기능
해석과 설계를 반복하여 사용자가 설정한 횡변위 제한값을 만족하는 최적의 부재단면을 찾아주는 기능(Section Optimization, 이하 최적설계)입니다.
철골-철근콘크리트 부재의 최적설계는 콘크리트의 단면크기 및 철골부재의 치수(크기)의 변경을 통하여 최적설계를 수행합니다. 철골의 형상, 철근량은 변경할 수 없습니다.
본 기능은 가상일법에 근거한 최근의 연구를 반영한 방법이며, 홈페이지 기술자료 '변위기여도를 고려한 초고층 철골조 건물의 최적화설계 기법'에서 기능에 대한 이론과 설계결과를 자세히 볼 수 있습니다.
호출
메인 메뉴에서 [Design] 탭 > [Type : Steel Design] > [Perform] 그룹 > [Optimal Design] > [Displacement Optimal Design]
메인 메뉴에서 [Design] 탭 > [Type : SRC Design] > [Perform] 그룹 > [Optimal Design] > [Displacement Optimal Design]
메인 메뉴에서 [Design] 탭 > [Type : Cold Formed Steel Design] > [Perform] 그룹 > [Optimal Design] > [Displacement Optimal Design]
입력
Disp. Control
제한 횡변위에 대한 최적설계를 위하여 횡변위 제한값과 단위하중 조건을 입력합니다. 제한 횡변위와 단위하중의 조합 조건은 원하는 수만큼 만들 수 있으며, 일반적인 경우 X 방향과 Y 방향에 대한 조건을 별도로 작성합니다.
Fig. Displacement Optimization-Disp.Control 대화상자
Displacement : 풍하중 작용시 최대횡변위 검토를 위한 각 항목을 입력합니다.
Load Case Name : 풍하중 단위하중조건 중 풍하중 조건을 선택
Target Displacement : 최대변위 값 입력
Story Drift : 지진하중 작용시 층간변위 검토를 위한 각 항목을 입력합니다.
Load Case Name : 층간변위를 제한할 하중조건을 선택합니다. (일반적인 경우 지진하중 조건을 선택합니다.)
Drift Ratio : 허용 층간변위비
RMFactor : 지진 하중 입력시의 반응수정계수, 또는 변위증폭계수
Scale : 동적 지진하중 산정시 계산하는 Scale-up Factor
Unit Load : 부재의 변위 기여도를 구하기 위한 단위하중 조건을 입력합니다. 부재의 변위 기여도는 단위하중에 의해서 결정되므로 일반적인 경우 고려하는 풍하중 및 지진하중에 대하여 최대 횡변위 발생이 예상되는 절점에 횡하중과 같은 방향으로 단위하중을 입력합니다.
Load Case Name : 단위하중조건 이름(사용자가 임의로 작성합니다.)
Node : 단위하중이 작용하는 절점
Angle(CCW) : 단위하중의 입력 각도이며, 각도는 0~360도까지 반시계 방향으로 입력합니다. X-Y 평면에 대한 각도를 의미합니다.
Note
예를 들어 0도로 입력할 경우 (+)X 방향, 90도로 입력할 경우 (+)Y방향으로 단위하중이 가력된다.
Add 버튼 : 입력된 횡변위 제한사항 또는 단위하중조건을 추가합니다.
Modify 버튼 : 이미 정의된 횡변위 제한사항 또는 단위하중조건을 수정(Update)합니다.
Delete 버튼 : 선택된 변위 제한사항 또는 단위하중조건을 삭제합니다.
Global Parameter
부재 종류별 설계제한조건을 입력합니다.
Member : 최적설계를 수행할 부재(Steel Column, SRC Column, Beam, Brace)를 선택합니다.
Sect. DB : 사용될 단면 데이터베이스는 Steel Optimal Design에서와 같으며, Bt. 단면을 선택할 경우 Parameter of Built Up Section에서 선택한 조건에 따라서 최적설계를 수행합니다.
Max(H-B) : 설계될 단면의 춤과(H)와 폭(W)의 차를 설정합니다. 철골매립형 단면인 경우는 콘크리트 단면의 큰 변과 작은 변의 차를 입력하고, CFT 단면인 경우는 철골 외곽단면의 큰 변과 작은 변의 차이를 입력합니다. 정사각형 단면을 사용할 경우에는 '0'을 입력합니다.
H : 단면의 높이를 입력합니다.
