위 그림은 대표적인 비선형 해석에 대한 해석 제어와 결과 제어 설정창 입니다. 위와 같이 각 해석 종류 별로 추가 설정하는 제어 옵션 구분되어 있으며 자세한 사항은 아래 테이블과 같습니다.

    ( * : 시간스텝을 설정하는 해석종류 )

<표. 정적해석 - 해석 종류 별 해석 제어 옵션>

    (* : 시간스텝을 설정하는 해석종류 )

<표. 동적해석 -해석 종류 별 해석 제어 옵션>

<표. 열 해석- 해석 유형 별 분석 제어 옵션>

수압 (자동 수압 고려)

<선형 정적 및 시공단계 해석 유형에 대한 해석 제어 대화 상자 창>

모델의 모든 자유면 (free surface/edge)에 수압을 외력으로 고려하는 옵션입니다. 수압은 지정된 해당 자유면에서의 간극수압을 기준으로 계산 됩니다.

• 수위를 지정 한 경우 수위 기준으로 정수압 상태로 가정

• 이전 침투해석을 수행한 경우 각 절점에서 계산된 간극수압 분포 (크기)를 사용

• 간극수압이 음 (-)의 값을 갖는 경우 수압이 자동으로 고려되지 않음.

주의 : 모델 내부 간극수압에 상응하는 외부 수압이 존재하지 않는 상태를 모델링 하는 경우에는 이 옵션을 해제해야 합니다. 수위선을 지정하여 응력해석을 수행하는 경우 자유절점과 해당절점에서 수위 높이에 따라 간극수압이 계산되기 때문에, 보다 정확한 지하수위 영향성 검토를 위해선 침투-응력 연계해석을 권장합니다.

<수위아래 굴착 시 굴착면 자동수압 적용>

선행해석

[자중을 고려한 원지반 해석]

단일해석 지반의 응력 상태를 초기화하기 위한 옵션입니다. 계산된 초기 응력은 자중과 평형 상태를 이루며, 원지반 상태해석에서 단일해석에 정의된 것과 같은 경계조건이 해석에 사용됩니다. 시간이력 해석에서 자중을 고려하는 경우 초기 In-situ 응력을 계산해야 합니다. 그렇지 않은 경우, 자중 부가에 의한 원하지 않는 진동이 발생할 수 있으며, 특히 비선형 시간이력 해석에서는 자중을 반드시 포함해야 합니다.

[Ko 조건 고려]

방법은인 상수 값을 이용하여 수직응력으로부터 수평응력을 계산하여 초기응력으로 설정하는 방식입니다.

이 방식을 사용하면 먼저 자중해석에 의해 수직응력 를 구하고, 그 값으로부터 에 의해 수평응력을 구합니다. 이때 전단응력은 해석 후 도출된 결과값을 그대로 유지합니다.  

지면이 수평인 경우에는 이 방법을 사용하는 것이 아무 문제가 없지만, 그렇지 않은 경우에는 이상과 같이 구한 응력상태는 자중과 평형을 이루지 못합니다.

평형상태를 유지하지 않는 상태로 응력이 조정된 경우에는 이어지는 응력해석에서 외력의 변화가 없는 경우에도 외력과 평형을 맞추는 방향으로 응력이 변화하게 되며, 이에 대한 변형이 발생합니다. 따라서 Ko 방법은 이러한 추가적인 응력의 변화가 상대적으로 작은 경우에 대해 적용이 가능한 방법입니다. 일반적으로 Ko 방법에 의한 응력 수정을 사용할 수 있는 조건은 다음과 같습니다.

• 수평방향에 대한 지반 형상의 변화가 미미할 때

• 간극수압 분포가 수평방향에 대한 변화가 없을 때

• 수평방향 자유선/면에 대한 경계조건에 의해 수평방향 응력이 발생할 수 있을 때

• 횡등방성 (transversely isotropic) 재료를 사용하는 경우 재료축이 수직 또는 수평 축과 일치할 때

Ko 조건을 고려하지 않을경우 자중에 의한 해석을 통해 얻어지는 응력 상태를 초기응력 상태로 설정합니다. 지면이 수평일 때, 이 방식은 인 방법과 동일합니다. 그렇지 않은 경우에는 수평방향의 변형률이 존재하므로, 방법과는 다른 결과를 도출하고, 전단응력도 발생하게 됩니다.  

