.jpg, Section_Value_image004.gif

Section_Value_21_.jpg, Section_Value_image008.gif

<식 2>

전단계수.jpg

전단계수식_1.jpg

전단계수식_2.jpg

전단계수_식2.jpg

전단계수식_3.jpg

Fig 12. 전단계수의 계산 예

 

 

[합성단면의 강성계산]

 

철골-철근콘크리트 합성부재의 강성은 콘크리트 단면(철근의 단면은 콘크리트단면에 포함됨)과 철골단면이 구조적으로 완전 합성된 것으로 가정하여 등가환산단면성질(Equivalent Sectional Properties) 형태로 고려된다.
등가환산 단면성질의 계산에서 강재의 탄성계수(Es)와 콘크리트의 탄성계수(Ec)는 철골-철근콘크리트규준(SSRC79(Structural Stability Research Council, 1979, USA))에 명기된 수치를 사용하되, Ec값은 EUROCODE 4에 따라 20% 감소한 값을 사용한다.

1. 등가환산 단면적

Section_Value_image2.gif

2. 등가환산 유효전단면적

Section_Value_image4.gif

3. 등가환산 단면2차모멘트

Section_Value_85.jpg

여기서, Ast1 : 철골의 단면적

Acon : 콘크리트의 단면적

Asst1 : 철골의 유효전단면적

Ascon : 콘크리트의 유효전단면적

Ist1 : 철골의 단면2차모멘트

Icon : 콘크리트의 단면2차모멘트

REN : 콘크리트의 탄성계수(Ec)에 대한 철골의 탄성계수(Es)의 비(Es/Ec)

4. 등가환산 비틀림상수

Section_Composite_Ixx(e).gif

 

 

Note 
SPC에서 불러온 단면데이터의 y1~4, z1~4 위치 산정방법

 

• 휨응력

Section_cPosition_SPC.gif

중립축에서 부터 단면의 가장 먼 지점까지의 거리

 

• 조합응력 (Combined Normal Stress)

Section_yzPosition_SPC.gif

1. 단면의 도심을 중심으로 4분면으로 분할합니다.

2. 단면을 이루는 각 포인트를 지나면서 기울기가 "1" 또는 "-1"인 직선을 긋습니다.

3. 여러 직선 중에서 절편의 절대값이 가장 큰 직선을 찾습니다.

4. 해당 직선과 접하는 포인트를 응력 계산 위치로 결정합니다.

 

위쪽 그림과 같이 절편의 크기가 같은 포인트가 두개 이상일 경우에는 y 좌표의 절대값이 큰 포인트를 응력 계산 위치로 결정합니다.

 

DB/User 탭

선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.

DB/User 탭은 정형화된 형태의 단면을 입력할 때 사용하며, 입력방법은 아래의 2가지가 있습니다.
 

1. 국가별 표준단면의 DB(데이터베이스)로부터 사용할 단면을 선택하는 방법 (DB)
2. 정형화된 단면 형상에 대한 주요치수를 직접 입력하는 방법 (User)

 

Fig. Section - DB/User 대화상자

 

단면형상 목록

사용할 단면의 형상을 지정(Angle, Channel, H-Section, T-Section, Box, Pipe, Double Angle, Star-battened Angle, Double Channel, Solid Rectangle, Solid Round, Octagon, Solid Octagon, R-Octagon, Track, Solid Track, Half Track, Cold Formed Channel, U-Rib)

 

User : 정형화된 단면의 주요치수를 입력하여 단면을 정의할 때 지정

H, B1, ... : 대화상자 좌측의 단면치수 입력안내도를 참조하여 치수를 입력

 

Note 
사용자가 r1, r2를 입력한 경우에 Ixx 는 r1, r2를 고려하지 않고 산정

 

DB : 국가별 표준단면의 DB로부터 사용할 단면을 선택할 때 지정. 우측의 DB 목록판에서 원하는 DB를 선택합니다.

