SteelConnection designVerificationsEN (Eurocode)CBFEM

원형 중공 단면

이 문서는 다음 언어로도 제공됩니다

AI가 영어에서 번역했습니다

이 내용은 Wald 교수 등이 저술한 "구성요소 기반 유한요소법을 이용한 강구조 연결 설계(Component-based finite element design of steel connections)" 도서에서 발췌한 선택 챕터입니다. 해당 챕터는 원형 중공 단면 연결의 검증에 초점을 맞추고 있습니다.

파괴 모드 방법

이 챕터에서는 단면 내 용접 원형 중공 단면(CHS)의 T, X, K 접합부 설계를 위한 구성요소 기반 유한요소법(CBFEM)을 파괴 모드 방법(FMM)과 비교하여 검증합니다. CBFEM에서 설계 저항은 변형률 5% 도달 또는 접합부 변형 3% d 0 에 해당하는 힘에 의해 제한되며, 여기서 d 0 는 현재(chord) 직경입니다. FMM에서의 저항은 일반적으로 최대 하중 또는 3% d 0 변형 한계로 결정됩니다(Lu et al. 1994 참조). FMM은 접합부 파괴를 유발할 수 있는 모드를 식별하는 원리에 기반합니다. 1970~80년대에 수행된 실무 경험과 실험을 통해 CHS 접합부에 대한 두 가지 파괴 모드가 확인되었습니다: 현재(chord) 소성화 및 현재(chord) 펀칭 전단력. 이 계산 방법은 항상 검증된 접합부 형상에 한정됩니다. 즉, 각 형상에 따라 항상 다른 공식이 적용됩니다. 다음 연구에서 용접부는 접합부에서 가장 취약한 구성요소가 되지 않도록 EN 1993‑1‑8:2006에 따라 설계됩니다.

현재(Chord) 소성화

CHS 현재(chord) 면의 설계 저항은 prEN 1993-1-8:2020 9장의 FMM 모델에서 제시하는 방법으로 결정할 수 있습니다(Fig. 7.1.1 참조). 이 방법은 ISO/FDIS 14346에도 수록되어 있으며, (Wardenier et al. 2010)에 더 자세히 설명되어 있습니다. 축력을 받는 용접 CHS 접합부의 설계 저항은 다음과 같습니다:

$T 및 Y 접합부의 경우$

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0} t_0^2}{\sin{\theta_1}} (2.6+17.7 \beta^2) \gamma^{0.2} Q_f / \gamma_{M5}

$X 접합부$

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0} t_0^2}{\sin{\theta_1}} \left ( \frac{2.6+2.6 \beta}{1-0.7 \beta} \right ) \gamma^{0.15} Q_f / \gamma_{M5}

$K 간격 접합부의 경우$

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0} t_0^2}{\sin{\theta_1}} (1.65+13.2 \beta^{1.6}) \gamma^{0.3} \left [ 1+ \frac{1}{1.2+(g/t_0)^{0.8}} \right ] Q_f / \gamma_{M5}

여기서:

$d i - CHS 부재 i 의 전체 직경 (i = 0, 1, 2 또는 3)$
$f yi - 부재 i 의 항복강도 (i = 0, 1, 2 또는 3)$
$g - K 접합부 브레이스 간의 간격$
$t i - CHS 부재 i 의 벽 두께 (i = 0, 1, 2 또는 3)$
$\theta_i$
$\beta$
$\gamma$
$Q f - 현재(chord) 응력 계수$
$C f - 재료 계수$
$\gamma_{M5}$
$N i,Rd - 부재 i 의 내부 축력으로 표현된 접합부의 설계 저항 (i = 0, 1, 2 또는 3)$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.1 Examined failure mode – chord plastification}}}

현재(Chord) 펀칭 전단력

d_i \le d_0 - 2 t_0

용접 원형 중공 단면의 축력을 받는 T, Y, X, K 접합부의 현재(chord) 펀칭 전단력(Fig. 7.1.2)에 대한 설계 저항은 다음과 같습니다:

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0}}{\sqrt{3}} t_0 \pi d_i \frac{1+\sin{\theta_1}}{2 \sin^2{\theta_1}} / \gamma_{M5}

