성능 및 내구성

바닥 골조

바닥 골조

경골목구조는 규격재 또는 공학목재 제품들과 합판 OSB 등의 구조용 목질 덮개재료들을 사용하여 벽, 바닥 및 지붕 구조를 매우 빠르고 효율적으로 시공할 수 있습니다. 이러한 구조체들은 매우 견고하고 내구성이 있으며 상호 접합 및 단열재 설치가 용이합니다. 북미지역에서는 매년 약 1백만 채의 목조주택들이 신축되고 있습니다.

북미지역의 기업들과 대학 등의 연구기관들은 목조건축에 사용되는 재료와 기술들을 꾸준히 개선하여 왔으며 그 동안 다음과 같은 성공을 거두었습니다:

  • 어떠한 지붕 모양이나 하중조건도 다 수용할 수 있는 지붕 트러스 시스템의 개발. 정밀한 생산 조건과 환경 하에서 설계되고 제조됨으로써 지붕 트러스는 매우 우수한 품질, 성능 및 융통성을 지님.
  • 균일한 공학적 성질, 치수 안정성, 무게 대비 높은 강도 성능 및 신뢰성을 제공하는 I형 장선이나 단판적층재(LVL)와 같은 공학목재 제품들의 개발.

경골목구조는 목조주택, 사무실, 학교 및 기타 상업용 및 산업용 건물들의 에너지 비용을 낮출 수 있으며, 어떠한 에너지 관련 법규의 요구조건도 모두 만족시킬 수 있습니다.

2x4 또는 경골목구조

2x4 또는 경골목구조

그림 1 골조부재의 전형적인 배치를 보여준다.

경골목구조는 좁은 간격으로 배치된 규격재 부재와 덮개재료를 사용하여 건물의 주요 구조부를 형성합니다. 이러한 구조 요소들은 건물에 강성을 부여하고 실내 마감재 및 외장 마감재를 부착하는 바탕을 제공하며 단열재를 설치할 수 있는 공간을 제공합니다. 경골목구조 공법은 북미지역에서 가장 일반적인 주거용 주택 건축방법입니다. 경골목구조 공법은 또한 큰 규모의 상업용이나 산업용 건물의 건축에도 사용됩니다.

경골목구조는 골조를 만들기 위하여 규격재 (일반적으로 38mm (호칭치수 2”) 두께에 286mm (호칭치수 12”)까지의 나비를 갖는 제재목)과 이에 상응하는 치수의 공장에서 제조된 목재 제품들을 사용합니다. 이러한 구조부재들은 벽, 바닥 및 지붕의 강성을 증가시키기 위하여 덮개재료들과 함께 시공됩니다. 일반적으로 경골 구조부재들은 600mm (2’) 이하의 간격으로 배치됩니다.

특정한 하중 조건 하에서는 경골 트러스, 공장 제조 목재 I형 장선 또는 단판적층재(LVL)와 평행적층재(PSL) 그리고 집성재와 같은 구조부재들을 포함하는 공학목재 제품들이 골조부재로 사용되기도 합니다. 매우 넓은 빈 공간이 요구되는 경우에는 경골목구조 부재들이 기초구조까지 하중을 직접 전달하는 대단면 보나 기둥 등과 함께 사용되기도 합니다.

작은 치수의 부재들을 반복 사용하고 많은 파스너들을 사용함으로써 경골목구조 건물은 구조적으로 리던던시(redundancy)를 보유합니다. 이는 주된 하중 전달 경로가 파괴되는 경우에 또 다른 하중 전달 경로가 존재한다는 것을 의미합니다. 이러한 이유 때문에 경골목구 건물은 갑작스러운 붕괴나 파손이 발생하지 않으며 풍하중이나 지진하중에 저항하는 매우 우수한 건축 기술로 인식되고 있습니다.

기둥-보 건축

기둥-보 공법은 넓은 간격으로 배치된 큰 치수의 부재들이 구조적 성능을 제공하는 건축 공법입니다. 이 방법은 설계자들에게 성능과 함께 목재만의 독특한 아름다움이 조화를 이룰 수 있는 가능성을 제공하는 중요한 목조건축공법입니다.

경골목구조건축에서는 골조가 구조요소, 건물의 외피 덮개재료, 내장 마감재료에 대한 바탕 그리고 단열재를 위한 공간 등의 다양한 역할을 수행합니다. 그리고 덮개재료가 골조 부재들과 함께 수평하중 또는 찌그러짐(racking)에 대한 저항력을 제공합니다.

