목조주택 10> 벽체구조...1510

 

 

4. 벽골조

 

 

<1. 목조주택의 구조... 오늘은 벽체의 구조다... 자주 보자...>

<2. 목구조의 부재 명칭... 이름을 알아야 대화가 된다...^^>

 

 

     토대까지 기초공사로 보면, 그 다음 바닥장선깔기가 이루어져야 하는데, 국내의 일반적인 목조주택에서는 기초판 위에 곧바로 바닥난방이 시작되기 때문에 바닥장선이 생략되는 경우가 대부분이다.

 

<3. 기초와 토대와 장선... 국내 현실보다 북미의 매뉴얼이 곧바로 수입된 관계로, 기초벽 위로 장선이 깔린 단면도가 대부분이다... 장선을 빼고 봐야할 듯...>

<모형-기초 토대위 바닥구조... 물론 실습을 위해 모형을 만들어보는 나로서는 이런 구조도 모형에 적용해보고자 했다... 해서 만든 게 사랑방 바닥을 콘크리트 기초가 아닌 장선을 까는 방식을 적용했던 것...>

<모형-장선 위 깔도리... 그런데 내가 모형을 만들면서 고민 됐던 부분이 장선 위에 깔도리는 몇개를 놔야 하는가였다... 물론 이 내용은 바닥구조에서 살펴봐야 하는 것이지만, 토대위 장선구조의 도해와 내가 만든 모형을 비교해보기 위해 여기에 올린 것인데, 나는 장선 위에 삼중의 깔도리를 두고 스터드가 세워진 것이니, 이것도 나의 잘못인 거 같다... 위쪽 도해에는 장선 + 바닥덮개 + 밑깔도리 + 스터드로 깔도리가 1단이다. 횡력에 취약해지는 등 구조에 문제가 생기든지, 자재의 낭비든지... 이번에 내가 만든 모형, 자세히보면 헛점투성이다. 그래서 이렇게 다시 교재를 살펴보고 있는 것이지만...^^ >

 

 

 

     세계에서 유일하게 온돌문화를 가진 국내주거문화의 특성인지, 기초벽 위에 장선이 깔리는 북미식 주택과 달리, 방통미장에 필요한 110~130mm의 두께를 확보하기 위해 토대를 포함 3단의 규격재를 겹친 다음 곧바로 스터드가 시작되기 때문에(통상 아파트의 경우, 충간소음방지재 20~30mm + 단열을 위한 기포콘크리트 60~70mm + 난방배관과 방통미장 40mm가 시공된다. 목조주택에서는 단열재깔기 + 비닐깔기 + 기포콘크리트 + 방통미장으로 시공된다고 한다), 여기에서는 벽골조를 먼저 정리하고, 바닥골조는 뒤에서 살펴보기로 한다.

 

<4. 모형-토대... 토대 위로 투바이를 두겹을 깔고 스터드를 세웠다... 38mm x 3EA니까 114mm, 실러 두께까지 116mm니까 방통두께가 나온다...>

 

 

 

     4-1. 스터드 규격

 

     벽 구조재(이하 스터드 'stud'라 한다)는 2등급, 38mm 이상 규격에, 최대 650mm 이하 간격으로 시공되는데, 가장 일반적인 간격이 407~610mm로 합판이나 OSB 등 벽덮개(앞으로는 ‘OSB'로 통일한다) 시공이 용이하도록 한다. 그리고 스터드는 통상(내력벽 비내력벽 모두) 38x89mm의 투바이(포) 규격재가 사용되며, 단열을 보완하거나 2~3층으로 올릴 경우 외벽은 2x6 규격재를 사용해야 한다.

 

<5. 모형-스터드 제작... 공사가 시작되면서 제일 먼저 해야할 일은 치목일 거 같다... 스터드와 장선, 서까래 등의 부재를 소요되는 개수 만큼 사전에 가공하는 것이 좋다고 생각된다... 모형주택에서는 141mm로 재단한 스터드만 600개가 넘었던 거 같다. 나중엔 세어보지도 않았다... 이만한 규모의 목조주택에 들어갈 스터드 등 부재의 개수들까지 파악하려던 처음 의도를 살리지 못한 셈이다...^^>

