⦁ 샌드위치판넬 소성 부하 능력
소성(塑性)이란? 고체에 외력을 가하여 탄성한계 이상으로 변형시켰을 때 외력을 제거해도 원래의 자리에 돌아가지 않는 성질, 즉 변형응력이나 또는 그 이하로 환원시킨 후에도 남아 있는 재료의 성질을 말합니다.
1. 문제
많은 테스트 결과로 실험 결과와 한계 상태에서 계산된 결과들을 비교할 때,샌드위치판넬의 하중에서 동작을인식할 수 있는 상당한 하중 지지력이 있다는 것을 잘 알려져 있습니다. 이것은 주로 샌드위치판넬 지붕과 같은 형상의 멀티 스팬 샌드위치판넬에 적용됩니다. 이러한 하중 지지력에 대한 내용은 유럽 샌드위치판넬 표준 prEN 14509의 처리맥락으로 WG5, CEN TC 128 SC 11에서 자세히 최종적으로 논의하였습니다.
계산과 실험 측정된 하중 지지력의 차이에 대한 이유는 “디자인 계산”의 궁극적인 한계 상태에서 멀티 스팬 샌드위치판넬에서 중간에 지원하는 무시된 나머지 모멘트에 사실을 기반으로 합니다.
중간에 지원되는 소성 위로 실제로 항상 평면이나 소골 형상 표면의 낮은 주름을 통하여 도달합니다. 따라서 샌드위치판넬 횡단면의 하중 효과는 무시됩니다. 샌드위치판넬 형상 표면의사다리꼴 시트에 남아 있는 하중 지지력, 아래 표면에 실패 후, 그것에 의하여 사다리꼴 시트 단면에 하중이상승하는 동안 소성 전체에 존재하고 따라서나머지 부분에 모멘트를 생성합니다. 이 나머지 모멘트는 스팬에서 실패할 때 까지 유지됩니다.
샌드위치판넬 전체 단면의 굽힘 모멘트 용량과 이 나머지 모멘트를 비교하는 것은 상대적으로 작거나 동일하고 하중용량의 증가에도 마찬가지입니다. 테스트 결과에 따르면 스팬에서 큰 하중 보유는 이 효과에 의해 발생하지 않습니다. 앞에서 설명한 하중 보유에 대한 다른 설명을 찾기 위하여 여러번에 걸쳐 테스트를 실시하였습니다.
2. 테스트
실험적인 재료 테스트를 제외하고 다음 전체 상태에서 테스트를 진행하였습니다. 두 개의 동일한 L1=L2=3.18m 스팬의 두 개의 스팬 테스트를 실시하였습니다.(참조 그림1, 그림2) 가장 중요 한 시험 결과는 그림5에 요약되어 있습니다.
두 개의 스팬 테스트 모의시험을 하기 위하여 유사한 단일 스팬 테스트 중간 지원에 어떤 나머지 부분 굽힘 모멘트 없이 실행하였습니다. 스팬은 두 스팬 시험과 동일했습니다. 시험 장치는 그림3에 정리되어 있으며,그리고 가장 중요한 결과는 그림6에 제시되어 있습니다. 나머지 모멘트 결정에 대한 추가적인 모의시험은 중앙 지원 테스트를 수행하였습니다.
모멘트 분포의 모멘트가 0인 탄성 범위에서 두 스팬 샌드위치판넬의 계산으로 발생되는 지점 스팬의 거리가 선정되었습니다. 시험 준비는 그림4 , 그리고 가장 중요한 결과는 그림7에 나타나있습니다.
3. 샌드위치판넬 소성 부하 능력 테스트 결과
멀티 스팬 샌드위치판넬의 하중 동작 테스트를 통하여, 더 정확히 말해서 표면 형상에서 특히 일부에 대한 소성 조건으로 결정될 수 있습니다. 첫 번째로 하중-변형-행동으로 하중 동작에 대한 내용을 그림5에서 설명하였습니다.
탄성 범위에서 멀티스팬 샌드위치판넬의 동작은 A~C의 범위에서 명확하게 인식할 수 있습 니다. 표면 형상의 상부 부분 중간 지원 위 C지점에서 첫 번째 항복(인장)점을 측정합니다.
추가적으로 하중이 증가하는 동안 표면 상부에서 응력(인장-항복)이 증가하는 것을 인식할 수 있습니다. 하부 표면의 응력에 따라 증가합니다. 동작은 스팬 안에서 이동합니다. 소성 힌지는 중간 지원에 형성됩니다.D지점에서 주름 응력은 하부면에 도달합니다. 이 시점에서 남아있는 모멘트는 표면 상부 사다리꼴에 의해 결정됩니다.
원칙적으로 D~E 범위에서 단일 스팬 빔의 선형 탄성 동작(소성)은 나머지 모멘트에 의해 영향을 주는 것을 알 수 있습니다.스팬 E 지점에서 표면 형상의 상부에서 첫 번째 항복(압축 응력)이 측정되었습니다. E~F 범위에서 실패(지점 F)에 대하여 스팬에서전체 상부 표면의좌굴과 주름에 의한 것에 대한 하중 상승을 명확하게 다시 인식하는 것입니다.(그림5 참조) 그림8의 동일한 그림을 그림5로 다시 표시되고여기에서 참조값은 계산에 의해 결정됩니다.
4. 샌드위치판넬 설계를 위한 제안과 해석의 개요
테스트 결과로 인해 다음 설명에 세부 사항은 제공되어 실질적인 문제 정의에 관하여 만들 수 있습니다. 지원 위에 나머지 부분굽힘 모멘트의 가정하에 궁극적인 한계 상태 하중으로 이어지는 계산에 의한 구현은 사실이 아니라는 것이 밝혀졌습니다.
샌드위치판넬 횡단면의 굽힘 모멘트 지지력에 비해 사다리꼴 시트의 나머지 부분 모멘트는 상대적으로 작고 따라서완화효과, 스팬에서 하중 운반 능력의 증가는 작습니다. 테스트 결과에 따라, 스팬에서 큰 하중 보유는 이것을 입증할 수 없습니다. 이것은 명확한 계산과 시험 결과로 모두 확인할 수 있습니다.
거기에는 궁극적인 한계 상태에서 계산된 하중과 비해 보유에 대한 결정적인 다른 효과가 하나 있습니다. 형상 표면의 압축 응력윗 부분이 항복점에 도달하면, 스팬 및 전체 시스템(두 스팬 조립식판넬)에 하중 지지력이 도달할 가능성이 높습니다.
궁극적인 한계 상태에 대한 계산에 의한 일반적인 디자인은 이 양식에 의해서도 결정됩니다. 이러한 가정과는 반대로 12.96kN ~ 19.1kN에서 시험에서 실패할 때까지 읽을 수 있는 하중 증가를 볼 수 있습니다. 이 하중 증가는 상부 표면 형상에서 큰 항복으로추적됩니다.
이 부하 증가는 실패 상태에서 전체 소성 조건이 설정되어 있는 경우 또한 계산에 의해 입증될 수 있습니다. 이것은 상부 표면이 스팬에서 최대 굴곡 모멘트의 범위 내 압력에서 완전히 항복한 것으로 간주됩니다. 이러한 경우 대응하는 운반폭은평평한 시트 부분에 대해 고려되어야 합니다.