[목조주택 교실] 골조공사 I - 바닥 골조공사

목조주택의 골조는 기초, 바닥, 벽체와 지붕으로 구성된다. 내부 벽체가 내력벽인 경우에는 외부 벽체와 동시에 시공한다. 골조공사에서 골조를 강화하기 위해 덮개(Sheathing)를 부착하며, 일반적으로 공사를 진행하면서 사고 혹은 손상을 방지하기 위해 임시 가새 혹은 열십자 가새(Cross Bracing)를 설치한다. 골조공사를 시작하기 전, 골조의 각기 다른 구성 요소에 사용할 단열재의 두께를 검토하는 것이 중요하다. 그 이유는 두꺼운 단열재를 부착하려면 골조의 규격이 커져야 하기 때문이다.

목조주택의 바닥 구조는 토대 깔도리, 끝막이보, 보 및 장선으로 구성된다. 내부에서는 기둥과 보 대신에 내력 샛기둥 벽체가 바닥장선과 중심 내력 칸막이 벽을 지지한다. 골조공사에 사용하는 모든 목재는 잘 건조된 것을 사용해야 하며, 캐나다 연방 건축법의 규정대로 시공 시점의 함수율이 19퍼센트를 초과하면 안 된다.

토대 깔도리의 결속

토대 깔도리(Sill Plates)는 수평이어야 한다. 만일 기초 윗면이 수평이면, 토대를 그 위에 직접 부착하고, 이음매에는 코킹(Caulking)을 한다. 그 밖의 방법으로는 닫힌 기포(Closed-Cell)로 이루어진 폼 개스킷(Foam Gasket)이나 그 밖의 공기 차단 재료를 토대 깔도리의 폭과 같게 잘라서 기초 위에 붙이고, 그 위에 토대 깔도리를 설치한다. 만일 기초 윗면이 수평이 아니고 울퉁불퉁하면 모르타르를 충분히 깔고, 그 위에 토대 깔도리를 부착한다. 모든 토대 깔도리는 기초 벽체에 최소 직경이 1/2인치(12.7㎜) 이상인 앵커볼트 혹은 인증된 다른 종류의 앵커볼트로 부착해야 한다.

기둥과 보

1층 바닥장선의 안쪽 끝 그리고 벽과 기둥을 통해서 전달되는 위층의 하중을 지지하는 지하실의 보는 일반적으로 목재나 철재 기둥을 사용해서 지지한다. 대개는 높이 조절이 가능하며 양쪽 끝에 철판을 붙인 둥근 구조용 철재 기둥을 사용한다. 위쪽의 철판은 지지하는 보의 폭과 같게 만들고, 철재 보를 사용하면 플랜지(Flange)에 볼트로, 목재 보를 사용하면 못을 박아서 부착한다. 시공이 끝난 다음 지반에 변화가 생기거나 구조체에 침하가 발생하면 기둥의 높이를 알맞게 조절한다.

목재 기둥은 최소한 6×6인치(140×140㎜) 목재 혹은 2인치(38㎜) 목재를 집성해서 만든다. 목재로 집성한 기둥은 3인치(76㎜) 못을 중심 간격 300밀리미터로 박아서 만든다. 목재 기둥의 폭은 지지하는 보의 폭과 같아야 하며, 상단과 하단을 잘 절단하여 하중을 고르게 받게 만든다. 모든 기둥은 보에 못으로 고정시키며, 끝이 콘크리트 바닥에 닿지 않게 0.15밀리미터 폴리에틸렌이나 S-형 두루마리 루핑과 같은 방습재를 밑에 부착한다.
기둥은 하중의 크기와 지지하는 보의 강도에 따라서 8∼10피트(2.4∼3m) 간격으로 배치한다.

주택 건축에는 목재 혹은 철재 보를 사용할 수 있다. 철재 보는 수축하지 않는 장점이 있다. 철재 보의 가장 보편적 형태는 I-빔이다. 목재 보는 목재를 통째로 사용하거나, 집성해서 사용한다. 집성 보는 일반적으로 2인치(38㎜) 목재를 3개 이상 포개고, 길이를 잇대서 연결하여, 양쪽 면에 3∼1/2인치(89㎜) 못을 박아서 만든다. 못은 각각의 못 박는 선 위에 18인치(450㎜) 이하의 간격으로 하나씩 박으며, 마지막 못은 양쪽 보 끝에서 4∼6인치(100∼150㎜) 되는 지점에 박는다. 길이 접합(Butt Joints)은 6인치(150㎜) 안쪽에서 이루어져야 한다.

