목조주택 11> 바닥구조...1510

 

 

 

 

 

     5. 바닥구조

 

     바닥구조는 1층이든 2층이든 바닥에 깔리는 구조를 통칭하는 것으로, 보와 장선, 보막이재와 덮개(합판, OSB 등 판재)를 일컫는다. 2층이상 구조면 당연히 있을 것이고, 단층주택이더라도 지하층 슬라브가 없거나 다락방이 있는 경우면 바닥구조는 생길 수밖에 없다. 모형을 만들면서 이 구조에 대해 생각해보기 위해, 사랑방 바닥을 높이고, 침실과 현관전실에 다락방을 만들었던 만큼 내가 만든 모형에도 해당한다.

 

<1. 바닥구조시스템... 철학에서 개념을 이해하는 것처럼, 부재의 명칭을 아는 것은 매우 중요하다... 문제는, 현장에 가보면 훨씬 세부적인 부분까지 저마다의 명칭이 있다는 것이고, 심지어 작업하는 팀마다 통용하는 명칭이 다르다는 점일 거 같다...>

<2. 모형-침실 다락방... 모형에서는 2바이12 규격재를 생각했으나, 스터드와의 차별성을 두기 위해 20mm 두께로 가공했다... 결국 실제 배율에 적용하면 장선규격에서 10cm의 차이가 발생한다... 아무튼 장선은 구조를 생각하여 외부응력에 크게 작용할 수 있도록 단변방향으로 깔았다... 철근시공시 주근 방향처럼...>

 

 

 

     5-1. 바닥장선재의 규격

 

     바닥에 까는 규격재를 장선 joist이라 부르는데, 장선은 최소 두께 38mm이며, 2바이6~12 규격재를 세워서 시공하고, 최대간격은 650mm(전형적인 시공간격은 304, 406, 610mm로, 벽체 보다 조밀한 간격인 304mm가 추가된다. 벽체보다 큰 힘을 받기 때문이다)다. 다만 장선의 규격은 양끝 지지점 사이의 간격인 경간폭에 맞춰 선택하게 되는데, 개인적인 생각이지만 일반 규격재보다 I-joist를 사용하는 것이 좋다고 생각한다.

 

<3. 바닥경간표 1>

<4. 모형-현관전실 다락방... 이번에 만든 모형에는 3곳에 바닥구조가 있었다. ① 현관전실 2.7x3.0m, ② 사랑방 4.8x3.0m, ③ 침실 4.8x2.7m 크기로, 사랑방은 기초 위에 곧바로 장선이 있는 경우고, 현관전실과 침실은 다락방 구조다... 또 침실은 하부가 3.3+1.5m 간격으로 구획된 두 공간 위에 배치되어, 하부에 T자 형식의 칸막이벽으로 지지되고 있다. 때문에 보일러실과 욕실벽이 받치고 있는 1.5m 구간은 구조적으로 큰 문제가 없어, 실제 독립된 상태로 버틸 구조는 3.3m 구간의 경간이다... 내 모형에서는 2바이12 규격재를 407mm 간격으로 시공했으니까, 위 경간표는 물론 하중이 가중된 아래의 경간표에도 적합한 것으로 확인된다... 이 경간표를 확인하지 않은 채 상식에 의지해 모형을 다 만들고, 복습차원에서 맞춰 보고 있는 게 문제라면 문제다...ㅠㅠ>

 

 

     장선은 통상 2x8이상이 사용되며, 주로 2x10이나 2x12인치 부재가 많이 사용되는데, 2x12를 간격 300mm로 시공할 경우 최대 경간길이는 낙엽송일 경우 5.38~6.3m, 소나무는 5.23~5.75m, 잣나무는 4.39~5.4m까지 가능하지만(적재와 고정하중이 클수록 경간은 짧아진다), 이 이상을 넘을 경우 구조계산이 필요하다고 한다. 참고로 온돌마루를 시공하는 국내여건을 고려하면 몰탈층의 하중이 추가되는 만큼 북미의 기준표보다 경간의 길이나 간격을 좁힐 필요가 있는데, 이때 보나 빔 등을 적절히 배치하면 해결될 수 있을 것으로 생각된다.

