| [목조건축 자재의 종류 및 특성] 4. 철물> 4.2 볼트 |
볼트는 못 다음으로 목조건축에서 많이 사용되는 철물로서 주로 집성재와 집성재 사이 또는 큰 치수의 부재가 사용되는 대형 구조물의 부재 사이의 접합에 사용된다.
기둥-보, 보-보, 보-벽, 기둥-기초, 토대-기초 사이의 접합부가 목조건축에서 볼트가 사용되는 예라고 할 수 있다.
경골목조건축에서는 대형구조물에 비하여 볼트의 사용이 많지는 않으며 주로 토대-기초 사이에 고정볼트(anchor bolt)의 사용이 많으며 경우에 따라서 큰 보를 설치하는 경우에 보의 고정을 위하여 볼트가 사용되기도 한다.
볼트는 머리의 모양에 따라서 여러 가지 형태로 제작되지만 가장 대표적인 것들로는 그림 16과 같이 육각머리, 사각머리, 둥근 머리 및 평머리의 네 가지를 들수 있다.
하나의 볼트에 의하여 접합되는 부재의 수에 따라서 전단 볼트접합부는 그림 17과 같이 1면 전단(2개의 부재), 2면 전단(3개의 부재) 및 3면 이상의 전단(4개 이상의 부재) 등으로 나눌 수 있다.
목재에 사용되는 볼트는 일반적으로 직경 12mm ∼ 25mm 범위의 것들이 주로 사용된다.
볼트를 설치하기 위해서는 목재에 미리 구멍을 뚫어야 하며 이 때 구멍의 직경이 볼트의 직경보다 작거나 또는 볼트의 직경보다 10% 이상 커서는 안되며 볼트를 설치하기 위하여 충격이나 힘을 가하여야 할 정도의 맞춤은 피하여야 한다.
하나의 볼트에 의하여 접합되는 부재들의 볼트구멍은 동일한 중심으로 일치되어야 하며 볼트 머리와 목재 사이 또는 너트와 목재 사이에는 표 10에 수록된 크기 이상의 면적을 갖는 와셔 또는 금속판이 사용되어야 한다.
표 10 볼트접합부에 사용되는 와셔의 최소 크기
볼트의 직경
(mm) |
와셔의 크기 (mm) |
유효 지압면적1)
(mm2) |
| 두께 |
둥근 와셔의 직경 |
정사각형 와셔의
변의 길이 |
6
8
10
12
16
20
24 |
1.6
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0 |
30
36
45
55
65
75
90 |
25
32
40
50
57
65
80 |
200
350
570
750
1,330
1,960
2,830 |
1) 유효지압면적은 와셔의 굽음을 고려하였기 때문에 실제 면적보다 작다.
표 10에 수록되지 않은 직경의 볼트에 대한 와셔의 면적은 직선보간법에 의하여 구할 수 있다.
볼트접합부의 너트는 단단하게 조여야 하지만 사용 중에 함수율의 변화로 인하여 약간 느슨해진 볼트접합부도 원래의 볼트접합부의 설계강도를 그대로 유지하는 것으로 가정할 수 있다.
볼트접합부에서 볼트의 위치를 나타내기 위해서는 목재 부재의 끝면으로부터의 거리(끝면거리), 측면으로부터의 거리(연단거리), 볼트 사이의 간격 및 볼트 열 사이의 간격 등의 용어를 알아야 하며 이 용어들의 정의는 그림 18과 같다.
볼트접합부에서 요구되는 최소 연단거리는 표 11과 같다.
표 11 볼트에 대한 최소 연단거리
| 하중 방향 |
최소 연단거리 |
| 섬유에 평행한 하중 |
ℓ/D ≤ 6 |
1.5D |
| ℓ/D > 6 |
1.5D와 볼트 열 사이의 간격 중에서 더 큰 값 |
| 섬유에 수직한 하중 |
부하측면 |
4D |
| 비부하측면 |
1.5D |
비고) ℓ= 볼트의 길이(mm), D = 볼트의 직경(mm)
볼트접합부에서 요구되는 최소 끝면거리는 표 12와 같고 볼트접합부에서 요구되는 1열 내의 볼트 사이의 최소 간격은 표 13과 같다.
표 12 볼트에 대한 최소 끝면거리
| 하중 방향 |
최소 끝면거리 |
| 섬유에 수직한 하중 |
4D |
| 섬유에 평행한 압축 |
4D |
| 섬유에 평행한 인장 |
침엽수 |
7D |
| 활엽수 |
5D |
표 13 동일한 열 내에서 볼트 사이의 최소 간격
| 하중 방향 |
최소 간격 |
| 섬유에 평행한 하중 |
5D |
| 섬유에 수직한 하중 |
5D |
볼트의 열 사이의 최소 간격은 표 14와 같으며 목재의 수축 및 팽윤으로 인한 갈라짐을 방지하기 위하여 하나의 금속 측면판에 사용된 볼트에서 주부재의 섬유에 평행한 방향으로 배열된 볼트열의 가장 바깥쪽 열들 사이의 간격이 125mm를 초과해서는 아니 된다.
표 14 볼트의 열 사이의 최소 간격
| 하중 방향 |
최소 간격 |
| 섬유에 평행한 하중 |
1.5D |
| 섬유에 수직한 하중 |
ℓ/D ≤ 2 |
2.5D |
| 2 <ℓ/D < 6 |
(5ℓ+10D)/8 |
| ℓ/D ≥ 6 |
5D |
장상식 교수 제공
충남대학교 임산공학과