일반적으로 지반이 사면인 경우에는 이 방법을 사용하는 것이 좋습니다. 다만, 이 방법은 1보다 큰 값을 설정하는 것이 불가능하므로, 1보다 큰 값을 사용하고자 하는 경우에는, 불가피하게 방법을 사용한 후 추가 외부 조건에 변동 없이 재 해석을 통해 평형상태를 계산하는 단계 (null stage)를 추가하는 방법을 사용할 수 있습니다. 단, 이 경우 최종 평형상태 응력은 조건을 만족하지 않게 됩니다. 또한 수정된 응력이 평형점과 차이가 많은 경우 비선형성에 의해 수렴해를 계산하는데 어려움이 발생할 수 있습니다.

초기응력

[활성화된 요소의 초기응력 추정]

FEA NX는 지반의 초기 응력을 계산하기 위해 요소에 비선형 재료가 지정되어 있어도 선형 해석을 수행합니다. 이 경우 때로는 토양 거동을 과대 평가하는 결과를 초래할 수 있습니다. (대규모 변위) 초기 응력 옵션은 특히 되메움 및 제방과 같은 성토 지반을 시뮬레이션하기 위해 새로 활성화된 요소에 대해 이 문제를 제거할 수 있습니다.

[설계 예시]

[변위/변형률]

해석 중에 변위 재설정 조건이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 초기 해석 단계에서 자중으로 인한 변위 및 변형률을 고려할 필요가 없는 경우 재설정 옵션을 사용하여 원위치 상태 변위 및 변형률을 '0 (zero)'으로 재설정할 수 있습니다.

또한, 임의의 구축 단계에서 리셋이 가능하여 여러 단계의 분석 후 중간 단계를 기준 상태로 설정할 수 있습니다. 변위/변위 재설정은 분석이 완료된 후 지정된 단계의 끝에서 적용됩니다.

주의: Geometry 비선형성을 고려하여 비선형 해석을 수행할 때 변형을 임의로 수정한다고 해서 연속성이 보장되는 것은 아닙니다. 따라서 이 옵션은 건설 단계의 기하학적 비선형 해석에 권장되지 않습니다.

[Cut-Off 음의 유효압력]

지반의 초기응력에 대한 선형정적해석을 수행할 때 기하구조 및 강성차이에 따라 특히 지반면에 인장응력이 발생할 수 있다. 이 경우 이 인장 응력은 다음 단계 (비선형 해석)의 수렴에 크게 영향을 미칠 수 있습니다. 현장 상태에서 인장 응력이 발생하면 소프트웨어는 비정상적인 응력 분포를 무시하기 위해 0에 가깝게 만듭니다. 지반의 초기응력의 기본 개념이므로 모든 단계적 해석에 적극 활용하는 것이 좋습니다.

초기온도

단일해석에 반영된 모델의 초기온도를 설정하는 옵션입니다. 체크하지 않은 경우에는 '해석 설정' 에서 정의한 초기온도 값이 고려됩니다. 온도하중에 의한 영향을 검토할 때 적용되며, 입력한 온도하중과의 차이만큼 해석에 고려됩니다.

수위

[수위 정의]

지하수위 높이를 직접 입력하거나, 미리 수위를 지정한 지정된 수위함수를 선택하여 수위를 설정합니다. 설정된 수위는 모델 전체에 적용됩니다. 수위함수를 사용할 경우에 입력하는 값은 함수값과 곱해져서 적용됩니다.

[요소망 세트 수위정의]

지하수위를 요소망 세트 별로 정의할 수 있습니다.

예를들어, 암반 또는 점토질 불투수 층으로 둘러 싸인 지하수층 (피압대수층)인 경우, 지층에 따른 지하수위의 유무를 각각 설정하여 해석할 수 있습니다.

전체 지하수위가 입력되어 있고, 요소망 세트 지하수위를 정의한 경우에는 요소망 세트 지하수위가 우선순위로 반영되고 요소망 세트 지하수위가 정의되지 않은 요소망 세트에만 전체 지하수위가 반영됩니다

수위와 함수가 동시에 지정된 경우에는 입력된 수위와 함수를 곱하여 해석에 반영됩니다.

요소망 – 수위 조건을 적용할 요소망 세트를 선택합니다.

