강구조

H형강 규격표 보는 법 — 중량계열과 세폭계열은 뭐가 다른가

· 수정

강재 카탈로그를 펼치면 숫자가 빽빽합니다. A, Ix, Iy, Zx, rx… 대부분은 구조 계산에서 한 번씩 쓰는 값인데, 어떤 값을 봐야 하는지 알면 부재 선정이 훨씬 빨라집니다.

이 글에서는 호칭 읽는 법과 각 항목의 의미를 정리하고, 같은 무게에서 계열에 따라 성능이 얼마나 갈리는지 실제로 계산해 비교합니다.

호칭 읽는 법

H - 300 × 300 × 10 × 15
    ─┬─   ─┬─   ─┬   ─┬
     H     B    t1   t2

H  : 높이 (전체 춤)
B  : 플랜지 폭
t1 : 웨브 두께
t2 : 플랜지 두께

단위는 모두 mm입니다. 즉 높이 300, 폭 300, 웨브 10mm, 플랜지 15mm인 H형강입니다.

두 가지 계열

H형강은 H와 B의 관계에 따라 크게 둘로 나뉩니다.

계열 특징 예
중량계열 H ≈ B (정사각형에 가까움) H-300×300, H-400×400
세폭계열 H ≈ 2B (홀쭉함) H-400×200, H-300×150

이름은 비슷해 보여도 성능 특성이 완전히 다릅니다.

규격표 항목이 뜻하는 것

기호 이름 어디에 쓰나
A 단면적 축력 검토, 무게 산정
w 단위중량 고정하중 산정, 물량
Ix, Iy 단면2차모멘트 처짐 계산
Zx, Zy 단면계수 휨응력 검토
rx, ry 회전반경 좌굴 검토 (세장비)
r 필렛 반경 접합 상세, 스캘럽

x는 강축(수평축), y는 약축입니다. 보통 x축으로 휨을 받도록 세워 씁니다.

기억할 관계는 세 가지입니다.

처짐  ∝ 1 / I      →  Ix가 크면 덜 처진다
휨응력 = M / Z      →  Zx가 크면 휨에 강하다
세장비 λ = kL / r   →  r이 작으면 좌굴에 약하다

같은 급인데 성능이 갈립니다

여기가 이 글의 핵심입니다. 두 단면을 비교해 보겠습니다.

항목 H-300×300×10×15 H-400×200×8×13
계열 중량 세폭
단면적 A 117.0 cm² 81.9 cm²
단위중량 w 91.8 kg/m 64.3 kg/m
Ix (강축) 19,933 cm⁴ 22,965 cm⁴
Iy (약축) 6,752 cm⁴ 1,735 cm⁴
Zx 1,329 cm³ 1,148 cm³
rx 13.05 cm 16.74 cm
ry (약축) 7.60 cm 4.60 cm

정리하면 이렇습니다.

비교 H-400×200이
무게 30% 가볍다
강축 Ix 15% 크다
강축 Ix / 무게 65% 효율적
약축 ry 39% 작다

더 가벼운데 강축 성능은 오히려 좋습니다. 재료를 위아래로 멀리 보낼수록 I가 커지기 때문입니다. I는 중립축에서의 거리 제곱에 비례합니다.

대신 대가가 있습니다. 약축이 크게 약해집니다.

단면 Ix / Iy
H-300×300 3.0배
H-400×200 13.2배
H-300×150 13.7배

세폭계열은 강축과 약축의 차이가 13배를 넘습니다. 한쪽으로만 강한 단면입니다.

그래서 어디에 쓰나

부재 권장 계열 이유
보 세폭계열 휨이 강축으로만 걸리고, 슬래브가 횡좌굴을 잡아 줌
기둥 중량계열 양방향 좌굴을 모두 검토해야 하므로 약축이 중요

보는 옆으로 넘어가지 않게 잡혀 있습니다. 슬래브나 데크가 상부 플랜지를 붙잡아 주므로 약축이 약해도 됩니다. 그래서 무게 대비 강축 효율이 좋은 세폭계열을 씁니다.

기둥은 어느 쪽으로든 좌굴할 수 있습니다. 좌굴은 항상 r이 작은 축에서 먼저 일어나므로, 약축 ry가 작으면 그 값이 설계를 지배합니다. H-400×200을 기둥으로 쓰면 ry = 4.60cm가 발목을 잡습니다. 같은 4m 기둥에서 세장비가 H-300×300보다 1.65배 나빠지는데, 자세한 계산은 세장비와 좌굴 — 압축부재 검토의 기초에 정리했습니다.

