신규

메인 메뉴 [Analysis & Design] 탭 > [Analysis & Design] 카테고리 > [Solve] 패널 > [Define Case] > [Analysis Case]

워크 트리 [Analysis] 탭 > [Analysis Case] > 마우스 오른쪽 버튼 클릭 > [Add Analysis Case]

수정

워크 트리 [Analysis] 탭 > [Analysis Case] > [리스트] > 마우스 오른쪽 버튼 클릭 > [Modify]

삭제

워크 트리 [Analysis] 탭 > [Analysis Case] > [리스트] > 마우스 오른쪽 버튼 클릭 > [Delete]

< Analysis Case 대화상자 >

Name : 해석케이스의 이름을 입력합니다.

Type : 해석케이스의 해석유형을 선택합니다.

Analysis for Design : 설계를 위한 해석

midas Plant에서 해석유형을 Analysis for Design으로 설정한 해석케이스에 대해서만 설계를 수행할 수 있습니다. 설계가 가능한 해석 종류는 정적해석과

응답스펙트럼해석이며, 해석유형을 Analysis for Design으로 선택하면 정적하중과 응답스펙트럼하중을 동시에 설정하여 해석케이스를 정의할 수 있습니다.

Modal : 고유치해석 (모드해석)

 고유치해석은 구조물 고유의 동적 특성을 분석하는데 사용되면, 이를 통해 구조물의 고유모드(모드형상), 고유주기(고유진동수), 모드기여계수(modal

Participation factor) 등을 얻을 수 있습니다. 이들은 구조물의 질량과 강성에 의해 정해집니다.

 즉, 어떤 구조물이 정해지게 되면 고유진동수(natural frequency)와 진동모드(natural mode)는 정해지게 되고, 이들의 개수는 구조물의 자유도 수만큼

존재하게 됩니다. 실제 구조물의 경우, 한가지 모드 형상으로만 진동되는 경우는 거의 없으며, 여러가지 모드가 중첩되어 복합적인 진동형상을 보이게

됩니다.여기서 질량참여율이란, 복합적인 진동모드형상으로 구조물이 진동되고 있을 때, 각형상별(진동모드별)로 구조물 전체의 질량 중 몇 %가 그 구조물의

진동에 참여하고 있느냐를 나타내는 지수입니다. 예를 들어 특정 모드의 질량참여율이 60%라는 것은 구조물 전체의 질량중에서 해당 모드의 진동형상에

기여하는 구조물의 질량이 60%임을 의미합니다.

 일반 내진설계기준에서는 해석에 포함되는 모드별 유효질량(effective modal mass)의 합이 전체 질량의 90% 이상을 확보하도록 요구하고 있으며, 이는

해석결과에 영향을 주는 대부분의 주요모드를 포함하도록 하기 위한 것입니다. 고유주기는 고유모드와 1:1 대응되는 고유한 값으로, 구조물이

자유진동상태에서 1회 진동하는데 소요되는 시간을 의미합니다.

Response Spectrum : 응답스펙트럼해석

 응답스펙트럼 해석법은 모드별 시간응답의 절대 최대값인 스펙트럼데이터를 모드중첩의 원리를 이용하여 조합하는 해석기법입니다. 모드별로 최대값이

발생하는 시간의 동시성을 고려하지 않고 절대 최대값만을 조합하기 때문에 모달 선형시간이력해석법의 근사해라고 볼 수 있습니다. 대신, 모드별

상관관계를 고려한 모드조합을 수행하여 동시성에 대한 오차를 보정합니다.

