질문
엑셀 계산서의 부호가 산출 계산과 다르게 나타나는 이유는 무엇인가요?
답변
엑셀 계산서는 CIVIL NX의 부호 체계를 따르기 때문에, 계산서에 표시된 부호가 산출 계산의 부호와 다르게 표시될 수 있습니다.
그 이유는 아래 예시 모델을 통해 안내드리겠습니다.
아래와 같이 압축력으로 FZ에 -10kN과 모멘트 MY에 20kN.m를 기둥 상단에 설정합니다.
앞서 적용된 하중만으로 해석을 진행한 후, UMD와 연동하여 부재력을 확인합니다. Fx에 -10kN과 My에 20kN·m이 적용된 것을 확인할 수 있습니다. Nodal Loads의 하중은 전체 좌표계로 적용되고, 부재력은 요소 좌표계로 적용되어 부재력의 Component의 차이가 발생합니다.
UMD를 통해 다음과 같은 엑셀 계산서를 생성할 수 있습니다. 해당 계산서에서 휨모멘트에 의한 응력값과 산출 계산의 부호가 다르게 산출됩니다.
아래 이미지와 같이 위치별로 휨모멘트에 의한 응력을 산출해주고 있습니다.
위치 1에서의 응력을 계산서와 산출 계산을 통해 비교해보겠습니다.
'fby1 = My x z1 / Iyy = (+20) x (+100) / (+18400000) x 1000000 = 108.696MPa'으로 산출 계산이 되고, 엑셀계산서에서는 -108.696MPa으로 출력됩니다.
부호 차이가 발생하는 이유는 CIVIL NX의 부호 체계를 따르게 되어 생기는 현상입니다.
CIVIL NX에서 부재력 Fx에 대한 부호 규약은 (+)가 인장을, (-)가 압축을 의미합니다.
압축력으로 Fx에 -10kN과 모멘트 My에 20kN.m가 적용되어 위치 1 에서의 응력은 압축력만을 받게 됩니다.
따라서 'fby1 = My × z1 / Iyy = (+20) × (+100) / (+18400000) × 1000000 = 108.696MPa'로 계산되며, 결과 부호는 인장 방향을 나타냅니다. 그러나 CIVIL NX의 부호 규약에 따라 최종적으로 -108.696MPa로, 압축 방향으로 산출됩니다.
결과적으로, '축방향력에 의한 응력 (-3.682) + 휨모멘트에 의한 응력 (-108.696) = -112.378MPa'로 CIVIL NX의 Beam Stresses에서 위치 1의 조합응력 값과 동일하게 산출되는 것을 확인할 수 있습니다.