골조 구조해석

골조 구조해석 개요

골조 구조해석은 보와 기둥이 강절점으로 접합된 라멘의 해석이다.

강절점은 접합부에서 부재 끝의 회전각이 같고 모멘트가 서로 전달되는 상태다.

평형, 적합, 구성관계를 동시에 만족하는 부재력과 변위를 구하는 과정이다.

변위법과 미지량

골조 해석은 미지량을 무엇으로 잡느냐에 따라 두 계열로 나뉜다.

하나는 여분 반력이나 부재력을 미지수로 잡는 응력법이다.

다른 하나는 절점 변위를 미지수로 잡는 변위법이다. 대표적으로 처짐각법이 있다.

실무에서는 절점 수가 많아 변위법이 주로 쓰인다.

처짐각법 절차

처짐각법은 부재의 강비와 고정단 모멘트를 구하는 것부터 시작한다.

다음으로 부재 단부 모멘트를 절점 회전각과 부재각의 식으로 세운다.

절점마다 모멘트 평형을, 층마다 전단 평형을 세운다.

두 식이 미지량을 공유하므로 연립하여 풀고 단부 모멘트를 구한다.

구한 값으로 전단력도와 휨모멘트도를 그려 검산한다.

고정단 모멘트 계산

양단이 고정된 보에 등분포하중이 작용할 때 고정단 모멘트를 구한다.

공식은 wL²를 12로 나눈 값이다. 양단에 같은 크기, 반대 방향으로 생긴다.

w가 10 kN/m, L이 6 m이면 M_F는 30 kN·m이다.

이 값은 단순보 최대 모멘트 45 kN·m보다 작아 상식 범위다.

이 고정단 항이 처짐각법 식의 출발값이 된다.

방법별 비교

세 방법은 미지량과 적합 상황이 달라 구분해서 알아 두어야 한다.

처짐각법은 절점 회전각과 부재각을 함께 구한다. 층 변위가 있는 라멘에 쓴다.

모멘트 분배법은 고정단 모멘트를 반복 계산으로 나누어 근사해 구한다.

횡변위가 없는 연속보는 모멘트 분배법이 간단하다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다. 답안에는 부호 규약과 횡구속 여부를 먼저 밝힌다.

절점 모멘트 합이 0인지, 분배율의 합이 1인지 매 단계 확인한다.

골조 해석의 핵심은 강성을 먼저 확보하고 절점 변위로 부재력을 구하는 데 있다.