수위 조건  – 수압 적용을 위해 Head, Dry, Hydrostatic 및 User-Defined 중에서 선택

   Head  – 요소망 세트에 할당된 수위에 따라 수두를 계산합니다.

   Dry – 요소망 세트에 적용된 간극 수압이 없다고 가정합니다.

   Hydrostatic – 요소망 세트에 비정수압을 지정합니다.

   User-Defined – 요소망 세트에 사용자 정의 압력 성분 적용

조건 함수 –  function for Head, Hydrostatic & User-Defined 조건을 선택합니다.

• Head  

            -     None – 수압 계산을 위해 단일 수위를 설정합니다.

            -     Water Level Function   – 2D의 일반 기능 및 3D의 표면 기능을 사용하여 수위를 설명하는 기능을 할당합니다.

• Hydrostatic – not available

           -  Water Level Function  – 수압을 계산하는 데 사용할 압력 프로파일을 정의하기 위해 비수압 수압 기능 유형 수압을 지정합니다.

•  User Defined

          -  Water Level Function – 선형 압력 프로파일을 적용하려면 비정수압 기능 유형 사용자 정의를 지정하십시오.

수위 – 선택한 요소망 세트에 대해 고려할 입력 수위 값 입니다.(수두에만 해당).

부분포화도

부분포화도 효과는 포화도 (saturation)가 불포화 상태 (Se=0)에서 포화상태 (Se=1) 사이의 값을 갖는 상태에 대한 정확한 해석을 하기 위한 옵션입니다. 부분 포화도는 다음 두 가지에 대해서 적용합니다.

• 유효응력과 전응력 관계를 계산하는데 부분 포화도를 적용 (Bishop의 유효응력 관계식 사용)

• 재료의 단위 중량 계산에 부분 포화 상태를 고려하여, 부분 포화 상태일 경우 단위 중량은 포화 상태 단위중량과 불포화 상태 단위중량 사이 값을 갖게 됨.

부분 포화도 효과를 고려하지 않는 경우에는 Terzaghi의 유효응력 관계식이 사용되며, 단위중량은 간극수압의 분포에 따라 포화 단위중량 또는 불포화 단위중량이 사용됩니다 (사이 값은 사용되지 않음). 포화도는 간극수압의 함수로 정의 되며, 부분 포화도 효과를 고려 하려면 해당 재료의 불포화 함수 (unsaturated property)를 정의하여 간극수압에 대한 포화도의 함수를 정의해야 합니다.

최대 부간극수압

최대 부간극수압을 입력된 수치로 제한하는 옵션입니다. 부분 포화 효과를 고려하지 않는 경우, Terzaghi의 유효응력 관계식이 사용되므로 불포화 상태 지반에 대한 간극응력 (pore stress)이 과도하게 계산에 반영 될 수 있습니다. 따라서 부분포화 효과를 고려하지 않는 경우 부간극수압을 특정 값으로 제한할 필요가 있습니다. 반대로 부분 포화 효과를 고려하는 경우, Bishop의 유효응력 관계식을 사용하므로 이러한 위험성은 없습니다. 즉, 불포화 상태에서 부분 포화 함수 (unsaturated property)를 통해 간극응력의 크기가 제한되며 특별히 부간극수압을 제한할 필요가 없습니다.

시공단계 일반 설정

[초기단계]

시공단계 중 원지반조건으로 고려할 단계를 설정하고 Ko 고려 여부를 체크합니다. Ko에 대한 자세한 사항은 '선행해석' 옵션을 참고해 주시기 바랍니다. 초기단계로 지정된 시공단계는 자동으로 변위및 변형률이 초기화 됩니다.

[초기응력]

FEA NX는 지반의 초기 응력을 계산하기 위해 요소에 비선형 재료가 지정되어 있더라도 선형 해석을 수행합니다. 이 경우 때로는 토양 거동을 과대 평가하는 결과를 초래할 수 있습니다 (대규모 변위). 초기 응력 옵션은 특히 되메움 및 제방과 같은 성토 지반을 시뮬레이션하기 위해 새로 활성화된 요소에 대해 이 문제를 제거할 수 있습니다.

[최종 계산 단계]

기본 설정은 최종 단계까지 계산이지만, 임의단계에서 해석을 멈추고 해당 단계 결과를 중간 검토 할 경우 최종 계산 단계를 별도로 설정할 수 있습니다.

