[건축공학] 목구조 및 조적조 설계

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본문내용

) 재료의 구입이 쉽다.
2) 단점
(1) 비내화적이다. 이는 250도에서 인화하여 450도에서 발화한다.
(2) 함수율에 의한 변형이 크다.
(3) 부패 및 충해로 인한 비내구적이다.
4. 목구조 방식의 종류
가. 발룬 구조 (Balloon Framing)
1830년경, 시카고의 엔지니어이며, 건설업이자 목재상이었던 스노우씨는 기존의 기둥,보 방식(Heavy Timber Construction) 에서의 칸막이 벽체의 소단면 각재의 프레임이 구조체에 전달되는 하중을 지지하기에 충분하다는 것을 깨닫게 되었다. 이러한 발견은 대단면의 기둥을 불필요한 것으로 만들어 버렸다. 수력에 의한 제재설비는 좀더 작은 단면의 각재를 양산할 수 있게 하여 저렴한 가격의 구조재로 사용될 수 있게 하였다. 더불어 못이 기계로 생산되기 시작하여 못을 사용한 저렴한 목재 결합방식이 이용되기 시작하였다
스노우씨는 이렇게 하여 하나의 새로운 구조 방식을 고안하게 되는데 그것은 작은 단면의 각재들만 사용하고 그 간격을 좁혀서, 벽체에는 스터드(stud)로 바닥에는 장선(joist)으로 지붕에는 서까래(rafter)로 구성하게 하는 방식이었다. 이러한 구조 부재들은 목수들이 다루기에도 용이하였고, 기계로 양산된 못으로 용이하고 신속하게 조립될 수 있었다.
이러한 신속한 구법은 발룬(Balloon) 구조라 이름지워 졌는데, 구조 방식의 우수성과 건물을 가볍게 구성하여 풍선처럼 날아갈 듯한 인상에서 비롯 되었다.
* 특징 - 벽체 스터드가 기초에서 지붕에 이르기 까지 두개층의 길이를 지니고 있다.이층 바닥은 이러한 이개층의 길이를 지니는 스터드의 중간에 끼워진 부재(ribbon)에 지지된다.
이러한 발룬 구조의 가장 커다란 약점은 벽체와 바닥의 장선의 결합 방식이 화염 진행을 적절하게 차단하지 못하여 화재시 이개층에 달하는 스터드간의 중공이 연도의 역할을 하게 되는 것이었다. 또한 이러한 스터드는 그 길이가 길어 시공시 다루기가 힘들었던 것이 또 다른 약점이었다
나. 랫폼 구조(Platform Framing)
화재시 취약한 내화성능과 시공시 열악한 작업 성능을 지닌 발룬 구조의 약점을 보완하는 하나의 새로운 구조 방식이 개발되게 되는데, 오늘날 플랫폼 방식이라 불리우는 것이 바로 그것이다. 이 플랫폼 구조에서는 벽체가 평탄한 바닥 구조위에 놓이게 되는 것으로, 연속 벽체 혹은 하부의 벽체 상부에 벽체 구조가 놓이게 되는 발룬 구조와 다른점이다.
플랫폼 구조는 두 단계의 시공 과정을 겪게 되는데, 먼저 통상적으로 콘크리트 줄기초 위에 일층의 평탄한 바닥 구조를 설치한다. 그런후 평탄면은 내력벽과 비 내력벽의 조립과 설치를 위한 작업장이 된다. 건물이 중층일 경우 다음층의 플랫폼은 하층부의 벽체위에 새로운 평탄한 바닥면을 형성하며 설치 되는 것이다. 마지막으로 최상층 벽체의 상부에 지붕의 서까래와 천정틀이 지지되게 된다.
< 장점>
첫째, 구조 부재의 길이가 짧아지고 가벼워져 작업이 용이하다는 것이다.
