examples of box culvert calc by midas

암거의 구조해석 및 설계

CONTENTS

개요 1

해석모델 제원 및 일반단면 2

표준단면 / 2

재료성질 / 2

하중 / 3

3 해석 작업환경 설정 4

3 6

종방향(Longitudinal) 입력 / 6

횡방향(Transverse) 입력 / 8

하중(Load) 입력 / 9

해석모델 확인 11

고정하중 / 11

토압 / 12

건조수축 / 13

활하중 / 14

하중조건 / 15

하중조합 / 15

구조해석 16

해석결과 분석 17

변형도 확인 / 17

모멘트 확인 / 18

검토단면 부재력 확인 / 19

2 해석 작업환경 설정 21

2 22

종방향(Longitudinal) 입력 / 22

횡방향(Transverse) 입력 / 23

하중(Load) 입력 / 24

하중 입력상태 확인 / 26

구조해석 27

해석결과 분석 27

부재 설계 28

설계변수 정의 / 29

슬래브 설계 / 31

슬래브 강도검증 / 36

슬래브 사용성 검토 / 40

벽체 설계 / 41

벽체 강도검증 / 46


1

개요

Box Culvert Wizard는 일반 라멘, 지중 라멘, π형 라멘, 지중 암거 등을 쉽게 모델

링할 수 있는 기능입니다. Wizard 대화상자의 입력만으로 고정하중을 포함한 모든

하중조건과 설계기준에 의거한 하중조합까지 자동으로 생성합니다. 그리고

MIDAS/CIVIL의 Design 기능을 이용하면 철근량 산정을 포함한 부재설계를 쉽고

편리하게 할 수 있습니다.

본 예제에서는 Box Culvert Wizard 기능을 이용하여 2연 암거의 3차원 해석과 2차

원 해석을 한 예제로써, Box Culvert Wizard 기능과 Design 기능에 대해서 설명합니

다.

MIDAS/CIVIL의 Box Culvert Wizard 기능을 사용하여 해석을 수행하는 절차는 다

음과 같습니다.

1. 파일 열기와 작업 기본환경 설정

2. 부재 재질과 단면 정의

3. 종방향(Longitudinal) 입력

4. 횡방향(Transverse) 입력

5. 하중(Loads) 입력

6. 구조해석 수행

7. 해석결과 검토 및 분석

8. 보 기둥 단면 설계

APPLICATION TUTORIALS Ⅰ

2

해석모델 제원 및 일반단면

해석모델의 제원은 다음과 같습니다.

암 거 종 류 : 2연 암거

내 공 : 2.5 x 2.5 (m) ( B x H )

암 거 폭 원 : B = 15.0 m

총 토 피 : 5.0 m

포 장 층 : 0.08 m

표준단면

그림 1. 단면도

재료성질

콘크리트 강도 : fck = 270 kgf/cm2

철근 항복강도 : fy = 4000 kg/cm2

콘크리트 단위중량 : Wc = 2.5 t/m3

아스콘 단위중량 : Wa = 2.3 t/m3

토사 단위중량 : Ws = 2.0 t/m3

400

2.5

00

400

6 .0 00

3502 .5003002 .500350

200x200

5.0

00

3.3

00


3

하중

고정하중

자중 : 프로그램의 Self Weight 기능으로 입력

포장 : 0.08 m x 2.3 tonf/m3 = 0.184 tonf/m2

토피층 : 4.92 m x 2.0- tonf/m3 = 9.84 tonf/m2

토압

정지토압 : k0 = 1- sin ψ = 0.500 ( 흙의 내부 마찰각 30°)

q0 = 0.500 x ( 2.3 x 0.08+2.0 x 4.920+2.0 x 0.2 ) = 5.212 tonf/m2

q1 = 5.212+0.5 x 2.0 x (0.2+2.5+0.2) = 8.112 tonf/m2

건조수축 ( Shrinkage )

건조수축변형률 : εsh = 15 x 10-5

환산온도변화 : ∆ T = - 15°C

활하중

“교량설계기준”(한국도로공사)에 따라 구조물의 토피에 따른

활하중을 자동 입력

- 상부 슬래브에 작용하는 하중

WL = 1.500 tonf/m2 ( 상면토피 5.0 m )

- 측벽에 작용하는 하중

P1 = 0.500 x 1.500 = 0.750 tonf/m2

연직방향 지반반력계수

4

3

4

3

v

v0v

30

6009.33

30

Bkk

−−

×=

= = 1.974 kgf/cm3 = 1,974 tonf/m3

2028130

1αE

30

1k

ov0×××== = 18.667 kg/cm3

vv AB = = 600 B = 600 cm , L = 600 cm

=0E 28N = 28×20 = 560 kg/cm2

α = 1 (평상시)

수평방향 지반반력계수

연직방향 지반반력계수를 이용하여 프로그램에서 자동 입력


4

3D 해석 작업환경 설정

2연 암거 3차원 해석을 위해 새파일( New Project)을 열고, ‘Culvert-3D’ 라는 이

름으로 저장( Save)합니다.

