비구조체 PC강선 설치에 대한 구조해석

CAE 구조해석

 

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비구조체 PC강선 설치에 대한 구조해석

 

FEM / PC강선 / 구조해석

안녕하세요, 엔글링크입니다.

 

엔글링크는 구조해석, 유동해석(CFD), 유한요소해석(FEA) 전문 업체로 제품 설계 및 설계 검증을 위한 CAE 해석 서비스를 제공합니다.

 

구조해석을 통한 구조계산, 구조검토, 내진성능평가 모두 가능합니다.

구조기술사의 날인이 들어간 구조안전 확인서가 필요하시다면 엔글링크에 문의하세요.

 

구조해석, 유동해석(CFD), 열해석이 필요하시면 다음을 참고해주세요. 

 

 

 

 

 

 

본 프로젝트의 목적은 PC강선이 설치된 비구조체의 안전성을 평가하는 것입니다.

대부분의 건물의 구조 안정성 평가는 시멘트와 철근으로 이루어진 구조체에 집중되어 있습니다.

반면에, 지진 발생 시 2차 피해가 발생할 수 있는 벽돌로 구성된 비구조체에 대한 연구는 거의 이루어지지 않습니다.

따라서 기존 비구조체보다 더 큰 강성을 가질 수 있도록 비구조체에 PC강선을 설치하여 비구조체의 강성이 얼마나 향상되었는지

평가하기 위해 해석을 진행하였습니다.

 

 

  

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해석 대상인 비구조체는 벽돌과 모르타르로 구분지어 모델링 되었으며, 마이크로 모델링 기법을 적용하였습니다.

모든 부품의 면이 비선형 접촉으로 실제 사이즈 그대로 해석을 진행하면 막대한 시간이 소요되기 때문에

사이즈를 1/5로 축소하여 해석을 진행하였습니다.

 

고객사에서 제공한 KBC2016, 시설안전공단 기준으로 물성치를 적용하여 아래의 4개의 시나리오로 해석을 수행했습니다.

 

1. PC강선이 적용되지 않은 비구조체 (model1)

2. V형태의 PC강선이 설치된 비구조체 (model2)

3. X자 형태의 PC강선이 설치된 비구조체 (model3)

4. V형태에 수평 PC강선을 추가로 설치한 비구조체 (model4)

 

 

 

 

 

 

비구조체의 거동을 묘사하기 위해서 하중 조건에 따른 결과를 산출하여 접촉조건을 선정하여합니다.  

따라서 위의 그림과 같은 하중조건을 시나리오 해석에 적용하였습니다.

PC강선은 비구조체의 강성 증대를 위해 설치된 것으로, 강성이 증가하면 외력에 더 작은 변형을 보입니다.

 

 

von-Mises stress

 

model1

 

 

model2

 

 

model3

 

 

model4

 

 

 

4가지 모델을 동일한 기준으로 평가하기 위해서 모르타르 최상단의 변형을 추출하여 비교한 결과 다음의 그래프와 같습니다.

PC강선이 없는 비구조체 모델1의 최대변위량을 기준으로 나머지 모델을 비교하면,

모델2는 10%, 모델3는 50% 모델4는 20% 변위량 감소를 나타냈습니다.  

 

 

 

 

 

강성의 증가는 질량의 증가와 형상에 따라 달라집니다.

해석 결과는 모델3에 가장 많은 PC강선이 설치되었기 때문에 외부하중에 가장 강한 설계인 것으로 평가할 수 있습니다.

 

 

 

엔글링크는 CAE기반 제조 플랫폼으로 제품 설계와 개선에 필요한 3D 모델링, 

유한요소해석(FEA), 구조해석, 유동해석(CFD), 열해석, 내진해석 등의 CAE 해석 서비스를 제공하고 있습니다.

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