[특정 재시작 단계]

시공단계 정의 시 각 단계 별 해석 제어에서 '재시작 단계 저장' 옵션을 체크할 수 있습니다. 이 옵션에 체크된 단계는 별도의 결과파일을 자동으로 저장하며, 한번 해석을 수행한 이후 동일한 모델에 대해 재해석을 수행할때 결과파일을 저장한 다음 단계부터 재해석을 수행할 수 있습니다. 많은 시공단계가 정의된 경우 재시작 옵션과 함께 유용하게 활용될 수 있습니다.

[재시작 옵션]

비선형 해석에서는 수렴 기준을 만족하지 못한 경우, 신뢰성 문제가 야기될 수 있기 때문에 시공단계 해석에서도 각 단계마다 수렴 기준 만족 여부가 중요합니다. 특히, 시공단계 해석은 단일 해석에 비해 많은 시간이 소요될 수 있기 때문에 수렴기준을 만족하지 못한 단계가 발생했을 때, 이전 단계까지 결과 파일을 저장하여 모델의 특이사항을 검토/수정하여 재시작 할 수 있도록 '수렴되지 않은 경우, 이전 단계까지 저장' 옵션을 배치하였습니다. 또한 사용자가 중간 단계까지의 해석 결과를 확인하기 위하여 해석을 강제 종료했을 경우나, 컴퓨터 시스템의 불안정으로 인하여 해석이 강제종료 될 때를 대비하여 각 단계 별로 결과 파일을 모두 저장할 수 있도록 '모든 단계 저장' 옵션을 배치하였습니다. 단, 시공단계 별로 해석 결과를 모두 저장하는 만큼 결과 파일 용량이 크므로 컴퓨터의 저장 공간 확보가 필수적입니다.

초기형상

구성 시 새로 활성화된 노드 (요소)는 이전 단계의 변형된 모양을 고려한 위치로 설정할 수 있습니다. 다음은 옵션을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 정산분포를 비교하기 위한 단계적 성토의 예입니다.

[옵션을 선택했을 때  vs 옵션을 선택하지 않았을 때]

기하비선형

대변형을 고려한 기하학적 비선형 해석, 대규모 연약지반 및 비탈면 영역에서 대변형에 의한 검토가 가능합니다. 비선형 응력, 압밀, 완전연계 및 SRM 사면해석에서 적용할 수 있습니다.

이 때, 지하수위를 고려한 모델에서 간극수압도 변형된 모델을 따라 업데이트 되도록 계산할 수 있습니다.

하중 스텝 (또는 시간 스텝)

비선형 정적해석에서는 정적하중 (static load)를 사용할 수 있습니다. 정의된 하중의 총량을 한꺼번에 부가하거나 여러단계를 통해 증분형태로 나누어서 누적량을 부가할 수 있습니다. 하중 증분량이 너무 큰 경우 반복 계산을 통하여 수렴해를 계산하는데 어려움을 겪을 수 있고, 반대로 하중 증분량이 과도하게 작은 경우 불필하게 많은 계산 시간이 소요될 수 있습니다.

수렴 기준

비선형해석은 반복법을 이용하고 있기 때문에 수렴 조건을 이용하여 해의 수렴 여부를 판단합니다. 수렴 조건에 대한 만족 여부는 이전 반복 계산에 대한 변위, 하중 또는 에너지의 변화량을 각각의 기준값과 비교하여 이루어집니다. 이러한 세가지 조건 중 선택된 조건이 모두 만족되었을 때 반복 계산이 수렴되었다고 판정됩니다.

호장법 사용

FEA NX에서는 비선형 해석의 해를 계산하기 위하여 반복적으로 오차를 줄이는 방향으로 증분해를 계산하는 방식인 뉴튼-랩슨 (Newton-Raphson)법을 기초로 한 반복 계산법을 사용합니다. 기본적으로 반복 계산마다 강성행렬을 갱신하는 Full Newton-Raphson 법을 사용하며, 강성 행렬의 갱신 시점에 따라 뉴튼-랩슨 법 또는 초기강성법 등을 사용할 수 있습니다. 또한 수렴성을 향상시키기 위한 선탐색법, 불안정 평형상태를 계산하기 위한 호장법 등 다양한 옵션을 사용할 수 있습니다 (자세한 내용은 해석매뉴얼 Ch. 5-5 참조). 반복 계산법은 수렴 조건을 만족하는 증분해를 얻을 때까지 반복됩니다. 정확한 수치적 근거가 없다면, 초기 설정된 값 사용을 권장합니다.