 

<5. 바닥경간표 2... 적재하중과 고정하중이 표1에 비해 1.0kPa가 큰 만큼, 최대 경간의 폭이 좁다... 건축구조기준을 확인해야 될 이유다...>

 

 

 

     5-2. 바닥구조와 보

 

     그런데 모형을 만들면서 바닥구조 위에 지붕의 하중을 받치는 기둥이 선 경우가 발생했음에도 불구하고, 나는 보나 빔 등에 대해 충분히 생각하지 못했다. 바닥구조가 경간을 초과할 경우만 생각하고, 상부의 직하중이 발생할 경우를 고려하지 못한 결과다. 애초 지붕구조에서 다루려고 했으나, 바닥구조와 더 긴밀하게 관련되는 거 같아 미리 살펴본다.

 

<5-1. 모형-바닥구조 위 기둥이 선 구조... 현관전실 다락방 바닥구조 위에 기둥이 서있는 사진인데, 이번 모형에서 가장 큰 실수 중 하나가 이 부분이다...>

<5-2. 모형... 장선끝막이재가 2바이12 규격재고, 바닥구조 위로 2중깔도리가 깔린 다음 지붕마루보를 지지할 기둥이 세워지기 때문에, 즉 바닥이 약하지 않는 구조에 일체화까지 된 다음 기둥이 세워지니까, 지붕 하중을 충분히 이길 수 있다고 생각했는데 이건 틀린 생각인 거 같다... 하중 분산은 상부의 힘을 수직선상의 하부구조체가 완전히 흡수한 다음의 문제이기 때문에, 2바이12 장선 하나가 스터드 3개를 이어붙인 기둥의 하중을 다 받는다고 볼 수 없다... 즉 이처럼 바닥구조 위로 기중이 세워진다면, 이때는 장선 하나로 끝막이를 할 것이 아니라 보로 만들었어야 옳다...>

<5-3. 모형... 이 부분은 현관전실 다락방 위 기둥으로, 거실출입 개구부 위쪽에 기둥이 선 경우다... 이 다락방을 받춰 줄 기둥으로 네귀퉁이에 스터드 3개 두께의 기둥을 세우고, 그 외에 개구부 양쪽을 별도의 기둥으로 보강하기는 했지만, 바닥구조 중간에 기둥이 섰기 때문에 하부 기둥도 기둥을 이룬 개수보다 더 큰 규격으로 보강했어야 맞을 거 같다... 당연히 하부는 보로 만들었어야 했고...>

<5-4. 모형... 이 부분은 침실 다락방의 기둥으로, 위쪽 기둥은 계단을 받치기 위해 기초 토대 위에서부터 마루보까지 올라갔지만, 아래쪽 기둥은 장선끝막이재 + 2중 깔도리 위에 기둥이 서 있다...>

<5-5. 모형... 사랑방 하부의 바닥구조... 이 부분은 조금 다른 고민이다. 마루보를 받치는 기둥은 벽체에 전달되게 했고, 바닥장선은 마루보의 하중을 직접 받지는 않는다. 다만, 서까래를 통해 전달된 하중이 벽체를 통해 사랑방 전면의 장선끝막이재로 전달 될텐데, 이 경우에도 바닥보가 만들어졌어야 했을까? 의문이다... 수업내용에 대한 충분한 숙지 이후에 제작에 들어갔다면 이런 실수가 방지될 수 있었을지 모르겠지만, 바닥구조 위에 기둥이 선 경우 보를 제작했어야 한다는 것을 실행하지 못한 것은 큰 착오다... 현관전실의 다락방에서 2곳, 침실 다락방에서 1곳이 문제고, 사랑방 바닥의 전면은 의문이다...>

 

 

 

     5-3. 장선 전도 방지

 

     장선은 세워서 시공하기 때문에 전도(넘어지는 것)되는 것을 방지해야하고, 상부의 하중을 균등하게 분산시킬 필요가 있기 때문에, 대각선 가새 diagonal cross bridging나 블록킹 soild blocking, 띠장 strapping 등으로 보완하며, 일반적으로 2.1m 이내에 시공하면 좋다고 한다.