그리고 사용할 단위계를 ‘tonf’와 ‘m’로 설정합니다. 이 단위계는 입력할 데이터의

종류에 따라 입력 편의를 고려하여 임의로 변경할 수 있습니다.

File / New Project

File / Save ( Culvert-3D )

Tools / Unit System

Length> m ; Force> tonf ↵

그림 2. 사용단위계 설정

단위계는 화면 하

단의 Status Bar에서

단위 선택버튼( )을

클릭하여 변경할 수

도 있다.


5

슬래브와 벽체에 사용되는 콘크리트의 재질을 정의합니다.

Model / Properties / Material

Type> Concrete ; Standard> KS-Civil(RC) DB> C270 ↵

그림 3. 재질 입력 대화상자

※ Thickness 탭의 두께는 Box Culvert Wizard에서 입력되는 부재치수에 따라서 자

동으로 정의되므로 별도로 입력하지 않습니다.


6

3D-Box Culvert Wizard

2연 암거를 MIDAS/CIVIL의 Box Culvert Wizard 기능을 이용하여 모델링 합니다.

Box Culvert Wizard는 Longitudinal, Transverse, Loads의 세 가지 탭으로 구성되어 있

습니다.

종방향(Longitudinal) 입력

Box Culvert Wizard의 Longitudinal 탭에서 암거의 재질, 지간, 사각(θ), 단면두께,

헌치, 경계조건 등 교량 모델에 필요한 제원을 입력합니다.

Model / Structure Wizard / Box Culvert Bridge

Longitudinal tab Structure Type> 3-Dimnesional Type of Bridge> Box Culvert Material> 1:C270 ; Size of Plate Element ( 0.5 ) Span ( [email protected] ) ; Wing Wall(on)> (0.3) Dimensions

t1 (0.4) ; t2 (0.3) ; t3 (0.35) ; t4 (0.4) ; a1 (0.2) a2 (0.2) ; a3 (0.2) ; a4 (0.2) ; b1 (0.2) ; b2 (0.2), ; b3 (0.2) b4 (3) ; b5 (0.2) ; b6 (0.2) ; h1 (3.3) ; h2 (5) ; h3 (1)


7

그림 4. 종방향 관련 데이터 입력

Type of Bridge에서 4

종류의 형식을 선택할 수

있다.

Normal : 일반 라멘

Underground : 지중라멘

π Type : π형 라멘

Box Culvert : 암거


8

횡방향(Transverse) 입력

횡방향 단면치수를 입력합니다.

Transverse tab Type> Type1 ; Size of Plate Element ( 0.5 ) b5 ( 15 )

Supports of Culvert

Spring Type> General (on)

Modulus of Subgrade Reaction ( 1974 )

Length of Elastic Link ( 0.5 )

그림 5. 횡방향 관련 데이터 입력

D는 곡선 슬래브

교량의 Road Center

에서 최외측까지의

거리를 나타낸다.

연직방향 지반반

력계수를 입력한다.

암거폭원 15m을

입력한다.


9

하중(Load) 입력

Box Culvert Wizard에서 암거 해석에 필요한 하중값을 입력하면 모델에 하중이 자

동으로 입력됩니다. Loads 탭에서는 고정하중, 토압하중, 활하중, 건조수축 등에

대하여 하중값을 입력합니다.

Loads tab Load Combinations>

Factored(on) ; Unfactored(on)

Self Weight (on)

Pavement (on)> Weight Density ( 2.3 ) ; Thickness ( 0.08 ) Soil (on)> Weight Density ( 2.0 ) ; Phi ( 30 ) Surcharge ( 0 ) Underground Water(off)

Live Load (on) : Grade of Bridge> 1st (on) ; Eccentricity> left (on)

Shrinkage Strain (on) ( 0.00015 ) ; Thermal Coefficient ( 1e-5 ) ↵

그림 6. 하중 입력

건조수축은 온도

하중으로 환산하여

Element Tempera-

ture Load로 재하된

다.

도로교설계기준에

의거하여 하중증가

계수를 고려한 하중

조합과 고려하지 않

은 하중조합을 자동

으로 생성한다.

해석모델은 성토

부에 설치되는 암거

이므로 지하수를 고

려하지 않는다.


