단면별 구조성능 비교표

비교 대상은 H형강(하중만족 단면), Cross H, Box-418×418×14.08이며, KL = 7000 mm 조건에서 요구 축력 수준을 고려한 구조성능 비교표입니다.

검토 기준 KL = 7000 mm
요구 축력 Pu = 5000 kN
비교 원칙 좌굴성능 + 효율성
Box 기준 동일 대각선·동일 면적
항목 H형강(하중만족 단면) Cross H Box-418×418×14.08 비고
단면 형상 개방형 단일 H 개방형 교차 H 폐합 정사각 Box 좌굴 거동의 기본 성격이 서로 다름
Ag (mm²) 32,195.5 22,746.7 22,746.7 H형강은 5000 kN 만족을 위해 단면 증가
Ix (mm⁴) 1,064,622,746 481,737,827 619,281,372 강축 좌굴은 H형강이 가장 유리
Iy (mm⁴) 337,341,048 481,737,827 619,281,372 약축 좌굴은 Cross H와 Box가 더 유리
Zx (mm³) 5,607,053 2,417,530 3,446,849 강축 휨-압축은 H형강이 가장 큼
Zy (mm³) 2,521,535 2,417,530 3,446,849 약축 휨은 Box가 가장 유리
Sx (mm³) 4,974,873 1,926,951 2,963,069 강축 휨강성은 H형강이 가장 큼
Sy (mm³) 1,657,696 1,926,951 2,963,069 약축 휨 및 약축 좌굴은 Box가 가장 유리
rx (mm) 181.8 145.5 165.0 강축 세장비는 H형강이 유리 가능
ry (mm) 102.4 145.5 165.0 약축 세장비는 Cross H와 Box가 더 안정적
J (mm⁴) 8,675,302 1,425,600 927,794,908 비틀림좌굴 저항은 Box가 가장 큼
Cw (mm⁶) 13,359,042,855,048 28,212,494,080,907 0 워핑저항은 Cross H가 가장 크고, Box는 폐합단면으로 0 처리
정리: 본 비교는 단순 최대값 경쟁이 아니라 KL = 7000 mm 조건에서 요구 축력 5000 kN을 얼마나 합리적으로 만족하는가에 초점을 두었습니다. 따라서 요구 성능을 초과하는 과잉성능은 반드시 유리하다고 보기 어렵고, 좌굴 안정성과 효율성을 함께 판단하는 것이 적절합니다.