여기서:

$d i - CHS 부재 i 의 전체 직경 (i = 0,1,2 또는 3)$
$t i - CHS 부재 i 의 벽 두께 (i = 0,1,2 또는 3)$
$f y,i - 부재 i 의 항복강도 (i = 0,1,2 또는 3)$
$\theta_i$
$C f - 재료 계수$
$N i,Rd - 부재 i 의 내부 축력으로 표현된 접합부의 설계 저항 (i = 0, 1, 2 또는 3)$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.2 Examined failure mode – chord punching shear}}}

현재(Chord) 전단력

\cos{\theta_1} > \beta

용접 원형 중공 단면의 축력을 받는 X 접합부의 현재(chord) 전단력에 대한 설계 저항(Fig. 7.1.3 참조)은 다음과 같습니다:

N_{1,Rd} = \frac{f_{y0}}{\sqrt{3}} \frac{(2/\pi A_0)}{\sin{\theta_1}} / \gamma_{M5}

여기서:

$A i - 단면 i 의 단면적 (i = 0,1,2 또는 3)$
$f y,i - 부재 i 의 항복강도 (i = 0,1,2 또는 3)$
$\theta_i$
$N i,Rd - 부재 i 의 내부 축력으로 표현된 접합부의 설계 저항 (i = 0, 1, 2 또는 3)$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.3 Examined failure mode - Chord shear}}}

적용 범위

CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)은 용접 원형 중공 단면의 일반적인 접합부에 대해 검증되었습니다. 이러한 접합부의 적용 범위는 prEN 1993-1-8:2020의 Table 7.1.8에 정의되어 있습니다(Tab 7.1.2 참조). 동일한 적용 범위가 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 모델에도 적용됩니다. FMM의 적용 범위를 벗어나는 경우, 검증된 연구 모델에 따른 검증을 위해 실험을 준비하거나 검증을 수행해야 합니다.

Tab. 7.1.2 파괴 모드 방법의 적용 범위

일반	$0.2 \le \frac{d_i}{d_0} \le 1.0$	$\theta_i \ge 30^{\circ}$	$-0.55 \le \frac{e}{d_0} \le 0.25$
	$g \ge t_1+t_2$	$f_{yi} \le f_{y0}$	$t_i \le t_0$

현재(Chord)	압축	1등급 또는 2등급 및 $10 \le d_0 / t_0 \le 50$ (단, X 접합부의 경우: $d_0/t_0 \le 40$ )
	인장	$10 \le d_0 / t_0 \le 50$ (단, X 접합부의 경우: $d_0/t_0 \le 40$ )
CHS 브레이스	압축	1등급 또는 2등급 및 $d_i / t_i \le 50$
	인장	$d_i / t_i \le 50$

단면 내 T 및 Y형 CHS 접합부

연구에서 고려된 예제의 개요는 Tab. 7.1.3에 제시되어 있습니다. 선택된 사례는 다양한 접합부 형상 비율을 포함합니다. 치수가 표시된 접합부의 형상은 Fig. 7.1.2에 나타나 있습니다. 선택된 사례에서 접합부는 FMM에 따라 현재(chord) 소성화 또는 펀칭 전단력에 의해 파괴되었습니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.4 Dimensions of T/Y joint}}}

Tab. 7.1.3 예제 개요

예제	현재(Chord)	브레이스	각도		재료
	단면	단면	$\theta$	f_y	f_u	E
			[°]	[MPa]	[MPa]	[GPa]
1	CHS219.1/5.0	CHS48.3/5.0	90	355	490	210
2	CHS219.1/5.0	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
3	CHS219.1/6.3	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
4	CHS219.1/10.0	CHS60.3/5.0	90	355	490	210
5	CHS219.1/12.5	CHS168.3/10.0	90	355	490	210
6	CHS219.1/8.0	CHS48.3/5.0	90	355	490	210

저항 검증

FMM에 기반한 방법의 결과를 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 결과와 비교합니다. 비교는 저항 및 설계 파괴 모드에 초점을 맞춥니다. 결과는 Tab. 7.1.4에 제시되어 있습니다.

