Name

비탄성힌지 속성의 명칭을 입력합니다.

Description

정의하는 비탄성 힌지속성에 대한 간단한 설명문을 입력할 수 있습니다.

Yield Strength(Surface) Calculation Method

User Input : 비탄성 힌지속성을 사용자가 직접 입력합니다.

Auto-calculation : 선택된 재질, 단면 및 부재정보를 이용하여 비탄성 힌지속성을 자동으로 계산합니다.

Type

비탄성 힌지의 형태를 정의하며 4가지 타입을 제공합니다.

Beam-Column

Lumped : Beam-Column Type의 집중형 힌지형태입니다. 부재의 양단부 및 중앙부에 배치된 병진 또는 회전스프링에서 비탄성 거동이 집중되며 부재의 나머지 부분은 탄성거동을 하는 것으로 가정합니다. 비탄성 이력거동은 경험적 이력모델로써 정의되는 뼈대곡선(skeleton)으로 정의할 수 있습니다. 부재 축방향 성분(Fx)에 대해서는 부재 중앙(center)에 힘-변위관계로 정의되는 스프링을 배치하며,Fy,Fz 2개의 전단성분에 대해서는 부재 양나부(I,J 또는 I & J)에 힘-변위로 정으되는 스프링을 배치합니다. 또한,  My, Mz의 2개의 휨 성분에 대해서는 부재 양단부(I, J 또는 I&J)에 모멘트-회전각 관계로 정의되는 스프링을 배치합니다

Distributed : Beam-Column Type의 분산형 힌지형태입니다. 집중형 힌지형태와는 달리 부재의 전 구간에 대하여 비탄성 거동이 발생한다고 가정합니다. 사용자에 의하여 지정된 부재 길이방향의 소성힌지 위치가 적분점으로 정의되고 부재의 내력분포를 나타내는 단면의 유연도 행렬은 Gauss-Lobatto 수치 적분법을 통하여 계산됩니다. 적분점의 개수는 1~20개까지 입력할 수 있습니다. 비탄성 이력거동은 경험적 이력모델로 정의되는 뼈대곡선(skeleton)과 섬유(fiber)모델로서 정의할 수 있습니다. 축방향 성분의 경우에는 단면에서의 힘-변형도 관계로 정의되며 휨 성분의 경우에는 단면에서의 모멘트-곡률관계로 힌지 이력거동을 표현합니다. 3개의 축방향 성분과, My, Mz의 2개의 휨 성분에 대해서 비탄성 특성을 정의할 수 있습니다

Spring
재료 및 부재의 비탄성 특성에 영향을 받는 Lumped, Distributed 힌지와는 달리 Spring Hinge는 General Link Properties에서 정의된 각 성분별 탄성 특성에 대해 비탄성 소성힌지 속성을 정의할 수 있습니다. 각 성분의 탄성강성은 유효강성에 의하여 정의되며 비탄성 해석에서는 초기강성의 역할을 합니다. 스프링의 비탄성 이력거동은 뼈대곡선(skeleton) 모델로 정의합니다. 스프링은 3개의 병진방향과 3개의 회전방향에 대하여 모두 비탄성 특성을 정의할 수 있습니다. 또한, LRB, HDR 등의 면진장치 이력특성은 Spring Type에만 정의 가능합니다.

Truss
부재 축방향 성분에 대해서 부재 중앙(center)에 힘-변위관계로 정의되는 1개의 스프링을 배치하며, 스프링의 비탄성 이력거동은 뼈대곡선(skeleton) 모델로 정의합니다.

Definition

비탄성 힌지의 이력거동 모델을 정의합니다.

Skeleton : 경험적 이력모델로서 방향별 각 성분의 특성은 독립적으로 거동한다고 가정하는 일축힌지 이력모델(uni-axial hinge hysteresis model)로 정의합니다. 일축힌지는 3개의 병진 및 3개의 회전 성분이 상호독립적으로 거동하는 힌지입니다.