철재 혹은 집성목재 기둥이나 보를 대체하는 재료에는 글루램(Glulam)과 집성 단판 목재(LVL), 평행 스트랜드 목재(PSL)로 만든 보와 기둥이 있다.
보 끝은 콘크리트 벽, 조적 벽 혹은 기둥에 의해서 최소한 3-1/2인치(89㎜) 이상 지지돼야 한다. 보가 벽체의 홈에 꽉 끼워지면, 습기가 증발하지 못하여 부패할 위험이 있다. 따라서 보의 위치가 지표면과 같거나 지표면 아래에 놓이면, 콘크리트 벽 혹은 조적벽 속에 부착하는 보의 끝은 부패 방지를 위해서 방부처리를 하거나 보 끝의 양옆에 공기의 유통을 위한 1/2인치(12㎜) 틈새를 두어야 한다. 지표면에서 6인치(150㎜) 이하의 높이에 설치하는 방부처리를 하지 않은 보와 콘크리트 사이에는 방습막을 설치해야 한다.

보와 장선의 시공

보와 장선을 연결하는 가장 간단한 방법은 보 위에 장선을 설치하는 것이다. 이 경우에는 보의 상부와 토대의 상부의 높이가 같아야 한다. 이 시공법은 지하실 바닥에서 보의 바닥까지의 높이가 적절해야 가능하다.
목재 장선의 높이를 더 높이려면 보에 장선 걸이(Joist Hangers) 혹은 구조용 연결구를 부착해서 장선을 지지하면 된다. 장선 걸이 대신에, 캐나다 연방 건축법은 보에 부착한 장선 받이(Ledger Strips)로 장선을 지지하는 것을 허용한다. 장선당 3-1/4인치(82㎜) 못을 2개씩 2×3인치(38×64㎜) 장선 받이에 박아서 보에 부착한다.

장선을 철재 보 옆에 끼워서 시공하려면, 철재 보의 아래 프랜지 위에 부착하거나 웹(Web)에 중심 간격을 600밀리미터로 1/4인치(6.3m) 볼트를 사용해서 장선 받이를 붙이고 그 위에 장선을 부착한다. 장선을 결속할 때, 장선이 수축하는 것을 허용하기 위해서 보 위에 1/2인치(12㎜)의 공간을 두어야 한다.

기초 벽체와 바닥장선의 연결

기초 벽체 위에 바닥장선을 시공하는 일반적인 두 가지 방법은 단구조 공법(Platform-Frame Construction)과 벌룬구조 공법(Balloon-Frame Construction)이 있다. 단구조 공법이 훨씬 더 보편적으로 많이 사용된다. 벽체와 바닥장선을 연결하는 방법에는 두 가지가 있는데, 한 가지는 토대-아래깔도리 시공법이며 다른 한 가지 방법은 장선 매립(Joist-Embedded) 시공법이다.

◇토대-아래깔도리 시공법 : 골이 방법은 콘크리트 기초 혹은 콘크리트 블록 기초에 사용한다. 기초 벽체 위에 앵커볼트로 부착한 목재 토대 깔도리가 장선과 장선 끝의 끝막이보(Header)를 지지하고 결속시킨다. 토대는 일반적으로 기초 벽체 위에 부착하며, 토대 깔도리의 바닥은 지표면보다 최소한 6인치(150㎜) 이상 높아야 한다.
주요 바닥의 높이를 낮추어야 하는 곳에서는 콘크리트 기초 벽체 상부의 두께를 3-1/2인치(89㎜)까지 줄일 수 있다. 사이딩이나 스터코를 외부 마감재료로 사용하려면, 벽골조는 기초 벽체에 앵커볼트로 부탁한 토대 깔도리 위에 세우고, 장선은 기초 벽체에 만든 장선 받이 턱에 붙인 토대 위에 부착한다. 치장벽돌 등과 같은 조적재로 마감하는 경우, 조적체는 기초 벽체 위에 세우고 벽골조는 바닥 구조체 위에 세운다.

◇장선 매립 시공법 : 이 방법은 현장 타설 콘크리트 기초 벽체에만 사용할 수 있다. 보, 장선 및 끝막이보는 콘크리트를 타설하기 전에 미리 설치한다. 바닥 구조체는 콘크리트 거푸집 속에서 임시로 지지되게 하고, 쐐기를 이용해서 수평을 잡는다. 묽은 콘크리트가 장선 사이로 흘러나오지 않게 벽체 끝을 따라서 바닥장선 사이를 가로막이 판으로 막는다. 이 가로막이 판은 기초 벽체의 내부 벽면과 같은 면이 되도록 만든다. 장선 끝막이보와 끝 장선은 콘크리트의 바깥 거푸집 역할을 한다. 그런 후에 장선 깊이의 2/3가 매립되도록 콘크리트를 부어서 바닥 구조체를 고정시킨다. 콘크리트가 굳으면, 가로막이 판은 거푸집과 함께 철거한다. 이 같은 시공법은 외부 벽체를 조적으로 마감할 때에도 사용한다.

바닥장선

장선은 강도와 경도(Stiffmess)가 규정에 맞는 것을 선택해야 한다. 강도의 규정은 장선에 가해지는 하중에 따라서 달라지며, 경도의 규정은 적재 하중(Live Load)으로 인해서 발생하는 천장 마감의 균열 방지와 더 중요한 것은 동하중(Moving Load)에 의해서 발생하는 진동을 감소시켜서 거주자가 불쾌감을 갖지 않도록 하는데 목적이 있다.
목재 장선은 일반적으로 두께가 2인치(38㎜), 폭이 6, 8, 10 혹은 12인치(140, 184, 235 혹은 286㎜)이다. 규격은 하중, 지지 간격, 장선 간격, 목재의 수종과 등급 및 처짐(Deflection)에 따라서 결정된다.

