[구조개념] 미소변위이론, 대변위이론, 확대모멘트계수

 

비선형 해석시, 전제 및 가정사항으로 두는 개념이 있습니다. 미소변위이론, 대변위이론입니다, 같이 공부해봅시다. 

외부하중 작용시, 구조물 거동 및 해석은 선형해석 및 비선형해석으로 이루어질 수 있는데, 부재의 변형을 고려하지 않고 재료의 탄성범위 내에서는 선형해석이 가능하고, 부재의 변형 및 침하를 고려하여 2차 응력을 고려한 비선형 해석이 있겠다.

 

 

1. 미소변위이론

 - 보와 같은 부재의 경우, 외부하중에 의해 부재의 변형이 발생하지만, 변형의 정도가

   하중해석에 영향이 미미하다고 보고 영향을 고려하지 않는 개념이다

 - 특히, 트러스교나 아치교의 경우 부재단면을 압축측과 인장측으로 이루어져 우력모멘트에

   의해 외부모멘트에 저항하는 메커니즘인데 이때의 응력의 위치가 거의 변화가 없으므로

   변형에 영향이 거의 없다고 볼 수 있다. 하지만 기둥부재의 경우, 외부하중에 의한 변형이

   다소 있는 경우는 그 영향을 고려하여 하중해석에 고려해여야 한다

 

2-1. 대변위이론

  - 외부하중에 의한 부재의 변형이나 처짐이 적지 않은 경우,

    평형방정식에 이를 고려하여 부재 단면력을 계산하는 개념이다

  - 이를 설계상에 간편히 반영하기 위해 확대모멘트계수 등을 적용한다

 

2-2. 확대모멘트계수

  - 보-기둥이나 아치 부재의 경우, 외부하중에 의해 부재의 변위가

    발생하고 발생된 변위와 외부하중에 의해 부재에 2차 응력이 발생하는데,

   이를 고려해주기 위해 확대모멘트계수가 적용된다

  - 확대모멘트계수는 설계모멘트에 곱하여 구하는 방식으로 기둥부재의 경우 외부수직하중과

    오일러좌굴하중을 산정하여 그 비율을 이용하여 구할 수 있겠다

 

3. 의견

  - 설계 중 상부 구조물의 경우, RC구조물을 설계할때,

    횡방향하중(풍하중, 지진하중)에 의한 변위로 인해 대변위이론을 적용해야할 경우,

    P-delta 효과를 고려하여 적절한 부재설계 및 구조상세가 이루어져야겠다

 

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2020.11.12 - [구조조정/토목 구조] - 보, 기둥 중앙부 계산 처짐량 비교(확대모멘트 적용)