Fiber : Fiber 모델은 다축힌지 이력모델을 정의하는데 사용되며 보요소의 단면을 축 변형만을 일으키는 섬유(fiber)로 분할하여 해석하는 모델입니다. Fiber 모델은 단면상의 각 섬유(fiber)에서 재료의 응력-변형율 관계 및 단면의 변형도 분포형상 가정에 기초하여 단면의 모멘트-곡률 관계를 매우 정확하게 추적할 수 있습니다.

Interaction Type

기둥 또는 가새부재에 대하여 축력과 모멘트 사이의 상관작용을 고려하는 방식을 선택합니다.

None : 축력과 모멘트의 상관작용을 고려하지 않는 경우입니다.

P-M in Strength Calculation : 시간이력해석에서 P-M 상관작용은 축력의 영향을 고려하여 힌지의 휨항복강도를 산정함으로써 반영할 수 있습니다. 이 방식에서는 2축 휨모멘트의 상관작용은 무시되며 각각의 시간증분(time step)에 대한 힌지의 상태판정을 할 때는 축력과 2개의 휨 모멘트는 모두 상호 독립적인 것으로 가정합니다.

축력을 고려한 휨 모멘트 항복강도의 재산정은 다음 조건을 만족하는 하중조건에서 수행합니다.

1) 연속적으로 해석되는 일련의 시간이력 하중조건 가운데 첫번째일 것.
2) 비선형 정적해석을 수행할 것.

대상 요소는 P-M 상관작용이 적용되는 힌지 속성이 부여된 비탄성 보요소입니다. 이 때 초기단면력은 시간변동 정적하중(time varying static load)에 포함되는 모든 정적하중에 대한 선형탄성 해석결과의 조합으로 가정되며 조합에 사용되는 계수는 시간변동 정적하중에 입력하는 Scale Factor에 의해 정의됩니다.

P-M-M in Status Determination : 이 방식은 다축힌지 이력모델을 사용함으로써 비탄성 시간이력해석에 반영할 수 있습니다. 축력 및 2축 휨 모멘트 사이의 상호작용을 소성이론을 응용하여 구현합니다. 각각의 시간증분마다 3개 성분의 변동을 통합적으로 고려한 상태판정을 수행하며, MIDAS/Civil에서는 이동경화형 (kinematic hardening type)이 지원됩니다.

Lumped, Distributed Type일 경우 Fy, Fz성분은 축력과 모멘트 상관작용을 고려하지 못한다.

Material

비탄성 힌지가 적용될 요소의 재료를 선택합니다. 선택된 재료에 따라서 각 요소의 항복응력을 정의하는 방식이 다르게 평가됩니다.

Type : 5가지 재료타입을 제공합니다.

Steel : 1차 항복은 단면의 최대 휨응력이 항복응력에 도달한 경우로 정의합니다. 2차 항복은 전단면에서의 휨응력이 항복응력에 도달한 경우에 해당합니다.

RC : 1차 항복은 단면의 최대 휨응력이 콘크리트의 균열응력에 도달한 경우이며 2차 항복은 콘크리트의 응력블럭이 극한강도에 도달하거나 철근이 항복하는 경우에 해당합니다.

SRC(filled) :  콘크리트 충전강관 형태, 철골단면의 계산 기준을 따릅니다.

SRC(encased) : 콘크리트 피복형,RC 단면의 계산 기준을 따릅니다.

User Defined : 사용자 정의에 의하여 지정된 재료의 특성을 이용하여 계산합니다.

Code
재료특성에 따른 항복응력과 콘크리트 균열강도계수 등에 규정하는 설계기준을 선택하는 항목입니다. ACI, AISC기준과 AIJ 기준을 제공합니다

설계규준을 선택하는 항목입니다. 현재는 RC 및 SRC(encased) 타입에 대해서 콘크리트 균열강도 계수를 선택하는 기준으로만 사용됩니다. 균열강도 계수로서 ACI 규준은 lb-in 단위에서 7.5, AIJ 규준은 kgf-cm 단위에서 1.8을 사용합니다.

