목조건축물의 내구설계 2

목조건축물의 내구설계 2
이동흡 박사 (전체기사), desk@forestnews.or.kr

4.3. 기초 4.3.1 기초의 구조 기초는 목재의 내구성능 면에서 보면 직접적으로 목재를 지표면으로부터 분리시키고, 지표면으로부터 흡수․흡습 또는 빗물이 튀어 오르는 것을 방지하여 줌과 더불어 흰개미 등이 땅속으로부터 침입하여오는 가옥해충을 막아주는 역할을 한다. 간접적으로는 상부의 구조체를 확실하게 지지해 주므로 하여 목부 접합부의 뒤틀림이나 간격을 뜨지 않도록 하여 빗물 등의 침입이 발생하지 않도록 해준다. 이와 같은 점에서 기초의 구조는 단순히 구조내력의 면만이 아니고 내구성 확보의 면에서도 검토할 필요가 있다. 목조주택의 기초는 지반의 지내력에 따라서는 철근이 들어가지 않은 콘크리트도 있을 수 있지만 無筋일 경우에는 갈라짐이 발생하기 쉽고 그곳으로 바닥 내로 흰개미나 물이 침입될 우려가 있으므로 지반의 지내력에 관계없이 철근콘크리트로 만드는 것이 좋다. 기초의 형식은 지내력에 따라서 줄기초, 온통기초 또는 방습기초, 말뚝기초(깊은기초) 등이 있다. 표준 철근 콘크리트조 줄기초의 단면은 그림 8과 같다. 깊이는 凍上(얼어서 뜨는 것)을 고려하여 240mm이면서 동결심도 이상으로 하고, 지반면으로부터 세우는 높이는 빗물이 튀어 오르는 것을 고려하여 40mm이상으로 한다. 또 푸우팅 푸우팅(footing, 基礎板) : 구조물의 상부하중을 피어나 기둥에 의해서 안전하게 지반에 전달할 목적으로 기초 밑에 지반과 직접 면하는 부분의 하부 구조 부분 의 폭은 450mm이상, 세우는 부분의 폭은 120mm이상이어야 함은 물론 토대의 단면치수 이상이어야 한다. 배치의 문제에서는 그림 9와 같이 한쪽으로 치우치지 않고 전체가 연속된 모양이므로 잘 접혀지지 않는 줄기초를 만드는 것이 중요하다. 줄기초에서는 단면구조와 더불어 평면구조도 설계상의 포인트가 된다. 주) 푸우팅(footing, 基礎板) : 구조물의 상부하중을 피어나 기둥에 의해서 안전하게 지반에 전달할 목적으로 기초 밑에 지반과 직접 면하는 부분의 하부 구조 부분

