선요소(Truss, Tension-only, Compression-only, Cable, Gap, Hook, Beam Element)의 단면성질을 입력합니다.

메인 메뉴에서 [Properties] 탭 > [Section] 그룹 > [Section Properties]

Properties(Section) 대화상자

: 새로운 단면을 추가합니다. Properties 대화상자에서 클릭하고 항목 유형별 섹션 속성정보를 입력합니다.

단면번호는 최대6자리까지 입력이 가능하다.[999999]

: 이미 입력되어 있는 단면데이터를 수정합니다. Section 대화 상자의 목록에서 수정할 section을 선택하고 'Modify'를 클릭하여 관련 데이터를 수정하십시오.

: 이미 입력되엉 있는 단면데이터를 삭제합니다.

: 이미 입력되어 있는 단면데이터를 복사합니다. 복사할 단면을 목록표에서 선택한 후 버튼을 클릭합니다.

: 단면데이터가 입력되어 있는 기존의 fn.MCB File로 부터 단면데이터를 불러옵니다.

: 이미 입력되어 있는 단면데이터의 번호를 변경합니다.

Section ID

단면번호(입력된 최종 단면번호+1로 자동 설정됩니다.)

최대 999999개의 섹션 ID를 지정할 수 있습니다.

Name

단면이름(입력내용이 없는 경우 Sect. Name과 동일하게 자동 지정됩니다.)

Consider Shear Deformation

전단변형 고려 여부를 선택합니다. 이 옵션은 구조해석시에 적용되고, 버튼을 클릭하면 나타나는 유효전단면적(Asy, Asz) 데이터에는 영향을 미치지 않습니다.

Offset

Offset currently set 세션을 표시합니다. 세션의 중심점 위치가 기본값으로 설정됩니다. 을 클릭하여 Centroid에서 Offset 부분을 지정합니다. Hidden 을 사용하여 입력을 확인합니다.

Change Offset 대화상자

Offset 위치

Offset. : 아래 그림에 표시된 위치 옵션에서 Offset 부분을 지정합니다.

Center Loc. : Center의 위치를 도심(Centroid)과 단면치수의 중심(Center of Section) 중에서 선택합니다.

Horizontal Offset : 단면의 횡방향 Offset 위치를 지정합니다. "to Extreme Fiber"를 선택하면 위의 안내그림과 같이 "Offset"에서 지정한 위치가 반영됩니다. 만약 임의의 위치를 Offset 위치로 지정하고자 하면 "User"를 선택하고 옵셋거리를 입력하면 됩니다. 단 Offset 의 옵션이 "Center-Top/Center/Bottom"인 경우는 횡방향 Offset 위치가 Center로 고정되므로, "User" 옵션을 지정할 수 없습니다. 변단면인 경우 J단 입력창이 활성화 됩니다.

Vertical Offset : 단면의 연직방향 Offset 위치를 지정합니다. "to Extreme Fiber"를 선택하면 위의 안내그림과 같이 "Offset"에서 지정한 위치가 반영됩니다. 만약 임의의 위치를 Offset 위치로 지정하고자 하면 "User"를 선택하고 옵셋거리를 입력하면 됩니다. 단 Offset 의 옵션이 "Left/Center/Right-Center"인 경우는 연직방향의 Offset위치가 Center로 고정되므로 "User" 옵션을 지정할 수 없습니다. 변단면인 경우 J단 입력창이 활성화 됩니다.

Offset 거리를 입력할 때, Centroid를 기준으로 할 경우에는 중심에서 외부로 나가는 방향이 (+), Extreme Fiber(s)를 기준으로 할 경우에는 단면 내부로 향하는 방향이 (+)를 나타낸다.

절점에 입력되는 하중(ex : Nodal Load, Specified Displacement)은 절점 위치에 재하되고, 요소에 입력되는 하중(ex : Beam Load, Temperature Load)은 단면 Offset에 관계없이 도심에 재하된다.

반력과 변위는 절점위치를 기준으로 계산하며, 부재력은 단면 Offset과 관계없이 도심을 기준으로 계산한 값이 출력된다.

User Offset Reference : 단면의 옵셋거리를 "User" 타입으로 입력할 때 기준이 되는 위치를 지정합니다.

Centroid : 단면도심을 기준으로 입력된 옵셋거리를 적용합니다.

Extreme Fiber(s) : "Offset"에서 지정한 위치(Left/Right, Top/Bottom)를 기준으로 입력된 옵셋거리를 적용합니다.