Name
비탄성힌지를 적용할 요소의 Material Name을 선택합니다.

Member

비탄성 힌지가 적용될 부재에 대한 정보를 입력합니다.

Type : 비탄성힌지가 적용될 부재의 타입으로서 Beam, Column, Brace의 3가지 타입을 제공합니다.

Element Position : 비탄성 힌지특성을 적용할 부재상의 위치를 선택합니다. RC 재료의 보 부재에 대해서만 선택할 수 있습니다. I, M, J는 각각 부재의 I단, 중앙, J단을 의미합니다. 선택된 위치에 대해서 RC 보 부재의 배근정보를 이용합니다.

Section

비탄성 힌지가 적용될 부재의 단면 데이터에 관련된 정보를 입력합니다.

Name : 비탄성힌지가 적용될 부재의 단면을 선택합니다.

Component Properties

단면내력의 각 성분별로 입력되는 비탄성 힌지의 속성입니다.  

Component : 속성을 입력할 단면내력 성분을 선택합니다. Spring 타입에서는 모든 방향 성분이 입력 가능하며, Truss Type은 Fx성분만 입력 가능합니다. Lumped와 Distributed 타입에서는 Mx를 제외한 모든 성분의 입력이 가능합니다.

Hinge Location : Lumped 힌지의 위치를 선택합니다. 축력성분은 부재 중앙에 고정되며 전단 및 휨모멘트 성분에 대해서는 요소의 I단, J단 또는 양단을 선택할 수 있습니다.

Num. of Section : Distributed 힌지에 대하여 적분점의 개수를 입력합니다. 20개까지 입력이 가능하며 입력된 수에 따라 각 단면에서의 힘-변위 또는 변형의 관계가 계산됩니다.

보요소의 비탄성 거동은 주로 부재의 양단에 집중되는 경우가 많습니다. 따라서, midas Civil에서는 부재 단부의 단면에서 적분점을 취하는 Gauss-Lobatto 수치 적분법을 사용하여 부재의 비탄성 거동을 보다 정확하게 반영할 수 있습니다. 적분점의 수에 따라서, 양단부로 갈수록 적분점의 간격이 좁아집니다.

Distributed Hinge 모델의 적분점 위치: 0.0은 요소의 i단, 1.0은 요소의 j단을 의미합니다.

Hysteresis Model : 비탄성 힌지에 대한 이력모델을 선택합니다.

Properties : 각 성분별 비탄성 힌지의 속성을 입력합니다.

Fiber Name : Distributed 힌지에서 Fiber 형태를 선택한 경우에 Fiber 요소의 이름을 선택합니다.

Yield Surface Properties : Interation Type에서 P-M in Strength Calculation 또는 P-M-M in Status Determination을 선택한 경우에 P-M 상관곡선 및 3차원 항복면 관련 데이터를 입력합니다.

Hysteresis Model

이동경화(kinematic hardening)형 이력모델

원점지향형 (Origin-oriented Type) 이력 모델 

최대점지향형 (Peak-oriented Type) 이력 모델 

클러프형 (Clough Type) 이력 모델 

강성저감3선형 (Degrading Trilinear Type) 

오리지날 다케다 (Takeda) 형 이력모델 

오리지날 다케다 사선형(Takeda Tetra Linear Type) 이력모델 

수정 다케다 형(Modified Takeda Type) 이력모델 

수정 다케다 사선형(Modified Takeda Tetra Linear Type) 이력모델 

보통 이선형(Normal Bilinear Type) 이력모델 

탄성 이선형(Elastic Bilinear Type) 이력모델 

탄성 삼선형(Elastic Trilinear Type) 이력모델 

탄성 사선형(Elastic Tetralinear Type) 이력모델 

이선형 면진모델(LRB Isolator Bilinear Type) 이력모델 

삼선형 면진모델(LRB Isolator Trilinear Type) 이력모델 

고감쇠 면진모델(High Damping Rubber Isolator Type) 이력 

이선형 슬립 (Slip Bilinear Type) 이력 

삼선형 슬립 (Slip Triilinear Type) 이력 

Type

뼈대곡선의 비대칭성 여부를 선택합니다. 비대칭성은 Yield Strength, Stiffness Reduction Ratio 및 Hinge Status 에 적용될 수 있습니다. 단, Kinematic Hardening Model은 특성상 Stiffness Reduction Ratio 에 대한 비대칭성을 허용하지 않습니다.