▲ 그림 8. 줄기초의 단면 상세

▲ 그림 9. 온통기초의 단면 상세

이어서 그림 5에 표준 온통기초의 단면을 나타내었다. 현재 많이 사용되고 있는 온통기초는 더블로 배근한 콘크리트 슬러브 상에 줄기초모양으로 세운 부분을 설계하고 그 위에 토대를 설치하는 형으로 되어 있다. 줄기초에 비해서 바닥의 지반면이 튼튼한 철근콘크리트로 덮여있기 때문에 갈라짐이 적을 뿐만 아니라 지반면으로부터 올라오는 습기를 효과적으로 막을 수 있다. 이와 유사한 기초구조로 방습기초가 있지만, 여기에서의 바닥 슬러브는 내력을 견딜 수 있을 구조로는 되어있지 않다. 목조주택의 기초는 종래와 같이 철근 콘크리트 구조로서 의식을 갖고 설계, 시공을 하였다고 하는 면이 없지 않다. 그러나 주택의 품질을 문제로 삼는 금후에는 콘크리트의 강도, 스램프는 물론 철근, 앵커볼트 등도 KS규격 적정 품으로 재료 품질이 명시된 것을 확인할 필요가 있으며, 시공에 있어서도 충분하게 덮을 두께가 될 수 있도록 하는 등 공사감리 및 시공관리를 철저하게 할 필요가 있다. 4.3.2. 환기구의 설치 줄기초나 온통기초 벽 부분은 바닥공간을 폐쇄하였다. 그 때문에 바닥에는 습기가 차기 쉬워졌으며 일단 바닥에 습기가 차고 난 후에는 그것을 건조하기 어려움이 있다. 이것이 목재의 생물열화를 일으키기 쉽도록 하므로 기초 벽을 세울 때는 반드시 환기구를 설치하여야 한다. 크기나 위치 등은 그림 10과 같다. ① 줄기초는 간격이 5m 이내로 하고, 가능하다면 4m 안쪽에서 유효면적 300㎠이상의 환기구를 설치한다. ② 환기구는 벽체의 상부에 파낸 것 같은 모양으로 토대의 바로 아래에 오도록 설치한다. ③ 내부에 있는 간막이 기초는 30×50cm 정도의 점검구를 겸한 환기구를 설치한다. ④ 환기구는 가능하면 우각부에 인접한 곳에 설치하며 남-북, 동-서의 통풍이 가능하도록 설치한다. ⑤ 환기구로 쥐 등이 침입하지 않도록 그물망 등을 견고하게 부착한다. ⑥ 환기구 하단은 빗물의 배수가 확실하게 될 수 있도록 바깥쪽에 구배를 둔다. 환기구는 하나의 방에 각 면에 한 개씩 설치하는 것이 이상적이다. 습지인 지반에서는 기초의 우각부 등에 토양에서 발생한 습기가 모여 있으며, 바닥 공간에 벽이 있는 부분에 따라서 간막이의 모양을 변경할 수 있다. 이 때 바깥벽의 아랫부분에 바닥 환기구를 뚫는 것을 절대로 잊어서는 안 된다. 이로 인해 통풍이 되지 않는 바닥이 되며 신축하고 4~5년만 경과하면 바닥부재가 부후되어 마루 등이 삐꺽거리는 예가 있다. 이와 같은 곳에서는 세면실, 주방, 화장실 등과 같이 물을 사용하는 곳에 주로 발생한다. 그러므로 건물내부에 설치한 기초 벽체는 외주의 벽에서와 같이 반드시 환기구를 뚫어야 한다는 것을 잊어서는 안 된다.

▲ 그림 10. 바닥 환기구의 설치방법과 단면 상세

또 최근 기초와 토대의 사이에 플라스틱을 기재로 한 「굄토대」 굄토대 : 최근에는 기초패드라고도 한다. 를 놓고, 기초와 토대의 사이에 간격을 두고 바닥을 환기시키는 방법이 그림 11과 같이 보급되고 있다. 이는 일반 환기구보다 바닥 전체를 균질하게 환기시킬 수 있을 뿐만 아니라 토대가 기초로부터 들뜨기 때문에 바닥부재나 토대의 아랫부분의 열화방지에는 유리하다고 한다. 그러나 이 굄토대는 목부 구조체의 가장 아랫부분에 설치하는 것으로 이를 사용하였을 때 상부의 하중을 장기적으로 적절하게 기초에 전달될 수 있도록 재질은 물론 그 치수나 배치를 충분히 검토해야 한다. 굄토대가 앵커볼트를 관통하면서 설치될 경우는 파손시의 보수, 교환을 어떻게 할 것인가 등의 유지관리 면에서 대책을 숙고하여 둘 필요가 있다. 그리고 근년 단열성능의 향상을 목적으로 하는 기초의 내주 또는 외주에 단열재를 설치하는 기초단열구조가 증가하고 있고, 이러한 때는 바닥 환기구를 설치하지 않아도 되도록 되어 있다. 주5) 굄토대 : 최근에는 기초패드라고도 한다.