스펙트럼데이터

 하나의 시간이력 가진데이터에 대해서 단자유도 시스템의 감쇠비를 고정하고 주기(질량,강성)를 바꿔가면서 구한 변위(혹은 속도, 가속도)의 절대 최대값들이

하나의 스펙트럼데이터입니다. 구조물이 모드별로 감쇠비가 다를 수 있기 때문에, 보통 하나의 감쇠비에 대한 스펙트럼데이터로 해석하기보다는, 감쇠비에 따라

여러 개의 스펙트럼데이터를 생성하고 감쇠비에 대해 보간하는 방법을 사용합니다. 또한, 스펙트럼 데이터를 생성할 때 사용했던 주기의 간격이 구조물의

고유주기와 다를 수 있기 때문에, 고유주기에 대해서도 보간을 합니다. 보간방법은 선형과 로그보간 방법을 모두 지원합니다. 스펙트럼데이터는 특정

가진데이터를 변환해서 사용하는 경우보다는 해당 지역의 역사지진파를 통계하여 만든 설계 응답스펙트럼을 사용하는 것이 일반적입니다. 보통 하나의 감쇠비를

가지는 설계 응답스펙트럼을 사용하기 때문에, 이런 경우는 보간이 아닌 보정하는 방식을 적용합니다.

감쇠의 고려

 정확한 동적해석을 위해서는 감쇠의 고려가 필수적입니다. 모든 실제 구조물은 무한으로 진동할 수 없으며, 분자수준에서의 에너지 손실, 또는 구성요소 간의

상호작용으로 인한 구조물의 에너지 손실인 감쇠가 시스템에 적용되어 구조물의 진동을 점차적으로 약화시키게 됩니다.특히, 고유진동수 부근에서 구조물이

자극되는 경우(공진효과)에는 감쇠값이 해석 결과에 지배적인 영향을 미치므로 주의하여야 합니다.

 일반적으로 수치해석 상에서 건물의 감쇠 효과를 표현하기 위해서는 모드감쇠가 제일 많이 사용됩니다. 모드감쇠는 진동계의 각 차수의 고유 진동수에 대해서

감쇠값을 정하는 것으로, 크게는 비례감쇠와 비비례감쇠로 분류할 수 있습니다. 비례감쇠인 질량비례형, 강성비례형, Rayleigh형 감쇠를 사용할 수 있습니다.

질량비례형 감쇠는 공기저항 등에 의한 외부 점성감쇠를 표현한 것으로 감쇠 행렬이 질량에 비례한다고 가정합니다. 한편, 강성 비례형감쇠는 일산감쇠효과

(진동에너지의 지반에의 방출 효과)가 직접 표현되기 어려워 감쇠 강성에 비례한다고 가정하므로, 고차 모드의 감쇠를 과대평가할 우려가 있습니다. Rayleigh형

감쇠(Rayleigh damping)는 이러한 강성 비례형에서의 고차 모드의 감쇠정수를 수정한 것으로서 질량비례형과 강성비례형의 합으로 표현할 수 있습니다.

Linear Buckling : 선형좌굴해석

 선형좌굴해석은 구조물의 임계하중계수(critical load factor)와 그에 해당하는 좌굴모드형상(buckling mode shape)을 구하는데 사용되며, 고유치해석과 같은

방법으로 풀 수 있습니다. 고유치해석을 통해 얻어지는 값은 고유치값과 고유모드가 있는데, 고유치값은 임계하중계수가 되고 고유모드는 임계하중에

해당하는 좌굴형상이 됩니다. 임계하중은 초기하중으로 주어진 값과 임계하중계수를 곱한 값으로 구해집니다. 임계하중과 좌굴형상은 입력된 구조물에

임계하중이 작용할 경우, 좌굴모드와 같은 형상으로 구조물의 좌굴이 발생하게 된다는 것을 의미합니다.예를 들어 초기하중이 10만큼 작용하는 구조물에

좌굴해석을 수행하여 임계하중계수 5를 얻었다면, 이 구조물은 50의 하중이 작용할 때 좌굴이 발생하게 됩니다. 그러나 구조물의 좌굴은 대부분 기하학적

으로나 재료적으로 대변형이나 비선형상태에서 발생하기 때문에 실제 문제에 있어서의 적용은 제한적 이라고 할 수 있습니다.