[최소호장 조절 비율]

초기 호길이 대비 현 증분 호 길이의 변화율의 최소값을 입력 합니다. 호길이가 무한정 작아지는 현상을 방지 합니다.

[최대 호장 조절 비율]

초기 호 길이 대비 현 증분 호 길이의 변화율의 최대값을 입력 합니다. 호길이가 무한정 커지는 현상을 방지 합니다.

[호장법 최대 증분개수]

최대 증분 수를 입력 합니다. 호장법을 이용한 비선형 해석은 하중 팩터가 1보다 크거나, 최대 증분 수에 도달 할때 까지 수행됩니다. 호장법의 경우 문제에 따라 주어진 하중까지 해석이 안되는 경우가 있으므로, 이를 대비하여 최대 허용하중 증분수를 입력 합니다.

고급 비선형 설정

기본적으로 설정되어 있는 비선형 해법의 파라미터를 이용하는 것으로 대부분 문제에서 '기본 설정 사용' 옵션을 선택합니다. 각 세부 설정은 아래와 같습니다.

[강성 변경 파라미터]

반복계산 시 마다 매번 강성행렬을 재구성하는 뉴튼-랩슨법과 초기 강성행렬을 유지하는 방법으로 비선형성이 매우 약한 경우에 적합한 초기강성법이 있습니다. 이외, 뉴튼-랩슨의 재료성질에 따른 수렴성 및 효율성을 증대시키기 위한 뉴튼-랩슨법 혹은 할선법을 선택할 수 있습니다. 자세한 알고리즘은 해석메뉴얼 Ch. 5를 참고해 주시기 바랍니다. 사용자 지정의 경우 원하는 방식으로 강성행렬을 재구성 하는 것으로, 반복법, 반자동, 자동 중 선택할 수 있습니다.

[해석 옵션]

• 수렴 실패 시 해석 종료 : 수렴 실패 시 해석을 종료 합니다. 옵션이 선택이 안된 경우, 수렴이 안된 경우에도 해석을 진행 합니다.

• 하중 증분 당 최대 반복계산 횟수 : 단일 증분에서 최대 반복계산 수를 지정 합니다.  [최대 이등분 레벨] : 최대 분할 레벨을 지정합니다.

• 선 탐색 활성화 : 선 탐색 기능을 사용 합니다. 하중에 따라 강성이 증가하는 유연한 구조물 또는 비선형 해석의 해가 진동하면서 수렴하는 특성을 갖는 문제에서 도움이 됩니다. 효력이 없는 문제에서는 해석 시간만 증가할 수 있습니다.

• 반복 계산 당 최대 선 탐색 횟수 - 반복계산 당 최대 선 탐색 수를 입력 합니다.

• 선 탐색 허용오차 : 선 탐색 허용오차를 입력 합니다.

• 발산 허용 횟수 - 수렴하지 않을경우 허용할 발산 횟수를 임의 지정할 수 있습니다. 수정 뉴튼-랩슨법은 매 하중증분초기에 강성행렬 재구성 합니다.

재령

시공단계 해석의 경우 사용자는 재령을 고려하여 이전 단계에서 발생하는 크리프/수축 효과를 고려할 수 있습니다. 시간에 따른 재료의 경우 일반적으로 사용자가 콘크리트의 양생 기간을 입력할 수 있습니다.

초기조건 (침투)

비정상류 침투해석 수행 시 지반 내 초기 간극수압 분포를 정의하는 옵션입니다. 시간에 따른 수위변화를 고려하는 비정상류 해석은 반드시 초기조건이 설정되어 있어야 하며 다음과 같이 비정상류 시간 스텝에서 시간이 '0 (zero)' 일 때 값을 초기 조건으로 선택하거나 임의 지정된 수위 높이, 또는 수위 함수를 이용하여 초기 조건으로 선택할 수 있습니다.

안전율 (SRM)

해석 초기 안전율과 각 반복 계산 스텝 별 안전율 증가분을 입력합니다. 이외 안전율 정확도를 설정할 수 있습니다.

