Panel Zone Effects

 

▒ 기능

Panel Zone Effects 기능은 골조부재로 구성되는 구조물의 기둥부재와 거더부재(기둥과 연결되는 수평부재)가 접합되는 Panel Zone(강성역)의 강성을 자동으로 고려하는데 사용됩니다. Panel Zone Effects는 보요소에 대해 고려되며, 전체좌표계 Z축과 평행한 보요소는 기둥부재로, 그리고 보부재는 전체좌표계 X-Y 평면에 평행하게 배치된 보요소는 보부재로 인식합니다.

 

▒ 호출

메인 메뉴에서 [Boundary] 탭 > [Etc.] 그룹 > [Panel Zone Effects]

 

▒ 입력

Panel Zone Effects 대화상자

Auto Calculate Panel Zone Offset Distances

부재의 치수를 근거로 강성역을 자동계산하여 고려합니다.

Offset Factor : 강성역 보정계수

Output Position : 요소내력 출력위치

Panel Zone : Panel Zone의 경계위치에서 요소내력 출력

Offset Position : Offset Factor로 보정된 위치에서 요소내력 출력

Do not Calculate

강성역을 고려하지 않습니다.


Panel Zone Effects 기능은 Output Position = Offset Position이면 요소강성과 자중 및 분포하중의 고려방법, 그리고 부재력의 출력위치가 Offset Factor(강성역 보정계수)에 의해 조정된 강성역에 따라 변하게 된다. 그리고 Output Position = Panel Zone이면 요소강성만 Output Position = Offset Position인 경우와 마찬가지로 Offset Factor(강성역 보정계수)에 따라 조정되고, 자중 및 분포하중의 고려방법, 부재력의 출력위치를 결정하는 강성역 위치는 Panel Zone의 경계위치(보의 경우는 기둥의 면과 보의 끝단부가 접하는 위치, 기둥의 경우는 보의 상하부 면과 기둥이 만나는 위치)로 고정된다.

참고로 Panel Zone Effects 기능에서 Output Position = Offset Position이고 Offset Factor = 1.0이면, Output Position = Panel Zone이고 Offset Factor = 1.0인 경우와 동일한 조건이 된다. 그리고 Output Position = Offset Position이고 Offset Factor = 0.0이면 Panel Zone Effect 기능을 사용하지 않은 경우와 같은 조건이 된다.

Panel Zone Effects 기능을 이용하여 강성역을 자동 고려한 경우에는 Output Position에 따라 자중 및 분포하중의 고려방법이나 부재력의 출력위치가 결정되기 때문에 다음 사항에 유의하여야 한다.

 

요소강성의 계산

요소의 강성을 계산할 때 축방향강성과 비틀림강성에 대해서는 양 절점사이의 길이가 사용되고, 전단강성과 횜강성을 계산할 때는 Output Position에 관계없이 강성역 보정계수가 고려된 길이 (L1 = L - ZF (Ri + Rj ))가 사용된다.

여기서 L은 요소의 양 절점사이의 길이이다.

 

분포하중의 계산

Output Position = Panel Zone이면 강성역과 절점사이의 구간에 재하되는 분포하중은 해당절점상에 전단력으로만 고려되며, 나머지 구간에 재하된 분포하중은 전단력과 모멘트로 치환되어 고려된다.

Output Position = Offset Position인 경우는 Output Position = Panel Zone의 강성역 대신 Offset Factor(강성역 보정계수)가 고려된 위치(강성역 조정위치)를 사용한다.

 

자중의 고려길이

기둥부재의 자중은 Panel Zone Effects 기능의 사용유무와 관계없이 강성역을 고려하지 않은 양절점 사이의 길이에 대해 고려된다. 거더부재의 경우는 Output Position = Panel Zone일 때는 양 절점사이의 길이에서 양단의 이격거리를 제외한 길이(L1 = L - (Ri + Rj ))가 자중의 계산에 사용되고, Output Position = Offset Position 일 때는 Offset Factor(강성역 보정계수)에 의해 조정된 길이를 뺀 길이(L1 = L - ZF (Ri + Rj ))가 사용된다. 그리고 이와 같이 결정된 자중은 전술한 분포하중 계산법에 따라 전단력과 모멘트로 치환되어 해석에 고려된다.

 

부재력의 출력위치

기둥 및 거더부재의 부재력은 Output Position = Panel Zone이면 Panel Zone의 끝단부와 Panel Zone 사이의 구간을 4등분한 위치에 추가 출력된다.

Output Position = Offset Position 이면 강성역 조정위치가 주어진 거더부재의 경우는 양 절점사이의 길이에서 이격조정거리를 뺀 구간을 4등분한 위치에 출력된다. 참고로 Panel Zone Effect 기능에서 Output Position = Panel Zone이면 Output Position = Offset Position 이면서 Offset Factor =1.0인 경우와 부재력의 출력위치가 동일하다.

설계기능에서도 이 출력위치에 출력된 부재력을 이용한다.

 

단부자유도 해제조건(Beam End Release Condition)이 고려되었을 때의 강성역 고려방법

기둥 및 거더부재의 어느 한쪽 또는 양쪽 연결점이 핀접합에 의해 자유도 해제조건이 부여되었을때 해당 연결점에 대해서는 강성역을 고려하지 않는다. ("Beam End Release"참조)

 

Panel Zone Effects 기능을 이용할 경우 부재종류별 강성역의 고려 방법

부재종류별로 강성역의 고려 방법은 다음과 같다.

 

1. 기둥부재

기둥부재의 전체길이는 인접한 층사이의 높이이다.

midas Civil 은 보부재의 상부플랜지면이 Story Level과 일치하는 것으로 간주하여 기둥부재의 강성역을 기둥부재 상부에 대해서만 고려할수 있다.("Structure Type" 참조)

기둥부재의 강성역은 기둥부재에 연결되는 거더부재의 춤(Depth)과 방향에 의해 결정되며, 기둥부재와 보부재가 연결될 경우 기둥부재의 강성역은 요소좌표계 y축과 z축 방향 각각에 대해 산정된다.

기둥부재에 여러 방향으로부터 거더부재가 접속될 경우 각 방향별 강성역의 산정방법은 다음과 같다.(그림 1 참조)

RCy = BD ×cos2θ

RCz = BD ×sin2θ

RCy : 기둥부재 상부의 요소좌표계 y축 방향에 대한 강성역

RCz : 기둥부재 상부의 요소좌표계 z축 방향에 대한 강성역

BD : 기둥부재에 연결되는 거더부재의 춤(Depth)

: 기둥부재의 요소좌표계 z축과 거더부재가 이루는 각도

 

기둥부재의 각 방향별 이격거리는 기둥부재에 연결된 거더부재들에 대해 각 방향별 이격거리를 구한 다음 그 중 가장 큰 값으로 결정한다.

 

<그림 1> 기둥부재의 강성역 산정예

 

2. 거더부재 

거더부재의 이격거리는 거더부재 양 끝단에 대한 기둥부재의 춤(Depth)과 폭(Width)에 의해 결정되며, 산정방법은 다음과 같다.

- 각 방향별 이격거리 산정식(그림 2 참조)

Depth : 기둥부재의 요소좌표계 z축 방향의 단면길이

Width : 기둥부재의 요소좌표계 y축 방향의 단면길이

: 기둥부재의 요소좌표계 z축과 거더부재가 이루는 각도

 

<그림 2> 거더부재의 강성역 산정예