둘째, 평탄한 플랫폼 위에서 조립되는 벽체는 정확하게 직각으로 제작될 수 있고,세워지기 전에 합판이나 대각 가새를 설치할 수 있어 벽체 프레임의 강성을 높일수 있게 된다. 벽체를 플랫폼위에서 제작할 수 있는 이점은 그 것을 신속하게 제작하고 용이하게 설치할 수 있다는 것이다. 보통 하나의 벽체는 두사람 정도가 5분에서 15분 정도에 설치한다. 마지막으로 플랫폼으로 구성된 바닥구조는 하층부와 상층부의 벽체 구조사이에서 방화막으로 기능하는 점이다. 즉, 플랫폼이 구성하는 방화막은 발룬 구조에서 추가적으로 소요되었던 방화용 깔판의 설치를 위한 인력과 시간을 절감한다
다. 기둥 보 구조 (Post & Beam)
오늘날 두번째로 많이 사용되고 있는 목구조 방식은 기둥 보 구조로, 이것은 목구조 방식의 가장 오래된 구조 가운데 하나이다. 현대에 이르러서는 전형적인 플랫폼 구조와 혼용되어 사용되며 그러한 경우 그 골조 구조를 이루게 된다.
< 장점 >
첫째, 적은 수의 대단면 부재를 사용함으로써 간사이를 늘릴수 있고 자재와 인력을 절감할 수 있다.
둘째, 통상 목재를 노출하게 되어 목재의 수려한 질감을 자연스레 표현할 수 있다.
셋째로는, 지붕구조를 바닥이나 벽체보다 먼저 구축할수 있어 작업에 많은 도움을 줄 수 있다. 즉, 기초가 타설된 후 기둥과 보 부재로 지붕 구조를 지지하게 되어 가설의 내부 작업공간, 자재창고 등의 기능을 제공할 수 있게 된다.
기둥 보 구조는 플랫폼 구조에 비해 다소 어려운 구조로 여겨 지는데, 보와보, 보와 기둥과 같은 연결 부위의 설계와 시공에 신중한 주의가 요구된다. 또한 건물의 모든 하중이 이러한 결합부위로 전달되므로 연결 부위의 디테일은 건물의 구조적 안정성에 치명적인 것이 된다. 따라서 하중을 부담하게 될 기둥을 배열할 때 내력벽이나 대각 가새의 적정한 사용을 고려해야 한다. 기둥 사이에 걸쳐지는 보는 대규모의 개구부를 형성할 수 있게 한다. 이러한 개구부는 비내력 경량 칸막이의 벽이나 외부 로의 조망을 위한 대형 유리창으로 구성될 수 있다.
< 단점 >
- 플랫폼 구조에 비해 전기나 기계설비의 매설을 위한 감추어진 공간이 없다.(플랫폼 구조에서는 설비들이 스터드와 장선을 관통해서 설치되어 별도의 핏트가 필요치 않다.) 따라서 상부덕트와 같은 설비 라인이 그대로 노출되거나 천정을 단지게 하여 마감해야 되는 난점이 있다. 또한 수직 설비를 위한 별도의 핏트가 요구된다.
라. 중(重) 목구조 (Heavy Timber Framing System)
이 구조 방식은 기본적으로 기둥보 방식의 원리와 동일하다. 가장 커다란 차이점은 구조용 목재가 통재(Heavy Timber)로 분류되는 최소한의 규격을 지니는 목재들로 구성된다는 점이다. 중목구조의 규정에 요구되는 부재의 최소 규격은 화재시 구조체의 안전을 보장하기 위한 것이다. 목재가 화염에 휩싸였을 때 검게 그을린 탄소 피막은 하나의 방화망을 형성하여 목부재가 일정한 시간동안 구조적 성능을 유지할 수 있게 하는 것이 이 구조의 기본 개념이다.
이러한 특징은 중목구조는 목재를 구조재와 동시에 수장재로써 사용하고자 할

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건축공학,   목구조,   조적조 설계