연구 결과, 적용된 하중 케이스에 대해 양호한 일치를 보입니다. 결과는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)과 FMM의 설계 저항을 비교하는 다이어그램으로 요약됩니다(Fig. 7.1.5 참조). 결과에 따르면 두 계산 방법 간의 차이는 모든 경우에서 14% 미만입니다.

Tab. 7.1.4 인장/압축 하중에 대한 설계 저항 비교: CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 및 FMM 예측

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.5 Verification of CBFEM to EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS T and Y-joint}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.6 Verification of CBFEM to Fpr EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS T and Y-joint}}}

벤치마크 예제

입력값

현재(Chord)

$강재 S355$
$단면 CHS219.1/5.0$

브레이스

$강재 S355$
$단면 CHS48.3/5.0$
$브레이스 부재와 현재(chord) 사이의 각도 90°$

용접

$브레이스 주위 맞대기 용접$

하중 조건

$브레이스에 압축력 적용$

메시 크기

$원형 중공 부재 표면을 따라 64개 요소$

출력값

$압축에 대한 설계 저항은 N Rd = 56.3 kN$
$설계 파괴 모드는 현재(chord) 소성화$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.6a Boundary conditions for the uniplanar CHS T and Y-joint}}}

뷰어에서 열기 다운로드

단면 내 X형 CHS 접합부

연구에서 고려된 예제의 개요는 Tab. 7.1.5에 제시되어 있습니다. 선택된 사례는 다양한 접합부 형상 비율을 포함합니다. 치수가 표시된 접합부의 형상은 Fig. 7.1.6에 나타나 있습니다. 선택된 사례에서 접합부는 FMM에 따라 현재(chord) 소성화 또는 펀칭 전단력에 의해 파괴되었습니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.7 Dimensions of X joint}}}

Tab. 7.1.5 예제 개요

예제	현재(Chord)	브레이스	각도		재료
	단면	단면	$\theta$	f_y	f_u	E
			[°]	[MPa]	[MPa]	[GPa]
1	CHS219.1/6.3	CHS60.3/5.0	90	355	490	210
2	CHS219.1/8.0	CHS76.1/5.0	90	355	490	210
3	CHS219.1/10.0	CHS139.7/10.0	90	355	490	210
4	CHS219.1/12.5	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
5	CHS219.1/10.0	CHS76.1/5.0	90	355	490	210
6	CHS219.1/8.0	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
7	CHS219.1/6.3	CHS48.3/5.0	60	355	490	210
8	CHS219.1/6.3	CHS114.3/6.3	60	355	490	210
9	CHS219.1/8.0	CHS60.3/5.0	60	355	490	210
10	CHS219.1/10.0	CHS114.3/6.3	60	355	490	210
11	CHS219.1/12.5	CHS139.7/10.0	60	355	490	210
12	CHS219.1/8.0	CHS139.7/10.0	60	355	490	210
13	CHS219.1/6.3	CHS48.3/5.0	30	355	490	210
14	CHS219.1/6.3	CHS193.7/12.5	30	355	490	210
15	CHS219.1/6.3	CHS219.1/12.5	30	355	490	210
16	CHS219.1/8.0	CHS76.1/5.0	30	355	490	210
17	CHS219.1/8.0	CHS168.3/10	30	355	490	210
18	CHS219.1/12.5	CHS168.3/10	30	355	490	210

저항 검증

CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 결과를 FMM의 결과와 비교합니다. 비교는 저항 및 설계 파괴 모드에 초점을 맞춥니다. 결과는 Tab. 7.1.6에 제시되어 있습니다.

Tab. 7.1.6 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 및 FMM 예측 결과 비교

연구 결과, 대부분의 적용된 하중 케이스에 대해 양호한 일치를 보입니다. 결과는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)과 FMM의 설계 저항을 비교하는 다이어그램으로 요약됩니다(Fig. 7.1.7 참조). 결과에 따르면 두 계산 방법 간의 차이는 대부분의 경우 13% 미만입니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.8 Verification of CBFEM to EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS X- joint}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.9 Verification of CBFEM to Fpr EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS X-joint}}}

벤치마크 예제

입력값

현재(Chord)