<6. 내력벽의 규격... 별도의 측방지지재가 없을 경우 3m까지 스터드만 세워도 구조에 무리가 없고, 2x6 규격재는 2층까지 610mm 간격, 3층일 경우에는 1층만 406mm 간격으로 시공하면 된다... 또 2x4 규격재는 3층주택일 경우 1층에 사용해서는 안 되고, 아래층은 406mm, 2층은 610mm 간격으로 시공하면 된다는 말이다...>

<7. 모형-스터드 규격... 내가 만든 설계안은 장변 15.9 x 단변 8.8m의 크기였기 때문에, 모형주택 배율이 1/10이면 너무 커 1/20 배율로 만들었는데, 내민처마까지 계산하면 모형주택의 크기는 장변 855mm, 단변 500mm가 된다... 그리고 기단부 바닥에서 처마까지 높이를 2.4m로 잡았기 때문에, 처마길이 60cm에 지붕경사도 10:7를 고려하면 외벽의 높이는 2,82m가 된다. 해서 스터드 길이는 141mm로 재단하고, 단층주택인 만큼 2바이4 규격이면 충분하다고 생각했다... 그런데 1/20의 배율이면 모형주택의 스터드는 2x4.5mm가 되어야 하지만, 이 경우 재단의 정밀성이나 모형의 안정성이 떨어진다고 생각됐고, 보드판의 두께가 5mm인 점과 스터드의 가로세로비를 감안하여 5x15mm로 재단했다. 즉 1/20 배율을 고려하면 4바이12이지만, 모형에서는 2바이6의 규격으로 생각하기로 했다...>

 

 

 

     4-2. 벽체 시공순서

 

     시공순서는 맨 먼저 창문이나 문이 시공될 부위에 설치할 헤더 header 제작 - 킹스터드 king stud(혹은 regular stud) 세우기 - 헤더부착 후 하부 옆기둥 trimmer stud 세우기 - 창틀받침 window sill - 짧은 스터드 window stud - 이중 깔도리(밑깔도리 + 위깔도리 top plate) 순서다.

 

<8. 벽체구조의 구성요소...>

<9. 모형-벽체... 지붕구조가 결정되기 전, 평면이해를 위해 임시로 조립했기 때문에, 토대와 깔도리가 아직 시공되지 않은 상태다...>

<10. 모형-벽체높이... 여기서 계산착오가 발견됐다. 스터드를 141mm로 가공한 상태에서 깔도리를 이중이 아닌 삼중으로 시공했으니 156mm, 즉 벽체 높이가 2.82m가 아닌 3.12m가 된 상태에서 지붕 서까래가 걸쳐지게 됐다. 서까래 끝막이를 제외하더라도 벽체가 본래 설계보다 30cm 높아진 만큼 건물의 총높이와 벽체와 지붕의 비례가 틀려졌다...> 

<모형-다락방... 높아진 부분을 어떻게 할까? 다시 뜯어서 낮출 수는 없고, 설계변경을 하면서 다락방을 신설했기 때문에, 기준층은 반자틀 높이를 2.3~2.4m로 원안대로 시공하지만, 다락방 하부는 2.1~2.2m로 내부층고를 낮추는 대신, 높아진 20cm를 다락방이 생활공간으로 불편이 없도록 조절하면 될 거 같았다... 좋게 말하면 공간확보고, 솔직히 말한다면 잔머리다...^^>

 

 

 

     4-3. 헤더

 

     먼저 문이나 창문 등에 설치할 헤더(조적조의 인방으로 이해할 수 있겠다)를 살펴보면, 헤더는 벽체에 생기는 개구부(문과 창문 등)로 인해 스터드가 생략될 수밖에 없는 만큼 상부하중을 벽체에 균등하게 분산시킬 수 있는 구조다.

 

<11. 벽골조의 명칭...>

<12. 헤더의 역할... 이 도해와 아래의 도해를 자세히 봐두자...>

 

 

     때문에 상부하중이 걸리지 않는 곳에서는 헤더설치가 필요 없지만, 개구면적이 클수록 헤더의 두께나 헤더를 받쳐 줄 옆기둥(트리머) 개수는 증가하게 된다. 일반적으로 개구부 넓이 1.8m까지 하나, 1.8~3m 이내면 두 개, 3m 이상이면 3개를 세운다.

 

<13. 헤더와 트리머 개수...>

 

 

     또한 창문이나 문 크기에 비례해 헤더규격도 커지는데, 8~12인치 규격재를 세워 만든 헤더는 3m 이내면 두겹으로 만들되, 구조적 힘을 받기 위해 붙여서 제작해야 한다.

