현대 건축 및 교량 공학에서 스틸 트러스 고강도, 경량, 유연한 범위 및 높은 산업화와 같은 장점으로 인해 대형 구조에 선호되는 솔루션이되었습니다. 그러나 부하 용량 및 안정성에 대한 과학적 평가는 프로젝트의 안전을 보장하는 핵심 링크입니다.
1. 정적 분석 : 노드에서 전체로의 기계적 해체
강철 트러스의 하중을 계산하는 것은 정적 분석으로 시작됩니다. 3 차원 기계 모델을 설정함으로써 엔지니어는 트러스 노드 및 멤버의 힘을 분해해야합니다. 노드의 내부 힘 평형 방정식 (예 : ∑fx = 0, ∑fy = 0)은 기초이며, 부재의 축 방향 힘 계산은 Hooke 's Law (σ = eε) 및 Euler의 공식 (임계 부하 p_cr = π²ei/(kl) ²)와 결합되어야합니다. 예를 들어, 철도 교량 설계에서, 주 트러스 부재의 단면 치수는 N/(φa) ≤ f의 강도 조건을 충족해야하며, 여기서 φ는 안정성 계수이고 F는 강의 항복 강도입니다.
노드 연결의 강성이 내부 힘 분포에 직접적인 영향을 미친다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 비선형 분석에 유한 요소 소프트웨어 (예 : ANSYS 또는 ABAQU)를 사용하는 경우 볼트 예압, 용접 강도 및 로컬 좌굴 효과를 고려해야합니다. 체육관에서 120 미터 스팬 스틸 트러스의 경우 정제 된 모델링을 통해 노드 도메인의 응력 집중 계수가 3.2에서 1.8로 감소하여 안전 보유를 크게 향상시킬 수 있음을 보여줍니다.
2. 동적 특성 및 안정성 평가
강철 트러스의 안정성은 정적 고장뿐만 아니라 동적 불안정성을 방지해야합니다. 고유 값 좌굴 분석은 1 차 좌굴 모드에 해당하는 임계 부하를 결정할 수 있지만 실제 엔지니어링에서는 비선형 좌굴 분석을 위해 초기 결함 (예 : L/1000의 초기 굽힘)을 도입해야합니다. 교실 교량의 강철 트러스를 예를 들어, 바람 진동 효과를 고려한 후 구조의 전체 안정성 계수는 2.5에서 3.0 이상으로 증가해야합니다.
동적 응답 분석도 중요합니다. 구조의 고유 주파수는 모달 분석 (일반적으로 교통 하중 주파수 대역을 피하기 위해 3-8Hz로 제어됨)을 통해 얻어지며, 지진 또는 풍하 하중 하의 변위 응답은 시간 이력 분석 방법과 함께 평가됩니다. 고층 복도 스틸 트러스 설계에서 TMD 조정 된 질량 댐퍼가 사용 된 후 바람에 의한 가속도가 40% 감소하여 인간의 안락함 요구 사항을 충족시킵니다.
3. 지능형 모니터링 및 전체 수명주기 관리
사물 인터넷 기술 개발로 스틸 트러스 평가는 정적 계산에서 동적 모니터링으로 이동하고 있습니다. 파이버 브래그 격자 센서는 실시간으로로드의 변형률을 모니터링 할 수 있으며, 기계 학습 알고리즘과 결합 된 BIM 모델은 구조적 성능의 저하를 예측할 수 있습니다. 예를 들어, 공항 터미널의 스틸 트러스에 200 개의 모니터링 포인트가 설치되고 5 분마다 데이터가 업데이트되어 응력 겹침에 대한 두 번째 수준의 경고를 달성합니다.
강철 트러스의 안전 평가는 기계 이론과 엔지니어링 실무의 정확한 조합입니다. 고전적인 재료 강도 공식에서 지능형 모니터링 시스템에 이르기까지 각 링크에는 엄격한 과학적 검증이 필요합니다. 미래에는 파라 메트릭 설계 및 디지털 트윈 기술의 대중화로 스틸 트러스의 성능 최적화가 더 높은 정밀도로 새로운 단계에 들어갈 것입니다. 컴퓨팅 원칙을 준수하고 혁신적인 기술을 통합 하여만 시간과 공간에 걸쳐있는 강철 백본을 구축 할 수 있습니다 .