$강재 S355$
$단면 CHS219.1/6,3$

브레이스

$강재 S355$
$단면 CHS60,3/5,0$
$브레이스 부재와 현재(chord) 사이의 각도 90°$

용접

$브레이스 주위 맞대기 용접$

하중 조건

$브레이스에 압축력 적용$

메시 크기

$원형 중공 부재 표면을 따라 64개 요소$

출력값

$압축에 대한 설계 저항은 N Rd = 103.9 kN$
$설계 파괴 모드는 현재(chord) 소성화$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.9a Boundary conditions for the uniplanar CHS X-joint}}}

뷰어에서 열기 다운로드

단면 내 K형 CHS 접합부

연구에서 고려된 예제의 개요는 Tab. 7.1.7에 제시되어 있습니다. 선택된 사례는 다양한 접합부 형상 비율을 포함합니다. 치수가 표시된 접합부의 형상은 Fig. 7.1.8에 나타나 있습니다. 선택된 사례에서 접합부는 파괴 모드 방법(FMM)에 따라 현재(chord) 소성화 또는 펀칭 전단력에 의해 파괴되었습니다.

Tab. 7.1.7 예제 개요

예제	현재(Chord)	브레이스	간격	각도		재료
	단면	단면	g	$\theta$	f_y	f_u	E
			[mm]	[°]	[MPa]	[MPa]	[GPa]
1	CHS219,1/8,0	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
2	CHS219,1/12,5	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
3	CHS219,1/5,0	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
4	CHS219,1/10,0	CHS60,3/5,0	56.9	60	355	490	210
5	CHS219,1/6,3	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
6	CHS219,1/6,3	CHS60,3/5,0	56.9	60	355	490	210
7	CHS219,1/8,0	CHS76,1/5,0	38.6	60	355	490	210
8	CHS219,1/10,0	CHS76,1/5,0	38.6	60	355	490	210
9	CHS219,1/6.3	CHS48,3/65,0	70.7	60	355	490	210
10	CHS219,1/12,5	CHS48,3/5,0	70.7	60	355	490	210

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.10 Dimensions of K joint}}}

저항 검증

파괴 모드 방법(FMM)에 기반한 결과를 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 결과와 비교합니다. 비교는 저항 및 설계 파괴 모드에 초점을 맞춥니다. 결과는 Tab. 7.1.8 및 Fig. 7.1.9에 제시되어 있습니다.

Tab. 7.1.8 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 및 FMM의 설계 저항 결과 비교

연구 결과, 적용된 하중 케이스에 대해 양호한 일치를 보입니다. 결과는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)과 FMM의 설계 저항을 비교하는 다이어그램으로 요약됩니다(Fig. 7.1.6 참조). 결과에 따르면 두 계산 방법 간의 차이는 모든 경우에서 12 % 미만입니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.11 Verification of CBFEM to EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS K-joint}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.12 Verification of CBFEM to Fpr EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS K-joint}}}

벤치마크 예제

입력값

현재(Chord)

$강재 S355$
$단면 CHS 219.1/8.0$

브레이스

$강재 S355$
$단면 CHS 88.9/5.0$
$브레이스 부재와 현재(chord) 사이의 각도 60°$
$브레이스 간의 간격 g = 23.8 mm$

용접

$브레이스 주위 맞대기 용접$

하중 조건

$브레이스에 압축력 적용$

메시 크기

$원형 중공 부재 표면을 따라 64개 요소$

출력값

$압축에 대한 설계 저항은 N Rd = 328.8 kN$
$설계 파괴 모드는 현재(chord) 소성화$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.6a Boundary conditions for the uniplanar CHS K-joint}}}