Yield Properties

항복 특성을 정의합니다.

Input Method

User Input : 사용자가 항복특성을 직접 입력합니다.

Auto Caculation : 항복 특성이 자동 계산됩니다.

Input Type

항복 특성

Strength-Stiffness Reduction Ratio : 강도와 강성 저감율을 입력하여 항복 특성을 정의합니다.

Strength-Yield Displacement : 강도와 항복 변위를 입력하여 항복특성을 정의합니다.

Yield Strength

항복강도를 의미합니다. 항복특성의 자동계산 기능을 이용하거나 재료 및 단면의 성질에 기초하여 사용자가 입력합니다. 항복강도는 인장측(t), 압축측(c) 구분없이 양(+)의 값으로 입력하며, 압축측(c)은 (-)으로 취급합니다.

P1 : 1차 항복강도를 의미합니다. Material Type이 Steel 또는 SRC(filled)인 경우에 1차항복은 단면의 최대 휨응력이 항복응력에 도달한 상태를 의미합니다. Material Type이 RC 또는 SRC(encased)인 경우에 1차항복은 단면의 최대 휨응력이 콘크리트 균열응력에 도달한 상태를 의미합니다.

P2 : 2차 항복강도를 의미합니다. Material Type이 Steel 또는 SRC(filled)인 경우에 2차항복은 전단면에서의 휨응력이 항복응력에 도달한 상태를 의미합니다. Material Type이 RC 또는 SRC(encased)인 경우에  2차 항복은 콘크리트 단면의 응력이 극한강도에 도달하거나 철근이 항복강도에 도달한 상태를 의미합니다. 휨의 경우에 콘크리트의 응력은 직사각형 응력블록을 기준으로 합니다.

P3 : 3차 항복강도를 의미합니다.

Stiffness Reduction Ratio

Input Type을 Strength – Stiffness Reduction Ratio로 선택한 경우, 구배형 뼈대곡선의 강성 저감률을 입력합니다.

α1 : 1차항복 구배의 강성을 초기강성으로 나눈 비

α2 : 2차항복 구배의 강성을 초기강성으로 나눈 비. 뼈대곡선이 Trilinear 혹은 Tetralinear인 경우에 정의합니다.

α3 : 3차항복 구배의 강성을 초기강성으로 나눈 비. 뼈대곡선이 Tetralinear인 경우에 정의합니다.

Yield Displacement

Input Type을 Strength – Yield Displacement 로 선택한 경우, 구배형 뼈대곡선의 항복 변위를 입력합니다.

D1 : 1차 항복 변위성분 혹은 변형

D2 : 2차 항복 변위성분 혹은 변형. 뼈대곡선이 Trilinear 혹은 Tetralinear인 경우에 정의합니다.

D3 : 3차 항복 변위성분 혹은 변형. 뼈대곡선이 Tetralinear인 경우에 정의합니다.

Deformation Indexes

비탄성힌지의 변형 정도를 나타내는 지표를 계산하기 위해 필요한 데이터입니다.

Ductility Factor : 연성도를 계산하는 기준을 선택합니다. 연성도는 사용자의 선택에 따라 현재 변형을 1차항복변형 또는 2차항복변형으로 나눈 값으로 계산됩니다.