▲ 그림 11. 굄토대의 배치 예

4.3.3. 기초 외주부분의 물처리 (둔덕의 설치 등) 바닥 지반면을 콘크리트로 피복하지 않은 기초 공법에서는 바닥 지반의 건조를 유지시키는 것이 건물의 내구력 유지에 가장 중요한 포인트이다. 이를 위해 바깥으로부터 바닥 지반으로 물이 침투하지 않도록 하는 것이 우선 중요하므로 외주벽의 줄기초 주변의 흙을 꼭꼭 다져서 물이 침투하지 않도록 하거나 기초 주위에 콘크리트로 만든 둔덕을 설치한다. 둔덕은 빗물이 튀어 오르는 것을 막을 수 있는 높이까지로 하고 주변의 통풍이나 건조를 조장하기 때문에 건물 외주부재의 내구성 향상에 도움이 된다. 또 둔덕이 있기 때문에 수목이 벽에 근접하지 못하여 벽면의 건조에 방해를 받지 않도록 해준다. 둔덕과 유사한 것으로 포치․테라스 등이 있지만 이러한 것 들은 둔덕보다 높다. 그러므로 줄기초를 따라서 포치․테라스 등을 설치할 경우에는 바닥에 빗물이 침입하지 않도록 환기구를 방해받지 않는 위치에 설치하여야 함은 물론 외측에 충분한 경사구배를 두어야 한다. 또 실내외로 출입을 하기 좋도록 하기 위하여 기초 천단면과 테라스의 마무리면을 동일하게 하는 수가 있지만 이것은 빗물이 역류해서 토대를 적시고 열화를 조장할 우려가 있으므로 피해야 한다.

4.3.4 배관스리이브 PC부재에 구멍을 내기 위해 미리 매설하는 원통형 등으로 된 틀 최근 주택에서는 바닥 지반면을 콘크리트로 피복하는 기초구법을 많이 사용하기 때문에 줄기초의 벽체나 온통기초의 각 부분을 관통하는 관이 집 밖보다 내부에 배관하는 수가 많다. 관통하는 관의 종류는 냉난방기구의 각종 배관, 가스관, 급․배수관, 급탕관 등이 있다. 이러한 관의 관통방법이 불량하면 외부로부터 물이 침입할 수 있을 뿐만 아니라, 흰개미가 건물 안으로 침입하는 침입구가 될 수 있기 때문에 그림 12와 같은 조치를 강구할 필요가 있다. 주) PC부재에 구멍을 내기 위해 미리 매설하는 원통형 등으로 된 틀

▲ 그림 12. 기초의 배관스리이브의 설치방법

4.3.5. 바닥 점검을 위한 간막이 기초로서 개구를 만드는 법 4.3.2에서 설명하였듯이 바닥의 기초 벽체에는 간막이 벽의 밑에도 통풍을 위한 환기구를 설치할 필요가 있다. 그러나 이 환기구멍은 단순히 통풍을 위한 것만이 아니라 바닥의 각 부분을 점검하기 위한 개구도 된다. 그렇기 때문에 이 환기구 개구부의 크기는 어른이 여유 있게 바닥을 점검하고 다닐 수 있도록 성인의 어깨 폭(대략 500mm×300mm이상) 이 필요하다. 설치 위치는 바람의 통로를 고려하여야 함과 더불어 물을 사용하는 곳의 바닥에도 용이하게 접근할 수 있도록 하여야 한다. (그림 10) 4.4. 1층 바닥 4.4.1. 바닥지반의 방습구법 1층 바닥 지반면은 지반의 함수상태에 따라서 습기가 올라온다. 이것을 방치해 두면 바닥 재료나 토대 등의 바닥 공간에 위치하는 부재는 생물열화를 받기 십상이다. 그러므로 온통기초를 하는 경우를 제외하고는 바닥의 지반은 다음과 같이 방습조치를 할 필요가 있다. 우선 바닥을 건조시키기 위하여 전술과 같이 환기구멍을 유효하게 설치할 것과 바닥 지반을 높게 하여 외부에서 빗물 등이 침입하여도 물이 고이지 않도록 해줄 필요가 있다. 그러기 위해서는 바닥 지반은 매립할 때 양토로 단단하게 다지고 외부의 지반보다 60cm이상을 높여준다. 이 때 매립하는 흙은 톱밥이나 나무 부스러기가 포함되지 않은 건조한 것을 사용하는 것이 중요하다. 또 바닥에 방습을 위하여 콘크리트를 타설할 경우에는 그 높이를 외부 지반보다 60cm이상 높게 하고, 콘크리트 타설 두께도 60mm 이상으로 한다. 그리고 가능하다면 콘크리트를 타설하기 전에 바닥 전면에 방습필름을 까는 것이 바람직하다. 바닥에 방습필름을 깔 경우에는 다음과 같이 한다. (그림 13, 14) ① 외부 지반면보다 60cm 이상 높게 성토한 뒤에 깐다. ② 방습필름은 주택용 플라스틱계 방습필름 등에 적합한 것을 사용하고 두께는 0.1mm 이상의 것으로 한다. ③ 방습필름의 겹친 부분과 세워서 설치해야 할 부분은 15mm 이상 여유를 갖고 설치하여야 한다.