뷰어에서 열기 다운로드

강철
CBFEM
Connection
Verification book

Knowledge base

CBFEM book – 강구조 연결의 구성요소 기반 유한요소 설계

SteelConnection designVerificationsEN (Eurocode)CBFEM

원형 중공 단면

이 문서는 다음 언어로도 제공됩니다

AI가 영어에서 번역했습니다

파괴 모드 방법

이 챕터에서는 단면 내 용접 원형 중공 단면(CHS)의 T, X, K 접합부 설계를 위한 구성요소 기반 유한요소법(CBFEM)을 파괴 모드 방법(FMM)과 비교하여 검증합니다. CBFEM에서 설계 저항은 변형률 5% 도달 또는 접합부 변형 3% d 0 에 해당하는 힘에 의해 제한되며, 여기서 d 0 는 현재(chord) 직경입니다. FMM에서의 저항은 일반적으로 최대 하중 또는 3% d 0 변형 한계로 결정됩니다(Lu et al. 1994 참조). FMM은 접합부 파괴를 유발할 수 있는 모드를 식별하는 원리에 기반합니다. 1970~80년대에 수행된 실무 경험과 실험을 통해 CHS 접합부에 대한 두 가지 파괴 모드가 확인되었습니다: 현재(chord) 소성화 및 현재(chord) 펀칭 전단력. 이 계산 방법은 항상 검증된 접합부 형상에 한정됩니다. 즉, 각 형상에 따라 항상 다른 공식이 적용됩니다. 다음 연구에서 용접부는 접합부에서 가장 취약한 구성요소가 되지 않도록 EN 1993‑1‑8:2006에 따라 설계됩니다.

현재(Chord) 소성화

CHS 현재(chord) 면의 설계 저항은 prEN 1993-1-8:2020 9장의 FMM 모델에서 제시하는 방법으로 결정할 수 있습니다(Fig. 7.1.1 참조). 이 방법은 ISO/FDIS 14346에도 수록되어 있으며, (Wardenier et al. 2010)에 더 자세히 설명되어 있습니다. 축력을 받는 용접 CHS 접합부의 설계 저항은 다음과 같습니다:

$T 및 Y 접합부의 경우$

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0} t_0^2}{\sin{\theta_1}} (2.6+17.7 \beta^2) \gamma^{0.2} Q_f / \gamma_{M5}

$X 접합부$

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0} t_0^2}{\sin{\theta_1}} \left ( \frac{2.6+2.6 \beta}{1-0.7 \beta} \right ) \gamma^{0.15} Q_f / \gamma_{M5}

$K 간격 접합부의 경우$

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0} t_0^2}{\sin{\theta_1}} (1.65+13.2 \beta^{1.6}) \gamma^{0.3} \left [ 1+ \frac{1}{1.2+(g/t_0)^{0.8}} \right ] Q_f / \gamma_{M5}

여기서:

$d i - CHS 부재 i 의 전체 직경 (i = 0, 1, 2 또는 3)$
$f yi - 부재 i 의 항복강도 (i = 0, 1, 2 또는 3)$
$g - K 접합부 브레이스 간의 간격$
$t i - CHS 부재 i 의 벽 두께 (i = 0, 1, 2 또는 3)$
$\theta_i$
$\beta$
$\gamma$
$Q f - 현재(chord) 응력 계수$
$C f - 재료 계수$
$\gamma_{M5}$
$N i,Rd - 부재 i 의 내부 축력으로 표현된 접합부의 설계 저항 (i = 0, 1, 2 또는 3)$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.1 Examined failure mode – chord plastification}}}

현재(Chord) 펀칭 전단력

d_i \le d_0 - 2 t_0

용접 원형 중공 단면의 축력을 받는 T, Y, X, K 접합부의 현재(chord) 펀칭 전단력(Fig. 7.1.2)에 대한 설계 저항은 다음과 같습니다:

N_{1,Rd} = C_f \frac{f_{y0}}{\sqrt{3}} t_0 \pi d_i \frac{1+\sin{\theta_1}}{2 \sin^2{\theta_1}} / \gamma_{M5}

여기서:

$d i - CHS 부재 i 의 전체 직경 (i = 0,1,2 또는 3)$
$t i - CHS 부재 i 의 벽 두께 (i = 0,1,2 또는 3)$
$f y,i - 부재 i 의 항복강도 (i = 0,1,2 또는 3)$
$\theta_i$
$C f - 재료 계수$
$N i,Rd - 부재 i 의 내부 축력으로 표현된 접합부의 설계 저항 (i = 0, 1, 2 또는 3)$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.2 Examined failure mode – chord punching shear}}}

현재(Chord) 전단력

\cos{\theta_1} > \beta

용접 원형 중공 단면의 축력을 받는 X 접합부의 현재(chord) 전단력에 대한 설계 저항(Fig. 7.1.3 참조)은 다음과 같습니다:

