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07 볼트 설계
볼트 설계
KEPCO> Bolt Design
해석결과로부터 얻어진 축력과 전단력으로부터, 부재 연결부에 사용될 볼트의 개수를 결정합니다.
Bolt design criteria for member types
Main Post, Body, Arm, Leg, Bracing 그룹별로 볼트설계에 필요한 기준을 정의합니다. 부재의 폭을 기준으로 사용할 볼트의 종류를 지정할 수 있습니다. 배치기준 (정렬배치 혹은 엇모배치)와 함께 연단거리, 측단거리 등을 지정할 수 있으며, ‘0’을 입력하는 경우 설계기준에서 정하는 최소값으로 가정하여 적용됩니다.
Main Post는 주주재를 의미하며, Arm, Leg는 암과 레그를 구성하는 부재를 총칭합니다.
Extra는 주주재의 축력에 따라 추가하는 보조재로 해석 모델에서 유한요소를 적용하지 않은 보조재를 포함하도록 정의하였고, 나머지 부재는 Body로 정의합니다.
지정할 수 있는 볼트설계 관련 조건들은 아래 표와 같습니다.
| Group | Main Post | Body | Arm | Leg | Extra |
| Width limit [mm] | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Bolt (>= limit) 지정한 Width limit 보다 부재폭이 큰 경우 사용할 볼트 | M24 | M20 | M20 | M20 | M20 |
| Bolt (< limit) 지정한 Width limit 보다 부재폭이 작은 경우 사용할 볼트 | M24 | M16 | M16 | M16 | M16 |
| Arrangement 엇모배치 혹은 정렬배치 | INTERLOCK | ALIGN | ALIGN | ALIGN | ALIGN |
| No. of Shear Planes 전단면의 개수 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| No. of Rows 부재축 직각방향 볼트열개수 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Hole Deform [Y/N] 볼트구멍 변형 고려 여부 | Y | Y | Y | Y | Y |
| Even [Y/N] 짝수 필요 여부 | N | N | N | N | N |
| Bolt-Bolt [mm] 볼트 중심간 거리 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Bolt-End [mm] 연단거리 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Bolt-SideEnd [mm] 측단거리 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Bolt-CH[mm] 강관의 경우 볼트중심에서 강관벽멱까지 거리 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Min Cnt 최소 볼트 수량 | 4 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Bolt design criteria for each member
‘Reset criteria for each member’ 버튼을 누르면, 앞에서 지정한 볼트설계 기준을 그룹에 해당하는 모든 부재에 대한 조건으로 설정합니다. 필요한 경우, 각 개별 부재별로 조건을 지정할 수 있습니다.
Loadcase / Combinations for getting enveloped forces
각 부재별로 연결부에 사용될 볼트의 소요개수를 결정하기 위해 사용될 축력과 전단력을 얻을 하중케이스 대상을 지정합니다. 기본값으로 앞 단계에서 생성된 하중조합들이 모두 선택이 되며, 선택된 하중조합들 각각에서 얻어지는 결과를 비교하여, 각 부재별로 발생하는 최대 축력과 최대 축력이 발생하는 하중조합에서 얻어지는 전단력을 얻어냅니다. 이렇게 얻어진 축력과 전단력으로 소요 볼트 개수를 계산합니다.
Run Bolt Design
‘Run Bolt Design’ 버튼을 누르면, 지정한 하중케이스(혹은 하중조합)들로부터 축력과 전단력을 추출한 후 각 부재별로 주어진 조건에 따라 소요 볼트개수를 계산하며, 아래와 같은 순서로 진행됩니다.
- 선택한 하중케이스 또는 하중조합에 대해 각각 단면력 추출
- 각 부재별로 선택한 하중케이스들의 결과를 모두 취합하여 인장력 최대값 확인
- 각 부재별로 최대 인장력이 발생하는 때의 전단력/모멘트 등 단면력 확인
- 대칭되는 위치에 있는 부재들끼리 비교하여 대칭부재간 최대 인장력을 결정하고, 대칭위치에 있는 모든 부재의 볼트설계에 적용
- 인장축력 최대값으로 볼트 수량 계산
- 계산된 수량으로 지압응력 기준에 대해 검토하여 부족한 경우 수량 증가
- 계산된 수량으로 블록전단파괴 기준에 대해 검토하여 부족한 경우 수량 증가
- 볼트설계 규칙에서 지정한 최소수량 이상이 되도록 보정
- 볼트설계 규칙에서 ‘짝수’ 조건을 지정하였다면, 짝수로 변경
강관에 대한 볼트개수도 주주재 및 나머지 부재에 대한 볼트 수량을 계산합니다. Bolt Design 대화창에서 지정한 내용에 따라, 지정된 볼트가 필요로 하는 직경을 확인하고 이 직경값에 맞는 볼트 수량을 아래 표에 따라 결정합니다.