기둥-보 공법에서는 기둥과 보가 수직하중을 지지하지만 외장 및 내장 마감재료들을 지지하고 단열재를 설치하기 위하여 중간 골조들이 필요하며 수평하중에 저항하기 위하여 대각선 가새 또는 다른 구조요소들이 필요합니다.

기둥-보 건축에서는 보, 기둥, 큰보 및 중도리 등의 용도로 제재목, 집성재 및 평행적층재(PSL) 등이 사용되고 지붕 및 바닥 덮개로 두꺼운 널판재가 사용됩니다. 이와 같이 큰 치수의 부재들을 사용함으로써 기둥-보 건축은 건물의 내부 및 외부에서 매우 극적이고 매력적인 아름다움을 연출할 수 있으며 동시에 북미지역의 건축법규에서 허용되는 대단면 목조건축에 대한 내화성능 또는 화재 안전성을 제공하게 됩니다.

대단면 제재목 골조(timber framing)는 전통적인 형태의 기둥-보 건축입니다. 북미지역에서 대단면 목재들의 결구 접합방법은 금속 접합철물이나 제재목의 개발 및 생산 이전 시대부터 사용되어 왔습니다. 그러므로 이러한 접합방법에서는 손으로 깎거나 제재한 목재들을 사용하여 부재들 사이에 장부 접합을 하고 활엽수 목재 핀으로 고정하거나 또는 단순히 접합부의 형태만으로 강력한 결합을 이루게 됩니다.

이러한 전통 목구조 건축 방법은 최근에 독특한 주택의 설계를 위해서 사용되면서 다시 인기를 누리고 있습니다. 목재 결구 접합방법들에 대한 지식이 충분히 축적되어 상업용 건축에서도 이러한 기술들이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 전통적 방법은 현대식 기둥-보 건축보다는 더 숙련된 기술과 노동력을 요구하지만 완성된 후에 목조건축과 목수들의 기술을 예술적인 아름다움으로 보여준다는 점에서 넓은 시장을 확보해 가고 있습니다.

현대식 기둥-보 건축과 전통 목구조 공법 사이에는 다음과 같은 차이가 있습니다:

기둥-보 공법:

  • 제재목, 집성재, 평행적층재(PSL) 및 단판적층재(LVL) 등이 주된 구조부재들로 사용된다.
  • 접합부의 공장 가공이 가능하다.
  • 시공기간 단축, 경제성 및 강도 향상을 위하여 금속 접합철물들이 사용된다.

전통 목구조 공법:

  • 활엽수 또는 침엽수 제재목들이 일반적으로 생재 상태 또는 높은 함수율 조건에서 주된 구조부재로 사용된다. 구조부재들의 건조로 인한 치수변화나 갈라짐을 감소시키기 위하여 재활용 목재나 고주파 건조 목재 등이 사용되기도 한다. 집성재도 또한 목구조 건축에서 함께 사용될 수 있다.
  • 공장에서의 정밀한 접합부 가공이 언제 어디서나 필수적이다.
  • 부재 사이의 단단한 결합은 접합부재 사이의 마찰력, 활엽수 목재 핀의 사용 또는 가능한 경우에는 전통적인 접합 기술의 적용을 통하여 이루어진다.

목재 기둥-보 구조를 만들기 위하여 현대적인 재료 및 접합 기술들이 적용되든지 또는 부재 사이의 접합을 위하여 역사적이고 전통적인 목재 접합 기술들이 적용되든지 어느 방법이나 그 결과는 성능이 우수하며 인상적인 형태의 건축물로 나타날 것이다.

통나무주택은 다수의 브리티시 컬럼비아 소재 회사들에서 생산되고 있으며 전통적인 통나무 수평 쌓기, 통나무 기둥-보 건축 또는 이들로부터 발전된 공법 등이 적용되고 있습니다. 통나무 기둥-보 건축에서는 일반적으로 긴 지름의 목재(원목 또는 정각재)를 수직 기둥으로 사용하여 수평 보를 지지하게 된다. 삼나무, 소나무 가문비나무 및 전나무를 포함하여 브리티시 컬럼비아에서 생산되는 많은 수종들이 통나무 건축을 위하여 사용되고 있습니다.