N_{1,Rd} = \frac{f_{y0}}{\sqrt{3}} \frac{(2/\pi A_0)}{\sin{\theta_1}} / \gamma_{M5}

여기서:

$A i - 단면 i 의 단면적 (i = 0,1,2 또는 3)$
$f y,i - 부재 i 의 항복강도 (i = 0,1,2 또는 3)$
$\theta_i$
$N i,Rd - 부재 i 의 내부 축력으로 표현된 접합부의 설계 저항 (i = 0, 1, 2 또는 3)$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.3 Examined failure mode - Chord shear}}}

적용 범위

CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)은 용접 원형 중공 단면의 일반적인 접합부에 대해 검증되었습니다. 이러한 접합부의 적용 범위는 prEN 1993-1-8:2020의 Table 7.1.8에 정의되어 있습니다(Tab 7.1.2 참조). 동일한 적용 범위가 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 모델에도 적용됩니다. FMM의 적용 범위를 벗어나는 경우, 검증된 연구 모델에 따른 검증을 위해 실험을 준비하거나 검증을 수행해야 합니다.

Tab. 7.1.2 파괴 모드 방법의 적용 범위

일반	$0.2 \le \frac{d_i}{d_0} \le 1.0$	$\theta_i \ge 30^{\circ}$	$-0.55 \le \frac{e}{d_0} \le 0.25$
	$g \ge t_1+t_2$	$f_{yi} \le f_{y0}$	$t_i \le t_0$

현재(Chord)	압축	1등급 또는 2등급 및 $10 \le d_0 / t_0 \le 50$ (단, X 접합부의 경우: $d_0/t_0 \le 40$ )
	인장	$10 \le d_0 / t_0 \le 50$ (단, X 접합부의 경우: $d_0/t_0 \le 40$ )
CHS 브레이스	압축	1등급 또는 2등급 및 $d_i / t_i \le 50$
	인장	$d_i / t_i \le 50$

단면 내 T 및 Y형 CHS 접합부

연구에서 고려된 예제의 개요는 Tab. 7.1.3에 제시되어 있습니다. 선택된 사례는 다양한 접합부 형상 비율을 포함합니다. 치수가 표시된 접합부의 형상은 Fig. 7.1.2에 나타나 있습니다. 선택된 사례에서 접합부는 FMM에 따라 현재(chord) 소성화 또는 펀칭 전단력에 의해 파괴되었습니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.4 Dimensions of T/Y joint}}}

Tab. 7.1.3 예제 개요

예제	현재(Chord)	브레이스	각도		재료
	단면	단면	$\theta$	f_y	f_u	E
			[°]	[MPa]	[MPa]	[GPa]
1	CHS219.1/5.0	CHS48.3/5.0	90	355	490	210
2	CHS219.1/5.0	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
3	CHS219.1/6.3	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
4	CHS219.1/10.0	CHS60.3/5.0	90	355	490	210
5	CHS219.1/12.5	CHS168.3/10.0	90	355	490	210
6	CHS219.1/8.0	CHS48.3/5.0	90	355	490	210

저항 검증

FMM에 기반한 방법의 결과를 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 결과와 비교합니다. 비교는 저항 및 설계 파괴 모드에 초점을 맞춥니다. 결과는 Tab. 7.1.4에 제시되어 있습니다.

연구 결과, 적용된 하중 케이스에 대해 양호한 일치를 보입니다. 결과는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)과 FMM의 설계 저항을 비교하는 다이어그램으로 요약됩니다(Fig. 7.1.5 참조). 결과에 따르면 두 계산 방법 간의 차이는 모든 경우에서 14% 미만입니다.