Analysis Control > Static

P-Delta Combination

구조물의 P-Delta 해석을 수행하는데 필요한 하중조건을 설정합니다.

Consider P-Delta Effect : P-Delta 해석의 고려여부를 선택합니다.

P-Delta 해석을 위한 기하강성행렬을 구성하는데 적용되는 하중을 선택하고 Scale Factor를 입력

합니다. 일반적으로 구조물에 작용하는 상시하중(자중, 고정하중 등)을 선택합니다.

Nonlinear Parameter

비선형해석을 위한 증분개수와 수렴기준을 설정합니다.

Number of Increments : 증분개수를 입력합니다. 하중 증분량이 너무 큰 경우에는

 반복계산을 통하여 수렴해를 계산하는데 어려움을 겪을 수 있고, 반대로 하중 증분량이

 과도하게 작은 경우에는불필요하게 많은 계산 시간이 소요될 수 있습니다.

Convergence Criteria / Error Tolerance : 수렴기준을 설정합니다. 비선형해석은 반복법을

이용하기 때문에 수렴기준을 이용하여 해의 수렴여부를 판단합니다. 수렴 조건에 대한

만족여부는 이전 반복계산에 대한 변위, 하중 또는 에너지의 변화량을 각각의 기준값과

비교하여 이루어집니다. 이러한 세가지 조건 중 선택된 조건이 모두 만족되었을 때 반복계산이

수렴되었다고 판정합니다.

Analysis Control > Modal

Eigenvectors

Number of Modes : 계산하고자 하는 고유진동수의 개수(모드개수)를 입력합니다.

Auto : 해석 수행시에 프로그램에서 자동으로 모드개수를 결정합니다.

User : 모드개수를 직접 입력합니다.

Target DOF & Mass Participation : 목표 질량참여율을 입력하고 적용할 자유도를

 선택합니다.

Number of Modes 를 "Auto"로 선택한 경우, 여기서 설정한 목표치를 만족할 때까지 모드이

개수를 늘려가며 해석을 수행합니다.

Frequency Range of Interest : 계산하고자 하는 고유진동수의 범위를 입력합니다.

Sturm Sequence Check : 누락된 고유치에 대한 확인여부를 선택합니다.

Mass Control

Coupled Mass Calculation : 분포(일관) 질량 계산여부를 선택합니다. 체크 시

 분포질량(consistent mass) 행렬이 사용되며, 해제 시 집중질량(lumped mass) 행렬이

 사용됩니다. 어느 방법이 더 정확하다는 통념은 없지만, 일반적으로 고유치해석에서 집중질량

 행렬을 사용한 경우, 분포질량을 사용한 경우보다 더 유연한(flexible) 거동을 보이는 경향이

 있습니다.

Consider Fixed DOF Mass for Mass Participation Factor : 자유도가 구속되어 있는 절점의

량참여율에 고려 질량을 질할지의 여부를 선택합니다.

Analysis Control > Response Spectrum

Modal Combination Control

Modal Combination Method : 모드조합 방법을 선택합니다. midas Plant에서 제공하는

 모드조합 종류는 아래와 같습니다.

CQC(Complete Quadratic Combination method)

  모드간 상관계수(cross-correlation coefficient)가 1일 경우 SRSS법의 결과와 동일합니다.

ABS(summation of the ABSolute value)

  모든 모드별 응답이 동일한 위상을 가진다는 가정으로 모드별 절대 최대값이 모두 동일한

  시간에 발생한다고 판단하므로 가장 보수적인 결과를 제공합니다.

SRSS(Square Root of the Summation of the Squares)

  각 모드가 충분히 분리되어 있는 경우에 적절한 결과를 제공합니다.