KS : Korean Industrial Standards

AISC10(US) : American Institute of Steel Construction, 2010 (US Unit : lb, in)

AISC10(SI) : American Institute of Steel Construction, 2010 (SI Unit : kN, m)

AISC05(US) : American Institute of Steel Construction, 2005 (US Unit : lb, in)

AISC05(SI) : American Institute of Steel Construction, 2005 (SI Unit : kN, m)

AISC2K(US) : American Institute of Steel Construction, 2000 (US Unit : lb, in)

AISC2K(SI) : American Institute of Steel Construction, 2000 (SI Unit : kN, m)

AISC : American Institute of Steel Construction

CISC02(US) : Canadian Institute of Steel Construction (US Unit : lb, in)

CISC02(SI) : Canadian Institute of Steel Construction (SI Unit : kN, m)

BS : British Standards

 

Note 
BS 는 BS4-1의 1993년도 이전에 개정된 내용을 의미한다.

 

BS4-93 : British Standard / BS 4-1 : 1993

DIN : Deutshes Institut Fur Normung e.v.

UNI : Italian National Standard

GOST : Russian National Standards - 러시아국가표준

STO-ASCHM : Russian National Standard

JIS2K : Japanese Industrial Standards 2000

JIS : Japanese Industrial Standards

GB-YB : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun

GB-YB05 : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun(2005)

Pacific(SI) : Bentley Pacific Standards (SI Unit : kN, m)

IS : Indian Standards

IS808 : Indian Standards

IS1161 : Indian Standards

CNS91 : Chinese National Standard - 대만국가표준

 

Section Name

DB의 단면이름을 직접 입력하거나 단면목록표에서 원하는 단면을 선택합니다. 단면이름을 직접 입력할 때는 DB의 단면이름형식과 일치되어야 합니다.

예) KS, JIS : H 400X200X8/13, AISC : W36X280, CISC : HP310x110, BS : UB 406x178x54, DIN : HD400x288

 

Note 
KS와 JIS에서 DB를 제공하지 않는 Double Angle이나 Double Channel 등의 단면을 입력하려면, 목록판에서 단면형상을 지정하고 User를 선택한다. 다음에 Get Data from Single Angle(또는 Channel)에서 DB와 Sect.Name을 선택하거나, 단면의 주요치수를 직접 입력한다.


Note 
Section Data > Cold Formed Channel에서 Number of Section을 2로 바꾸면 Combine Type에 IS, IW, BS, BW 네가지 타입이 있습니다. I와 B는 형상을 의미합니다. 즉, I=I형(웨브를 맞댄 형상), B=Box형(플렌지 부분을 맞댄 형상)입니다. S와 W는 접합방식을 의미합니다. 즉,S=Screw(볼트접합), W=Welding(용접접합)입니다.

IS : 웨브를 맞댄 형상의 볼트 접합
IW : 웨브를 맞댄 형상의 용접 접합
BS : 플렌지 부분을 맞댄 형상의 볼트 접합
BW : 플렌지 부분을 맞댄 형상의 용접 접합

 

Note 
JIS, JIS2K DB Pipe 용어 설명
P: 건축단면용, PS: 구조단면용, PG: 일반단면용

 

Value 탭

선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.

Value 탭에서는 단면특성(단면적, 단면2차모멘트, 비틀림상수 등)을 사용자가 직접 입력하여 단면을 정의합니다. 입력방법은 아래와 같이 3가지가 있습니다.

1. 정형화된 단면형상에 대한 주요치수를 입력하여 단면성질을 자동으로 계산한 다음, 계산된 각 단면성질을 수정하여 입력하는 방법
2. 모든 단면성질 데이터를 사용자가 직접 입력하는 방법
3. SPC에서 작성한 단면데이터를 Import하여 입력하는 방법

 

Fig. Section - Value 대화상자

 

Built-up Section

부재 제작방법을 구분합니다. Rolled Beam인 경우 또는 Built-up Girder인 경우에 따라 설계시 적용되는 계수가 달라집니다. Design 기능의 사용과 관계가 있으며, 해석상에는 영향을 끼치지 않습니다.

 

Note 
부재가 용접제작형강(Built-up Section)인 경우 Check 하며, 압연형강인 경우에는 비워둔다. 이 데이터는 철골부재의 강도검증이나 자재목록표 작성시 참조된다.

 

Size

단면계산에 사용할 단면치수를 입력합니다. 단면치수를 입력하지 않고 강성데이터만 입력하여도 해석을 수행할 수 있습니다.

H, B1, ... : 대화상자 좌측의 단면치수 입력안내도를 참조하여 치수를 입력

 

Section Property

구조해석에 적용될 단면특성값을 입력합니다.

