[목조주택의 골조] 4. 지붕 및 천장구조> 4.2 지붕구조> 4.2.1 서까래의 길

[목조주택의 골조] 4. 지붕 및 천장구조> 4.2 지붕구조> 4.2.1 서까래의 길이 계산

 

4.2.1 서까래의 길이 계산

지붕구조의 시공을 시작하기 전에 먼저 서까래를 절단하여야 하며 그 전에 서까래의 길이를 정확하게 계산하는 방법을 알고 있어야 한다.
서까래의 길이 계산은 다음의 세 가지 방법 중의 하나를 적용하여 이루어질 수 있다:
① 피타고라스의 정리 적용
② 골조용 직각자의 서까래표 이용
③ 골조용 직각자 반복 사용법


1) 피타고라스의 정리 적용
피타고라스의 정리는 직각삼각형에서 지각을 낀 두 면의 길이를 알면 빗변의 길이를 계산한는데 적용되는 그림 95와 같은 일반적인 수학공식이다.



지붕의 단면 그림을 그리면 그림 96과 같으며 이 그림에 피타고라스의 정리를 적용하면 서까래의 길이를 다음과 같이 계산할 수 있다.




서까래의 길이를 계산하고 그림 97과 같이 양끝면의 수직선을 표시한 후 절단한다.



서까래가 벽의 이중깔도리와 만나는 부위에는 걸침턱(bird's mouth)을 그림 98과 같이 절단하여 1½" 이상의 받침길이가 제공되도록 하여야 한다.

서까래의 직각 절단 표시는 골조용 직각자(framing square) 또는 골조용 삼각자(speed square)를 이용하여 쉽게 할 수 있다.


2) 골조용 직각자의 서까래표 이용
골조용 직각자에는 서까래의 길이를 쉽게 찾을 수 있도록 그림 97과 같은 서까래표가 측면에 수록되어 있다.
골조용 직각자는 피트-인치 단위용과 미터 단위용이 있으며 현재로서는 피트-인치 단위용이 사용하기 편리하다.
골조용 직각자의 서까래표에서는 직각자의 눈금을 수평거리 12"에 대한 수직거리로 이용하고 있다.
서까래표의 첫 번째 행의 숫자들이 수평거리 12"에 대한 보통서까래의 길이를 나타내며 총길이를 구하고자 하는 경우에는 총수평길이에 이 값을 곱하면 된다. 서까래표의 두 번째 행은 수평거리 12"에 대한 귀 및 골서까래의 길이를 나타낸다.
세 번째 및 네 번째 행은 각각 16" 및 24"의 서까래 간격에서 반서까래의 길이를 계산하기 위하여 보통서까래 길이로부터 감하여야 하는 값을 나타낸다.




3) 골조용 직각자 반복 사용법
이 방법에서는 골조용 직각자를 서까래의 수평거리만큼 반복적으로 사용하여 직접 서까래 부재에 표시를 함으로써 길이를 구하게 된다(그림 98).
그림 98에 주어진 바와 같이 서까래에 골조용 직각자를 반복 사용하는 방법은 크게 4단계로 구분할 수 있다.
먼저 그림 98의 예에서 보면 서까래의 수평거리 6'-8" 중에서 뒤에 남는 자투리 숫자 8"를 먼저 서까래 끝부분에 표시한다.
두 번째로 남은 6'의 전체 길이를 골조용 직각자를 6번 반복 사용하여 표시한다. 세 번째는 벽체 위에 걸침턱과 처마 부분을 표시하며 처마 부분의 측정은 서까래 부분과 동일한 방법을 적용한다.
마지막으로 서까래의 꼭대기 부분에서 마루대 두께의 절반을 감하여 최종 치수를 표시한다.

일반적으로 목조건축을 하는 목수들이 가장 많이 사용하는 도구가 골조용 삼각자(speed square)이다.
골조용 삼각자는 그림 99와 같은 모양을 가지고 있으며 각각의 측면에 4가지의 서로 다른 눈금들이 표시되어 있다.
골조용 삼각자에 표시되어 있는 눈금에는 인치 눈금, 귀 또는 골서까래 눈금, 보통서까래 눈금 및 각도 눈금이 포함된다.

골조용 삼각자의 서까래 눈금은 서까래의 경사각을 감안하여 그림 100과 같이 수직 절단선을 표시할 때 유용하다.
보통서까래 눈금은 보통 서까래의 절단 표시에 사용되고 귀 및 골서까래의 눈금은 귀 및 골서까래의 절단 표시에 사용된다.
서까래 눈금은 지붕의 경사각으로서 수평거리 12"에 대한 수직거리를 인치 단위로 나타낸 값이다.






귀서까래 및 골서까래는 45도 각도로 배열된다.
따라서 이들 부재는 동일한 지붕 경사각에서도 보통서까래보다 긴 길이를 가지며 이들에 대한 길이 계산방법은 보통서까래의 경우와 달라야 한다.
보통서까래의 수평거리 12"에 대하여 동일한 경사각일 때에 귀 및 골서까래에 대한 수평거리는 약 17"가 된다.
따라서 보통 서까래가 H/12(H는 수평거리 12"에 대한 수직거리)의 경사각을 갖는다면 귀 및 골서까래는 H/17의 경사각을 갖게 된다.
따라서 귀 또는 골서까래의 길이를 계산하기 위하여 골조용 서까래를 사용하는 경우에는 수평눈금 17에 대한 수직눈금 H의 값으로 적용하여야 한다.

골조용 직각자에 있는 서까래표에서는 바로 각각의 경사각에 대한 귀 및 골서까래의 길이를 읽을 수 있다.
피타고라스의 정리를 적용하는 경우에 귀 및 골서까래의 수평거리를 구하기 위해서는 보통서까래에 대한 피트 단위의 수평거리에 17을 곱하면 인치 단위의 수평거리를 구할 수 있다.
귀 및 골서까래의 길이는 그림 101과 같이 골조용 직각자를 이용한 피타고라스의 정리에 의하여도 구할 수있다.
귀 및 골서까래의 실제 길이를 구하기 위해서은 그림 102에서 보는 바와같이 앞에서 계산된 서까래의 길이에서 서까래의 45도 방향의 두께의 절반을 감하여야 한다. 





장상식 교수 제공
충남대학교 임산공학과