Tab. 7.1.4 인장/압축 하중에 대한 설계 저항 비교: CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 및 FMM 예측

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.5 Verification of CBFEM to EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS T and Y-joint}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.6 Verification of CBFEM to Fpr EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS T and Y-joint}}}

벤치마크 예제

입력값

현재(Chord)

$강재 S355$
$단면 CHS219.1/5.0$

브레이스

$강재 S355$
$단면 CHS48.3/5.0$
$브레이스 부재와 현재(chord) 사이의 각도 90°$

용접

$브레이스 주위 맞대기 용접$

하중 조건

$브레이스에 압축력 적용$

메시 크기

$원형 중공 부재 표면을 따라 64개 요소$

출력값

$압축에 대한 설계 저항은 N Rd = 56.3 kN$
$설계 파괴 모드는 현재(chord) 소성화$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.6a Boundary conditions for the uniplanar CHS T and Y-joint}}}

뷰어에서 열기 다운로드

단면 내 X형 CHS 접합부

연구에서 고려된 예제의 개요는 Tab. 7.1.5에 제시되어 있습니다. 선택된 사례는 다양한 접합부 형상 비율을 포함합니다. 치수가 표시된 접합부의 형상은 Fig. 7.1.6에 나타나 있습니다. 선택된 사례에서 접합부는 FMM에 따라 현재(chord) 소성화 또는 펀칭 전단력에 의해 파괴되었습니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.7 Dimensions of X joint}}}

Tab. 7.1.5 예제 개요

예제	현재(Chord)	브레이스	각도		재료
	단면	단면	$\theta$	f_y	f_u	E
			[°]	[MPa]	[MPa]	[GPa]
1	CHS219.1/6.3	CHS60.3/5.0	90	355	490	210
2	CHS219.1/8.0	CHS76.1/5.0	90	355	490	210
3	CHS219.1/10.0	CHS139.7/10.0	90	355	490	210
4	CHS219.1/12.5	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
5	CHS219.1/10.0	CHS76.1/5.0	90	355	490	210
6	CHS219.1/8.0	CHS114.3/6.3	90	355	490	210
7	CHS219.1/6.3	CHS48.3/5.0	60	355	490	210
8	CHS219.1/6.3	CHS114.3/6.3	60	355	490	210
9	CHS219.1/8.0	CHS60.3/5.0	60	355	490	210
10	CHS219.1/10.0	CHS114.3/6.3	60	355	490	210
11	CHS219.1/12.5	CHS139.7/10.0	60	355	490	210
12	CHS219.1/8.0	CHS139.7/10.0	60	355	490	210
13	CHS219.1/6.3	CHS48.3/5.0	30	355	490	210
14	CHS219.1/6.3	CHS193.7/12.5	30	355	490	210
15	CHS219.1/6.3	CHS219.1/12.5	30	355	490	210
16	CHS219.1/8.0	CHS76.1/5.0	30	355	490	210
17	CHS219.1/8.0	CHS168.3/10	30	355	490	210
18	CHS219.1/12.5	CHS168.3/10	30	355	490	210

저항 검증

CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 결과를 FMM의 결과와 비교합니다. 비교는 저항 및 설계 파괴 모드에 초점을 맞춥니다. 결과는 Tab. 7.1.6에 제시되어 있습니다.

Tab. 7.1.6 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 및 FMM 예측 결과 비교

연구 결과, 대부분의 적용된 하중 케이스에 대해 양호한 일치를 보입니다. 결과는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)과 FMM의 설계 저항을 비교하는 다이어그램으로 요약됩니다(Fig. 7.1.7 참조). 결과에 따르면 두 계산 방법 간의 차이는 대부분의 경우 13% 미만입니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.8 Verification of CBFEM to EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS X- joint}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.9 Verification of CBFEM to Fpr EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS X-joint}}}

벤치마크 예제

입력값

현재(Chord)

$강재 S355$
$단면 CHS219.1/6,3$

브레이스

$강재 S355$
$단면 CHS60,3/5,0$
$브레이스 부재와 현재(chord) 사이의 각도 90°$

용접

$브레이스 주위 맞대기 용접$

하중 조건

$브레이스에 압축력 적용$

메시 크기

$원형 중공 부재 표면을 따라 64개 요소$

출력값

$압축에 대한 설계 저항은 N Rd = 103.9 kN$
$설계 파괴 모드는 현재(chord) 소성화$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.9a Boundary conditions for the uniplanar CHS X-joint}}}

뷰어에서 열기 다운로드

단면 내 K형 CHS 접합부

연구에서 고려된 예제의 개요는 Tab. 7.1.7에 제시되어 있습니다. 선택된 사례는 다양한 접합부 형상 비율을 포함합니다. 치수가 표시된 접합부의 형상은 Fig. 7.1.8에 나타나 있습니다. 선택된 사례에서 접합부는 파괴 모드 방법(FMM)에 따라 현재(chord) 소성화 또는 펀칭 전단력에 의해 파괴되었습니다.