Calc. Section Properties 버튼 : 버튼을 클릭하면 Size에서 입력한 단면치수를 이용하여 단면특성값을 계산합니다.

 

SPC를 이용한 단면입력

구조해석에 적용될 단면특성값을 입력합니다.

 

Fig. 임의형상단면 Import

 

를 선택하여 기능을 호출합니다.

Import SEC Files... 버튼 : 임의형상의 단면을 Gen NX으로 불러들여 사용하기 위해서는 SPC 에서 파일형식을 *.sec로 저장해 두어야 합니다.
버튼을 클릭하여 *.sec 파일을 Import합니다. 단면데이터를 불러들여오면 SPC에서 계산된 단면상수와 형상이 입력됩니다.
SPC의 단면정의 방법은 Plane Type과 Line Type이 있습니다. Line Type으로 정의한 단면을 Import 하였을 경우에 단면상수의 계산방법을 선택할 수 있습니다. Plane Type의 경우에는 프로그램 내부적으로 Solid Model을 생성하여 FEM 방식으로 계산됩니다.

FEM : Line Type으로 작성한 단면을 길이 방향으로 Extrude하여 단위길이의 Plate Model을 생성합니다. 이 모델에 단위하중을 가하여 그 결과로 단면상수를 계산합니다. 두께가 두꺼운 단면의 경우에 적합합니다.

Equation : 전단흐름(Shear Flow)를 이용한 계산식을 적용하여 비틀림상수를 계산합니다. 두께가 얇은 박판의 비틀림상수 계산에 적용합니다.

 

Note 
사용법에 관한 자세한 설명은 숨은기능 "SPC를 이용한 임의형상단면의 단면상수 계산"을 참조한다.

 

SRC 탭

선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.

SRC 탭에서는 철골-콘크리트 합성부재의 단면특성을 정의합니다.
 

Fig. Section - SRC 대화상자

 

Shape

사용할 단면의 형상을 지정합니다.

 

Note 
Cross H Section과 Combined T-Section 단면 형상이 추가
SRC-Box-Stiffner 와 SRC-Pipe-Stiffner 단면 형상 추가

 

Concrete Data

철골매립형 철골-철근콘크리트 단면에서 철근콘크리트 단면의 외곽치수를 입력합니다.

 

Steel Data

철골단면 데이터를 입력합니다.

User : 정형화된 단면의 형상에 대한 주요치수를 입력하여 단면을 정의할 때 지정

H, B1, ... : 대화상자 좌측의 단면치수, 입력안내도를 참조하여 치수를 입력합니다.

 

DB : 국가별 표준단면의 DB로부터 사용할 단면을 선택할 때 지정합니다.
우측의 DB 목록판에서 원하는 DB를 선택합니다.

KS : Korean Industrial Standards

AISC10(US) : American Institute of Steel Construction, 2010 (US Unit : lb, in)

AISC10(SI) : American Institute of Steel Construction, 2010 (SI Unit : kN, m)

AISC05(US) : American Institute of Steel Construction, 2005 (US Unit : lb, in)

AISC05(SI) : American Institute of Steel Construction, 2005 (SI Unit : kN, m)

AISC : American Institute of Steel Construction

CISC02(US) : Canadian Institute of Steel Construction (US Unit : lb, in)

CISC02(SI) : Canadian Institute of Steel Construction (SI Unit : kN, m)

BS : British Standards

BS4-93 : British Standard / BS 4-1 : 1993

DIN : Deutshes Institut Fur Normung e.v.

UNI : Italian National Standard

GOST : Russian National Standards - 러시아국가표준

STO_ASCHM : Russian National Standard

JIS : Japanese Industrial Standards

JIS2K : Japanese Industrial Standards 2000

GB-YB : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun

GB-YB05 : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun(2005)

Pacific(SI) : Bentley Pacific Standards (SI Unit : kN, m)

IS : Indian Standards

IS808 : Indian Standards

IS1161 : Indian Standards

CNS91 : Chinese National Standard - 대만국가표준

Steel Name : DB의 단면이름을 직접 입력하거나 단면 목록표에서 선택합니다. 단면이름을 직접 입력할 때는 DB의 단면이름형식과 일치되어야 합니다.
예) KS, JIS : H 400X200X8/13, AISC : W36X280, CISC : HP310x110, BS : UB 406x178x54, DIN : HD400x288

 

Material

철골-철근콘크리트 단면을 구성하는 철골과 콘크리트의 재료적 성질을 입력합니다.