Min : 최적설계에 사용될 단면높이의 최소 치수
Max : 최적설계에 사용될 단면높이의 최대 치수
Inc : 단면 높이의 최소 치수와 최대 치수 사이의 증분치
B : 단면의 폭을 입력합니다.
Min : 최적설계에 사용될 단면폭의 최소 치수
Max : 최적설계에 사용될 단면폭의 최대 치수
Inc : 단면 폭의 최소 치수와 최대 치수 사이의 증분치
Width-Thk. Ratio : 폭두께 비 제한값을 입력합니다.
Auto : 기준에서 설정한 폭두께 비 제한값으로 자동 설정
User : 사용자가 폭두께 비 제한값을 직접 입력
No Limit : 폭두께 비 제한조건을 설정하지 않음
Flange : 플랜지의 폭두께 비를 입력합니다.
Out : 타변자유, 1변지지 된 경우의 폭두께비
In : 2변지지된 경우의 푹두께비
Web : 웨브의 폭두께 비를 입력합니다.
Out : 타변자유, 1변지지 된 경우의 폭두께비
In : 2변지지된 경우의 푹두께비
Allowable Ratio : 최적설계시 기준이 되는 허용응력 및 강도비를 입력합니다.
Column Section : 기둥의 최적설계 제한조건을 입력합니다.
Default : 최적설계된 기둥크기를 사용
Optimum : 하부층 기둥이 상부층 기둥보다 단면 치수가 크도록 최적설계된 기둥 크기를 사용
Parameter of Built Up Section
Built-Up Joint : H-형강과 각형강관에서 단면 데이터베이스가 BUILT로 설정되어 있을 경우 기둥의 상하연결을 고려하여 부재의 크기를 최적화하기 위하여 선택하는 기능입니다.
상부 및 하부기둥이 동일 크기일 경우 기둥의 접합 조건 선택
External : 외접
Internal : 내접
Note
외접과 내접에 대한 상세와 해설은 Steel Optimal Design을 참고할 것.
Add 버튼 : 입력된 횡변위 제한사항 또는 단위하중조건을 추가합니다.
Modify 버튼 : 이미 정의된 횡변위 제한사항 또는 단위하중조건을 수정(Update)합니다.
Delete 버튼 : 선택된 변위 제한사항 또는 단위하중조건을 삭제합니다.
Plate Thickness : 최적 설계 수행시 사용하고자 하는 부재(플랜지, 웨브)의 두께를 입력합니다. [...] 버튼을 클릭하면, Plate Thickness Data 입력 대화상자가 나타납니다.
Fig. Plate Thickness Data 대화상자
Thickness List : 플레이트 두께 목록
Selected List : 선택된 플레이트 두께 목록
[->] 버튼 : 선택한 두께를 Selected List 항목에 Update 합니다.
All 버튼 : Thickness List 항목에 있는 모든 두께를 Selected List 항목에 Update합니다.
None 버튼 : Selected List 항목에 있는 모든 두께 데이터를 삭제합니다.
Del 버튼 : Selected List 항목에서 선택한 두께를 삭제합니다.
User Input : 사용자가 직접 두께를 입력합니다.
Add 버튼 : 사용자가 직접 입력한 두께를 Selected List 항목에 추가
Property Parameter
단면 종류별 설계제한 조건을 입력합니다.
Fig. Displacement Optimization-Property Parameter 대화상자
Displacement Optimal Design Results : 횡변위 제어에 의한 최적설계 수행결과를 표시해 주고 그 결과를 다양한 형태의 보고서로 출력해 주며, 수행결과 변경된 단면을 모델에 반영합니다.
Chk. Dgn. : 최적설계를 수행할 단면을 선택합니다.
ID : 단면 번호
Origin Section : 사용자가 입력한 부재의 치수를 표시합니다. 본 항목은 수정할 수 없습니다.
Section Name : 단면 이름
Type : 부재 종류
Size : 단면 크기
Shape : 단면 형상(H형 단면과 직사각형 단면만 가능)
Para. : 최적설계에 적용될 설계제한 조건을 선택합니다.
G : 부재 종류별 설계제한 조건
P : 단면 종류별 설계제한 조건
Sect. DB : 선정할 부재의 데이터베이스를 선택합니다. 프로그램 내부에 가지고 있는 데이터베이스는 KS, AISC, BS 등 15종류이며, Built-up은 H, B에 입력된 부재치수와 Plate Thk. 에서 입력한 판두께를 이용하여 만드는 용접형강을 사용하며, User를 선택하면 사용자가 Use User Defined Section에서 입력한 부재(용접형강)을 사용합니다.