 

<14. 헤더/스크랩... 이렇게 제작된 헤더는 두 개만큼의 힘을 받는 게 아니라, 하나의 부재만큼만 하중을 받는다. 때문에 이 헤더는 하나의 힘만 받는 헤더로 생각해야할 거 같고, 만약 두 개의 힘을 받도록 설계됐는데 이렇제 제작했다면, 잘못 만든 것이다... 내부에 단열재를 넣기 위해 만들었겠지만, 공간을 띄워 벽체 양쪽에 맞출 경우 힘은 하나의 부재가 받는 것과 동일하기 때문에 의미가 없다. 헤더나 보 모두 현장에서 제작하는 구조재는 일체화시킬 때 힘을 받을 수 있다... 공장에서 제작된 헤더의 경우, 규격재 사이에 철판을 끼워넣어 구조적 힘을 증대시키기도 한다...>

 

<14. 모형-헤더제작... 벽체를 시공하기 위해서 제일 먼저 할 일은 헤더를 제작하는 것이다. 그래서 스터드를 재단한 다음 곧바로 헤더제작에 들어갔는데, 여기에서도 잘못이 발견됐다... 위 도해들과 모형제작에 다른 점이 두가지 있는데(빨간색과 초록색), 헤더 상하부를 투바이로 마감을 했다는 점과, 창틀받침을 먼저 시공하면서 트리머가 잘렸다는 점이다... 목재의 특성을 생각해보면 길이방향이 횡단면보다 모든 응력이 강하다. 그런 점에서 보면 2바이 8~12 규격재로 만드는 헤다 상하부에 두바이포가 있는 것 보다 없는 게 구조적으로는 더 좋을 거 같은데, 단열재 부착 등 시공편의를 생각하면 두바이포로 상하를 마감해 놓는 게 좋을 거 같기도 하다... 실습시간에는 후자의 방법으로 제작했던 방법을 그대로 적용했던 것인데, 어느 게 더 안정적인지 모르겠다...>

<15. 모형-헤더제작의 문제점... 두 번째 문제점은 창틀받침이 먼저 시공되면서 트리머가 단절된 것은 구조적으로 문제가 없는가다... 긴 것보다 짧은 게 안정적이기는 하지만, 부재를 이어붙인 것과 같은 의미기 때문에 이건 잘못된 거 같다... 물론 헤더를 다 만들고 벽체까지 부착된 상태에서 교재를 다시 보며 잘못을 확인했기 때문에 고치지 않고, 용서하기로 했다...ㅠㅠ>

 

 

     그리고 서까래를 통해 전달되는 힘을 벽체에 분산시키는 곳에 설치될 헤더는, 겹쳐진 면이 건물의 안쪽에 설치되는 것이 좋고(단열재의 연속성을 고려해 헤더가 바깥쪽을 향할 수도 있다. 어차피 스터드로 인해 단열재가 끊어지는 만큼, 큰 의미가 없다고 생각한다), 헤더 위쪽에 보나 기둥이 세워질 경우, 3장 이상 겹쳐서 제작하고(이 정도 두께면 현장에서 제작한 보와 같은 개념이 된다), 두께와 넓이에 비례해 트리머 개수를 늘려 활열 등의 파손을 방지해야 한다(콘크리트구조의 사인장 크렉에 대응하는 개념으로 이해하면 좋다).

 

<16. 모형-헤더 주변 킹스터드... 본래 도해대로라면 헤더 좌우 킹스터드와 트리머로 압축력을 견디게 되어 있는데, 나는 킹스터드를 하나씩 더 붙였다(노란색)... 물론 OSB 부착을 위해 스터드를 배치하다보면 킹스터드와 붙을 수도 있지만, 나는 압축에 의한 킹스터드의 좌굴, 즉 벌어짐을 방지하기 위해 하나씩을 추가한 면이 없지 않다... 단층으로 지으면서 투바이포도 아닌 투바이식스 규격재를 사용하고, 610mm가 아닌 407mm 간격으로 시공하면서도 이런 보강을 한다? 목조구조에 대한 나의 경험치가 없음과, 아직은 구조에 대한 신뢰가 없다는 반증이 아닐까 싶은데, 이건 낭비라고 생각된다...>

 

 

 

     4-4. 모서리 스터드 시공

 

     그 외 시공상 주의할 점으로는 두 개 이상의 벽체가 만나는 모서리를 시공할 때 스터드는 최소 2개 이상, 일반적으로 3개로 구성하는 것이 좋다. 석고보드 시공 등 내부벽체마감이 가능하게 하기 위함이다.

