탄성경계요소는 모델의 경계부분에 위치한
인접구조 또는 지반 등의 강성을 고려할 때나 자유도가 부족한 요소(트러스,
평면응력, 판요소 등)가 상호 접합될 경우 접합절점에서 발생할 수 있는 특이성 오류(Singular
Error)를 피하는데 주로 사용됩니다.
일반적으로 탄성경계요소는
임의 절점당 전체좌표계 기준의 6개 자유도(선방향 3개성분, 회전방향
3개성분)에 대해 모두 입력이 가능하며 선방향 탄성성분은 단위길이당 힘의
단위로 입력되고 회전방향 탄성성분은 단위각도(Radian)당 모멘트단위로 입력됩니다.
프로그램에 따라서
탄성경계요소의 입력방법은 다른데, 탄성경계지점이 필요한 절점에
스프링과 같은 요소를 추가로 모델링하고 그 요소의 끝점을 경계조건으로
구속시키는 방법(NISA)과 절점에 바로 스프링상수값을 입력하여
구속시키는 방법(MIDAS)이 있습니다.
선방향 탄성경계요소는
해석대상 구조물 하부의 기둥이나 Pile 또는 지반강성을 반영하는데
유용하게 사용됩니다. 지반을 모델링할 때는 지반반력계수(Modulus
of Subgrade Reaction)에 해당절점의 유효면적(Tributary Area)을
곱한 값이 사용됩니다. 이때 토질의 특성이 압축에는 유효한
반면, 인장력에 대해서는 저항할 수 없기 때문에 주의해야 합니다.
회전방향 탄성성분은
해석대상 구조물의 인접경계부위의 회전강성을 반영하는데 주로
사용되며 인접경계부위가 기둥일 경우에는 
의 값으로 결정된다. 여 기서 
는 기둥의 연결상태에 따라 결정되는 회전강성성분계수이고, I는 유효단면2 차모멘트,
그리고 H는 기둥의 유효길이입니다.
해석단계에서 강성행렬의
조합후에 특정자유도에 대해 강성성분이 없을 경우 발생할 수 있는
특이성 오류(Singular Error)를 피하기 위해 회전탄성성분을 입력할
경우에는 사용단위계에 따라 차이가 있지만 0.0001에서 0.001까지의
값이 주로 사용되며, 몇몇 프로그램들은 특이성오류를 방지하기
위해 해석결과에 거의 영향이 없을 정도의 강성을 자동으로 부여하는
기능을 내장하고 있습니다.
탄성경계요소