| 볼트 구멍 직경 (фd, mm) | 최대 볼트 수량(N) |
| 21.5 | 8 |
| 26 | 22 |
| 33 | 30 |
| 39 | 36 |
| 45 | 34 |
Show bolt design results
소요 볼트 개수 계산이 완료되면, ‘Bolt spec’에 볼트 종류별로 계산된 수량이 업데이트 되고, ‘Show bolt design results’ 버튼이 대화창에 추가로 표시됩니다.
‘Show bolt design results’ 버튼을 클릭하면, 각 부재별로 부재 형상, 축력, 전단력 등 구조해석 결과값과, 설계인장강도, 설계지압강도, 블록전단파괴강도 등 설계기준에 따른 계산값을 표시하며, 이로부터 결정된 소요 볼트 개수 (No of bolts computed)가 표시됩니다.
표시된 단면력은 지정한 하중케이스 또는 하중조합의 해석결과로부터 얻어진 결과를 사용하되, 해당 부재에서 발생한 단면력 대신 철탑 중앙 연직선을 기준으로 전후/좌우 대칭되는 위치에 있는 다른 부재들의 결과값들을 비교하여 얻은 최대값을 의미하며, 이 값으로 소요볼트 수량을 계산합니다.
주주재가 아닌 강관의 경우는 볼트 구멍 직경에 따라 볼트수량이 결정되므로 Design Strength 관련 계산값들은 N/A로 표시하지만, 볼트 수량은 계산되어 표시됩니다.
볼트 설계 결과로 표시되는 항목들의 내용은 아래 그림에서와 같이 풍선도움말로 표시합니다.
이 표에 계산된 볼트의 개수는, 부재의 한 쪽 끝단에 필요한 수량을 의미하며, 부재 단면에 대한 설계검토 과정에서 인장부재의 설계강도를 계산하는데 사용됩니다.
볼트 종류별 총 볼트 수량은 아래와 같이 합산됩니다.
- 주주재인 경우
- 강관은 각 주주재별로 한쪽 끝단에만 볼트가 필요한 것으로 보아 합산
- ㄱ형강은 양끝단은 한 쪽에만, 나머지는 양쪽에 볼트가 필요한 것으로 보아 합산
- 주주재가 아닌 경우
- 강관은 계산하지 않음
- ㄱ형강은 양쪽 끝단에 볼트가 필요한 것으로 보아 부재별로 계산된 수량의 2배 합산
- X브레이싱의 경우, 모델 파일상으로는 중앙점이 분리되어 있는 점을 고려하여, 부재별로 계산된 수량으로 합산
볼트수량 계산결과는 Treeview 중 ‘Utility’ 탭에 저장되며, 주메뉴 대화창을 통하지 않고, 바로 확인할 수 있습니다.
계산된 각 부재 별 ‘No of bolts computed’를 임의로 지정할 필요가 있는 경우에는 현재 대화창에서 값을 수정한 후 ‘Save’ 버튼을 눌러 저장하며, 이에 따라, 각 볼트 별 총 수량도 업데이트 됩니다.
Show bolt design results / Verification Tool for ‘L’ section
L 형강에 대한 소요 볼트 계산과정을 검증할 수 있는 대화창이 표시됩니다. ‘Line Number’를 지정하고, ‘Update’ 버튼을 누르면, 해당 부재번호에 대한 해석결과와 볼트설계 기준으로 각 입력값이 업데이트 되며, 이에 따라 소요 볼트 개수 산정 과정을 검토할 수 있습니다.
CHS(강관)에 대한 검증은 ‘Show bolt design results’에 표시된 값으로 쉽게 검증할 수 있으므로, 검증용 도구는 L 형강에 대해서만 활용할 수 있습니다.