10

모든 입력이 완료되면 버튼을 클릭하여 를 종료한 후 모델링을 확인

합니다. 해석모델에 대한 정보는 Works Tree를 이용하여 확인할 수 있습니다.

2연 암거의 모델링과 경계조건을 확인합니다. Zoom Window 기능과 Zoom

Fit 기능을 이용하여 특정 부분을 확대하여 확인할 수 있습니다.

Point Grid (off), Point Grid Snap (off), Line Grid Snap (off),

Node Snap (on), Element Snap (on)

Display

Boundary tab

Support (on) ; Elastic Link (on) ↵

Zoom Fit, Hidden (on)

그림 7. 완성된 해석모델


11

해석모델 확인

고정하중

2연 암거에 작용하는 고정하중은 자중, 포장층, 토피층의 하중이 있습니다. 2연 암

거의 자중은 프로그램 내부에서 판요소의 자중으로 처리하고 포장층과 토피층은

압력하중(Pressure Load)으로 입력합니다.

해석모델에 재하되는 고정하중을 확인합니다.

Display

Load tab

Load Value (on) Case selection> Dead Load (on)

Pressure Load (on) ↵

그림 8. 고정하중 입력 상태

포장층 = 0.184 tonf/m2

토피층 = 9.84 tonf/m2


12

토압

해석모델에 재하되는 토압을 확인합니다.

Display

Load tab

Case selection> Dead Load (off)

Earth Pressure Load (on) ↵

그림 9. 토압하중 입력 상태


13

건조수축

Box Culvert Wizard는 암거에 작용하는 건조수축을 Element Temperature로 변환하

여 자동으로 입력합니다.

해석모델에 입력된 Element Temperature을 확인합니다.

Display

Load tab

Load Case> Earth Pressure Load (off)

Shinkage Load (on) Element Temperature (on) ↵

그림 10. 건조수축 입력 상태


14

활하중

해석모델에 입력된 활하중을 확인합니다.

Display

Load tab

Load Case> Shinkage Load (off)

Live Load (on)

Pressure Load (on) ↵

그림 11. 활하중 입력 상태


15

하중조건

Box Culvert Wizard에서는 Loads 탭에서 입력한 하중에 대하여 자동으로 하중조건

을 생성합니다.

해석모델의 하중조건을 확인합니다.

Load / Static Load Cases

그림 12. 하중조건 자동 생성

하중조합

도로교 설계기준에 의거하여 그림과 같이 자동으로 하중조합을 만듭니다.

부재력검토와 부재설계를 위해서 각각 General과 Concrete Design으로 분리되어

하중조합이 생성되며, 여기서 Concrete Design 탭에 생성된 하중조합은 설계검토

에 사용됩니다.

Results / Combinations


16

Name Type 내 용

LCB#-Factored Add 하중증가계수를 고려한 하중조합

LCB#-Unfactored Add 하중증가계수를 고려하지 않은 하중조합

Factored Envelope 각 LCB#-Factored간의 envelope한 조합

Unfactored Envelope 각 LCB#-Unfactored간의 envelope한 조합

그림 13. 자동생성된 하중조합

구조해석 구조모델링과 하중조건 및 하중조합 등 모든 입력을 완료하였으므로 구조해석을

수행합니다.

Analysis / Perform Analysis


17

해석결과 분석

변형도 확인

다음 절차에 따라 각 하중조합별 변형도를 확인합니다.

Result / Deformations / Deformed Shape

Load Cases / Combinations> CB: LCB3-Unfactored

Components> DXYZ Type of Display> Undeformed (on) ; Legend (on) ↵

그림 14. 변형도 (Deformed Shape) 확인


18

모멘트 확인

판요소의 모멘트를 확인합니다. 우선 구조물의 전체적인 결과를 확인하고, 임의의

절단면이나 선에 보여지는 결과를 확인합니다.

Results / Forces / Plate Forces/Moments

Load Cases/Combinations> CB: LCB15-Factored

Components> Mxx

Type of Display> Contour (on) ; Legend (on)

Cutting Diagram (on) ↵

그림 15. 모멘트 확인


19

검토단면 부재력 확인

Named Plane 기능을 이용하여 최대,최소 단면력이 발생하는 단면에서 B.M.D와

S.F.D를 작성하기 위해서 먼저 해당단면을 정의합니다

Main Menu/Model> Named plane

Named plane ( 외측부1 ) ; Plane Type ( X-Z Plane ) Y position ( 0 ) ; Tolerence ( 0.001) Operation > Named plane ( 중앙부 ) ; Plane Type (X-Z Plane ) Y position ( 7.5 ) ; Tolerence ( 0.001) Operation > Named plane ( 외측부2 ) ; Plane Type ( x-z Plane ) Y position ( 15 ) ; Tolerence ( 0.001) Operation > ;

그림 16. Named Plane 대화상자와 검토단면

입체요소나 판요소의

경우 Named Plane에서

정의된 평면이나 기준 요

소좌표계에 의해 정의된

평면을 따라 인접한 요소

의 부재력을 나타내주는

기능이다.

