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기둥 좌굴하중 계산기

오일러 좌굴하중 Pcr = π²EI/(KL)²과 세장비를 구합니다. 단부조건 K는 이론값과 설계 권장값을 함께 고를 수 있고, 오일러 식이 성립하지 않는 짧은 기둥 구간도 알려 줍니다.

탄성계수 205GPa · 항복강도 275MPa

mm
mm
m

좌굴하중 (실무 곡선)

212.9kN

21.71tf · 세장비 88.3 · 중간 기둥 (비탄성 좌굴)

유효길이 KL3,000mm (K=1)
약축 회전반경 r33.97mm
세장비 KL/r88.3
오일러 좌굴하중313kN
오일러 좌굴응력259.4MPa
실무 곡선 좌굴하중212.9kN
실무 곡선 좌굴응력176.5MPa · 비탄성 좌굴
재료가 그냥 항복하는 하중331.8kN
단면적1,206mm²
약축 단면2차모멘트 I1,392,153mm⁴
강축 단면2차모멘트1,392,153mm⁴
1.5m (0.5배)296.9kN · 세장비 44
2.25m (0.75배)258.5kN · 세장비 66
3m (1배)212.9kN · 세장비 88
4.5m (1.5배)122kN · 세장비 132
6m (2배)68.6kN · 세장비 177

길이가 제곱으로 들어갑니다.

양단 힌지 (K=1)212.9kN
양단 고정 (K=0.65)275kN
일단 고정 · 타단 힌지 (K=0.8)249.7kN
일단 고정 · 타단 자유 (K=2.1)62.2kN
양단 고정 · 한쪽 이동 가능 (K=1.2)175.1kN
일단 고정 · 타단 힌지 · 이동 가능 (K=2)68.6kN

양 끝을 어떻게 잡느냐가 결정적입니다.

약한 축으로 휩니다. 좌굴은 단면2차모멘트가 가장 작은 축을 중심으로 일어납니다. 자를 세워 눌러 보면 늘 얇은 쪽으로 휘는 것과 같습니다. 그래서 이 계산에는 I가 큰 쪽이 아니라 작은 쪽을 씁니다 — 보의 처짐과 정반대입니다. 이 단면은 약축 1,392,153mm⁴, 강축 1,392,153mm⁴입니다.
길이가 제곱으로 들어갑니다. P_cr = π²EI/(KL)²이므로 기둥을 두 배로 길게 하면 견디는 힘이 4분의 1로 줍니다. 단면을 키우는 것보다 중간을 잡아 주는 쪽이 훨씬 효과가 크고, 실제 기둥에 가새와 중간 지지가 들어가는 이유입니다.
이론값과 권장값이 다릅니다. 양단 고정의 이론 K는 0.5지만 설계에서는 0.65를 씁니다. 완전한 고정은 현실에 없기 때문이고, AISC 360과 KDS 14 31 10이 같은 표를 씁니다. 가장 흔하고 기준이 되는 조건입니다. 양 끝이 돌 수는 있지만 옆으로 밀리지는 않습니다.
안전율이 들어 있지 않습니다. 여기 값은 공칭 좌굴하중이라 설계에는 φ(=0.90)나 Ω(=1.67)를 따로 적용해야 합니다. 실제 기둥에는 편심하중, 초기 휨, 잔류응력, 국부좌굴, 접합부의 실제 구속 상태가 함께 작용하므로 이 계산기는 학습용으로만 쓰십시오. 실제 설계는 구조기술사의 검토가 필요합니다.

계산 방법

  1. 1재료와 단면 모양·치수를 고릅니다.
  2. 2기둥 길이와 단부조건을 넣습니다. 양 끝을 어떻게 잡느냐가 결정적입니다.
  3. 3유효길이계수 K를 이론값으로 볼지 설계 권장값으로 볼지 고릅니다.
  4. 4좌굴하중과 세장비를 확인하고, 오일러 식이 성립하는 구간인지 함께 봅니다.

자주 묻는 질문

오일러 식 Pcr = π²EI/(KL)²로 구합니다. E는 탄성계수, I는 약축 단면2차모멘트, K는 단부조건에 따른 유효길이계수, L은 기둥 길이입니다. 길이가 제곱으로 들어가므로 기둥을 두 배로 길게 하면 견디는 힘이 4분의 1로 줍니다.

좌굴은 언제나 가장 약한 축으로 일어나기 때문입니다. 자를 세워 눌러 보면 늘 얇은 쪽으로 휩니다. 보의 처짐 계산에서 큰 쪽을 쓰는 것과 정반대이니 주의해야 합니다.

양단 힌지 1.0, 양단 고정 0.5, 일단 고정 타단 힌지 0.7, 일단 고정 타단 자유 2.0이 이론값입니다. 다만 완전한 고정은 현실에 없어 설계에서는 각각 1.0 · 0.65 · 0.8 · 2.1의 권장값을 씁니다. AISC 360과 KDS 14 31 10이 같은 표를 씁니다.

맞지 않습니다. 세장비가 λ₁ = π√(E/Fy)보다 작으면 오일러 응력이 항복강도를 넘어, 실제 기둥은 휘기 전에 재료가 먼저 항복합니다. 강재 기준으로 λ₁은 대략 85 언저리이며, 이 계산기는 그 경계를 넘었을 때 따로 알려 줍니다.

오일러 식이 맞지 않는 구간까지 이어 쓰는 설계 곡선입니다. 세장비가 4.71√(E/Fy) 이하면 Fcr = 0.658^(Fy/Fe)·Fy, 넘으면 Fcr = 0.877·Fe를 씁니다. 4.71은 어림수가 아니라 1.5π이고, 0.877은 안전율이 아니라 실제 기둥에 늘 있는 초기 휨을 반영한 값입니다.

안 됩니다. 여기 값은 안전율이 들어 있지 않은 공칭 좌굴하중이라 설계에는 φ(=0.90)나 Ω(=1.67)를 따로 적용해야 합니다. 편심하중, 잔류응력, 국부좌굴, 접합부의 실제 구속 상태도 다루지 않으므로 학습용으로만 쓰고 실제 설계는 구조기술사의 검토를 받으십시오.

알아두면 좋은 점

  • 오일러가 1744년에 푼 식입니다. 가늘고 긴 기둥은 재료가 으스러지기 전에 옆으로 휘어 무너집니다.
  • 좌굴은 단면2차모멘트가 가장 작은 축으로 일어나므로 I_min을 씁니다.
  • 단부조건의 이론값과 설계 권장값을 나란히 두었습니다. 권장값이 언제나 더 보수적입니다.
  • 압축재의 세장비 상한으로 흔히 200을 씁니다. 계산상 견디더라도 그보다 가늘면 운반·시공 중에 쉽게 휩니다.
  • 탄성계수는 대표값입니다. 정확한 값이 필요하면 제품 자료를 쓰십시오.
  • 휨에 의한 처짐은 보 처짐 계산기를 보세요.

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마지막 검증: 2026년 8월 30일 · 결과는 참고용 추정치입니다.