Re:Re:Re:트러스 모델링과 분석방법

오잼미님 안녕하세요! 제가 글을 올린 뜻은 질문자에게 실무에서 전반적인 절차(설계방법)를 가르쳐 주고 싶어서 글을 올린 것입니다. 제 글에 대한 반론을 제기하기 위하여 올린 글 이라면 오해가 있는 것 같습니다. 저의 의도는 공부하는 사람에게 여러가지 case를 고려하여 공부하란 뜻으로 이야기 하였습니다. 그 중 하나가 아래 내용이고요. Gusset Plate에 대한 내용은 박영호 선생님 책(Page 117)에도 Gusset Plate 검토라고 하여 나타나 있습니다. 이러한 것도 공부하란 뜻입니다. 오잼미님의 글에 답변도 하지 않았습니다. 그런데 어떤 이유로 제가 올린 글에 대한 본인의 글에 대한 반론으로 유추 하십니까? 저는 박영호 선생의 책에서 본 내용을 근거로 하여 꼭 필요할 것 같아 글을 올렸죠. 오잼미님이 말한 전체 접합부를 핀으로 가정하여 해석하여도 된다는 내용을 부정한 적도 없지만, 저 또한 해석의 결과를 여러 방향( 강접과 핀)으로 질문자가 느낄 수 있게 몇가지 경우를 비교 검토하라고 했습니다.( 제 글 다시 한번 읽어 주세요! ) 상대적인 관계를 비교 하라고요!! 소성 이야기로 반론을 끝 맺음을 하셨는데 제가 오잼미님 글에 대한 의문을 제기하죠^*^ LRFD가 소성상태를 고려하여 최대극한 에너지 흡수 능력까지 고려한 설계법이 LRFD라고 하셨습니다. 그렇지만, 저는 아래와 같은 단순 수계산(휨재에 대한 검토) ( 건축 구조 기술사 출제문제 )으로 비교해 보았는데 단면계수에 대한 효율성이 ASD와 LRFD는 별차이가 없었습니다.( 소성설계 개념만 차용한 것 같음.) 진짜 효율성은 Plastic Design에서 효율성을 찾을 수 있네요? 고로 LRFD는 확률에 근거한 ASD의 보정설계법이 맞을 것 같습니다. 사실 경제성도 별로 없다고 판단 됩니다. 물론 아래와 같은 방법으로는 오잼미님 말씀을 어느정도 합리화 할 수 있다고 생각합니다. 단, 인장재에서 한 합니다. 인장재에서 적재하중과 고정하중의 비율(L/D)이 3에서 ASD과 LRFD가 비슷하다고 SALMON AND JOHNSON이 이야기합니다. 3보다 적으면 LRFD가 더 경제적입니다. 그러나, 3보다 큰 경우에는 ASD가 경제적이나 3%이상을 가지는 미미하다고 합니다. ( STEEL STRUCTURES Design and Behavoir Forth Edition Page 33~34 : 저자 Charles G.Salmon, John E.Johnson) 하지만, 실제 구조물에서 인장재가 많지 않으며 제가 오잼미님에게 의문을 제기 할 때 예를들은 수계산의 휨재가 오히려 더 많습니다.^*^ 참고적으로 이 글을 읽는 분들 중 플랜트에 일을하시면 LRFD 사용에 유의 하십시오. 왜냐하면, 플랜트에 적재하중 비율이 상당히 크게 적용 됨으로 경제적인 설계가 되기 어렵습니다. 허허!! 질문자의 내용과 상관 없이 진행되어 가고 있습니다.^*^ >>>>>>>>>>>>>아래는 계산식(휨재의 경우)<<<<<<<<<<<<<<< 각 설계방법(ASD vs LRFD vs Plastic)을 간단하게 소요단면계수를 비교해 드리지요! Girder 부재( Span = 7.2m, 간격 = 3.6m ) 사용강재:SS400 Wd(고정)=0.4 t/m^2 Wl(적재)=0.2 t/m^2 단, fb=ft. (1) ASD : Ws = (0.4 + 0.2)x 3.6=2.16 t/m M = (Ws x l^2)/12 = (2.16 x 7.2^2)/12 = 9.33 tm Z_rg = ( 9.33 x 100 )/1.6 = 583.1 cm^3 (2) LRFD : Wu = (1.2 x 0.4 + 1.6 x 0.2 ) x 3.6 = 2.88 t/m Mu = ( 2.88 x 7.2^2)/12 = 12.44 tm Z_rg = (Mu)/(φx Fy)=(12.44 x 100)/( 0.9 x 2.4 )=575.9 cm^3 (3) Plastic Design: Wp = 1.7 x ( 0.4 + 0.2 ) x 3.6 = 3.672 t/m Wext = Wp x l x ( l / 2) x θx ( 0.5) =( Wp x l x θ)/4 Wint = 4Mp x θ Wext = Wint : Mp = ( Wp x l^2 )/16 = ( 3.672 x 7.2^2 )/16=11.89tm Z_rg = (11.89 x 100) / 2.4 = 495.8 cm^3 (4) 소요단면계수비교 ASD : LRFD : PLASTIC = 583.1 : 575.9 : 495.8 = 1 : 0.987 : 0.85 * * * * 소성접합이란 용어도 정리가 좀 필요하네요! * * * * 구조물의 거동입장에서 접합부가 부재보다 강하게 만들어 질 것입니다. 