Hinge Status : 힌지 상태를 5개의 레벨로 구분하는 기준 연성도를 입력합니다. 비대칭 힌지의 경우에 각 타임스텝에서의 힌지 상태 레벨은 정(+), 부(-) 방향 레벨 가운데 큰 쪽으로 결정합니다. 레벨-1(0.5)이면 탄성상태를 의미하며, 레벨-2(1)은 항복상태 그리고 레벨-3(2), 레벨-4(4), 레벨-5(8)은 각 부재의 연성도 정도를 나타내는 치수입니다. 해석결과에서는 각각 파란색, 초록색, 연두색, 주황색, 빨간색으로 표현됩니다.

Initial Stiffness

비탄성 해석에서 사용되는 초기강성을 선택하거나 사용자가 직접 입력합니다.

6EI/L , 3EI/L, 2EI/L : 휨모멘트 성분에 대한 집중형(Lumped) 비탄성힌지에 한해서, 휨모멘트의 재축방향 분포에 대한 가정에 기초하여 초기 강성을 선택하며, Distributed Type, Spring Type인 경우는 선택할 수 없습니다.

6EI/L : 직선분포로 가정된 휨모멘트의 양단 값이 크기가 같고 방향이 반대인 경우

3EI/L : 한쪽 단부에서 0인 경우

2EI/L : 양단 값의 크기 및 부호가 모두 같은 경우

User : Input Type이 Strength – Stiffness Reduction Ratio인 경우, 사용자가 초기강성을 직접 입력합니다.

Elastic Stiffness : 부재의 탄성 강성을 비탄성해석시의 초기강성으로 사용합니다.  

Skeleton Curve : Input Type을 Strength – Yield Displacement 로 선택한 경우, 사용자가 입력한 항복 강도와 항복 변위의 비를 초기강성으로 사용합니다.

Unloading Stiffness Parameter

Exponent in Unloading Stiffness Calculation : 뼈대곡선의 이력모델 중에서 Clough형과 Takeda형 모델에서 사용하는 외측 루프의 제하강성을 결정하는 옵션입니다. 항복 이후에 변형이 진행됨에 따라서 발생하는 강성저하의 효과를 반영하기 위한 것입니다. 제하강성은 제하(unloading)가 시작되는 영역에서의 항복변위와 최대변위 그리고 여기서 입력되는 외측 루프의 제하강성 결정용 지수에 의하여 탄성강성을 저감시킴으로써 결정됩니다.

Inner Loap Unloading Stiffness Reduction Factor : 제하과정에서 하중부호가 바뀐 뒤 재재하되는 도중에 뼈대곡선상의 목표점에 도달하지 못한채로 제하가 발생하여 형성되는 내측 루프의 제하강성을 결정하는데 사용되는 "내측 루프의 제하강성 저감률"입니다. 내측 루프의 제하강성은 외측 루프의 제하강성과 내측 루프 제하강성 저감률을 곱함으로써 계산합니다.

P-M Interaction Curves

3차원 항복면의 산정에 필요한 P-M 상관곡선의 데이터를 입력합니다.

Type of Input : 이하의 변수들에 대한 입력형식으로서 사용자 입력 및 재료와 단면 형상에 기초한 자동계산의 두 가지 방식을 지원합니다. 일부 항목만을 자동계산하고 나머지는 사용자 입력으로 하고자 하는 경우에 먼저 Auto-calculation을 수행하고 User Input으로 전환한 뒤 필요한 항목만 직접 수정할 수 있습니다.

Crack Strengths : 균열강도

다음 세 항목은 Material Type이 RC 또는 SRC(encased)인 경우에만 요구됩니다. 수치는 모두 양의 값으로 입력합니다.

NC0(t) : 순수 인장력에 대한 균열강도

MC0y : 축력이 작용하지 않는 단면의 y축-휨에 대한 휨 균열강도

MC0z : 축력이 작용하지 않는 단면의 z축-휨에 대한 휨 균열강도

다음 12개 항목은 Material Type에 관계없이 요구됩니다만 RC 및 SRC(encased)에 대해서는 NC0(t), MC0y 및 MC0z를 기초로 근사화된 NC(t), NC(c), NCBy, NCBz, MCy,max, MCz,max를 입력 또는 자동계산하게 됩니다. 수치는 모두 양의 값으로 입력합니다.