▲ 그림 13. 바닥 지반의 방습조치  (일본 건설성 주택국 주택생산과, 주택성능표시제도평가방법기준․기술해설)

④ 겹친 부분, 세워서 설치하여야 할 부분은 마른 모래․자갈 또는 콘크리트로 눌려두어 위로 부상되는 것을 막는다. 그리고 이러한 바닥의 방습구법을 적용하였다고 하여도 바닥 높이를 낮추거나 환기구멍의 수를 줄이는 것은 내구신뢰성을 확보하기 위해서는 피하는 것이 좋다. 최근 보급되고 있는 기초단열구법을 적용할 경우에는 바닥 환기구멍을 넣고 있지 않으므로 바닥의 방습조치는 평소의 바닥에 비해서 엄중하게 할 필요가 있다. 그러기 위해서는 다음의 방법을 적용할 필요가 있다. ① 바닥 전면에 규격품의 주택용 플라스틱계 방습필름 등을 깐다. 필름의 두께는 0.1mm 이상의 것을 사용하며, 방습필름의 겹치는 부분의 시공은 30mm 이상이 되게 한다. 필름 전면을 두께 50mm 이상의 콘크리트 또는 마른 모래로 눌러준다. ② 바닥 전면에 두께 100mm 이상의 콘크리트를 타설한다.

▲ 그림 14. 방습 콘크리트  (일본 건설성 주택국 주택생산과, 주택성능표시제도평가방법기준․기술해설)

③ 철근콘크리트조의 온통기초(두께 100mm 이상)로 한다. ④ 철근을 넣은 기초와 일체가 되게 한 콘크리트(두께 100mm 이상)로 기초 내주부의 지반을 고르게 덮는다. 또 사례로서 흔하지 않다고 생각하지만, 1층을 토대 없는 바닥틀로 한 경우에는 다음과 같이 해야 한다. ① 다짐바닥 콘크리트의 높이는 외부 지반보다 200mm 이상으로 한다. ② 다짐바닥 콘크리트의 아래에는 방습필름(두께 0.1mm 이상, 겹침 150mm 이상)을 전면에 깐다. ③ 장선과 멍에 등과 콘크리트와의 사이에 사물(飼物)을 한다. ④ 바닥틀의 시공은 바닥다짐 콘크리트가 충분히 건조된 후 한다. 바닥다짐 콘크리트를 타설한 토대 없는 바닥틀은 일반적으로 환기구멍을 뚫는 것이 곤란하기 때문에 시공이 잘 못되면 조기에 전면이 열화되어진다. 콘크리트를 타설한 후 충분히 건조되지 않은 시기에 바닥 마무리까지 한 경우에는 콘크리트에 내포되어진 수분 만 으로도 열화되어 지는 경우가 있다. 또 항상 물을 사용해야 하는 방의 토대없는 바닥틀에는 누수의 가능성도 배제할 수 없으므로 피하는 것이 좋다. 조금이라도 환기구멍을 낼 수 있으면 설치하는 것이 좋다. 4.4.2. 바닥틀의 구법 1층 바닥 높이는 환기와 빗물이 튀어 오르는 높이 등과 관련하여 높을수록 바닥틀 부재의 내구성에는 유리하다. 또 바닥부재의 점검이나 방부․방의를 위한 재처리하기의 용이성을 감안하였을 때 1층의 바닥 높이는 최소 600mm 정도가 바람직하다.

