The Determination of Critical Buckling Load Applied to Tapered Columns

일정변단면(一定變斷面) 장주(長柱)의 임계좌굴하중(臨界挫屈荷重)의 결정(決定)

New formulas to determine the critical elastic buckling load of long tapered columns are given. This study is restricted to solid round or rectangular columns with fixed-free ends as often used in highway design. The exact solution of the differential equation of the deflection curve is expressed in terms of Bessel Function and the solution is numerically evaluated using Bisection method by computer. In the F.E.M analysis of columns under their own weight, the stability problem can be resulted in a eigen value problem of conservative system. Approximate solution by the F.E.M is evaluted numerically using Jacobi method and compared with exact solution of the prismatic column to increase the precision. In addition, critical buckling load of the tapered column for every shape factor and ratio of cross-sectional change (Diameter of bottom end/Diameter of upper end) was converted into a comparable expression to critical buckling load of the prismatic column.

본(本) 논문(論文)에서는 일정변단면장주(一定變斷面長柱)의 탄성임좌굴하중(彈性臨挫屈荷重)을 구하는 각산식(咯算式)을 제시(提示)하였다. 특히, 고가도로설계시(高架道路設計時) 자주 나타나는 일단고정(一端固定) 타단자유(他端自由)인 중실원형(中實圓形) 및 구형단면(矩形斷面)에 한(限)하였다. 처짐곡선 미분방정식(微分方程式)의 정밀해(精密解)는 Bessel 함수(凾數)로 나타나는데, Bisection method를 이용하여 Computer로 수치해석(數値解析)하였다. 또 자중(自重)고려시 F.E.M에 의한 해석(解析)은 고유치(固有値) 문제(問題)가 되므로 Jacobi method를 이용하여 수치해석(數値解析)하였고, 균일단면장주(均一斷面長柱)의 정밀해(精密解)와 비교(比較)하여 F.E.M에 의한 근사해(近似解)의 신뢰도(信賴度)를 높였다. 그 결과(結果) 일정변단면장주(一定變斷面長柱)의 임계좌굴하중(臨界挫屈荷重)은 형상계수(形狀係數)와 단면변화율(斷面變化率)에 대해 균일단면장주(均一斷面長柱)의 비례식(比例式)으로 나타낼 수 있었다.