규격 목재 장선의 대용품으로는 집성 단판 목재(LVL : Laminated Veneer Lumber), 평행형 트러스(Parallel Chord Trusses) 및 I-장선이 있다. 제조업체들은 그들이 생산하는 공학목재 제품의 허용 지지 간격을 알려준다. 토대를 사용하는 경우, 모르타르를 깔고 그 위에 토대 깔도리를 놓아, 수평이 되도록 하고, 기초 벽체에 앵켜볼트로 고정시킨다. 장선을 기초 벽체의 상부에 매립하려면, 기초 벽체의 거푸집에 콘크리트를 붓기 전에 장선을 설치해야 한다. 설계에 따라서 장선의 위치와 간격을 정한다. 중심 간격 16인치(400㎜)를 장선 간격으로 가장 많이 사용한다. 하중이 큰 경우와 공간이 제약을 받아서 폭이 작은 장선을 사용해야 하는 경우에는 중심 간격을 12인치(300㎜)로 할 수도 있다. 반대로, 공간의 제약이 없으면 중심 간격 24인치(600㎜)가 더 경제적일 수 있다.(주의 : 패널 제품은 영국식 단위의 치수(Imperial Sizes)로 제작되므로, 미터법으로 표시한 공칭치수(Nominal Sizes)를 장선 간격에 사용하면 안 된다.)

활처럼 휜 장선을 사용할 때에는 배가 부른 쪽이 위로 올라가도록 부착한다. 휜 부분은 바탕바닥이나 바닥의 하중이 가해지면 펴지게 된다.
끝막이 보는 장선에 마구리 못치기 혹은 경사 못치기로 부착한다. 단구조 공법에서는 외부 벽체와 평행한 끝 장선을 포함하는 모든 장선의 끝을 경사 못치기로 토대에 부착한다. 장선의 내부 끝은 보 위에 얹혀서 혹은 보의 옆에 부착되어서 지지된다.
장선과 평행하게 시공하는 내력벽은 지하실에 설치한 보 혹은 내력벽에 의해서 지지되어야 한다.

일반적으로 내력벽은 바닥장선과 직각을 이루도록 평면을 설계하지만, 장선이 벽체를 지지하지 못하는 경우도 있다. 내부의 내력벽이 바닥장선과 직각을 이루며, 위층을 지지하지 않으면, 그 내력벽은 장선의 지지점에서 900밀리미터 이내에 세워야 하며, 1개 층 이상을 지지할 때에는, 그러한 집중 하중을 받도록 장선 규격을 설계한 경우가 아니라면 장선의 지지점에서 24인치(600㎜) 이내에 세워야 한다.
바닥장선과 평행인 비내력 칸막이 벽은 장선 위에 혹은 장선 사이에 붙인 가로막이(Blocking) 위에 설치해야 한다. 가로막이는 2×4인치 목재를 4피트(1.2m) 이하의 간격으로 부착한다.

계단실, 벽난로 등의 큰 개구부 골조는 개구부의 장선 옆 부재(Trimmer)가 끝막이 보를 32인치(800㎜) 이상 지지하면 장선 옆 부재를 두 겹으로 만든다. 길이가 4피트(1.2m) 이상인 끝막이 보는 두 겹으로 만든다. 길이가 예외적으로 큰 개구부의 경우, 장선 옆 부재가 끝막이 보를 6피트6인치(2m) 이상 지지하며, 끝막이 보의 길이가 10피트 6인치(3.2m) 이상이면 공인된 시공법에 맞게 설계해야 한다.
길이가 긴 장선 끝막이 보와 꼬리장선(Tail Joists)의 지지에는 장선 걸이(Joist Hangers)가 자주 사용된다. 장선의 비틀림을 방지하려면 장선 가새(Cross Bridging), 가로막이(Blocking), 띠장(Strap) 혹은 장선 밑에 천장 마감재를 붙인다. 판재 종류로 마감하지 않는 경우에는 간격을 6피트10인치(2.1m) 이하로 하여, 지지체 사이의 중간 지점을 보강해야 한다.

중간 지점의 보강 조치로 1×3인치(19×64㎜) 혹은 2×2인치(38×38㎜)의 장선 가새를 부착하거나, 장선 사이에 두께가 2인치이며 장선 깊이와 같은 가로막이를 부착해서 장선끼리 연결하거나, 장선 바닥에 1×3인치 띠장(Strapping)을 못으로 부착한다. 천장 마감재를 붙이는 곳에는 연속적으로 목재 띠장을 붙일 필요가 없다.田

자료협조 / 유재완
(우림목재인터내셔널 국제목구조 교육센터 대표)
Tel. 031-531-9850, www.logbuilder.co.kr