liminfoSAP2000 Reference
SAP2000 요소/하중패턴/해석 레퍼런스
SAP2000 Reference 소개
SAP2000 레퍼런스는 토목 및 구조 엔지니어링에서 가장 널리 사용되는 구조해석 및 설계 프로그램인 CSI SAP2000의 체계적인 빠른 참조 가이드입니다. 구속 조건과 스프링이 있는 절점 객체, 단부 해제와 편심 설정이 가능한 보/기둥/브레이스용 프레임 요소, 멤브레인/판/쉘/다층 구성의 슬래브/벽체/데크용 쉘 요소, 현수교와 사장교용 케이블 요소, 면진장치/감쇠기/갭용 링크 요소, 매스 콘크리트용 솔리드 요소 등 전체 요소 유형을 다룹니다.
주요 하중패턴으로 자중 계수가 있는 고정하중, KL-510 차량 등급과 다차로 감소계수를 적용하는 이동하중, 균일 및 구배 프로파일의 온도하중, 포물선 텐던 배치와 마찰/정착/장기 손실을 고려하는 프리스트레스 하중, CQC 모달 조합을 사용하는 KDS 41 17 내진설계용 응답스펙트럼 함수, 시간이력 지진파 입력, 극한 및 사용한계 상태의 하중조합을 문서화하고 있습니다. 해석 기능은 선형 정적, 모달(고유벡터 및 리츠 벡터법), 좌굴, FEMA 356 힌지를 사용하는 비선형 정적 푸시오버, Newmark/HHT 적분과 레일리 감쇠를 적용하는 비선형 직접적분 시간이력 해석을 포함합니다.
설계 검토 항목으로 KDS 14 31(AISC 360-16) 기반 D/C 비 및 P-M 상호작용이 포함된 강구조 프레임 설계, KDS 14 20(ACI 318) 기반 Pu-Mu 상호작용 다이어그램이 포함된 RC 프레임 설계, PSC 박스와 강재 I거더 교량용 교량 설계 마법사, P-M-M 상호작용 다이어그램을 자동 계산하는 임의 복합 단면용 Section Designer를 다룹니다. 부재력/응력 시각화, 등고선 도면, Excel/CSV 테이블 내보내기, 모드 형상 및 시간이력 애니메이션, 자동화를 위한 SAP2000 OAPI 프로그래밍 인터페이스도 포함되어 있습니다.
주요 기능
- 절점, 프레임, 쉘, 케이블, 링크, 솔리드 6가지 요소 유형과 모든 속성 및 해제 옵션
- KL-510 표준 트럭, 차로폭, 영향선 자동 계산을 포함하는 이동하중 정의
- KDS 41 17 설계 스펙트럼을 사용한 응답스펙트럼 및 시간이력 내진해석 설정
- 포물선 텐던 배치, 마찰, 정착단 활동, 장기 손실을 고려하는 프리스트레스 하중 모델링
- 고유벡터 및 리츠 벡터법을 사용한 모달 해석과 질량참여율 90% 이상 검증
- P-Delta 및 대변위를 고려한 비선형 푸시오버 및 직접적분 시간이력 해석
- AISC 360-16 및 ACI 318 기반 D/C 비 출력을 포함한 강구조 및 RC 프레임 설계 검토
- SAP2000 OAPI(Open Application Programming Interface) Python 자동화 코드 예제
자주 묻는 질문
SAP2000에서 지원하는 요소 유형은 무엇인가요?
SAP2000은 절점(구속, 질량, 스프링이 있는 노드), 프레임 요소(보/기둥/브레이스용 2절점 선형 요소), 쉘 요소(슬래브/벽체/데크용 멤브레인/판/쉘/다층), 케이블 요소(현수교용 인장 전용), 링크 요소(선형 스프링, 감쇠기, 면진장치, 갭, 후크), 솔리드 요소(3D 매스 콘크리트 해석용 8절점 육면체)를 지원합니다.
내진해석을 위한 응답스펙트럼은 어떻게 정의하나요?
Define > Functions > Response Spectrum에서 KDS 41 17 설계 응답스펙트럼을 선택합니다. 유효가속도(예: S=0.22g), 지반계수 Fa와 Fv, 감쇠비 5%를 입력합니다. 모달 조합 방법은 CQC(Complete Quadratic Combination)로 설정합니다. 그런 다음 Define > Load Cases에서 스펙트럼을 하중 케이스에 할당합니다.
고유벡터법과 리츠 벡터법 모달 해석의 차이점은 무엇인가요?
고유벡터 해석은 정확한 고유진동수와 모드 형상을 구하지만 많은 모드가 필요할 수 있습니다. 리츠 벡터 해석은 적용 하중에 가장 관련된 모드를 대상으로 하므로 일반적으로 더 효율적입니다. 두 방법 모두 질량참여율 합이 90% 이상이어야 합니다. 하중 의존적 응답이 중요한 경우 리츠 벡터가 권장됩니다.
SAP2000에서 푸시오버 해석은 어떻게 설정하나요?
먼저 중력 하중 케이스(예: 1.0D + 0.25L)를 정의한 후, 1차 모드 비례 또는 균일 분포의 횡방향 가력으로 정적 비선형 하중 케이스를 생성합니다. FEMA 356에 따른 소성 힌지 물성을 프레임 요소에 할당합니다. 해석을 실행하면 성능 평가를 위한 용량 곡선(밑면 전단력 대 지붕 변위)을 얻을 수 있습니다.
SAP2000은 교량 설계를 어떻게 처리하나요?
Bridge Wizard(Bridge > Bridge Wizard)가 경간 배치 정의, 상부구조 유형(PSC 박스, 강재 I거더), 단면 속성 설정을 안내합니다. SAP2000은 시공단계 해석을 수행하고, 자동 영향선 계산으로 이동하중을 적용하며, 교량 부재에 대한 기준 기반 설계 검토를 평가할 수 있습니다.
SAP2000은 강구조 및 콘크리트 설계에 어떤 기준을 지원하나요?
강구조 프레임 설계는 KDS 14 31(AISC 360-16에 상당)을 지원하며, D/C 비 검토, 비지지 길이 계산, 유효 좌굴 길이 계수, P-M 상호작용 방정식을 제공합니다. 콘크리트 프레임 설계는 KDS 14 20(ACI 318)을 지원하며, 기둥 Pu-Mu 상호작용 다이어그램, 보 인장 철근량(As), 전단 철근량(Av/s) 계산을 포함합니다.
Section Designer는 무엇에 사용되나요?
Section Designer(Define > Section Properties > Section Designer)를 사용하면 콘크리트와 강재를 결합한 복합 단면을 포함하여 임의 형상의 단면을 작성할 수 있습니다. P-M-M 상호작용 다이어그램과 해석 및 설계 검토에 사용되는 유효 단면 물성(EI, EA)을 자동으로 계산합니다.
SAP2000은 API를 통해 자동화할 수 있나요?
네, SAP2000은 Python, VB.NET, C#, MATLAB에서 접근 가능한 OAPI(Open Application Programming Interface)를 제공합니다. 모델 생성, 속성 할당, 해석 실행, 결과 추출을 프로그래밍 방식으로 수행할 수 있습니다. 레퍼런스에 comtypes.client를 사용하여 새 모델을 초기화하는 Python 예제가 포함되어 있습니다.