[스틸하우스 교실] 스틸하우스 구조설계

스틸하우스 시공회사에서 대부분 구조설계도면을 갖고 작업하는 것을 볼 수 있다. 모든 건축물에는 공법에 관계없이 건축물의 구조설계도면이 있어야 한다. 이번 호에서는 스틸하우스 구조의 기본개념과 구조설계도면의 필요성에 대해 다룬다. 보다 전문적인 구조설계를 위해서는 별도의 스틸하우스 설계교육을 받길 바란다.

스틸하우스 구조의 기본 개념은 지붕에서 벽을 통해 기초, 지면으로 하중을 전달하는 방식에 있다. 그리고 구조설계의 포인트는 주어진 조건에 맞춰 안전하고 경제적인 구조 부재의 치수 및 위치를 계산하는 것이다. 즉 지붕면에 설치되는 각각의 트러스(Truss, 삼각형모양 또는 일자형태의 구조물)에서 스터드(Stud, 기둥)를 통해 기초에서 지면으로 하중을 전달하는 효과적인 구조체를 설계하는 것이다. 이러한 구조설계 결과를 도면으로 명시한 것이 바로 구조설계도면이다.

구조설계도면의 필요성
주택의 경우 건물의 외벽체를 내력벽(하중을 전달하는 벽체)으로, 건물의 내벽을 비내력벽(하중을 받지 않고 칸막이 역할을 하는 벽체)으로 구성한다. 그러나 스틸하우스는 경량철골구조로 스터드(Stud)라는 수많은 기둥과 조이스트(Joist)라는 수많은 보로 이루어져 있다. 여기에서 수많은 기둥과 보라고 했는데, ‘수많다’는 것은 보와 보 기둥과 기둥의 간격(거리)이 45·60·61cm로 가깝게 설치하기 때문이다. H빔 구조나 철근콘크리트의 경우는 보와 기둥이 크고 굵게 형성되어 간격은 3·5·7m 등으로 간격이 넓고, 나머지 벽면은 비내력 칸막이용 벽체로 이루어진다. 즉 기둥과 기둥, 보와 보의 크기는 거리와 연관되어 있는 것이다. 스틸하우스는 보와 보 기둥과 기둥을 좁게, 대신 작고 가볍게 설계한다.

건축물에서 보와 기둥은 하중을 처리하는 중요한 방법임으로 설계 및 시공에 각별히 주의해야 한다. 따라서 수많은 조이스트와 스터드를 연결해야 하는 스틸하우스는 구조설계도면이 있어야 현장에서 착오 없이 작업할 수 있다.

숙련된 기술자가 되면 조이스트와 스터드의 연결은 어느 정도 구조설계도면 없이 작업 가능하다. 하지만 스터드와 조이스트의 크기와 두께는 선정하기 어렵다. 인위적으로 부재를 선정하거나 경험치(기술자의 경험을 기준으로 판단하는 것)로 부재를 선정하면, 당장은 문제가 없을지 모르지만 시간이 지나면 건축물에 문제가 생길 가능성이 높다.

현장 기술자들이 “내가 10년 동안 이렇게 했는데 그동안 문제가 없었다” 고 말하는 것을 들을 때가 있다. 그러나 10년 동안 문제가 없었다고 해서 앞으로도 문제가 없다고 보장할 수는 없을 것이다. 경력 많은 기술자일수록 구조설계도면에 대한 중요성을 인식하고 중요하게 생각한다. 보다 안전한 스틸하우스 시공을 위해 구조도면은 필요하다.

그리고 대부분 스틸하우스의 제작은 현장 또는 공장에서 가공하여 설치하는 패널공법으로 설치한다. 수많은 패널이 현장 설치과정에서 문제없이 완벽하게 설치하기 위해서는 정확한 수치계산이 이루어 져야한다. 이 때 컴퓨터 구도설계프로그램 또는 캐드(컴퓨터 제도프로그램)를 사용해 각각의 패널 규격을 선정하고 제작함으로 문제 발생률을 낮출 수 있다.

향후 스틸하우스 자재와 결합방식이 변화와 발전을 거듭하면서 구조설계도면이 필요 없게 될 것으로 기대하고 있다. 하지만 현재 상황에서 구조도면 없이 작업하는 것은 문제발생의 가능성이 높다.

물론 구조설계도면을 작성하면 건축설계비용 외에 구조도면작성비용으로 추가비용이 발생한다. 그러나 도면 미비로 인한 재작업 및 수정공사로 도면비용 이상의 공사비가 발생하고, 공기가 연장 될 수도 있다. 따라서 안정적이고 과학적이며 품질 높은 주택을 위해 현재 상황에서는 구조도면을 작성하는 것이 바람직 할 것이다. 田

■ 글 정길수 <시스템건축대표>