(모델링) 전이벽체 모델링에 대한 고찰

 

전이구조를 해석적으로 구현화하는 방법은 각 구조사무실마다의 스타일 또는 개인의 스타일이 정해져 있다.

 

오늘은 해석에 전이구조를 어떻게 구현화 하는게 역학적으로 적절한가에 대해서 얘기해보고자 한다.

 

먼저 아래와 같은 전이구조가 있다고 생각해보자. (각 기둥사이 Span은 5,000mm 이다.)

 

 

전이벽체를 모델링에 구현화 할 때 위와같은 모양일 경우가 많고, 대부분의 해석모델링은 아래와 같이 만들어 질 것으로 생각된다.

 

"" 기둥은 Center선에 맞춰서 모델링을 하고 기둥 사이에 전이보를 "선"으로 모델링한 뒤 전이벽체를 보에 연결해준다. ""

 

자 그럼 우리는 여기서 "전이벽체를 보에 "어떻게?" 연결해주는가"를 아래의 3가지 경우로 나누어 검토해보자.

 

1. 전이보와 전이벽체를 잘게 쪼개어 "Rigid Link"로 연결.

 

2. 전이보와 전이벽체를 잘게 쪼개어 "Elastic Link"의 Rigid Type 으로 연결.

 

3. 전이보와 전이벽체를 잘게 쪼개어 "Elastic Link"의 6개 자유도를 직접 연결.

 

 

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1. 구조해석 모델링

위의 3가지 경우에 대하여 해석적인 결과를 비교하기 위해 아래와 같이 해석모델링을 만들었다.

 

 

2. 축력 검토

1. 해석결과

 

 

2. 개인의견

• 1번과 2번의 경우 같은 결과값을 가짐.
• 3번의 경우, 상부 하중이 전이보 --> 기둥으로 바로 연결되는 것으로 보임.
• 각 기둥의 축력 손계산
  • Pu = 10 kN/m x 5 m / 2 = 25 kN

 

3. 전단력 검토

1. 해석결과

 

 

2. 개인의견

• 1번과 2번의 경우 같은 결과값을 가짐.
• 전이벽체의 하중이 바로 기둥으로 연결되는 것으로 보이며 그에 따라 X방향 보에 작용하는 전이 벽체에 의한 집중하중의 영향이 사라진 것으로 판단됨.
• 전이보 자체에서 기둥에 의한 지점 영향이 반영되는 것으로 판단됨.

 

4. 휨모멘트 검토

1. 해석결과

 

 

2. 개인의견

• 1번과 2번의 경우 같은 결과값을 가짐.
• 전이벽체의 하중이 바로 기둥으로 연결되는 것으로 보이며 그에 따라 X방향 보에 작용하는 전이 벽체에 의한 집중하중의 영향이 사라진 것으로 판단됨.
• 전이보 자체에서 기둥에 의한 지점 영향이 반영되는 것으로 판단됨. (부모멘트 발생)

 

5. 비틀림 검토

1. 해석결과

 

 

2. 개인의견

• 1번과 2번의 경우 같은 결과값을 가짐.
• 전이벽체의 하중이 바로 기둥으로 연결되는 것으로 보이며 그에 따라 보 중심선과 하중작용점 차이에 의해 발생하는 비틀림 값이 없는 것으로 판단됨.

 

6. 처짐 검토

1. 해석결과

 

 

2. 개인의견

• 1번과 2번의 경우 같은 결과값을 가지며, 전이벽체와 전이보 연결된 부분의 처짐값이 서로 상이함.
• 3번의 경우 Link로 연결된 각 노드의 처짐값이 서로 같음.

 

7. 반력 검토

1. 해석결과

 

 

2. 개인의견

• 1번과 2번의 경우 같은 결과값을 가지며 X, Y 방향의 반력이 생김.
• 3번의 경우 전이벽체의 하중이 바로 기둥으로 전달되어 지점에서 X, Y 방향의 반력이 생기지 않음.

 

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위와 같이 각각의 해석결과에서 일부 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다.

 

일단 제일 확실한 것은

 

1번과 2번은 서로 같은 해석결과를 얻을 수 있기에 Rigid Link보다는 Elastic Link의 Rigid Type로 연결하는게 모델링 업무에 좀 더 쉽고 빠르고 보기 좋을 것 같다.

 

그리고 2번과 3번에 대해서 어떤 기능을 사용할지는 구조엔지니어의 판단이 중요할 것 같다.

 

"상부 전이하중을 전이보 --> 기둥 으로 보내느냐.... 아니면 전이벽체 방향과 직각인 보에 보내느냐" 의 문제인 것이다......

 

이 부분에 대해서 어떤 방법이 해석적으로 좀 더 적합한지 의견을 많이 달아주셨으면 좋겠지만... 다들 바쁘시니까... 혼자 더 고민해보겠습니다.. ㅎㅎ