Strengths for the 1st P-M Interaction Curves : 1차 항복 상관곡선에서의 강도

NC(t) : 순수 인장력에 대한 1차항복강도.

NC(c) : 순수 압축력에 대한 1차항복강도.

NCBy : 단면의 y축-휨에 대한 1차항복 상관곡선에서 균형파괴 발생시의 축력

NCBz : 단면의 z축-휨에 대한 1차항복 상관곡선에서 균형파괴 발생시의 축력

MCy,max : 단면의 y축-휨에 대한 1차항복 상관곡선에서 최대 휨 항복강도

MCz,max : 단면의 z축-휨에 대한 1차항복 상관곡선에서 최대 휨 항복강도

Strengths for the 1nd P-M Interaction Curves : 2차 항복 상관곡선에서의 강도

NY(t) : 순수 인장력에 대한 2차항복강도.

NY(c) : 순수 압축력에 대한 2차항복강도.

NYBy : 단면의 y축-휨에 대한 2차항복 상관곡선에서 균형파괴 발생시의 축력

NYBz : 단면의 z축-휨에 대한 2차항복 상관곡선에서 균형파괴 발생시의 축력

MYy,max : 단면의 y축-휨에 대한 2차항복 상관곡선에서 최대 휨 항복강도

MYz,max : 단면의 z축-휨에 대한 2차항복 상관곡선에서 최대 휨 항복강도

Shape of the 1st and 2nd P-M Interaction Curves

P-M 상관곡선의 형상을 입력합니다. 상관곡선의 형상은 곡선상의 11개 점의 정규화된 좌표로 표현됩니다. 이들 가운데 인장, 압축 및 휨 방향의 최외곽 지점 좌표는 0또는 1로 고정되기 때문에 나머지 8개소의 점만을 입력합니다. Material Type이 RC 또는 SRC(encased)인 경우에는 1차항복에 관한 상관곡선이 직선 형상이기 때문에 입력이 불필요합니다. 정규화된 좌표의 축력 성분을 계산 또는 도시함에 있어서 압축인 경우에는 (+), 인장인 경우에는 (-)로 약속합니다.

Approximation of Yield Surface Shape

P-M 상관곡선을 기초로 3차원 항복면의 파라미터를 사용자 입력 또는 자동계산합니다. 일부 항목만을 자동계산하고 나머지는 사용자 입력으로 하고자 하는 경우에 먼저 Auto-calculation을 수행하고 User Input으로 전환한 뒤 필요한 항목만 직접 수정할 수 있습니다. 단 Alpha의 경우에는 사용자 입력만 가능합니다. 각각의 파라미터는 대화상자에 표시된 항복곡면의 식에서 사용되는 값입니다.

Beta y, Beta z, Gamma : P-My 또는 P-Mz 상관관계의 차수로서 1차 및 2차 항복에 대해 다른 값을 입력 가능합니다. 또한 Beta y, Beta z는 균형파괴 발생시 축력을 기준으로 그보다 큰 축력과 작은 축력의 영역에 대해 서로 다른 2개 값을 입력할 수 있습니다.

Alpha : 1차 및 2차 항복에 대한 My-Mz 상관관계의 차수

Interaction Curves and Approximated Yield Surfaces

사용자 입력 또는 재료 및 단면 성질에 의해 계산된 P-M 상관곡선과 이를 기초로 구성된 3차원 항복면의 형상을 도시합니다. 항복면은 기준 평면상에 투영된 외곽 선을 도시합니다. 이를 통해 P-M 상관곡선과 3차원 항복면이 얼마나 잘 일치하는지 검토할 수 있습니다.

Plot : 도시할 상관곡선 또는 항복면을 선택합니다. P-My, P-Mz, My-Mz의 세가지를 선택할 수 있습니다.