 

<6. 장선의 전도방지와 하중분산을 위한 보강재 종류...>

<7. 모형-블록킹... 모형에서는 띠장이나 가새가 아닌 블록킹을 적용했다... 단변의 최대길이가 2.7m 이내였던 것인 만큼, 여러 보강재를 혼용할 필요가 없다고 생각했기 때문이다... 지붕까지 다 만든 다음, 그때서야 교재를 찾아 보완했는데, 내 맘처럼 삐딱빼딱하다...^^>

 

 

     이와 더불어 끝부분이 못질이 불가능한 보와 연결될 경우, 장선걸이나 장선받이 등을 활용할수록 안정적으로 결합된다고 한다(만약 다락방 끝막이 부분을 보로 만들었다면, 내 모형에도 해당했을 것이다).

 

<8. 보와 장선의 연결... 철물이나 장선걸이를 사용하는데, 각각의 못박기 규정을 준수해야 한다...>

<8. 조립보 제작... 구조설계 된 공학목재 보다, 경제적 이유로 현장에서 제작한 조립보가 많이 사용된다... 이때 이음과 접합 등에 특별히 신경을 써야 한다는 말...>

 

 

 

     5-4. 바닥덮개

 

     바닥덮개 즉 합판이나 OSB는 18mm 구조용 제품을 사용하여 장선과 직각방향으로 시공하며, 바닥덮개나 벽체, 지붕 모두 각각의 판재에 3mm씩의 유격을 두어야 한다. 각재에 비해 수축팽창률이 높은 판재의 특성을 고려한 내용이고, 시공상 통줄눈은 피해야 한다는 점 역시 공통점이다.

 

<9. 바닥덮개 규격... 합판과 OSB는 이미 앞글에서 비교했지만, 합판이 비싼 만큼, 구조적으로 훨씬 강하다... OSB가 통용되는 이유는 경제성 때문이다...>

<9. 바닥덮개 설치 상세...>

 

 

 

     5-5. 바닥 개구부

 

     바닥구조와 관련해 몇가지를 더 살펴보면, 바닥에 개구부가 뚫리는 경우(계단, 창 등) 장선방향이 800mm, 너비가 1.2m 이상이면 장선과 끝막이 장선은 두겹 이상으로 시공하고, 각각 2m와 3.2m를 초과하면 별도의 구조계산이 필요하다고 한다.

 

<10. 바닥개구부 시공상세...>

<11. 모형-침실 다락방... 이 다락방에 오를 계단의 경사가 너무 심해, 이곳에는 계단용 개구부를 시공해볼까 고민했었다... 안목치수로 2.4m의 폭에 계단개구부까지 뚫으면 공간낭비가 너무 심할 거 같아, 또 시간관계상 생략하기로 했었다...^^>

<12. 모형-다락방 계단... 두 개의 계단 중 짧은쪽의 경사가 심했다... 미끄럼틀까지 붙일까 생각하다가 관뒀다... 모형인 관계로 폼보드 두께 때문에 계단수가 실제보다 1~2개 적게 제작했다...>

 

 

 

     5-6. 바닥구조 위 벽체시공시 주의사항

 

     바닥장선 위에 벽체가 세워질 수 있는데, 비내력벽이 생길 경우 장선의 연결선상에 있으면 별도의 보강이 필요 없지만, 장선 사이 - 판재에만 벽체가 걸쳐질 경우에는 장선 끝막이재(블로킹)를 보강한다. 기타 내력벽의 경우에는 보나 빔 등으로 구조를 보강해야 한다.