사용자 유형을 지정하면 Center option(Centroid  또는 Center of Section)과 상관없이 Centroid를 기준으로 Offset distance와 direction이 입력됩니다. 예를 들어 "Offset: Left-Center", "Center Loc.: Center of Section" 그리고 "Horizontal offset: 0.5 " 사용자 유형을 지정하면 Centroid 왼쪽에 Offset 0.5가 됩니다. 그리고 Offset option이 "Left-Center"이고 Center option이 단면의 중심인 경우 Horizontal offset에 대한 사용자 유형이 활성화되고 Vertical offset에 대한 사용자 유형이 비활성화 됩니다. 여기서 사용자 유형으로 정의 된 Horizontal offset이 중심으로 되고 Center에 고정 된 Vertical offset이 "Center of Section"이 됩니다.

FCM Wizard를 사용하고 "Apply the Centroid of Pier Table Section Option"을 선택하면 girder의 노드 위치가 다음과 같이 변경됩니다.

Offeset : Center-Top
User Offset Reference: Extreme Fiber(s)

Vertical Offset: User, Offset Distance (i & j) = Pier Table section height-Centroid of Pier Table section

• Internal process of section offset

  보 요소는 두 노드와 두 노드를 연결하는 선으로 정의됩니다. 이 선은 보 요소를 나타내는 참조 선이되며, 일반적으로 보 요소의 중립축과 일치합니다. 섹션 offset이 섹션에 지정된 경우 멤버의 중립축이 지정된 offset거리만큼 이동하고 요소 참조선이 offset위치에 배치 됩니다. 기준선은 요소 선택, 하중할당, 부재 힘 표시 등에 사용됩니다. 참조 선에 대한 부재의 중립축의 offset은 아래의 그림 (c)와 같이 분석에 반영됩니다.

  

• Loaded location

  1. Nodal Load

  offset이 섹션에 할당되면 노드로드는 offset에 관계없이 해당 노드에 적용된 상태로 유지됩니다. 이 결과는 그림(b)의 경우와 같이 중립 축에 대한 offset으로 인해 모멘트가 발생합니다.

  

  2. Element Beam Loads

  요소 빔 하중은 단면 offset 위치와 관계없이 요소의 중립 축에 적용됩니다. 아래 그림에서 단면이 기준선과 offset되어 있어도 요소 빔 하중이 중립 축에 적용됩니다. 따라서 요소 빔 하중으로부터의 비틀림 모멘트는 offset에 의해 유도되지 않습니다. 그러나 요소 빔 하중은 기준선에 적용된 것처럼 기준선에 표시되지만 실제로는 중립 축에 적용됩니다.

  

• Calculation of member forces of the elements for which section offset is applied

  보 요소의 부재 힘 (축 방향 힘, 전단력, 모멘트 및 비틀림)은 중립 축에 대해 계산됩니다. 단면 offset이 적용될 때도 마찬가지입니다. 그러나 멤버 강제 다이어그램은 참 조선에 표시됩니다. 이것은 구성원 힘이 참조선을 기준으로 계산된다는 것을 의미하지 않습니다.

  

                                                                              Member forces diagram when section offset is applied

• Comparison between section offset and beam end offset

  단면의 offset은 beam end offset 기능을 사용하여 정의 할 수 있습니다. 프리즘 형 단면의 경우 단면 offset이 양쪽 모두에 지정됩니다.

  i-end와 j-end는 동일하게 적용됩니다. 그러나 Beam End Offset은 i 엔드와 j 엔드에서 서로 다른 offset을 독립적으로 할당 할 수 있습니다. 섹션 offset은 아래 그림과 같이 beam end offset과 달리 tapered section에 더 유용합니다.

   

  또한 단면 offset과 beam end offset을 동시에 지정할 수 없습니다. 이 경우 단면 offset은 무시되고 beam end offset만 적용됩니다.

  

                              Modeling of a tapered section group when a Section offset (Center-Top) is defined

: Change Offset 대화상자에서 입력한 Offset 위치를 Section Data 대화상자의 안내 그림에 출력합니다.

Consider Warping Effect

(7th DOF)

  와핑 효과를 고려할지 안할지 선택합니다. 와핑 효과가 부자연스러울때 일어나는 비균일 비틀림의 경우, 토크(비틀림모멘트)는 St.Venant 비틀림 전단 응력과 휨 비틀림( warping torsion)에 의해 저항받습니다. 휨 비틀림의 영향들은 1D 보 요소에서 곡선재이거나 편심하중이 있거나 도심과 전단 중심의 다를 경우 더 정확한 결과들을 위해 시뮬레이션 할 수 있습니다.

  “Consider Warping Effect(7th DOF)”을 고려할 때 와핑 상수 (Iw), 와핑 함수 (w1, w2, w3, w4) 및 와핑 모멘트에 의한 전단 변형률 (γxy1, γxy2, γxy3, γxy4, γxz1, γxz2 , γxz3, γxz4)은 섹션 속성 대화 상자에서 확인할 수 있습니다.