Mat(H-B) : 설계될 단면의 춤과(H)와 폭(W)의 차를 설정합니다. 철골매립형 단면인 경우는 콘크리트 단면의 큰 변과 작은 변의 차를 입력하고, CFT 단면인 경우는 철골 외곽단면의 큰 변과 작은 변의 차이를 입력합니다. 정사각형 단면을 사용할 경우에는 '0'을 입력합니다.
H : 단면의 높이를 입력합니다.
Min : 최적설계에 사용될 단면높이의 최소 치수
Max : 최적설계에 사용될 단면높이의 최대 치수
Inc : 단면 높이의 최소 치수와 최대 치수 사이의 증분치
B : 단면의 폭을 입력합니다.
Min : 최적설계에 사용될 단면폭의 최소 치수
Max : 최적설계에 사용될 단면폭의 최대 치수
Inc : 단면 폭의 최소 치수와 최대 치수 사이의 증분치
Width-Thickness Ratio : 폭두께 비 제한값을 입력합니다.
Method : 폭두께비 제한 검토 방법을 선택합니다.
Auto : 기준에서 설정한 폭두께 비 제한값으로 자동 설정
User : 사용자가 폭두께 비 제한값을 직접 입력
No Limit : 폭두께 비 제한조건을 설정하지 않음
F.Out. : 타변자유, 1변지지 된 경우의 플랜지의 폭두께비
F.In. : 2변지지된 경우의 플랜지의 폭두께비
W.Out. : 타변자유, 1변지지 된 경우의 웨브의 폭두께비
W.In. : 2변지지된 경우의 웨브의 폭두께비
Allow : 최적설계시 기준이 되는 허용응력 및 강도비를 입력합니다.
Uniform Sect. : 기둥의 최적설계 제한조건을 입력합니다.
Default : 최적설계된 기둥크기를 사용
Optimum : 하부층 기둥이 상부층 기둥보다 단면 치수가 크도록 최적설계된 기둥 크기를 사용
Built-Up Joint : H-형강과 각형강관에서 단면 데이터베이스가 BUILT로 설정되어 있을 경우 기둥의 상하연결을 고려하여 부재의 크기를 최적화하기 위하여 선택하는 기능입니다.
External : 외접
Internal : 내접
Note
외접과 내접에 대한 상세와 해설은 Steel Optimal Design을 참고할 것.
Plate Thickness : 최적 설계 수행시 사용하고자 하는 부재(플랜지, 웨브)의 두께를 입력합니다. 버튼을 클릭하면, Plate Thickness Data 입력 대화상자가 나타납니다.
Select All for Design 버튼 : 최적설계할 모든 단면을 선택합니다.
Unselect All for Design 버튼 : 선택된 단면을 모두 취소합니다.
Change Parameters 버튼 : 선택한 단면의 설계제한조건을 변경합니다.
Auto Design 버튼 : 최적설계를 수행합니다.
Fig. Displacement Optimal Design Results 대화상자
[테이블 출력항목 설정]
Sect. ID : 단면 번호
Sect. Name : 단면 이름
Memb.Type : 부재 종류
Origin Sect. : 사용자가 입력한 부재 단면
Proposal Sect. : 최적 설계된 부재 단면
CHK : 강도검증결과의 표시
COM : 강도검증결과의 조합응력비(조합강도비)
LCB : 최대 조합응력비
Weight : 원래 구조물의 총중량과 최적설계후 총중량
Steel : 철골 총중량
RC : 콘크리트 총중량
Max. Displacement : 하중조건별 최대변위
Max. Story Drift Ratio : 하중조건별 최대 층간변위 및 발생 위치
Output Data
Graphic 버튼 : 수행결과를 Graphic 형식으로 출력합니다.
Report 버튼 : 수행결과를 Text 형식으로 출력합니다.
Graph... 버튼 : 수행결과를 각종 차트형식으로 표시해 줍니다. 차트의 종류는 다음과 같습니다.
Tread of Total Displ. Change : 최적화 단계별 최대변위 변화 그래프
Displ. Participation Factor per Weight : 최적화 단계별 각 부재단면의 단위중량당 변위기여도 변화그래프
Displ. Participation Factor : 최적화 단계별 각 부재단면의 변위기여도 변화그래프
Design Ratio and Steel Weight : 최적설계 전후의 각 부재단면의 조합응력비(조합강도비)와 철골중량 변화그래프
Update Section 버튼 : 최적설계된 단면을 원래 모델에 반영합니다