격자보 구조체의 해석

목차

제 1 장 서론
1.1 연구의 배경 및 목적
1.2 연구의 범위 및 방법

제 2 장 격자보의 정의
2.1 일반적인 보의 힘의 흐름
2.2 격자보의 힘의 흐름

제 3 장 휨재의 허용으력설계
3.1 보 단면의 분류
3.2 보의 횡좌굴 응력과 허용휨응력
3.3 보의 구멍 뚫림
3.4 보의 처짐
3.5 형강보의 설계

제 4 장 수계산에 의한 부재해석
4.1 격점 하중의 분담력 계산

제 5 장 전산해석
5.1 마이다스를 활용한 부재해석
5.2 네오맥스를 활용한 부재해석

제 6 장 결론

본문내용

. 보의 허용휨응력도는 횡지지 길이나 단면에 따라 여러 값으로 계산되나, 단면 선정용으로는 으로 하는 것이 적절하다. 형강 선정에서는 식 (3-26)의 단면계수를 가진 형강 중에서 보의 높이를 고려하면서 단위 중량이 작은 것으로 하는 것이 바람직하다.
일반 보에서는 휨응력도가 단면을 결정하는 데 지배적인 요이니 되며, 전단응력도는 대부분의 경우 허용범위를 넘지 않으나, 큰 집중하중을 지지하는 짧은 보나 브래킷과 같은 보에서는 휨응력보다 전단응력이 지배 요인이 되는 경우가 있으므로 전단응력을 검토하지 않으면 안된다. 보의 전단응력 식은
(3-27)
으로 계산되며, 이 값이 허용전단응력도를 넘지 않아야 하므로 다음과 같은 설계식을 가지게 된다.
(3-28)
이 식에서 는 웨브의 단면적을 나타내며, 일반설계에서는 보의 춤에 웨브의두께를 곱한 값으로 한다.
형강보의 설계에서 휨응력, 전단응력과 함께 고려하지 않으면 안되는 것이 집중하중에 의한 웨브의 국부좌굴 현상이다. 웨브의 국부좌굴에 대한 설계식은 많은 실험 결과에서 경험적으로 얻은 것으로, 보에 작용하는 집중하중에 의한 응력분포는 하중 작용점으로부터 각 방향 2.5k의 거리에 걸쳐 분포되는 것으로 가정한다. 이때 작용 하중에 의한 웨브 필렛 선단부의 응력이 이내에 들도록 설계하며, 이를 초과하는 경우에는 스티프너를 설치해야 한다.
①집중하중이 단부에서 부재 춤 d 이상 떨어져 작용하는 경우
(3-29)
②집중하중이 단부에서 d 보다 작은 거리에 작용하는 경우
(3-30)
여기서, : 플랜지 표면에서 웨브 필렛 선단까지의 거리
: 집중하중 작용 폭
제 4 장 수계산에 의한 부재해석
4.1 격점 하중의 분담력 계산
부재의 재질을 결정하고, 단면을 가정하여 응력산정 및 안전성을 검토한다.
1) H- 300 × 150 × 6.5 × 9 의 단면특성
2) 격점 하중의 분담력 계산
B B
b
A
a
그림4-1 보의 형상
(그림 4-1) 으로부터 P = P1 + P2 가 성립
을 반영하면
여기에서 P = P1 + P2
P2 = P - P1
,
가 성립된다.
2) 폭 두께비 검토
.한계 폭 두께비
플랜지 :
웨브 :
.폭 두께비
플랜지 :
웨브 :
따라서, 플랜지와 웨브는 모두 콤팩트 요소이다.
3) A부재의 허용 휨응력 산정
보 중앙이 용접되어 있으므로
따라서, 한계 비지지길이 값 중 작은 값을 취하면
이므로
, 이므로
이므로
또한,
4) A부재의 허용전단응력
이므로
5) 응력검토
.휨응력 :
o.k
.전단응력 :
o.k
6) A부재의 처짐 검토
o.k
또는,
7) B부재의 허용 휨응력 산정
보 중앙이 용접되어 있으므로
따라서, 한계 비지지길이 값 중 작은 값을 취하면
이므로
, 이므로
이므로
또한,
허용휨응력 는 두 값 중 큰값이고 를 초과 할 수 없으므로