 

<17. 교차벽에서의 모서리 스터드... 벽체의 끝막이 스터드 외에 석고보드 취부용 인테리어 월 스터드 하나를 미리 추가해 놓아야 한다... 석고보드 코너 부착용 철물을 사용할 경우 석고보드용 스터드를 생략할 수도 있지만, 교차벽의 일체성을 보강하는 차원에서라도 추가하는 게 좋다고 생각된다...>

<18. 모형-모서리 스터드... 모형을 만들면서 벽체가 교차하는 부분은 사전에 보강하였다...>

 

 

 

     4-5. 스터드의 따냄과 천공, 이음

 

     또한 목조주택의 장점 중 하나는 벽체나 바닥, 천장 등 구조체를 필요에 의해 현장에서 자유롭게 가공할 수 있다는 점이다. 철근콘크리트 벽체와 달리 목조주택에서는, 스터드가 시공된 후에도 구멍을 뚫거나 따내고 전선이나 설비배관 등을 자유롭게 시공할 수 있다. 문제는 천공하는 위치나 크기인데, 규격재의 1/3 이하까지 허용되고 있다.

 

<18. 철근콘크리트 구조는 벽이나 바닥=천장 구조체 속에 전기설비 및 기계설비 배관이나 배선이 매립된다... 사전에 시공되고 매립되기 때문에 잘못되거나 막히면 재시공을 위해 구조체를 훼손해야만 한다... 이에 비해 경량목구조에서는 스터드나 장선, 외부 OSB까지 시공한 다음, 전기 및 설비배관을 진행한다. 후속공정인 것이다... 구조체 시공 이후 현장에 맞춰 설비가 시공되는 것도 장점이지만, 수정이 자유롭고, 따냄과 천공이 허용치를 초과할 경우 철물재로 보강이 가능해, 과다비용 투입 없이도 보수, 보강이 가능하다는 것도 큰 장점이다...>

 

 

     그리고 경량목조의 경우 하나하나의 부재가 모두 구조재인만큼, 수직재인 스터드는 중간 이음이나 땜방이 발생하지 않게 가공되어야 하고, 수평재인 깔도리나 헤더 등은 겹친 위치가 집중되지 않도록 조정해야 한다.

 

<19. 벽체이음... 모형을 만들면서 나는 많은 이음과 땜방을 했다... 마지막엔 자재가 부족했기 때문이기도 하지만, 목재를 항상 땜방용으로만 사용했던 나의 관성도 반성해야겠다는 생각도 들었다... 지금 나는 구조체를 만들고 있다!!...>

 

 

 

     4-6. 벽체덮개(OSB)

 

     마지막 스터드나 장선, 서까래 등 선형각재로 시작한 목구조의 완성은 합판이나 OSB 등 판재(가장 많이 사용하는 ‘OSB'로 판재/덮개관련 용어를 통일하기로 했는데...)로 마무리된다는 점을 명심해야 할 거 같다. 각재와 달리 목재의 수축과 변형을 고려하여 2~3mm씩 간격을 떨어뜨려 시공해야하는 OSB는, 직하중을 받는 구조는 아니지만, 소극적으로는 벽체의 가새 역할과 변형/이탈 등을 방지하면서, 스터드의 구조를 분산하는 역할을 담당하기 때문에, 각재와 항상 직각방향으로 시공해야 한다. OSB는 내부일 경우 바닥재(18mm) 보다 얇은 9~12mm를, 외부는 필요에 따라 15~25mm를 사용한다.

 

<20. 바닥덮개의 최소규격... 벽체 판재의 최소두께와 못의 최소길이표다... 못은 벽체나 바닥, 지붕이 비슷한데, OSB의 끝부분은 150mm 이하, 그 외 가운데는 300mm 간격 이내로 시공한다...>

<21. 내력벽... 바닥면적 60㎡까지 기둥없이 벽체가 버틴다면 이건 대단한 거 아닐까? 쉽게 생각하면 발코니를 뺀 24평형 아파트에 내벽이 하나도 없다는 말이 되니까... 원칙과 기준대로만 지은다면 경량목구조는 대단히 효율적이며 합리적이고, 경제적인 건축구조다. 우리의 현실정이 어떤가와 무관하게 경량목조건축구조에 대한 믿음부터 가져야 할 듯 싶다...>