그렇다면 항복을 넘어서 소성영역을 제일 먼저 만나는 것은 부재( 트러스에서는 현재, 경사재, 수직재 )일 것입니다. 참고적으로, LRFD에서도 신뢰성 지수를 부재의 두배 가깝게 잡았습니다. β=4.5(접합부) 트러스 구조 시스템에서 소성 힌지가 나타나는 곳은 일차적으로 부재가 제일 유력합니다. 저의 짧은 소견으로는 탄성 구조해석시 가정한 핀접합 의미를 설명하는데, 과하중으로 인하여 트러스의 접합부가 소성상태가 된다는 것은 좀 무관한 것 같습니다. 부재가 항복과 소성, 변경경화를 거쳐 파단함으로 구조물 붕괴가 일차적으로 이루어지기 때문이죠.. = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = *관리자님 이제부터 철골구조로 방을 옮겨야 할것 같습니다.* = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = --------------------- [원본 메세지] --------------------- 님의 글을 잘 읽었습니다. 님이 말하시는 접합부에서의 거셋 사용과 핀접합에 대한 부분은 제 글 을 읽고 말씀하시는 것 같아서 답글을 올립니다. 사실 님이 말하시는 부분은 부재간 접합부 설계에 대한 내용이지 질문자 가 원했던 트러스 구조물의 해석에 관한 내용이 아닌것으로 이해됩니 다. 교과서에서는 핀볼트로 말하고 있지만, 트러스가 개발된 이후 핀볼트를 이용해서 트러스를 만든 예는 없습니다. 그럼에도 불구하고 핀처럼 보는 이요는 트러스 구조물 전체의 부재력 해 석에서는 핀으로 보고 해석을 해도 실무에서 거의 오차가 없기 때문입니 다. 따라서, 구태여 거셋접합이니 용접을 했니 하는 것을 고려하지 않 는 것입니다. 간단한 방법이 있는데도 복잡하게 돌아가는 자체가 비용 의 추가를 의미합니다. 사실 저도 교과서의 트러스 접합과 실제 접합과는 차이가 있는 것 같은 데도 왜 그렇게 외국의 유명한 교수들이 자신의 저서에서 트러스를 핀접 합으로만 설명하고 있을까에 대해 고민했었고, 교수님께 질문도 했었지 만, 다 의미없다는것입니다. 실제와 큰 차이가 안나니깐... 트러스 구조물은 과거에서부터 수없이 지어와 졌습니다. 그 때에서 sap2000같은 프로그램이 있었을까요? 일제시대에 지어진 한강철교를 지을 때도 말이죠. 거셋 플레이트로 만들어진 접합부 중 일부는 분명 히 소성 변형이 일어나는 곳이 있을 지도 모릅니다. 거셋의 일부분에 도 말이죠. 하지만, 그러한 소성 변형까지 고려해서 결과를 내나, 그 냥 핀처럼 보고 결과를 내나 모두 허용응력내이거나, 또는 안전률같은 내에 존재합니다. 아마도 구지 접합부의 능력까지 안 고려했을 때 생기는 오차는 철강제 품 자체에서 생기는 오차범위들 보다도 작을 지 모릅니다. 철강제품은 그나마 정확히 생산되기는 해도 강도들이 정규분포를 따르게 되어있으니 깐요. 질문자가 한 내용은 트러스 해석에 관한 내용입니다. 따라서 접합부 설 계에 대해서 빼고 핀 접합으로 보고 단순하게 계산해도 아무런 문제가 없다는 것입니다. 그리고 소성에 관한 얘기입니다. 연성의 진정한 의미는 부재가 소성이 되어 더이상 버틸 수 없다는 것에 있기 보다는(의미는 맞지만), 부재가 탄성 범위를 지나도 강도가 떨어 지지 않으면서(즉 유지) 변형량이 탄소성 및 소성 범위에서도 계속 증 가되어 부재에 추가되는 에너지를 계속 흡수할 수 있다는 것에 있습니 다. 이러한 최대 극한 적인 에너지 흡수 능력까지 고려하는 설계법이 극한 강도 설계법같은 LRFD설계입니다. 하지만, 우리나라에서는 아직도 대부 분의 건물이 탄성설계 즉 허용응력법으로 지어지고 있습니다. 사실 허 용 응력 설계법은 이러한 소성상태의 에너지 흡수능력을 무시하는 것이 므로 부재를 과대설계하게 됩니다. 따라서 건축비가 훨씬 많이 들게 됩 니다. LRFD설계의 중요한 의미 부재를 더 작게 만들수 있다는것이며 이것은 곧 시공비를 줄일 수 있다는 것입니다. 따라서 외국은 거의 LRFD설계 를 실무에서 사용하고 있습니다. 즉 소성을 고려한다는 것이죠. 따라 서 질문자가 부재의 최대 강도는 소성상태가 아니냐는 말은 어느 정도 이상으로 일리가 있는 말입니다. 그리고 소성접합이라는 의미도 아마 설계시 소성상태까지를 고려한 접합 으로서 사용되었을 겁니다.