이다.
8) B부재의 허용전단응력
이므로
9) 응력검토
.휨응력 :
N.O
.전단응력 :
o.k
10) B부재의 처짐 검토
o.k
또는,
A부재는 모든 값을 만족하나 B부재의 휨응력이 만족하지 못 하므로 제 설계가 필요하다. 이 연구에서는 부재는 그대로 놓고 P값을 변화를 통해 부재에 만족하는 하중을 찾도록 하겠다.
을 만족하는 값을 구한다.
A와 B부재 중 휨응력이 큰 값을 만족해야 하므로
, 값을 검증하기 우해 다시 허용휨응력을 계산해 보도록 하겠다.
11) A부재의 허용 휨응력 산정
보 중앙이 용접되어 있으므로
따라서, 한계 비지지길이 값 중 작은 값을 취하면
이므로
, 이므로
이므로
또한,
12) A부재의 허용전단응력
이므로
13) 응력검토
.휨응력 :
o.k
.전단응력 :
o.k
14) A부재의 처짐 검토
o.k
또는,
15) B부재의 허용 휨응력 산정
보 중앙이 용접되어 있으므로
따라서, 한계 비지지길이 값 중 작은 값을 취하면
이므로
, 이므로
이므로
또한,
허용휨응력 는 두 값 중 큰값이고 를 초과 할 수 없으므로
이다.
16) B부재의 허용전단응력
이므로
17) 응력검토
.휨응력 :
o.k
.전단응력 :
o.k
18) B부재의 처짐 검토
o.k
또는,
H- 300 × 150 × 6.5 × 9 강재에 이 작용할 때 안정하다.
제 5 장 전산해석
5.1 마이다스를 활용한 부재해석
그림 5-1 Beam Forces Moments
그림 5-2 Beam Diagrams
그림 5-3 Beam Forces Moments
그림 5-4 Beam Diagrams
그림 5-5 Beam Forces Moments
그림 5-6 Beam Diagrams
5.2 네오맥스를 활용한 부재해석
그림 5-7 Member Force
그림 5-8 Member Stress
제 6 장 결론
우리나라의 현재 건축공학 시스템은 설계, 시공, 구조, CM 등으로 나눠져 있다. 각자 분야가 세분화 되어 있어 전문적으로 배울 수 있는 장점이 있지만, 서로 복합적으로 깊게 공부할 수 있는 시스템은 갖추어져 있지 않다. 시공, 설계, CM 등에 종사하는 사람들도 기본적인 구조물에 힘의 흐름을 이해하고 수계산을 통하여 간단한 구조체 정도는 계산할 수 있는 정도의 능력을 갖추어야 할 필요성이 있다. 이런 기본 능력이 갖추어 졌을 때, 좀 더 좋은 설계, 좋은 시공, 좋은 관리가 이루어 질 것이다.
전산해석과 수계산의 실제 차이는 소수 첫째자리 값 정도이다. 하지만 전산해석을 하면서 프로그램에 값을 넣을 때 사람이 실수할 수 있는 부분이 너무 나도 많이 존재한다. 사람의 생명을 책임지는 구조계산에 있어서 전산해석 결과 값만을 확신하지 말고 그 값을 다시 검산할 수 있는 기본 능력을 배양해야 하겠다.
참고문헌
1. 김상식, 윤성기, 「강구조 설계」,문운당
2. 이리형, 「철근 콘크리트 구조」, 기문당
3. 대한건축학회 편, 강구조 계산규준 및 해설, 대한건축학회
4. 김정섭, 이수곤, 문연준, 장정수, 강해작, 「건축구조학」,기문당
참고문헌
1. 김상식, 윤성기, 「강구조 설계」,문운당
2. 이리형, 「철근 콘크리트 구조」, 기문당
3. 대한건축학회 편, 강구조 계산규준 및 해설, 대한건축학회
4. 김정섭, 이수곤, 문연준, 장정수, 강해작, 「건축구조학」,기문당

키워드

보,   격자보,   grill girder