선형/비선형 좌굴해석

LUSAS Bridge

선형/비선형 좌굴해석

선형 / 비선형 좌굴 해석

구조물의 좌굴을 설계기준에 따라 단순 검토할 경우, 실제보다 지나치게 보수적인 결과가 나오는 경우가 많습니다.
기존 구조물의 경우, 설계기준에 따른 평가나 하중 등급 산정에서 좌굴 검토를 만족하지 못하는 것으로 나타날 수 있으나, LUSAS를 이용한 정밀 좌굴 해석을 수행하면 추가적인 ‘숨겨진 내력’을 확인할 수 있는 경우가 빈번합니다.

신규 플레이트 거더, 박스 거더 또는 튜브 거더 교량 설계 시에도, LUSAS의 선형 및 비선형 좌굴 해석을 통해 가설 단계에서의 거더 안정성, 슬래브 타설 순서의 영향, 웹·플랜지 두께, 가새, 임시 지지 구조물의 최적화 등을 효과적으로 검토할 수 있습니다.

선형 좌굴 해석

특정 하중 조건에서 구조물이 좌굴에 도달할 가능성을 평가하기 위해 선형 좌굴 해석을 수행할 수 있습니다. 선형 좌굴 해석은 구조적 불안정 또는 붕괴가 발생하기 전까지 지지 가능한 최대 하중을 추정합니다.

LUSAS의 선형 좌굴 해석은 고전적인 탄성 좌굴 이론에 기반한 하중 계수를 제공합니다. 설계기준에서 다루지 않는 구조 형식이거나, 좌굴 이전 하중 범위에서 P-Δ 효과, 양단 들림, 재료 항복의 영향이 크지 않은 경우, 설계식보다 더 합리적인 부재 저항 평가가 가능합니다.

다만 실제 구조물은 초기 결함과 비선형 거동의 영향으로 이론적인 Euler 좌굴 강도에 도달하지 못하는 경우가 대부분이므로, 선형 좌굴 해석에서 산정된 고유치 좌굴 하중은 다소 과대평가되는 경향이 있습니다. 보다 정확한 평가를 위해서는 비선형 좌굴 해석이 필요합니다.

비선형 좌굴 해석

정밀한 좌굴 평가를 위해서는 기하학적 비선형 해석을 수행해야 합니다. 이 과정에서 필요하다면 재료 비선형성이나 경계 조건 비선형성도 함께 고려할 수 있습니다.

기하학적 비선형 해석에서는 하중 증분 단계마다 구조물의 강성 행렬이 자동으로 갱신되며, 변형에 의해 구조 거동이 변화하는 효과(P-Δ 효과)가 자연스럽게 반영됩니다.

비선형 좌굴 해석은 초기 결함이 없는 원형 구조물에 대해 수행할 수도 있으며, 선형 좌굴 해석 결과에서 얻은 변형 형상을 스케일링하여 초기 결함으로 자동 도입할 수도 있습니다.

좌불 과정 중에는 재료 항복과 같은 재료 비선형성이나, 지점 들림과 같은 경계 비선형성이 동시에 발생할 수 있습니다. 일반적으로는 이러한 비선형 효과를 단계적으로 추가하여 해석을 수행하는 것이 권장되며, 이를 통해 구조 거동에 대한 이해도를 높이고 해석 실패의 원인을 보다 명확히 파악할 수 있습니다.