Select Material from DB... 버튼을 클릭하여 콘크리트와 철골의 재질을 국가별 표준재질규격 DB에서 선택하면 아래의 항목이 자동입력됩니다.

Es/Ec : 콘크리트에 대한 강재의 탄성계수비

Ds/Dc : 콘크리트에 대한 강재의 중량비

Ps : 철골의 포와송비

Pc : 콘크리트의 포와송비

Combined Ratio of Conv. : 콘크리트의 강성감소계수 [Default = 1.0]

 

Note 
SRC 단면의 강성계산에서 RC를 Steel로 치환할 경우 RC의 강성을 감소시키는 계수(Conv.)가 적용된다.

 

Replace : 합성단면의 강성을 계산할 때 기준이 되는 Steel이 지정됩니다.

 

Note 
SRC 단면의 강성계산에서 RC를 Steel로 치환하여 고려한다. 재질에 따른 자중은 다음과 같이 산정한다.
SRC의 자중 = Steel 자중 + RC 자중
여기서, Ds/Dc = 0 으로 입력한 경우 RC의 자중은 무시하고 Steel의 자중만 고려한다.

 

Combined 탭

선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.
Combined 탭에서는 두 종류의 정형적인 단면이 조합되어 형성되는 복합단면의 단면성질을 입력합니다.

 

Fig. Section - Combined 대화상자

 

단면형상 목록판

사용할 복합단면의 형상을 지정합니다.

User : 정형화된 단면의 주요치수를 입력하여 단면을 정의할 때 지정합니다.

DB : 국가별 표준단면의 DB로부터 사용할 단면을 선택할 때 지정합니다. 우측의 DB 목록판에서 원하는 DB를 선택합니다.

KS : Korean Industrial Standards

AISC10(US) : American Institute of Steel Construction, 2010 (US Unit : lb, in)

AISC10(SI) : American Institute of Steel Construction, 2010 (SI Unit : kN, m)

AISC05(US) : American Institute of Steel Construction, 2005 (US Unit : lb, in)

AISC05(SI) : American Institute of Steel Construction, 2005 (SI Unit : kN, m)

AISC : American Institute of Steel Construction

CISC02(US) : Canadian Institute of Steel Construction (US Unit : lb, in)

CISC02(SI) : Canadian Institute of Steel Construction (SI Unit : kN, m)

BS : British Standards

BS4-93 : British Standard / BS 4-1 : 1993

DIN : Deutshes Institut Fur Normung e.v.

UNI : Italian National Standard

GOST : Russian National Standards  - 러시아국가표준

STO_ASCHM : Russian National Standard

JIS : Japanese Industrial Standards

JIS2K : Japanese Industrial Standards 2000

GB-YB : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun

GB-YB05 : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun(2005)

Pacific(SI) : Bentley Pacific Standards (SI Unit : kN, m)

IS : Indian Standards

IS808 : Indian Standards

IS1161 : Indian Standards

CNS91 : Chinese National Standard - 대만국가표준

 

Data 1, Data 2

복합단면을 구성하는 두 종류의 단위단면을 각각 입력합니다.

Sect. Name : DB의 단면이름을 직접 입력하거나 단면 목록표에서 선택합니다. 단면이름을 직접 입력할 때는 DB의 단면이름 형식과 일치되어야 한다.

예) KS, JIS : H 400X200X8/13, AISC : W36X280, CISC : HP310x110, BS : UB 406x178x54, DIN : HD400x288  

H, B, ... : 대화상자 좌측의 단면치수 입력안내도를 참조하여 치수를 입력합니다.

 

Tapered 탭

선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.
Tapered 탭에서는 선요소의 양단에서 크기가 다른 단면 특성을 정의합니다.

Fig. Section - Tapered 대화상자

 

단면형상 입력

단면형상 목록 : 사용할 변단면 부재의 단면형상을 지정합니다.

Value : 단면의 강성데이터를 사용자가 직접 입력할 때 지정합니다.

