가새 (diagonal bracing)
쉽게 풀면
네모난 골조가 비뚤어지지 않도록 대각선으로 걸쳐 놓은 막대예요. 사각형 액자 틀은 옆에서 살짝만 밀어도 마름모꼴로 쉽게 비뚤어지지만, 모서리를 대각선 막대로 이어주면 형태가 그대로 유지된다. 가새는 이 원리로 목구조나 경량철골조의 벽체가 비뚤어지지 않도록 잡아준다. 기둥과 보 사이에 비스듬히 놓인 부재로, 건물이 옆으로 흔들리지 않도록 버텨주는 역할을 한다.
왜 중요한가
목구조나 철근콘크리트 라멘조에서 횡력에 취약한 사각형 골조를 삼각형 형태로 안정화시켜 저비용으로 내진성능을 높이기 위해 실무에서 채택됩니다. 개구부 계획과 함께 배치 위치가 조정됩니다. 대각가새는 배치 위치에 따라 창이나 출입구를 가로막을 수 있어, 건축 계획과 구조 계획이 초기 단계부터 함께 조율되어야 한다. 대각가새는 배치 형태를 건물 외관에 그대로 드러내는 익스포즈드 브레이싱 방식으로 설계되어, 구조 요소가 곧 입면의 조형 요소가 되는 경우도 있다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
목구조 벽체에서 가새가 수평 하중 저항 성능을 확보하는 데 사용된 사례를 설명한다.
가새의 위치를 평면 전체에 고르게 분산하면 지진 시 건물의 비틀림 거동을 줄일 수 있음을 보여주는 결과이다.
조금 더 깊게 보면
가새는 브레이싱과 원리상 동일한 부재이지만 용어 사용 맥락이 목구조나 경량철골조에 더 가깝다는 차이가 있으며, 배치가 편중되면 오히려 편심을 유발해 비틀림 진동을 악화시킬 수 있습니다. 가새는 배치 방식에 따라 한쪽 대각선만 두는 단일 대각가새, X자로 교차시키는 X형가새, 보 중앙에서 만나는 V형·역V형가새, 가새 끝을 기둥·보 접점에서 일부러 떼어 링크 보를 두는 편심가새 등으로 나뉘며, 방식에 따라 부재의 항복 위치와 지진 시 에너지 소산 성능이 달라진다.
주의할 점
가새는 인장과 압축을 모두 받을 수 있어, 설계 시 압축 상태에서의 좌굴 가능성도 함께 검토해야 하며 인장에만 저항한다고 단순화해서는 안 된다.
대각가새의 접합부가 충분한 강도를 갖추지 못하면 지진 시 가새보다 접합부가 먼저 파괴되어 기대한 에너지 소산 성능을 발휘하지 못할 수 있다. 가새 부재의 단면이 지나치게 가늘면 압축 시 좌굴이 먼저 발생해 기대한 인장 저항 성능만 발휘되는 비대칭 거동이 나타날 수 있다.