유체의 위치에너지(Hydraulic potential)에 따른 압력하중(Hydrostatic Pressure)을 Plate, Plane Stress, Plane Strain 또는 Solid Elements의 면 또는 변에 입력합니다. 하중형상은 선형분포와 곡선분포로 입력할 수 있습니다. 곡선분포형태의 하중을 입력할 수 있으므로 지중구조물에 작용하는 지진토압하중과 같은 곡선형태의 분포하중을 재하할 수 있습니다. 지중구조물에 작용하는 횡토압도 지하수위를 고려하여 입력 가능합니다.

압력하중은 주어진 유체표면부터 해당요소의 연결절점까지의 거리에 유체의 비중을 곱하여 요소의 모서리절점에 등가의 집중하중 형태로 입력됩니다. 

유체의 위치에너지에 의해 판요소의 연결절점에 고려되는 압력하중 

메인 메뉴에서 [Load] 탭 > [Static Loads(Type)] 그룹 > [Hydrostatic]

Hydrostatic Pressure Loads 대화상자

Load Case Name

단위하중조건 선택란에서 원하는 하중조건을 지정합니다. 추가로 하중조건을 입력하거나 수정, 삭제가 필요한 경우 우측의 버튼을 이용합니다.

Load Group Name

입력한 하중데이터를 포함할 Load Group을 선택합니다. Group 지정이 불필요한 경우는 "Default"를 선택합니다. Load Group을 추가생성하거나 수정하려면 버튼을 클릭하여 "Define Load Group" 대화상자를 호출합니다.

Options

Add : Hydrostatic Pressure를 신규 또는 추가 입력할 경우 지정

Replace : 이미 입력되어 있는 Hydrostatic Pressure를 대체 입력할 경우 지정

Delete : 이미 입력되어 있는 Hydrostatic Pressure를 삭제할 경우 지정

Load Type

유체의 위치에 따른 압력하중의 재하형식을 지정합니다. 재하형식의 종류는 다음과 같습니다.

Linear Loads : 선형분포 하중을 입력할 때 선택합니다.

Curved Loads : 곡선분포 하중을 입력할 때 선택합니다.

곡선형 하중은 요소를 3등분하여 재하되므로 요소길이가 긴 경우는 하중형태가 직선에 가까워진다. 따라서 요소를 분할할수록 곡선에 가까운 하중이 재하된다.

Load Type을 Linear Loads으로 지정한 경우

Loads

Hydrostatic Pressure의 재하조건을 다음과 같이 입력합니다.

Hydrostatic Pressure = P0 + g(H - h)

여기서 H > h(요소연결절점의 위치)

Gradient Direction : 유체의 위치에너지에 의한 압력의 누적방향 지정

Gradient Direction이 Global(-X)일 경우 : 유체면의 전체좌표계 X축의 음(-) 방향

Gradient Direction이 Global(-Y)일 경우 : 유체면의 전체좌표계 Y축의 음(-) 방향

Gradient Direction이 Global(-Z)일 경우 : 유체면의 전체좌표계 Z축의 음(-) 방향

Reference Level(H) : 유체의 위치에너지에 의해 압력이 작용하는 시작위치(키보드 또는 마우스로 입력가능)

Constant Intensity(P0) : 유체면상에 작용하는 압력

Gradient Intensity(g) : 유체의 단위체적당 중량

구조물에 작용하는 횡토압을 Hydrostatic Pressure Loads로 입력하는 방법은 다음과 같다. Element Type은 Plate 로 하며 이때 부재의 휨거동이 잘 반영될 수 있도록 요소가 분할되어 있어야 한다.

Direction은 하중이 작용하는 방향을 지정한다. Gradient Direction은 일반적으로 중력이 작용하는 방향(Global-Z)으로 설정한다.

Constant Intensity (Po)는 상재하중에 의한 토압을 입력한다. 여기에도 토압계수가 적용되어 있어야 한다. Gradient Intensity (g)는 토압계수가 적용된 값을 입력해야 하며 지하수위 고려여부에 따라 다음과 같이 입력한다.

1) 지하 수위를 고려하지 않을 때(흙에 의한 값만 입력)

흙 : g = 토압계수 * 흙의 단위중량

2) 지하 수위를 고려할 때(흙에 의한 값과 물에 의한 값을 따로 입력)

흙 : g = 토압계수 * 지하수위 하부의 흙의 단위중량

물 : g = 물의 단위중량

(물의 경우 Reference level(H)은 지하수위의 위치를 지정한다.)

Load Type을 Non-linear Loads으로 지정한 경우

Loads

Hydrostatic Pressure의 재하조건을 다음과 같이 입력합니다.

Gradient Direction : 유체의 위치에너지에 의한 압력의 누적방향 지정

Gradient Direction이 Global(-X)일 경우 : 유체면의 전체좌표계 X축의 음(-) 방향

Gradient Direction이 Global(-Y)일 경우 : 유체면의 전체좌표계 Y축의 음(-) 방향

Gradient Direction이 Global(-Z)일 경우 : 유체면의 전체좌표계 Z축의 음(-) 방향

Reference Level(H) : 유체의 위치에너지에 의해 압력이 작용하는 시작위치(키보드 또는 마우스로 입력가능)

압력하중의 곡선 재하형식을 지정합니다.

a, b, c : 무리함수 또는 이차함수의 계수값 입력

Element Type

압력하중을 재하할 요소의 종류를 선택하고 하부의 안내그림을 참조하여 하중의 작용방향 또는 작용변, 면을 요소의 종류별로 지정합니다.

Plate : 판요소

Section : 하중을 대체할 변의 위치를 지정하기 위해 절점을 선택할지, 요소를 선택할지를 지정

Direction

Local x : 요소좌표계 x축방향으로 압력하중 재하

Local y : 요소좌표계 y축방향으로 압력하중 재하

Local z : 요소좌표계 z축방향으로 압력하중 재하

Global X : 전체좌표계 X축방향으로 압력하중 재하

Global Y : 전체좌표계 Y축방향으로 압력하중 재하

Global Z : 전체좌표계 Z축방향으로 압력하중 재하

Plane Strain : 평면변형요소

Axisymmetric : 축대칭요소

Pressure Edge : 압력을 재하할 변의 번호를 안내그림을 참고하여 선택합니다.

8 Nodes Solid : 8절점 입체요소

6 Nodes Solid : 6절점 입체요소

4 Nodes Solid : 4절점 입체요소

Pressure Face : 압력을 재하할 면의 번호를 안내그림을 참고하여 선택합니다.

Direction

Normal : 입체요소의 면에 수직으로 향하는 방향

Global X : 전체좌표계 X축방향으로 압력하중 재하

Global Y : 전체좌표계 Y축방향으로 압력하중 재하

Global Z : 전체좌표계 Z축방향으로 압력하중 재하

Projection

판요소와 입체요소에 압력하중을 전체좌표계 기준으로 재하할 때(Direction이 'Global X, Y 또는 Z'일 경우) 하중작용방향의 수직투영면상에 재하할 것인지 하중재하영역 전체면에 재하할 것인지의 여부를 정합니다.

Yes : 압력하중을 하중작용방향의 수직 투영면상에 재하할 경우

No : 압력하중을 전체 하중재하면적을 기준으로 재하할 경우