▲ 그림 15. 1층 바닥 높이 및 바닥 밑 수납고 설치방법

바닥 밑에 수납장 등을 설치할 경우에는 틀에 사용되는 목재를 지표면에 접촉하지 않도록 바닥다짐 콘크리트를 치는 등의 배려를 해줄 필요가 있다. 바닥 수납장 등의 틀재가 바닥 지반면 또는 땅속에 설치되어 이 곳으로부터 흰개미의 피해가 진행되는 수가 많이 있다. 4.4.3. 바닥점검을 위한 점검구의 설치 전술한 바와 같이 목조주택의 생물열화에 관한 조사결과에서 알 수 있듯이, 생물열화 피해는 바닥에 위치하는 부재에 집중되는 것이 일반적인 경향이다. 비록 튼튼하게 열화대책을 세웠다고 하여도 바닥부재는 열화가 발생한다고 간주해야 한다. 그러므로 이러한 피해를 조기에 탐지하기 위한 방법을 만들어 두면 신뢰성이 높은 내구설계를 할 수 있는 계기가 되므로 점검구의 확립은 매우 중요하다. 가장 간단한 방법으로서 어른이 간단히 마루 밑으로 들어갈 수 있는 정도의 점검구를 설치해 둘 필요가 있다. 이와 같은 점검구는 열화가 발생하기 쉬운 장소에 만드는 것이 의미가 있지만 일반적으로 부엌의 바닥에 수납고를 겸한 점검구를 설치하는 경우가 많이 있다. 그러나 이 것만으로는 부엌 주위에 한정된 범위에서 점검 밖에 될 수 없고, 관심의 대상이 되는 세면장, 화장실 주위의 바닥이나 틀재의 하부를 점검할 수 없는 경우가 생긴다. 여러 가지 이유가 있지만 줄기초에서 물을 사용하는 곳은 배관 등이 복잡하게 얽혀있어서 들어가 다니는데 사각지대가 되기 쉽고, 바닥 높이도 어른이 기어 다니기에는 충분하지 않는 경우가 많다. 이러한 점에서 1층 바닥의 점검구는 부엌에만 국한시키지 말고, 열화가 발생하기 쉬운 데 관계없이 점검이 어려운 곳에도 반드시 설치하여야 만 한다. 유니트로 된 욕조를 들인 욕실에서도 만약의 경우를 대비하여 누수 등을 생각하여 유니트의 하부가 바깥쪽에서 될 수 있도록 외벽에 점검구를 설치하는 것이 바람직하다. 또 현장에서 시공하는 욕실인 경우에도 바닥이 막혀있지만 욕조로 급탕관이나 배수관 등의 점검을 위해서라도 외벽에 점검구가 필요하다. 1층의 바닥에는 구조체로서 목질재료만이 아니라 기초 콘크리트 부분이나 급배수관, 가스관 등의 각종 배관이 부설되어 있기 때문에 이러한 것에 대하여 할열 또는 누수 등에 대한 점검을 위해서라도 물을 사용하는 곳을 중심으로 바닥에는 점검구가 필요하다.

 

출처 : 산림환경신문