안정용 가새

안정용 가새의 정의

안정용 가새는 기둥이나 보의 면외 변위를 구속해 좌굴 길이를 줄이는 보강 부재다.

쉽게 말하면 가늘고 긴 부재가 휘지 않도록 옆에서 잡아 주는 부재다.

기둥은 축력에 휘고, 보는 압축 플랜지가 옆으로 밀려 비틀리며 무너진다. 가새는 이 길이를 짧게 끊는다.

기둥 가새와 K

기둥 가새는 층간에서 횡변위를 막아 유효좌굴길이계수 K를 1.0 이하로 낮춘다.

가새가 기둥 중간을 구속하면 좌굴 길이가 부재 길이와 같아진다. 그래서 K를 1.0으로 본다.

가새 간격이 커지면 횡구속이 약해져 K가 1.0보다 커진다.

기둥 가새는 층마다 같은 위치에 설치해야 K 산정의 가정이 성립한다.

좌굴 강도 원리

좌굴 강도는 오일러 임계하중 식으로 설명한다.

P_cr은 임계하중, E는 탄성계수, I는 단면 2차모멘트, K는 유효좌굴길이계수, L은 부재 길이다.

가새로 좌굴 길이가 L에서 Lb로 줄면 임계하중은 (L/Lb)²배가 된다.

이 관계는 위 식에 값을 대입하면 바로 얻어진다.

보 가새와 Lb

보 안정용 가새는 압축 플랜지의 횡변위와 비틀림을 구속해 횡좌굴을 막는다.

가새 지점 사이 거리가 비지지길이 Lb가 된다. 전체 경간을 그대로 쓰면 틀린다.

비지지길이가 짧아지면 횡좌굴 탄성모멘트 Mcr이 커져 설계휨강도가 올라간다.

Mcr은 비지지길이의 제곱에 반비례하므로 Lb를 1/2로 줄이면 약 4배가 된다.

기둥 가새와 보 가새 비교

기둥 가새와 보 가새는 막는 대상과 목적 변수가 다르다.

기둥 가새는 휨좌굴을 막아 K를 낮추고, 보 가새는 횡좌굴을 막아 Lb를 줄인다.

보 가새는 간격이 좁을수록 Lb가 줄어 설계휨강도가 커진다.

두 경우 모두 막는 방향의 강성과 강도를 함께 확보해야 한다.

시험 포인트 정리

정리하면 기둥 가새는 K를 낮추고, 보 가새는 Lb를 줄인다.

가새는 강성과 접합 상세가 함께 성립해야 지지점 역할을 한다.

가새 강성이 부족하면 지지점이 횡변위를 충분히 구속하지 못한다.

기둥 가새와 보 가새의 목적을 혼동하지 않는 것이 채점 포인트다.