중앙부

외측부1

외측부2


20

Named Plane 기능을 정의된 단면에서 B.M.D를 확인합니다.

Result / Forces / Plate Forces/Moments

Load Cases / Combinations> CB: LCB15-Factored

Components> Mxx

Type of Display > Contour (on) ; Legend (on)

Cutting Diagram

Plate Cutting Diagram Mode> Cutting Plane (on)

Named Planes for Cutting> 외측부 2 (on) ; 중앙부 (on) 외측부 1 (on)

Plate Cutting Plane Detail> On cutting plane surface (on)

Draw continuous lines (on)

Scale Factor ( 1 ) ;

Reverse (on) ; Value Output(on) ; MinMax Only (on) ↵

그림 17. Named Plane 모멘트 확인

극한하중과 사용성

검토를 위해서 Named

plane 기능으로 정의한

단면에 대하여 B.M.D

와 S.F.D를 확인한다.


21

2D 해석 작업환경 설정

Box Culvert Wizard를 사용하여 2차원 해석을 수행해 봅니다. 구조제원은 3차원 해

석에 사용한 제원과 동일합니다. 2연 암거 2차원 해석을 위해 새파일( New Project)을 열고, ‘Culvert-2D’ 라는 이

름으로 저장( Save)합니다. 그리고 사용할 단위계와 재질을 정의합니다.

File / New Project

File / Save ( Culvert-2D )

Tools / Unit System

Length> m ; Force> tonf ↵ Model / Properties / Material

Type> Concrete ; Standard> KS-civil(RC) DB> C270 ↵

그림 18. 재질 입력 대화상자


22

2D-Box Culvert Wizard

종방향(Longitudinal) 입력

Model / Structure Wizard / Box Culvert Wizard

Longitudinal tab Structure Type> 2-Dimnesional

Type of Bridge> Box Culvert Material> 1:C270

Span ([email protected]) ;

Dimensions

t1 (0.4) ; t2 (0.3) ; t3 (0.35) ; t4 (0.4) ; a1 (0.2) a2 (0.2) ; a3 (0.2) ; a4 (0.2) ; b1 (0.2) ; b2 (0.2) b4 (3) ; b5 (0.2) ; b6 (0.2) ; h1 (3.3) ; h2 (5)

그림 19. 종방향 관련 데이터 입력

2-Dimensional을

선택하면 Structure

Type이 X-Z Plane으

로 정의된다.


23

횡방향(Transverse) 입력

횡방향 단면치수를 입력합니다. 2D해석에서 횡방향 입력데이터는 토압을 단위폭

당 하중으로 전환합니다.

Transverse tab Type>

Size of Plate Element ( 1 ) b5 ( 15 )

Supports of Culvert

Spring Type> General (on)

Modulus of Subgrade Reaction ( 1974 ) Length of Elastic Link ( 0.5 )

그림 20. 횡방향 관련 데이터 입력



이므로 지하수위에

의한 부반력을 고려

하지 않는다. 따라

서 Spring Type에

General을 사용한

다.


24

하중(Load) 입력

Loads tab Load Combinations : Factored(on) ; Unfactored(on)

Self Weight(on)

Pavement(on) > Weight Density ( 2.3 ) ; Thickness ( 0.08 ) Soil(on) >Weight Density ( 2.0 ) ; Phi ( 30 ) Underground Water(off)

Live Load(on) : Grade of Bridge> 1st ; Eccentricity> left Shrinkage Strain(on) ( 0.00015 ) ; Thermal Coefficient ( 1e-5 ) ↵

그림 21. 하중입력

도로교설계기준에

의거하여 하중증가

계수를 고려한 하중

조합과 고려하지 않

은 하중조합을 자동

으로 생성한다.

건조수축은 온도

하중으로 환산하여

Element Tempera-

ture Load로 재하된

다.



이므로 비하수를 고

려하지 않는다.

Box Culvert Wizard

에 사용되는 하중조합

은 KS-Bridge(도로교

표준시방서)와 KCI-

USD99(콘크리트 구조

설계기준) 중 선택할

수 있다.


25

모든 입력이 완료되면 버튼을 클릭하여 를 종료한 후 모델링을 확인

합니다. 해석모델에 대한 정보는 Works Tree를 이용하여 확인할 수 있습니다.