안전율 정확도 - SRM을 이용한 사면해석은 강도 감소법 (strength reduction method)를 이용하며, 안전율의 정확도 (Resolution of safety factor) 값을 입력하여 안전율 계산의 정확도를 지정할 수 있습니다. 안전율의 정확도는 안정성 해석에서 수렴 기준으로 사용됩니다. 그러나 안전율 해상도를 과도하게 낮게 입력하면, 해석 시간이 크게 증가하게 되므로 다음과 같은 가이드라인을 활용해 적절한 값을 입력할 필요가 있습니다.

<표. 동적해석-해석종류 별 해석 제어 옵션 >

고유벡터

계산하고자 하는 고유진동수의 개수(모드 개수)를 입력하고, 구하고자 하는 고유진동수의 범위를 지정합니다. 누락된 고유치가 있는지 확인하는 옵션을 적용할 수 있습니다.

질량 파라미터

[결합 질량 계산] : 절점 간의 연계를 고려한 질량 행렬을 사용합니다. 체크 시 분포질량 (consistent mass) 행렬이 사용되며, 해제 시 집중질량 (lumped mass) 행렬이 사용됩니다. 정확도 측면에서 어느 쪽이 더 높다라는 통념은 없지만, 일반적으로 고유치해석에서 집중 질량 행렬을 사용한 경우 분포질량을 사용한 경우보다 좀 더 유연한 (flexible)한 거동을 보이는 경향이 있습니다.

모달 조합 종류

실제 물리량의 최대값이 각 모드 별 최대 물리량 (변위, 응력, 부재력, 반력 등의 각 성분 별 최대값)의 합이라고 가정한다면 각 모드의 최대값을 더하면 되겠지만, 각 모드의 최대값이 동일한 시간 스텝에 발생한다는 보장이 없기 때문에 단순 선형중첩만으로는 모드 별 최대값에서 실제 물리량의 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 잘 파악할 필요가 있습니다. 모달 조합 종류는 아래와 같으며, 자세한 알고리즘은 해석메뉴얼 Ch. 5를 참고해 주시기 바랍니다.

• ABS (summation of the Absolute value)

이 방법은 모든 모드 별 응답이 동일한 위상을 가진다는 가정으로 모드 별 절대 최대값이 모두 동일한 시간에 발생한다고 판단하므로 가장 보수적인 결과를 제공합니다.

• SRSS (Square Root of the Summation of the Squares)

이 방법은 각 모드가 충분히 분리되어있는 경우에 적절한 결과를 제공합니다.

• NRL (Naval Research Laboratory method)

이 방법은 SRSS 방법에서 절대 최대값을 가지는 모드( ) 하나만 분리한 형태이며, SRSS 방법과 마찬가지로, 각 모드가 충분히 분리되어있는 경우에 적절한 결과를 제공합니다.

• TENP (TEN Percent method)

이 방법은 SRSS 방법에 인접한 주파수의 모드들에 대한 영향을 포함시킨 방법입니다. 즉, 두 모드의 주파수가 다음을 만족하면 두 모드가 주파수 10% 이하로 인접해있다고 판단합니다.

• CQC (Complete Quadratic Combination method)

모드 간 상관계수 (cross-correlation coefficient) 가 1일경우 SRSS 법의 결과와 동일하게 됩니다.

감쇠

[직접모달법]

각 모드 별로 사용자가 직접 감쇠비를 정의하고 정의된 모드 별 감쇠비에 따라서 모드 별 응답을 계산합니다. 직접 모달은 응답스펙트럼 / 시간이력 (모달) 해석법 에서만 활성화됩니다.

• 전체모드 감쇠비

사용자에 의하여 직접 입력된 모드 별 감쇠비를 제외한 전체 모드에 대하여 기본적으로 적용되는 감쇠비입니다. 아래 모드 별 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.

• 모드 별 감쇠비 우선순위

사용자가 직접 모드 별 감쇠비를 별도로 입력하는데 사용되며 모드번호와 모드 별 감쇠비를 별도로 입력한 후 추가합니다.

[질량/강성 비례법]

질량비례형 감쇠와 강성비례형 감쇠의 감쇠정수를 산정합니다. 감쇠 종류에서 체크된 항목에 대해 비례계수를 직접 입력하거나 모드감쇠에서 비례계수를 자동으로 계산되도록 선택할 수 있습니다.