단, 보라도 횡지지가 없으면 얘기가 달라집니다. 시공 중이거나 노출 보라면 횡좌굴 검토가 필요하고, 이때는 세폭계열이 불리합니다.

계산값과 규격표 값이 다른 이유

위 수치는 판 치수만으로 계산한 값입니다. 실제 H형강은 웨브와 플랜지가 만나는 곳에 필렛(라운딩) 이 있어 단면이 조금 더 두껍습니다.

그래서 KS 규격표 값은 계산값보다 2~4% 큽니다. 예를 들어 H-300×300×10×15는 계산으로 A = 117.0cm²인데 규격표는 118.4cm²입니다.

계산값이 안전측이므로 개략 검토나 조립 단면(빌트업 플레이트 거더)에는 그대로 써도 되지만, 압연 H형강의 성과품 수치는 규격표를 인용하세요.

치수를 넣어 바로 계산해 보려면 단면 성능 계산기를 쓰시면 됩니다. 표준 호칭 20종을 프리셋으로 넣어 두었습니다.

실무에서 자주 틀리는 지점

호칭의 “300”을 폭으로 읽는 경우

앞의 숫자가 높이입니다. H-300×150은 높이 300, 폭 150입니다. 도면에서 세워진 방향과 헷갈리면 강축·약축이 뒤바뀝니다.

기둥에 세폭계열을 그대로 쓰는 경우

보 물량이 남는다고 같은 단면을 기둥에 돌려 쓰면, ry가 작아 세장비에서 걸립니다. 기둥은 약축 기준으로 검토해야 합니다.

Z와 I를 섞어 쓰는 경우

처짐은 I, 휨응력은 Z입니다. Z = I / c이므로 관계는 있지만 용도가 다릅니다. 처짐 검토에 Z를 넣으면 단위부터 맞지 않습니다.

강축이 항상 x축이라고 가정하는 경우

단면을 눕혀 쓰면 강약이 뒤집힙니다. 규격표의 x·y는 표준 자세 기준이므로, 실제 설치 방향을 확인하고 대응시켜야 합니다.

자주 묻는 질문

같은 무게면 무조건 세폭계열이 유리한가요?

강축만 보면 그렇습니다. 위 비교에서 강축 효율이 65% 좋았습니다. 하지만 약축이 39% 약하므로, 약축 좌굴이나 양방향 휨이 있으면 불리합니다. 하중이 한 방향인지 먼저 확인하세요.

rx와 ry 중 어느 쪽으로 세장비를 검토하나요?

작은 쪽입니다. 좌굴은 약한 축에서 먼저 일어납니다. 다만 좌굴길이 kL이 축마다 다르면 (한쪽만 중간 지지가 있는 경우) kL/r을 각각 계산해 큰 값으로 검토합니다.

규격표에 없는 단면은 어떻게 하나요?

플레이트를 용접한 빌트업 단면을 씁니다. 이 경우 필렛이 없으므로 판 치수 계산값이 곧 실제 값입니다. 단면 성능 계산기의 H형강 탭에 치수를 직접 넣으면 됩니다.

단위중량은 왜 규격표마다 조금씩 다른가요?

강재 밀도와 필렛 반영 방식의 차이 때문입니다. 본문은 7,850 kg/m³ 기준입니다. 물량 산출에서는 규격표 값을 그대로 쓰는 것이 안전합니다.

정리

  • 호칭은 높이 × 폭 × 웨브 × 플랜지 순서입니다. 앞이 높이입니다.
  • I는 처짐, Z는 휨응력, r은 좌굴에 씁니다.
  • 세폭계열은 강축 효율이 65% 좋지만 약축이 39% 약합니다.
  • 보는 세폭, 기둥은 중량이 기본입니다. 보라도 횡지지가 없으면 재검토하세요.
  • 계산값은 필렛이 빠져 규격표보다 2~4% 작습니다. 성과품에는 규격표를 인용하세요.

치수를 넣어 A·I·Z·r을 바로 뽑으려면 단면 성능 계산기를, 단위 환산은 구조 단위 환산기를 쓰시면 됩니다.

  • #H형강
  • #규격표
  • #단면성능
  • #강구조
  • #구조설계