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Column-tree 형식에 따른 접합부 비선형 특성 입력 관련

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  • 하이구조
  • 22-04-25 15:45
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Question :
 
안녕하십니까? 저는 현재 대학원에서 구조전공으로 공부 중인 한 대학원생입니다.
 
다름이 아니라 현재 저는 철골골조의 형식 중 하나인 column-tree 형식을 사용한 해석을 공부하고 있습니다.
ASCE 41과 NIST 17 등과 같은 많은 기준을 읽어보고 공부하며, ASCE에서는 표로 비선형 특성이 정리되어있고, NIST에서는 공식으로 비선형 특성이 정리되어 있는 것을 알 수 있습니다. 또한 기준에 나온 비선형 특성의 값들은 계산을 할 수 있다고 생각을 합니다.
 
근데 공부를 하면서 계속 들었던 의문점은 "column-tree의 형식에서 과연 비선형 특성을 어떻게 대입을 해야하는가?"에 대한 궁금증 입니다. 기둥 부재에는 그냥 기둥의 비선형 특성을 맞춰서 넣으면 되는데, 보 부재에서 공장용접으로 나온 stub 보의 부분은 접합부의 특성을 입력하고 중간의 splice된 부분의 보에 보의 특성을 넣으면 될지, 아니면 stub 보 부분도 보의 특성을 넣고 공장용접한 부분에 접합부의 특성을 입력하는게 맞는건지에 대한 실무자의 관점의 모델링 특성 입력은 이론에서는 알 방법이 없어 이렇게 문의 드리게 되었습니다.
 
두번째 궁금증은 실무에서 철골건물을 모델링할 때 패널존까지 다 하나하나 입력을 하는 것인지 아니면 패널존 생략에 따라 기둥 부재를 강체 오프셋 하여 모델링 하는지에 대한 점 입니다.
 
마지막으론 기준에서도 미국에서 작성한 기준 때문인지, column-tree 형식에 대한 모델링 법은 따로 기제가 안 되어 있어, 추가로 제가 보면 좋은 논문이나 기준이 있을지도 궁금합니다.
 
이론이 아닌 실무에 대한 궁금증이 생겨 이렇게 하이구조 질문과 답변 게시판에 질문하게 되었습니다.
 
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Answer :
 
먼저 말씀드리면,
구조설계 실무에서는 구조해석상 비선형 특성까지 고려하지 않고, 범용해석프로그램을 이용한 탄성해석을 진행하는 것이 일반적입니다.
 
귀하와 같이 접합부의 재료적 비선형해석을 수행하기 위해서는 별도의 비선형해석프로그램을 사용하여야 하고, 비선형해석프로그램은 주로 학계에서 연구용으로 많이 사용합니다.
 
 
첫 번째 질문에 대한 답변으로는
Column-tree의 형식에서 비선형해석프로그램을 사용하여 비선형 특성을 대입한다면, stub 보 부분에서는 보의 비선형 특성에 대한 값을 대입하고, 공장용접한 부분이 아닌 기둥과 보의 경계부분에 대하여 패널존 특성에 대한 값을 넣는 것이 바람직할 것으로 판단됩니다.
 
 
두 번째 질문에 대한 답변으로는
실무에서 철골건물의 탄성해석의 경우, 기둥간 중심간격을 기준으로 보를 모델링하고, 기둥과 보의 접합형식에 따라 절점을 강접 또는 활절로 구분하여 모델링하고, 경우에 따라 오프셋을 고려합니다.
비탄성해석과 같이 패널존을 하나하나 계산하여 모델링하지는 않습니다.
 
 
마지막 질문인 Column-tree 형식에 대한 이해를 돕기 위한 논문으로는
『반복재하 실물대 실험에 의한 컬럼-트리(Column-Tree) 형식 철골 모멘트 접합부의 내진거동 연구, 이철호 외 1인, 1998』,
『Seismic performance evaluation of Korean column-tree steel moment connections, Oh, K et al., 2016』을 참조하시기 바랍니다.
 
 
오늘도 좋은 하루되세요. ^^

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