Section-i 와 j 별로 Size 항에서 단면의 주요치수를 입력하고 버튼을 클릭한 후, 자동계산된 강성데이터를 수정하거나 Size를 입력하지 않고 직접 강성데이터를 입력할 수 있습니다.

User : 정형화된 단면의 주요치수를 입력하여 단면을 정의할 때 지정합니다.

DB : 국가별 표준단면의 DB로부터 사용할 단면을 선택할 때 지정합니다. 우측의 DB 목록에서 원하는 DB를 선택합니다.

KS : Korean Industrial Standards

AISC10(US) : American Institute of Steel Construction, 2010 (US Unit : lb, in)

AISC10(SI) : American Institute of Steel Construction, 2010 (SI Unit : kN, m)

AISC05(US) : American Institute of Steel Construction, 2005 (US Unit : lb, in)

AISC05(SI) : American Institute of Steel Construction, 2005 (SI Unit : kN, m)

AISC : American Institute of Steel Construction

CISC02(US) : Canadian Institute of Steel Construction (US Unit : lb, in)

CISC02(SI) : Canadian Institute of Steel Construction (SI Unit : kN, m)

BS : British Standards

BS4-93 : British Standard / BS 4-1 : 1993

DIN : Deutshes Institut Fur Normung e.v.

UNI : Italian National Standard

GOST : Russian National Standards - 러시아국가표준

STO_ASCHM : Russian National Standard

JIS : Japanese Industrial Standards

JIS2K : Japanese Industrial Standards 2000

GB-YB : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun

GB-YB05 : Guojia Biao Zhun-Yejin Bu Biao Zhun(2005)

Pacific(SI) : Bentley Pacific Standards (SI Unit : kN, m)

IS : Indian Standards

IS808 : Indian Standards

IS1161 : Indian Standards

CNS91 : Chinese National Standard - 대만국가표준

 

Section-i, Section-j

변단면을 묘사하기 위해서 요소의 시작점인 i 단부와 끝점인 j 단부에 해당하는 각각의 단면이름을 직접 입력하거나 단면 목록표에서 선택합니다. 단면이름을 직접 입력할 때에는 DB의 단면이름 형식과 일치되어야 합니다.
예) KS, JIS : H 400X200X8/13, AISC : W36X280, CISC : HP310x110, BS : UB 406x178x54, DIN : HD400x288

 

Section-i, Section-j

요소의 길이방향 위치에 (I단, 1/4, 1/2, 3/4, J단) 따른 단면2차모멘트 변화 방법을 지정합니다.

Linear : 요소좌표계 x축을 따라 1차식(Linear)으로 변화할 경우

Parabolic : 요소좌표계 x축을 따라 2차식(Parabolic)으로 변화할 경우

Cubic : 요소좌표계 x축을 따라 3차식(Cubic)으로 변화할 경우

 

Note 
단면 종류(사각단면 / H단면)에 따른 변화방법(Linear / Parabolic / Cubic) 적용 예와 단면상수 계산방법

 

149.gif

Fig. 변단면 부재의 단면성질 입력

 

변단면부재 양단에 입력된 단면성질(A, Asy, Asz, Ixx, Iyy, Izz)은 부재의 길이방향을 따라 I단에서 J단으로 변화한다.

- 단면적(A), 유효전단면적(Asy, Asz), 비틀림강성(Ixx) : x축을 따라 1차적(Linear)으로 변화
- 단면2차모멘트 (Iyy, Izz) : 강축, 약축에 따라 1차적, 2차적, 3차적(Linear, Parabolic, Cubic)으로 변화

 

예를 들어, 다음 3가지 경우의 Iyy Variation과 Izz Variation은 다음과 같다.

[예제 a] 사각단면 형태의 강축, 약축 단면2차모멘트<위쪽 그림(a) 참조>

image2088.gif,

폭(B)이 일정하고 높이(H)가 변하는 경우의 강축에 대한 단면2차모멘트는 3차식, 약축에 대한 단면2차모멘트는 1차식 형태로 변하게 되므로 Iyy Variation = 'Cubic', Izz Variation = 'Linear'가 된다.