 

<13. 바닥구조 위 내벽의 지지... 왼쪽은 장선 위에 벽체가 생기는 경우, 오른쪽은 장선과 장선 사이에 벽체가 생기는 경우다... 블록킹이 다른 보강재보다 강하다는 이야기다... 내력벽이 생긴다면 애초 장선 간격에 맞춰 상부층의 내력벽을 설계 당시부터 사전에 조정하는 게 좋다고 생각된다...>

<13-1. 모형... 내 모형에서는 바닥구조 위 내부벽체가 한곳에 발생한다. 현관전실 다락방의 남면이다... 그러나 내 모형에서는 모든 벽체를 바닥구조의 끝, 2중깔도리 위에 설치되기 때문에 문제는 없었다. 진짜 문제는 깔도리를 하나만 깔았어야 하는데, 2중으로 깔았다는 점... 벽체의 이중깔도리와 레벨을 맞춰 바닥마감이 가능하게 하기 위해서였지만, 수정했어야 할지 의문이다...>

 

 

 

     5-7. 캔틸레버

 

     캔틸레버가 꼭 2층집에만 해당하는 것은 아니다. 경사진 대지를 이용해 1층 바닥구조 일부를 캔틸레버로 설계할 수도 있고, 1층 옥상의 일부는 물론, 다락방에서 출입할 수 있는 발코니를 벽체 바깥으로 내밀기 위해서는 캔틸레버 구조가 필요하다. 이처럼 하부 기둥의 도움 없이 캔틸레버로만 버티기 위해서는 내력벽 밖으로 내민 길이의 6배만큼 장선길이가 확보되어야 한다. 이를 초과할 경우 별도의 구조계산이 필요하며, 필요시 철골빔이나 기둥 등으로 보강해야한다.

 

<14. 캔틸레버 장선... 내민 길이가 길 경우, 6배의 장선길이를 확보하기는 쉽지 않다... 이럴 경우 철골 등으로 보강할 수 있는데, 목조의 장점 중 하나는 이런 이질재로 만들어진 구조를 쉽게 결합시킬 수 있다는 점이다...>

 

 

 

     5-8. 천공과 따냄

 

     그리고 기계설비나 전기설비 배관 등으로 인해 바닥재(장선, 보, 빔 등 포함)를 따내거나 천공하는 경우가 있는데, 벽체 스터드와 동일한 기준이 적용되며, 길이방향 단부에서 1/4이내에서의 천공과 따냄은 방지해야 한다. 다만 I-joist의 경우 상하의 플랜지만 훼손되지 않는다면, 중간의 웹부분은 어느정도 자유롭게 천공해도 무방하다고 한다. 장선재로 I-joist가 적합한 이유이기도 하다.

 

<15. 천공과 따냄...>

 

 

 

     5-9. 이질부재와의 연결부위 처리

 

     참고로 목조의 특성이겠지만, 콘크리트나 철골 등 이질재와 연결되는 부위는 항상 수축팽창을 감안하여12mm 정도씩을 이격시켜야한다(딱 맞게 시공하는 것을 금지 한다).

 

<16. 이질재와의 이격... 내 이해를 요약하면 ① 열과 습기로 인해 발생할 수 있는 목재의 수축팽창을 방지하기 위해, 자연스럽게 공기가 순환될 공간을 만들어 줘야하고, ② 만약 목재의 길이방향으로 수축팽창이 일어날 경우, 콘크리트나 철골 등 구조체의 변이와 훼손을 최소화하기 위한 완충공간을 미리 확보하고, ③ 콘크리트면에 발생할 수 있는 결로로부터 목재를 보호할 이격거리라 할 수 있다. 그런데 ③번은 충분히 납득되지 않는다. 결로로 발생한 수분은 결국 아래에 흐르니까 하부에 수밀성 실러가 없다면 아무런 효과가 없기 때문이다...>

 

 

     또한 모든 이음부위는 철물로 보강해야만 안정성을 보장할 수 있다는 점도 명심해야할 거 같다. 그 외 못은 각재는 2배, 판재는 3배 이상 길이를 사용하고(각각의 별도규정이 있다), 단부(끝부분)에서 15mm 정도 이격 하는 등 길이와 개수에도 만전을 기해야 한다고 한다.

 

<17. 바닥덮개 못박기 기준... 이 기준은 바닥, 벽체, 지붕이 동일하다...>