2연 암거의 모델링과 경계조건을 확인합니다. Zoom Window 기능과 Zoom

Fit 기능을 이용하여 특정 부분을 확대하여 확인할 수 있습니다.

Point Grid (off), Point Grid Snap (off), Line Grid Snap (off),

Node Snap (on), Element Snap (on)

Display

Boundary tab

Support (on) ; Elastic Link (on) ↵

Zoom Fit, Hidden (on)

그림 22. 완성된 해석모델


26

하중 입력상태 확인

Static Load Case는 고정하중, 토압, 건조수축에 대해서 자동으로 정의됩니다. 3차원

해석에서 생성된 Static Load Case와 동일하며, Wizard를 통해서 정의된 하중을

Model View 상에서 확인하려면, View>Display의 Load tab에서 출력하고자 하는

Load Case를 선택하면 됩니다.

자동 입력된 각 Static Load Case는 다음과 같습니다.

Static Load Case 내 용 Load Type

Dead Load 구조물 자중

포장층, 토사층

Self Weight

Pressure Load

Earth Pressure 토압 Pressure Load

Shrinkage 건조수축 Element Temperature

Live Load 활하중 Pressure Load

그림 23. 입력된 하중상태 확인


27

구조해석

Analysis / Perform Analysis

해석결과 분석 모멘트 확인

2차원 해석모델의 B.M.D를 확입합니다.

Results / Forces / Beam Diagrams

Load Cases/Combinations> CB: LCB15-Factored

Components> My

Display Options> 5Points (on) ; Line Fill (on) ; Scale ( 1.0 ) Type of Display> Contour (on) ; Legend (on) ↵

그림 24. 모멘트 확인


28

부재 설계

이 장에서는 해석결과를 이용하여 슬래브와 벽체에 대한 단면설계 및 강도 검증 과정을 알아봅니다. MIDAS/CIVIL에서는 다음과 같은 설계기준을 적용하여 철근콘크리트부재 자동설

계를 수행할 수 있습니다. 한국콘크리트학회 콘크리트 구조설계기준(KCI-USD99, 토목/건축 통합기준) 대한토목학회 콘크리트표준시방서(KSCE-USD96)

MIDAS/CIVIL의 설계기능은 크게 단면설계와 강도검증으로 분류할 수 있으며, 이

에 대한 내용은 다음과 같습니다.

구 분 내 용 비 고

단면설계 (Beam, Column)

소요철근량 산출 및 철근배근 부재의 단면치수 입력 필요

강도검증 (Beam, Column)

소요강도와 설계강도를 비교검증 부재의 단면치수와 철근

배근 데이터 입력 필요

MIDAS/CIVIL의 설계 기능에 대한 일반적인 사용절차는 다음과 같습니다.

1. 설계 변수의 입력

2. 부재설계 수행

3. 설계검증 결과 확인 및 철근 정보 입력

4. 부재별 강도검증 계산서 확인


29

설계변수 정의

MIDAS/CIVIL에 내장되어 있는 한국콘크리트학회 콘크리트 구조설계기준 (KCI-USD99)을 적용하여 보부재의 단면설계와 강도검증을 수행합니다.

Design / General Design Parameter / Definition of Frame

Definition of Frame> X-Direction of Frame> Unbraced I Sawy

Definition of Frame> Y-Direction of Frame> Unbraced I Sawy ↵

Design / Concrete Design Parameter / Design Code

Design Code> KCI-USD99 ↵

Design / Concrete Design Parameter / Strength Reduction Factor

For Flexure (Phi_B) ( 0.85 ) For Axial Tension (Phi_T) ( 0.85 ) For Axial Compression, and Axial Compression and Bending : (0.7) For Shear (Phi_V) : (0.8) ↵

그림 25. 설계변수 정의

구조물의 전체 골

조에 대한 횡지지

여부를 결정한다.

Auto Calculate

Effective Length

Factors는 기둥부재

의 유효좌굴길이계

수 자동계산 여부

를 정의한다.

한국콘크리트학회 콘크리트 구조설계

기준으로 정의한다.

재료의 공칭값과

실제 강도와의 차이,

부재를 제작 또는

시공할 때 생기는

설계도와의 차이, 그

리고 내력의 추정과

해석에 관련된 불확

실성을 고려하기 위

해 안전계수인 강도

저감(감소)계수를 입

력한다.


30

설계에 사용될 콘크리트와 철근의 재료성질을 정의합니다. Modify Concrete

Material에서 입력한 콘크리트 및 철근의 재질에 대하여, 재질데이터의 일부를 수

정하거나 입력된 재질데이터를 설계목적에 적합한 다른 재질데이터로 변경합니다. Modify Concrete Material에서 콘크리트와 철근에 대한 재료성질을 입력하지 않으

면, 콘크리트 재료는 구조해석에 사용된 동일한 재질을 설계에 적용하고 철근은

SD40을 기본값으로 사용합니다.