NRL(Naval Research Laboratory method)

  SRSS방법에서 절대 최대값을 가지는 모드 하나만 분리한 형태이며, SRSS방법과 마찬가지로 각

  모드가 충분히 분리되어 있는 경우에 적절한 결과를 제공합니다.

TENP(TEN Percent method)

  SRSS방법에 인접한 주파수의 모드들에 대한 영향을 포함시킨 방법입니다.

실제 물리량의 최대값이 각 모드별 최대 물리량(변위, 응력, 부재력, 반력 등의 각 성분별 최대값)

의 합이라고 가정한다면 각 모드의 최대값을 더하면 되겠지만, 각 모드의 최대값이 동일한

시간스텝에 발생한다는 보장이 없기 때문에 단순 선형중첩만으로는 모드별 최대값에서

실제물리량의 최대값을 표현하기에는 무리가 있습니다. 따라서 근사적으로 최대값을 평가할 수

있는 모드조합 방법의 도입이 필요합니다. 모드 간의 간섭 특성이나 감쇠의 영향 등을 고려한

여러가지 모드조합 방법이 제안되었지만, 모든 경우에 대해서 적절한 근사값을 주는 방법은

없기 때문에 제안된 여러가지 모드조합 방법들의 특성을 파악할 필요가 있습니다.

Add signs(+,-) to the Results : 모드별 결과의 조합과정에서 삭제된 부호를 재생할 것인지

 여부와 부호 재생방법을 설정합니다.

Along the Major Mode Direction : 각 방향별 주모드의 부호를 따라 재생

Along the Absolute Maximum Value : 각 모드별 결과중 절대값이 가장 큰 모드의 부호를

 따라 재생

Along the Maximum Total Strain Energy : 각 모드별 결과중 최대 변형에너지를

 발생시키는 모드의 부호를 따라 재생

전체 구조물의 거동에 기여도가 가장 큰 모드(Major Mode)의 부호를 이용하여 가정하는 것이

일반적인 구조물의 특성을 잘 반영할 수 있는 방법이나, 구조물의 비정형성이 강하여 비틀림이

심하거나 모드별로 구조물의 거동이 잘 분리되지 않아서 주요모드의 구분이 어려운 경우에는

부분적으로 왜곡될 가능성이 있으므로, 이 경우에는 다른 방법을 적용하는 것이 바람직합니다.

Select Mode Shapes : 전체모드 중에서 모드별 결과조합에 이용하고자 하는 모드를

 선택하고, 모드형상계수에 증감계수를 부여합니다.

Interpolation of Spectral Data

응답스펙트럼 하중데이터의 보간방법을 선택합니다.

Linear : 응답스펙트럼 하중데이터를 선형보간

Logarithm : 응답스펙터럼 하중데이터를 로그스케일로 보간

< Direct Model 대화상자 >

< Mass and Stiffness Proportional 대화상자 >

Damping Control

Correction by Damping Ratio : 보정식을 이용하여 모드별 댐핑을 적용합니다. 같은

 설계기준의 스펙트럼이라 하더라도 Damping 값에 따라서 스펙트럼 함수의 형태가

 달라지므로 하나의 구조물에 서로 다른 감쇠를 갖는 여러 개의 스펙트럼 함수를

 사용하는 경우에 사용되는 기능입니다.

Direct Modal (직접모달법) : 각 모드별로 사용자가 직접 감쇠비를 정의하고 정의된

 모드별 감쇠비에 따라서 모드별 응답을 계산합니다.

Damping Ratio for All Modes : 사용자에 의해 직접 입력된 모드별 감쇠비를

제외한 전체모드에 대해 기본적으로 적용되는 감쇠비입니다. 아래의 모드별 감쇠비

우선순위 입력란에서 지정한 특정모드의 감쇠비를 제외한 나머지 모드에 모두

적용됩니다. 입력된 감쇠비가 응답스펙트럼 함수에서 사용자에 의하여 입력된

감쇠비와 다른 경우에는 여기서 입력된 감쇠비를 기준으로 스펙트럼 데이터가

조정되어 해석에 사용됩니다.

