1. 기둥: 횡구속 효과
직경 500mm, 두께 10mm인 강관(항복강도 400MPa)에 충전된 30MPa 콘크리트의 횡구속압(fcl)을 계산하고, Mander의 3축 압축 모델을 적용하여 구속된 콘크리트의 최대 압축강도(fcc)와 그때의 극한 변형률을 산출해 주고, x축 fcl과 y축 fcc로 하는 그래프를 그려줘
Colab 파이썬을 이용해서 원형 CFT 기둥의 D/t 비율 변화에 따른 횡구속압(fcl)과 구속 콘크리트 압축강도(fcc)의 변화를 계산하고 그래프로 그려줘.
3. 기둥: 단주 설계
아래 조건들에 해당하는 H형강이 매입된 원형 CFT(강관충전 콘크리트) 기둥의 P-M상관도를 직접 파이썬을 실행하여 결과를 보여줘. 그리고, 내가 확인할 수 있게 단면제원의 설계도면도 그려줘.
[설계 조건]
1. 단면 제원:
- 외부 원형강관: 직경(D) 400 mm, 두께(t) 12 mm
- 내부 매입 강재: H형강 200x200x8x12 (높이 200, 폭 200, 웨브 8, 플랜지 12)
- 내부 충전재: 강관 내부 빈 공간을 콘크리트로 완전히 충전
2. 재료 물성:
- 콘크리트 압축강도(fck) 30 MPa
- 외부 강관 항복강도(fy_tube) 400 MPa
- 내부 H형강 항복강도(fy_h) 275 MPa
[해석 및 설계 가정]
1. 복잡한 합성단면이므로 단면을 잘게 분할하여 응력을 적분하는 해석 기법을 적용할 것.
2. 콘크리트 압축연단의 극한변형률은 KDS 기준에 따라 0.0033을 적용할 것.
3. 콘크리트는 인장강도를 무시하고, 강재(강관, H형강)는 완전 탄소성 거동을 한다고 가정할 것.
4. 합성부재의 강도감소계수(phi)는 0.75를 적용할 것.
5. 콘크리트의 beta1은 0.80을 적용할 것
[구현 및 출력 요구사항]
1. 중립축 깊이(c)를 변화시켜 가며 변형률 적합조건에 따라 응력을 계산하고, 공칭 축강도(Pn)와 공칭 모멘트(Mn)를 반복 계산하는 루프를 구성해 줘.
2. 계산된 데이터를 바탕으로 공칭강도 곡선과 강도감소계수가 적용된 설계강도 곡선을 하나의 그래프에 겹쳐서 시각화해 줘.
그럼 같은 내용을 파이썬 concreteproperties 라이브러리를 이용하여 Colab에서 실행할 수 있게 코드를 작성해 줘
4. 기둥: 장주
외경 3.0m, 두께 25mm인 원형 강관 기둥의 높이가 30m이고 하단 고정·상단 자유일 때,
① 단면적 A, 단면2차모멘트 I, 단면2차반경 r
② 세장비 λ = kL/r
③ Euler 좌굴하중 Pcr = π²EA/λ² 과 항복하중 Py = A·fy
를 계산하고, λ를 20에서 200까지 변화시키며 두 곡선을 한 그래프에 그려서
한계세장비를 표시해 줘. E = 200GPa, fy = 355MPa로 하고 결과는 kN 단위로 출력해 줘.