Design / Concrete Design Parameter / Modify Concrete Material

Concrete Material Selection

Code> KS-Civil(RC) ; DB Name> C270

Rebar Selection

Code> KS-Civiil(RC) Grade of Main Rebar> SD40 ; Grade of Sub Rebar > SD40

그림 26. 설계를 위한 콘크리트, 철근 재질 정의

Grade of Main

Rebar에는 주철근의

종류, Grade of Sub

Rabar에는 전단철근

의 종류를 입력한다.


31

슬래브 설계

MIDAS/CIVIL의 설계기능은 단면번호(Section ID)별로 부재설계(보, 기둥)를 수행

합니다. 따라서 설계를 하기위한 부재는 각각 고유의 단면번호를 가지고 있어야

합니다.

Wizard 기능으로 작성된 구조물의 경우 모든 부재에 대하여 각각 설계할 수 있도

록, 모든 요소에 요소번호와 동일한 단면번호를 부여합니다.

하지만 일반적으로 사용자가 구조해석을 하기 위해 모델링할 경우 동일한 단면에

같은 단면번호를 입력하게 됩니다. 그러나, 단면별로 철근량을 다르게 입력해야

할 경우에는 설계 기능을 적용할 요소를 선택하여 Model>Elements>Change

Element Parameters 기능으로 손쉽게 단면번호를 각 요소별로 다르게 입력할 수 있

습니다. 이 때 단면특성치는 원래값이 그대로 적용됩니다.

보설계를 위해서 최외단면에서 주철근중심 거리(d)와 전단철근에 대한 정보를 입

력합니다. 슬래브와 벽체의 설계단면을 정의하지 않으면, 전단철근은 H16, 다리수

2, Dt , Db는 Hc/8가 기본값으로 적용됩니다. 여기서는 슬래브 지점부와 중앙부에

대해서 설계를 수행합니다.

먼저 철근량 검토시 편의를 위해서 사용단위계를 kgf, cm로 변경합니다.

Tools / Unit System

Length> cm ; Force> kgf ↵

Design / Concrete Design Parameter / Beam Section Data for Design

Concrete Tap

Option> Add/Replace (on)

Section No> 3

Stirrup Bar Data

Size> D13 ; Number> ( 2 ) ; Dt ( 8 ) ; Db ( 8 ) ↵


32

그림 27. 슬래브 단면데이터 입력


33

슬래브 설계를 수행합니다.

Design / Concrete Code Design / Beam Design

Sorted by> Section (on) ; SEL > SECT 3 (on) (그림 28의 ③ 부분)

(그림 28의 ① 부분)

;

그림 28. 슬래브 단면설계 결과 화면

여기서, AsTop, AsBot는 단면 상/하단부의 필요철근량이고, AsV는 필요 전단철근량

입니다. LCB는 검토한 하중조합 중에서 최대극한하중을 유발하는 하중조합번호로

Moving Load가 있는 경우는 +-(max, min)로 표시됩니다. 그리고, Stirrup에 나타난

전단철근 간격은 강도비가 1보다 작은 값을 갖도록 하는 최대 간격으로써 강도

검증시 이 값들을 참조하여 철근량 및 전단철근 간격을 입력하면 용이합니다.

CHK 부분(그림 28의 ②)에 나타나는 기호의 의미는 다음과 같습니다.

1 2 3

Negative M Positive M Shear

N 강도 부족 P 강도 부족 V 강도 부족

* 강도 적합 * 강도 적합 * 강도 적합 위의 의미가 조합되어 “OK, NPV, N**”등과 같은 기호로 표현됩니다.

특정 요소를 선택

하지 않은 경우 모

든 부재에 대하여

설계를 수행하고, 사

용자가 요소를 선택

할 때에는 선택한

요소에 대해서만 설

계를 수행한다.

①

②

③

④

⑤


34

버튼(그림 28의 ④)을 클릭하면 그림과 같은 요약계산서가 나타나고,

사용자가 선택한 단면(Property)별 설계결과를 단면의 배근 형상과 함께 확인할

수 있습니다.

그림 29. 슬래브 단면설계 상세계산서


35

버튼(그림 28의 ⑤)을 클릭하면 사용자가 선택한 Element별/Property

별 설계결과 요약을 텍스트 형식으로 확인할 수 있으며 fn.rcs 파일로 저장할 수

있습니다.

