좌굴의 특성에 대한 분석과 각 지지조건에 따른 좌굴하중의 변화

소개

압축력을 주로 받는 부재를 압축부재(compression members)라고 한다. 압축부재는 인장부재와는 달리 압축하중에 의해 부재의 휨변형이 증가할 염려가 있다. 압축부재의 대표적인 예로서는 기둥을 들 수 있으며, 이 밖에 축방향 압축력을 받는 상현재 및 사재, 주형을 지지하는 수직 및 수평브레이싱, 플레이트거더의 압축 플랜지 등도 압축부재의 범주에 속한다. 압축 부재는 작용하중이 어느 한계에 이르면 하중은 증가하지 않고, 변형만이 증가하여 하중을 제거한 후에도 부재형상이 원래의 형태로 돌아가지 않는 좌굴(buckling)현상이 발생하게 된다.

★ 좌굴현상에 대한 분석과 각 좌굴이 어떻게 일어나는지에 대한 이론적인 배경이 자세히 설명을 해놓았습니다. 더불어 각 지지조건에 따른 좌굴 하중의 변화에 대하여 심도있게 분석을 해놓았으며 그에 대한 결론과 고찰과정또한 상세히 기술하였습니다.

목차

1. 서론

2. 기본 이론

3. 실험 장치

4. 실험 방법

5. 실험 결과

6. 결론 및 고찰

7. 참고문헌

본문내용

1. 서론

압축력을 주로 받는 부재를 압축부재(compression members)라고 한다. 압축부재는 인장부재와는 달리 압축하중에 의해 부재의 휨변형이 증가할 염려가 있다. 압축부재의 대표적인 예로서는 기둥을 들 수 있으며, 이 밖에 축방향 압축력을 받는 상현재 및 사재, 주형을 지지하는 수직 및 수평브레이싱, 플레이트거더의 압축 플랜지 등도 압축부재의 범주에 속한다. 압축 부재는 작용하중이 어느 한계에 이르면 하중은 증가하지 않고, 변형만이 증가하여 하중을 제거한 후에도 부재형상이 원래의 형태로 돌아가지 않는 좌굴(buckling)현상이 발생하게 된다.
이러한 좌굴현상은 제작 및 시공오차, 잔류응력 등의 영향과 더불어 강도를 감소시키는 요인이 되므로 압축부재의 설계에 있어서 특히 유의하여야 한다.
우리는 이번 실험에서 이러한 좌굴현상의 특성에 대하여 살펴보고 기본적인 좌굴하중 공식을 습득하며, 축방향 압축력을 받는 기둥의 좌굴에 관하여 학습하고, 고찰해 보는 것을 목적으로 한다.

2. 기본 이론

※ 세장한 기둥

길고 가는 부재는 죄굴에 의해 파괴되는데, 통상적으로 기둥의 길이에 있어 큰 차이를 보인다. 아래 <그림 1>에서와 같이 보통의 성냥개비는 압축력에 어느 정도 강하지만,
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이때의 압축하중이 Pcrit이다. Pcrit의 편심에 의해 발생되는 모멘트는 보의 처짐에 의한 회복모멘트와 거의 균형을 이룬다. 하중이 Pcrit를 초과하게 되면 붕괴가 일어난다. 양단이 핀으로 된 세장한 기중의 좌굴하중의 값은 오일러의 좌굴공식으로 얻을 수 있다.

여기서, E : 탄성계수
I : 단면2차모멘트
L : 양단 핀지지간 길이

(2) 압축부재의 종류 및 유효계수 길이
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4. 실험 방법

(1) 경계조건에 따른 유효계수의 길이를 알아본다.

(2) 길이가 다른 다섯 종류의 알루미늄 보를 준비한다.

(3) 한 종류의 보당 각각 세 가지 양단 지지 방법(Pin-Pin, Pin-Fixed, Fixed-Fixed)에 따라 하중을 가하며 실험한다.

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참고자료

· <참고문헌 No.1> DEREK SEWARD, 구조의 이해, chapter 8
· 기문당, 2002년 2월 20일 제1판
· <참고문헌 No.2> 임해진, 강구조공학 제2판, 제 3장
· 구미서관, 2004년 3월 3일 제2판