비례계수의 계산을 위해 모드의 주파수 또는 주기를 입려하고 감쇠비를 지정하면 비례계수가 자동계산 됩니다.

여기서, 모달 댐핑에서 부터 질량&강성 계수를 계산할 때 재질 별 감쇠를 해석에 반영시킬 수 있습니다. '재료 별 감쇠 계수 보이기' 기능에서 입력된 재료의 감쇠비와 이로부터 계산된 감쇠 행렬의 감쇠계수 (alpha,beta)를 확인할 수 있습니다.

스펙트럼 데이터 보간

응답스펙트럼 하중 데이터의 보간방법을 선택합니다. 스펙트럼 데이터는 주기에 대한 선형보간 또는 로그보간이 가능하며 기본 설정은 로그보간법 입니다. 스펙트럼 데이터가 감쇠비에 따라 여러 개인 경우 감쇠비에 대한 보간도 이 옵션을 따릅니다. 감쇠비 하나에 대한 스펙트럼 데이터만 있는 경우는 보간이 안되므로, 다음 계산식으로 보정합니다. (1.5/(40x감쇠+1) + 0.5)

시간정의 (비선형 시간이력 + SRM)

비선형시간이력 해석 중 SRM 해석 결과를 보고자 하는 시간을 정의합니다. 여러 시간 스텝을 정의할 수 있습니다. 정의된 시간의 비선형시간 이력 응력 결과로부터 SRM 안정성 평가를 진행합니다.

유효전단변형률 (2D 등가선형해석)

입력 지진동 또는 진동하중의 크기에 의해 지반의 전단변형률은 시간에 따라 지속적으로 변합니다. 이를 등가선형해석에 적용하기 위해 유효전단변형률 개념을 도입하고 등가선형치를 가지는 물성으로 단순화 하여 계산하게 됩니다.

주파수영역 해석에서는 모든 주파수에 대하여 일정한 전단탄성계수와 감쇠를 가지는 것으로 해석되므로, 재료의 비선형성을 고려할 수 없습니다. 따라서 2D 등가선형해석은 이전 단계에서 계산된 전단변형도에 따라 지반의 강성과 감쇠비를 변경하는 선형해석을 반복 수행하여 지반의 비선형거동을 고려합니다. 이때 전단탄성계수와 감쇠값을 정하기 위하여 이전 단계에서 계산된 최대전단변형률에 1 보다 작은 일정한 값 (50~70%)을 곱한 유효전단변형률을 사용하는데, 이 같이 유효전단변형률을 사용하는 이유는 아래 그림과 같이 최대전단변형률은 실제 거동에 비해 큰 변형 에너지를 유발하기 때문입니다. 일반적으로 유효전단변형률 계수로 0.65 (65%) 또는 지진규모 을 이용한 의 값을 이용합니다. 그리고, 주파수 영역에서 RMS (root mean square)로 계산한 최대전단변형률 보다 정확한 전단변형률을 계산하기 위한 기능으로 시간영역에서의 최대전단변형률 계산 방식을 지원하고 있습니다.

<최대변형도와 유효변형도의 차이>

최대전단변형률 계산 방식에는 시간 영역과 주파수 영역이 있습니다. 시간 영역 방법은 시간에 따라서 하중 (가속도, 힘 등)의 변화를 정의하고 구조물의 상태를 미분 방정식의 형태로 구성합니다. 따라서, 구조물의 응답은 각 시간 간격마다 미분방정식에 대하여 적분을 수행함으로써 변위, 속도, 가속도 응답을 계산할 수 있습니다. 주파수 영역 방법은 지진하중과 같이 불규칙한 파형을 가지는 경우 하중에 어떤 주파수 성분이 어떤 비율로 반영되는지 파악하기가 어렵기 때문에, 시간영역의 파형을 주파수 영역으로 변화시켜, 하중과 응답의 주파수 특성과 관계 및 비율을 파악할 때 용이합니다.

[보간제어]

주파수 영역 해석을 위한 주파수 구간을 입력합니다. 효율적인 주파수 영역해석을 위해 보간법을 사용하는데 보간은 다음 4가지 중 하나를 선택할 수 있습니다.

'모든 주파수에서 계산'을 선택하면 해당 주파수 영역에서 모든 주파수에 대한 해석을 수행하며, 간격을 설정할 경우 해당 주파수 영역에서 해석 주파수의 간격이 설정한 간격이 됩니다.