Tab. 7.1.7 예제 개요

예제	현재(Chord)	브레이스	간격	각도		재료
	단면	단면	g	$\theta$	f_y	f_u	E
			[mm]	[°]	[MPa]	[MPa]	[GPa]
1	CHS219,1/8,0	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
2	CHS219,1/12,5	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
3	CHS219,1/5,0	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
4	CHS219,1/10,0	CHS60,3/5,0	56.9	60	355	490	210
5	CHS219,1/6,3	CHS88,9/5,0	23.8	60	355	490	210
6	CHS219,1/6,3	CHS60,3/5,0	56.9	60	355	490	210
7	CHS219,1/8,0	CHS76,1/5,0	38.6	60	355	490	210
8	CHS219,1/10,0	CHS76,1/5,0	38.6	60	355	490	210
9	CHS219,1/6.3	CHS48,3/65,0	70.7	60	355	490	210
10	CHS219,1/12,5	CHS48,3/5,0	70.7	60	355	490	210

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.10 Dimensions of K joint}}}

저항 검증

파괴 모드 방법(FMM)에 기반한 결과를 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)의 결과와 비교합니다. 비교는 저항 및 설계 파괴 모드에 초점을 맞춥니다. 결과는 Tab. 7.1.8 및 Fig. 7.1.9에 제시되어 있습니다.

Tab. 7.1.8 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 및 FMM의 설계 저항 결과 비교

연구 결과, 적용된 하중 케이스에 대해 양호한 일치를 보입니다. 결과는 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법)과 FMM의 설계 저항을 비교하는 다이어그램으로 요약됩니다(Fig. 7.1.6 참조). 결과에 따르면 두 계산 방법 간의 차이는 모든 경우에서 12 % 미만입니다.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.11 Verification of CBFEM to EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS K-joint}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.12 Verification of CBFEM to Fpr EN 1993-1-8 for the uniplanar CHS K-joint}}}

벤치마크 예제

입력값

현재(Chord)

$강재 S355$
$단면 CHS 219.1/8.0$

브레이스

$강재 S355$
$단면 CHS 88.9/5.0$
$브레이스 부재와 현재(chord) 사이의 각도 60°$
$브레이스 간의 간격 g = 23.8 mm$

용접

$브레이스 주위 맞대기 용접$

하중 조건

$브레이스에 압축력 적용$

메시 크기

$원형 중공 부재 표면을 따라 64개 요소$

출력값

$압축에 대한 설계 저항은 N Rd = 328.8 kN$
$설계 파괴 모드는 현재(chord) 소성화$

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.1.6a Boundary conditions for the uniplanar CHS K-joint}}}

뷰어에서 열기 다운로드

강철
CBFEM
Connection
Verification book

Knowledge base

CBFEM book – 강구조 연결의 구성요소 기반 유한요소 설계

원형 중공 단면

파괴 모드 방법

현재(Chord) 소성화

현재(Chord) 펀칭 전단력

현재(Chord) 전단력

적용 범위

단면 내 T 및 Y형 CHS 접합부

저항 검증

벤치마크 예제

단면 내 X형 CHS 접합부

저항 검증

벤치마크 예제

단면 내 K형 CHS 접합부

저항 검증

벤치마크 예제

관련 문서

CBFEM book – 강구조 연결의 구성요소 기반 유한요소 설계

원형 중공 단면

파괴 모드 방법

현재(Chord) 소성화

현재(Chord) 펀칭 전단력

현재(Chord) 전단력

적용 범위

단면 내 T 및 Y형 CHS 접합부

저항 검증

벤치마크 예제

단면 내 X형 CHS 접합부

저항 검증

벤치마크 예제

단면 내 K형 CHS 접합부

저항 검증

벤치마크 예제

관련 문서

CBFEM book – 강구조 연결의 구성요소 기반 유한요소 설계