Design Automation of Slab System by the Finite Element Method

유한요소법을 이용한 슬래브 시스템의 설계자동화

New design method of R/C slab system based on finite element method has been presented. The proposed method can substitute inaccurate existing method, which has limitation in its application, and provide accurate and efficient design results for any type of slab system. Isoparametric plate element used in the slab design has been efficiently formulated to save computational time. Reinforcement has been determined by strength design method and compared with code minimum values. Graphical output through comprehensive contour map for resulting moments and designed steel areas has considerably facilitated design process. Accurate shear results from isoparametric plate element enabled to check punching shear in a proper manner. In addition to strength design criteria, serviceability has also been checked by utilizing newly developed inelastic deflection multiplier method. An example for circular slab with opening showed that the proposed method could be applied to design of irregular slab without any difficulty.

유한요소법을 이용하여 적용범위가 제한되고 부정확한 기존의 설계방법을 대치할 수 있는 새로운 철근 콘크리트 슬래브 설계법을 제시하였다. 제시된 방법을 이용하면 어떠한 기하형태의 슬래브 시스템에 대해서도 정확하고 효율적인 설계결과를 얻게된다. 슬래브 설계에 사용되는 등매개 판요소는 적분에 소요되는 계산기간을 절감할 수 있도록 매우 효율적으로 유도되었다. 슬래브 철근의 설계는 강도설계법을 이용하였고, 시방서 최소 철근량과도 비교하였다. 해석결과 모멘트와 설계철근량은 컴퓨터 그래픽을 이용하여 일목요연한 등고선으로 도시하여 설계편의를 제고시켰다. 등매개 판요소의 정확한 전단력을 이용하여 전단에 대한 적절한 검토도 할 수 있게 하였다. 철근과 콘크리트의 균열을 고려한 비탄성 처짐계수법을 개발하여 사용하중하의 처짐을 적합하게 계산할 수 있도록 하므로써 슬래브의 사용성도 검토할 수 있도록 하였다. 개구부가 있는 원형 슬래브 예를 들어 비정형 슬래브 설계에도 제시하는 방법이 손쉽게 적용될 수 있음을 보여주었다.