가새 (diagonal bracing)

건축학·도시계획학
한 줄 정의: 기둥과 보로 이루어진 사각형 골조에 대각선 방향으로 설치되어 횡력에 저항하는 보강 부재이다.

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 벽체는 가새를 대각선으로 설치하여 수평 하중에 대한 저항 성능을 확보하였다."

목구조 벽체에서 가새가 수평 하중 저항 성능을 확보하는 데 사용된 사례를 설명한다.

"가새 배치를 평면상 대칭으로 조정한 모델은 편중 배치 모델보다 비틀림 반응이 유의하게 감소한 것으로 나타났다."

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.

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