Modal Damping Overrides : 사용자가 직접 모드별 감쇠비를 별도로 입력하는데

사용되며, 모드번호와 모드별 감쇠비를 입려한 후 추가할 수 있습니다.

Mass and Stiffness Proportional (질량/강성 비례형) : 질량비례형 감쇠와

강성비례형 감쇠의 감쇠정수를 산정합니다. 감쇠종류에서 체크된 항목에 대해

비례계수를 직접 입력하거나 모드감쇠에서 비례계수가 자동으로 계산되도록 선택할 수

있습니다.

비례계수의 계산을 위해 모드의 주파수, 또는 주기를 입력하고 감쇠비를 지정하면

비례계수가 자동계산 됩니다.

모달댐핑에서부터 질량&강성 계수를 계산할 때 재질 별 감쇠를 해석에 반영시킬 수

있습니다. “Show Coefficients from Material” 기능에서 입력된 재료의 감쇠비와 이로부터

계산된 감쇠행렬의 감쇠계수(alpha,beta)를 확인할 수 있습니다.

Analysis Control > Linear Buckling

Buckling Combination

좌굴해석을 위한 하중조건을 선택하고 Scale Factor와 하중의 유형을 설정합니다.

Type : 하중의 유형을 설정합니다.

Variable : 증감을 고려하려는 하중

Constant : 증감하지 않는 하중(상시하중)

엄격히 말하면 Constant는 구조물의 자중(Selfweight)만을 포함합니다. 그러나 일반적으로

구조물을 모델링할 때, 특히 바닥판의 경우에는 자중과 고정하중을 하나의 하중으로 입력하기

때문에 고정하중을 Constant로 설정할 수도 있습니다.

Geometric Stiffness Option

Consider Axial Force Only : 보요소의 횡좌굴에 대한 영향을 제외하고, 축력에 의한

영향만을 고려합니다.

Eigenvectors

Number of Modes : 좌굴모드의 개수를 입력합니다.

Frequency Range of Interest : 계산하고자 하는 좌굴하중계수의 범위를 입력합니다.

Sturm Sequence Check : 누락된 좌굴하중계수에 대한 확인여부를 선택합니다.

Analysis Model

현재 정의하고 있는 해석케이스의 해석 유형(3차원해석, 또는 2차원해석)을 설정하고, 해석에 반영할 부재를 선택합니다.

3D Analysis Model : 3차원 해석모델을 정의합니다. 3차원 해석모델에 반영할 부재의 선택 방법은 아래의 2가지를 제공하고 있습니다.

Check Member Set : 부재 세트를 선택하는 방법입니다. 정의되어 있는 부재 세트 중에서 부재가 한 개 이상 등록되어 있는 부재 세트만 오른쪽의 리스트에

 나타나며, 체크한 부재 세트에 등록되어 있는 부재가 해석에 반영됩니다.

Select from View : 작업화면에서 해석에 반영할 부재를 직접 선택하는 방법입니다. Add 버튼을 클릭하면 작업화면에서 부재를 선택할 수 있으며, 선택완료

시 선택한 부재의 개수를 확인할 수 있습니다. Delete 버튼을 클릭하면 선택 상태가 초기화됩니다.

3D Analysis Model : 2차원 해석모델을 정의합니다. 2차원 해석모델에 반영할 부재는 Select from View 방법을 통해 선택할 수 있습니다.

Select from View : Add 버튼을 클릭하면 작업화면에서 작업평면(Work Plane)을 선택할 수 있으며, 선택한 작업평면 내에 속해 있는 모든 부재가 자동으로

 해석부재로 등록됩니다.

Analysis Sets

현재 정의하고 있는 해석케이스에 반영할 경계조건, 질량, 하중을 설정합니다. 체크한 세트에 등록되어 있는 정보가 해석에 반영됩니다.