적용 가능한 요소 유형, 경계 조건 및 분석 유형

적용 요소 유형 (Applicable element type): General beam/Tapered beam

적용 가능한 경계 조건 (Applicable boundary condition): Supports, Beam End Release

적용 가능한 분석 유형 (Applicable analysis type) : Linear Static , Eigenvalue , Buckling, Response Spectrum,  Construction Stage, Moving Load

관련 후 처리 (Related post-processing): Reactions, Displacements, Beam Forces/Moments, Beam Stresses

Warping Check

와핑으로 인한 최대 수직 응력 및 전단 응력에 대한 위치는 tapered PSC 섹션을 포함하여 PSC 섹션 유형에 대해 자동으로 식별됩니다. 위치는 단면 관리자 대화 상자에서 볼 수 있습니다. xy 및 xz 평면의 최대 / 최소 수직 응력에 대한 2개의 점과 최대 / 최소 전단 응력에 대한 4개의 점은 와핑으로 인해 발생합니다.

Auto

프로그램에서 6 가지 중요한 점을 발견합니다.

User

스트레스가 계산되는 6 포인트를 사용자가 정의 할 수 있습니다.

Section Properties

버튼을 클릭하면 단면성질의 입력방법에 따라 DB에 저장된 단면성질 데이터, 도심의 위치 단면주요치수에 의해 계산된 단면성질 데이터 테이블이 나타납니다.

Area : 단면적

Asy : 요소좌표계 y축 방향 전단력에 저항하는 유효전단면적(Effective Shear Area)

전단변형을 고려하지 않는 경우 비활성됩니다.

Asz : 요소좌표계 z축 방향 전단력에 저항하는 유효전단면적(Effective Shear Area)

전단변형을 고려하지 않는 경우 비활성됩니다.

Ixx : 요소좌표계 x축 방향의 비틀림강성(Torsional Resistance)

Iyy : 요소좌표계 y축 방향에 대한 단면2차모멘트(Area Moment of Inertia)

Izz : 요소좌표계 z축 방향에 대한 단면2차모멘트(Area Moment of Inertia)

Cyp : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (+)y축 방향 최외단까지의 거리

Cym : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (-)y축 방향 최외단까지의 거리

Czp : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (+)z축 방향 최외단까지의 거리

Czm : 단면의 중립축에서 요소좌표계 (-)z축 방향 최외단까지의 거리

Zyy : 단면의 y축에 대한 소성단면계수

Zzz : 단면의 z축에 대한 소성단면계수

Qyb : 요소좌표계 z축 방향으로 작용하는 전단력에 대한 전단계수

Qzb : 요소좌표계 y축 방향으로 작용하는 전단력에 대한 전단계수

Peri : O : 단면 외곽선의 총길이

Peri : I : 박스 또는 파이프 등 중공형 단면에서 단면 내부선의 길이

y1, z1 : 단면의 중립축에서 위치 1까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

y2, z2 : 단면의 중립축에서 위치 2까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

y3, z3 : 단면의 중립축에서 위치 3까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

y4, z4 : 단면의 중립축에서 위치 4까지의 거리로서 합성응력 계산에 사용됨

Iw : 와핑 상수

w1,w2, w3 and w4 : 점 1, 2, 3 및 3에서 각각 와핑 함수

Cxy1, Cxy2, Cxy3, Cxy4, Cxz1, Cxz2, Cxz3 and Cxz4 : 비틀림 모멘트 및 와핑 모멘트 계산에 사용되는 계수

ys-yc : Centroid y와 전단 중심 사이의 y방향 로컬 거리

Ip : 극좌표 관성 모멘트

위의 단면성질 데이터 중 Area와 Peri를 제외한 데이터는 선요소 중 보요소에만 필요합니다.

유효전단면적이 입력되지 않으면 전단변형이 무시되며, Cyp, Cym, Czp, Czm은 휨응력의 계산에만 사용되고, Qyb, Qzb는 전단응력을 계산하는데 사용됩니다. Peri는 도장면적(Painting Area)를 계산하는데 사용됩니다.

Zyy, Zyy는 Design > Pushover Analysis > Define Hinge Data Type 에서  Pushover 해석시 Steel Section Value Type에 대해 강도계산시 이용되는 소성단면계수이다. Ultimate인 경우 Pc(압축), Pt(인장), M0(P=0일때의 휨강도=Fy× Zyy, Fy×Zzz)로 PM-Curve를 생성하는데 이용된다.

요소의 강성데이터 계산

단면적 (Area : Cross Sectional Area)

유효전단면적(Asy, Asz : Effective Shear Area)

비틀림상수 (Ixx: Torsional Constant)

단면2차모멘트 (Iyy, Izz: Area Moment of Inertia)

단면상승모멘트 (Iyz: Area Product Moment of Inertia)

단면1차모멘트 (Qy, Qz: First Moment of Area)

전단계수(Qyb, Qzb: Shear Factors of Shear Stress due to Bending)

합성단면의 강성계산

SPC에서 불러온 단면데이터의 y1~4, z1~4 위치 산정방법

▒ Q&A