[예제 b, c] H형 단면의 강축, 약축 단면2차모멘트<위쪽 그림(b), (c) 참조>

 

image2089.gif

image2090.gif

 

폭(B)이 일정하고 높이(H)가 변하는 경우 강축에 대한 단면2차모멘트는 상기식의 첫째항과 두번째항을 무시하면 대략 2차식의 형태로, 약축에 대한 단면2차모멘트는 대략 1차식의 형태로 변하게 되므로 Iyy Variation = 'Parabolic', Izz Variation = 'Linear'로 사용하는 것이 타당하다.
반면, 높이(H)가 일정하고 폭(B)이 변하게 되는 경우의 강축에 대한 단면2차모멘트는 대략 1차식의 형태로, 약축에 대한 단면2차모멘트는 대략 3차식 형태로 변하게 되므로 Iyy Variation = 'Linear', Izz Variation = 'Cubic'을 사용하는 것이 타당하다.

 

Note 
Contour, Diagram, Table로 출력되는 결과는 축방향 변화방법에 따라 단면2차모멘트 만을 다르게 적용한다. (Note 1 참조) Beam Detail Analysis는 I단과 J단 사이에 선형으로 변화하는 형상정보를 이용하여 1/4, 1/2, 3/4 지점의 모든 단면상수를 직접 계산한다. 단면상수 적용방법의 차이로 인해 Contour, Diagram, Table의 결과와 Beam Detail Analysis 결과는 서로 상이할 수 있다.

 

Composite탭

선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.
Composite 탭에서는 "합성교량의 합성전·후 단면변화를 고려하는 해석"에 필요한 합성전·후 단면의 성질을 입력합니다.

Fig. Section - Composite 대화상자 (Box Type)


Section Type


단면성질의 입력방법을 지정합니다.


section type.png

 

Slab Width : 슬래브의 전체 폭

Girder

Num : 전체 슬래브에서 강재거더의 수

CTC : 강재거더의 중심간 거리(Center To Center)


Slab

슬래브의 치수를 입력합니다.

Bc : 1개의 거더에 유효한 슬래브의 폭

tc : 슬래브의 두께

Hh : 거더의 상단에서 슬래브 하단까지의 높이 (헌치높이)


Girder

안내그림을 참조하여 치수를 입력하거나, 이미 정의된 단면을 불러들여 거더 단면을 정의합니다.

Hw : flange 두께를 제외한 web의 높이

tw : web의 두께

B1 : 상부 flange의 폭 (Box형인 경우 web 중심간의 거리)

B2 : 하부 flange의 폭 (Box형인 경우 web 중심간의 거리)

Bf1 : Box형인 경우 web 중심에서 상부 flange 단부까지의 거리

Bf2 : Box형인 경우 web 중심에서 하부 flange 단부까지의 거리

tf1 : 상부 flange의 두께

tf2 : 하부 flange의 두께

N1 : 상부 flange stiffness의 개수

Hr1 : 상부 flange stiffness의 폭

tr1 : 상부 flange stiffness의 두께

N2 : 하부 flange stiffness의 개수

Hr2 : 하부 flange stiffness의 폭

tr2 : 하부 flange stiffness의 두께

Stiffener

 

Fig. Section Stiffener 입력창
 

Name : Stiffener Property 이름 입력

Type : Stiffener 종류 선택

 

[ 종류 ]

종류.png

 

Stiffener : 안내그림을 참조하여 치수를 입력

 

Note 
선택된 단면형상에 따라 입력창이 활성화/비활성화

 

Material

DB로 부터 재질데이터의 입력합니다.

Es/Ec : 콘크리트에 대한 강재의 탄성계수비

Ds/Dc : 콘크리트에 대한 강재의 중량비

 

Note 
Gen NX에서는 Composite 단면의 강성계산에서 RC를 Steel로 치환하여 고려한다.
재질에 따른 자중은 다음과 같이 산정한다.

Composite 자중 =  Steel 자중 + RC 자중
 

Ds/Dc = 0으로 입력한 경우 RC의 자중은 무시되고 Steel의 자중만 고려한다.


User Type으로 입력한 경우

Before(After) Composite

Section Type에서 'User'를 선택한 경우 합성전(후)의 단면을 선택합니다.

 

Section

DB/User, Value 등 다른 탭에서 이미 정의된 단면데이터중 합성전(후) 단면으로 적용할 단면데이터를 선택합니다. 하부의 단면데이터란에 선택된 단면의 입력내용이 표시됩니다.

 

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