그림 30. 슬래브 단면설계 요약계산서


36

슬래브 강도검증 Design 기능으로 산정된 필요철근량, 전단철근 간격 등을 확인한 후

, 철근정보

를 입력 또는 수정하여 강도검증을 수행합니다. 철근정보 입력시 균열 검토를 위

한 부식환경조건도 동시에 지정합니다.

Design / Concrete Design Parameter / Beam Section Data for Checking

Concrete Tap

Option> Add/Replace (on) ; Section No> 1

Crack Checking> Humidity

Rebar Data> Definition of Beam Rebar

Top> Layer> 1

Number ( 4 ) ; Size ( D19 ) ; Dc ( 8 )

Bottom> Layer> 1

Number ( 8 ) ; Size ( D16 ) ; Dc ( 8 ) Stirrup Bar> Size ( D13 ) ; Spacing ( 16 ) ; Number ( 2 )

↵

그림 31. 철근정보 입력

습윤조건의 균열을

확인한다.

강도검증시 사용

할 철근정보를 입력

한다. i-Node만 입

력하여 Apply 버튼

을 클릭하면 철근정

보가 요소의 Middle

과 j-Node에 같이

반영된다. 강도검증

시 필요에 따라서

Middle 부분과 i, j-

Node 값을 다르게

입력할 수 있다.

Design 결과 중

Stirrup 부분을 참조

하여 값을 입력한다.

Design 결과 중

소요철근량을 확인

한 후 철근량을 결

정한다.

Redraw 버튼을

클릭하면 입력된 철

근정보가 반영된 배

치형태를 확인할 수

있다.

Design 결과창을

닫지 말고 최소화하

였다가(그림 31의

①부분) 필요시 값을

확인하며, 강도검증

데이터를 입력한다.

①

주철근 크기가 다

르게 배근되는 2Cycle

배근일 경우 Size1과

Size2에 철근크기를

입력하면 된다.


37

슬래브 강도검증을 수행합니다.

Design / Concrete Code Check / Beam Check

Sorted by> Section (on) ; SEL > SECT 3 (on)

;

그림 32. 슬래브 강도검증 결과 화면

강도 검증 결과의 CHK 부분에 나타나는 기호의 의미는 다음과 같습니다.

1 2 3 4 5 6

Negative M Positive M Shear 철근비, -M 철근비, +M 철근비, V

N 강도 부족 M 강도 부족 V 강도 부족 - 최소철근

비 부족

- 최소철근

비 부족

- 최소철근

비 부족

* 강도 적합 * 강도 적합 * 강도 적합 + 최대철근

비 초과

+ 최대철근

비 초과

+ 최대철근

비 초과

* 적합 * 적합 * 적합 위의 의미가 조합되어 “OK, NPV---, N**--+”등과 같은 기호로 표현됩니다.

부모멘트강도정모멘트강도

전단강도


38

버튼을 클릭하면 그림과 같은 요약계산서가 나타나고, 사용자가 선택

한 단면(Property)별 설계결과를 단면의 배근 형상과 함께 확인할 수 있습니다.

그림 33. 슬래브 강도검증 상세계산서


39

버튼을 클릭하면 사용자가 선택한 Element별/Property별 설계결과 요

약을 텍스트 형식으로 확인할 수 있으며 fn.rcs 파일로 저장할 수 있습니다.

그림 34. 슬래브 강도검증 요약계산서


40

슬래브 사용성 검토

슬래브 단면의 강도검증 결과보기 중 “Serviceability”를 선택하여 균열과 피로에

대한 사용성검토 결과를 확인합니다.

그림 35. 슬래브 단면 사용성 검토

사용성 검토 결과의 CHK 부분에 나타나는 기호의 의미는 다음과 같습니다.

구 분 내 용

OK 허용균열 및 허용피로응력 만족

T** 부재상단에서 허용균열 초과

*B* 부재하단에서 허용균열 초과

**F 허용피로응력 초과

TB* 부재상하단에서 허용균열 초과

TBF 허용균열 및 허용피로응력 초과


41

벽체 설계

기둥설계를 위한 비지지길이, 유효 좌굴길이 계수(K) 등의 설계변수를 정의합니다.

Design / General Design Parameter / Definition of Frame

Definition of Frame>X-Direction of Frame>Unbraced I Non-sway

Definition of Frame>Y-Direction of Frame>Braced I Non-sway ↵

Design / General Design Parameter / Unbraced Length(L,Lb)

Select Single (Elements : 9to17 )

Unbraced Length>Ly (300) ; Lz(300) ↵

그림 36. 비지지 길이 정의

Ly, Lz : 요소좌표

축을 기준으로 강축

과 약축에 대한

비지지 길이.


42

유효 좌굴길이 계수(k)를 정의합니다.

