Ansys 12.0 을 이용한 타워 크레인의 구조 해석

소개글

Ansys 12.0 을 이용한 타워 크레인의 변위와 고유 진동수 해석

목차

1. 타워 크레인은 무엇인가?

2. 요소의 종류와 물성치

3. 타워 크레인 모델링
(1) 잘못된 모델링
(2) 튼튼하게 만들어진 모델링

4. 모델 해석
(1) 중력의 영향만 받을 때
(2) 추가 있을 때
(3) 작업 반경이 작을 때
(4) 작업 반경이 클 때
(5) 진동 해석(고유 주파수와 모드 형상)

5. 결론 및 소감

본문내용

1. 타워 크레인은 무엇인가?
주제 선정 이유
평소에 공사장의 타워 크레인이 어떻게 세워지고 올라가는 것인지 궁금했었다. 레고 블록을 조립하는 기분이 들기도 하고 시간이 지날수록 타워 크레인의 높이가 건물의 높이와 같이 올라가서 신기했다. 또한 무거운 물체를 들고 있어도 타워 크레인이 변화 없이 튼튼하게 버티고 있기 때문에 해석의 가치가 있다고 생각해서 이번 프로젝트의 주제로 선정하게 되었다.
타워 크레인의 정의
항만 하역용이나 고층 건축용으로 발달하여 조선소의 선대와 안벽 등에 설치하고, 초고층 빌딩이나 아파트 건설현장에서 많이 사용된다.
꼭대기 부분의 모양에 따라 지브 형(jib type)과 해머 헤드 형(hammer head type)으로 나눈다. 지브(팔 모양으로 돌출된 것) 형은 탑 꼭대기에 회전 프레임을 설치하고 지브를 붙여 회전운동이나 트롤리(trolley)의 직선운동으로써 화물을 끌어올리거나 내리는 작업을 한다. 해머 헤드 형은 탑 꼭대기에 선회 프레임을 설치하고 여기에 좌우 평형하도록 붐(boom)을 장치한 것으로서 하중의 이동이 수평으로 이루어진다.
보통 용량을 달아 올림 하중으로 나타내고 소형은 3t 미만, 중형은 5t 미만, 대형은 5t 이상으로 나눈다. 작업 범위는 30m 이상이 대부분이며, 자립고(Free Standing)는 타워의 강도로 정해지는데 18∼30m 범위가 많다.
[출처] 타워크레인 [tower crane ] | 네이버 백과사전 요약
이번 프로젝트에서는 지브 형 타워 크레인(금강, KLC-1012S)을 모델링 대상으로 하고 해석할 것이다.
2. 요소의 종류와 물성치
모델링을 하기 전에 먼저 물성치와 요소의 종류를 결정해야 한다. 앞의 사진에서 알 수 있듯이 타워 크레인의 대부분은 철골 구조물로 이루어져있다. 자료 조사 중에 타워 크레인에 쓰인 철골 구조물이 무엇인지는 알 수가 없었기 때문에 고체 역학 책을 뒤져보아서 가장 좋은 재료를 선택했다. 그 중 강철은 강도가 강해서 건축용 기계에 적합하다고 생각했기 때문에 이번 모델링에 강철의 물성치를 사용하기로 했다.
다음으로 요소의 종류를 결정해야 하는데 3차원으로 모델링을 해야만 좀 더 사실적인 느낌이 들 것 같아서 3차원 트러스 구조를 사용하기로 했다. 3차원의 봉(파이프)를 가정하고 요소의 종류를 조사하기 위해 Ansys의 도움말을 찾아보았다.

참고 자료

없음