Design / General Design Parameter / Effective Length Factor(k)

Option>Add/Replace

Factor>Ky (1.2) 또는 클릭한 후 k=1.2 선택

그림 37. 유효 좌굴길이 계수(K) 정의

보부재와 기둥부재를 구분하는 기준은 다음과 같습니다..

보부재 : (요소의 X 또는 Y 방향길이/100) < (요소의 Z방향길이)

기둥부재 : (요소의 Z방향길이/100) < (요소의 X 또는 Y 방향길이)

요소가 기울어져 위의 기준에 해당되지 않는 부재는 Modify Member Type에서 부재

형식을 지정해야 설계가 됩니다. 그리고 부재형식을 변경하고자 할 때에도 Modify

Member Type에서 변경하면 됩니다.

2D해석이므로 Kz

는 수정하지 않음.


43

기둥 설계시 최대 철근비 검토를 위해서 사용자가 최대 철근비를 지정할 수 있습

니다. 설계 검토 시에 지정한 최대 철근비 보다 초과의 철근비가 되면 오류메세지

를 띄우므로 과다한 철근량 산정을 방지할 수 있습니다.

Design / Concrete Design Parameter / Limiting Maximum Rebar Ratio

Rebar Ratio

Column Design(Rhoc) (0.03) ↵

그림 38. 최대 철근비 지정


44

벽체 단면설계를 위해서 철근 정보를 입력합니다.

벽체설계를 위한 철근정보를 입력합니다. 철근정보를 입력하지 않으면 d는 H/8과

B/8 중에서 작은 값을 기본값으로 적용합니다.

Design / Concrete Design Parameter / Column Section Data for Design

Concrete Tap

Option> Add/Replace (on)

Section No> 10

Covering Thickness> Dc ( 8 ) ↵

그림 39. 벽체단면 정의


45

벽체설계를 수행한 후, 설계결과를 계산서를 확인합니다.

Design / Concrete Code Check / Beam Design

Sorted by> Section (on) ; SEL > SECT 10(on)

;

그림 40. 벽체설계 결과화면

강도 검증 결과의 CHK 부분에 나타나는 기호의 의미는 다음과 같습니다.

구 분 내 용

OK - 설계강도는 만족하지만 최소철근비 미만인 경우

OK + 설계강도는 만족하지만 최대철근비 초과인 경우

P-M상관도 View

창을 마우스 우측버

튼을 클릭한 상태로

움직여 시점을 조정

할 수 있고, 마우스

좌측 버튼을 클릭하

여 화면을 확대하거

나 축소할 수 있다.


46

벽체 강도검증

벽체 강도검증을 위한 철근정보를 입력합니다.

Design / Concrete Design Parameter / Column Section Data for Checking

Concrete Tap

Option>Add/Replace (on)

Section No> 10

Modify Rebar Data> Rebar Data> Layer (1) Pos1> Num ( 3 ) ; Size ( D16 ) Pos2> Num ( 1 ) ; Size ( D16 ) ; Dc ( 8 )

↵

그림 41. 벽체 강도검증을 위한 철근정보 입력


47

벽체 강도검증을 수행합니다.

Design / Concrete Code Check / Column Check

Sorted by> Section (on) ; SEL > SECT 10 (on)

;

그림 42. 벽체 강도검증 결과 화면


48

버튼을 클릭하여 요약계산서 형태로 설계결과를 확인합니다.

그림 43. 벽체 강도검증 상세계산서


49

그림 44. 해석모델 단면도

그림 45. 주철근 조립도

90

D13T1

12@200=2.400140

17090

6.000

170140

12@200=2.400140

120140

H3

D13

T2

3.3

00

90

220

140

12@

200=2.4

00

140

220

90

D13T3

D13T4

D16H2D16H1

D13H4D13

D13

T2

S = 1 : 50

단 면 도

H6 D19

D19H5

D1320

D1317

D1318

D1319

17 D13

20 D13

18 D13

주 철 근 조 립 도S = 1 : 50

CYCLE-2,4(@500)

D19

D19

960

2

11

13

D19

D19

4

D167

D168

16 D16

R=200

314

314

R=20

0

1.310

7401.310

1.3

60

740

620

5 D193 D19

14 D1912 D19

9 D13

R=20

0314

314R=200

1.3

60

740

620

3509601.400440

5707401.400660

CL CL

314

R=20

0

314R=200

R=20

0314

R=200

314

885

950

885

935 840 935 935 840 935

935 840 935 935 840 935

885

950

885

D19

15

7 D16

1 D19

16 D16

D1910 D1915

6 D19 6 D19

CYCLE-1(@500) CYCLE-3(@500)

examples of box culvert calc by midas

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