목조주택 김검사의 지붕검사 2편

 

“김 검사의 지붕 검사” 시리즈에 포함된 내용은 국제 공인 인스펙터 협회의 구성원들의 2년간의 연구와 발표 등에 대한 자료를 인용했으며, 이 시리즈의 목적은 주택의 경사진 지붕의 적절한 조건과 부적절한 조건을 인식하는 방법을 도움이 필요한 시공사(자)와 건물주 또는 설계자에게 알리기 위함이다.

 

시리즈의 주요 내용은 <지붕 골조, 재료 및 마감재, 바람이나 우박을 포함한 지붕 구성 요소에 영향을 미치는 조건>을 다룬다.또한 “김 검사의 데크 검사” 시리즈와 마찬가지로 단독주택과 일부 상업용 부동산에 해당하는 사항 등을 주거용 주택 검사 실무 표준(SOP) 및 상업용 부동산 검사 실무 표준(ComSOP)의 요구 사항을 준수하여 작성하였다.

 

제한사항 : 특정 지역의 건축법, 목재 수종, 목재 등급, 합성 목재&특수 목재, 곰팡이, 터마이터와 곤충류에 대하여는 다루지 않았다. 

 

 

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“

- 인스펙터는 코스매틱(치장) 한 검사를 실시하지 않는다. -

 

이 말은 주택의 어떤 부분에 이상을 발견했을 때, 가능한 원인과 솔루션을 제공하는 것이 인스펙터의 목표가 되라는 말이다. 그러기 위해서는 눈으로 보이지 않는 요소들을 추측해야 한다. 단순히 추측만 하는 것이 아닌 그 가정이 맞는지 여러 방면으로 크로스 체크하여 비침습적인 방법으로 그렇다는 증거를 찾아야 한다.

그러기 위해서는 마감된 주택을 엑스레이 투시하듯 바라볼 수 있는 눈(경험, 객관성)을 가져야 한다.

 

-인스펙터 김 검사-

”

 

지붕 검사 기사는 목조주택 시공팁에 관한 내용이 아닌 지붕 결함이 어떤 부분에서 오는지에 대한 인식을 돕기 위한 내용이다.

시공에 관해 깊이 다루지는 않겠지만 불가피하게도 시공 전반에 대한 내용이 대부분이다.  지붕 골조 시공 방식에는 대표적으로 두 가지(래프터, 트러스) 시공 방식이 있다.

 

전통적인 지붕 시공 방식(Conventional roof framing)인 래프터 공법과 현대적인 시공 방식인 트러스 공법(Roof trusses)에 대한 지식이 있다면 기사를 이해하는데 도움이 된다. 이해가 쉽도록 지붕의 쉬딩재와 단열재를 없애고 순수 골조 상태로 지붕을 둘러보자. 

 

먼저 현장에서 실측하고 커팅하고 설치하는 전통적인 지붕 골조 작업인 래프터 공법부터 살펴보겠다.

 

 

일반적인 서까래 Common Rafter
외벽과 용마루(Ridge board and Beam)에 연결된 온전한 지붕재(Roof Framing Member)를 말한다. 위에 그림(Conventional Roof Framing)에서 노란색 부분이다.

 

 

                 

래프터는 서로 마주 보게 설치해야 한다. 하지만 정렬되지 않았다 하여 결함은 아니다. 래프터는 주택의 또 다른 시스템 설치로 인해 이동되는 경우들이 발생한다.

 

 

 

 

래프터 밀림(이동)처럼 결격 사유는 아니다. 하지만 품질 좋은 프레이밍 상태도 아니다. 정렬되지 않은 래프터가 많은 부분에서 확인된다면 시공 품질을 의심해보라는 힌트로 받아들여야 한다. 이런 경우 현장을 더욱 주의 깊게 살펴봐야 한다.

 

래프터의 간격은 평면 구성에 따라 다르지만 일반적으로 24“(610mm) 미만의 간격(O.C. On Center)으로 설치한다. 래프터 간격 24” 이상일 경우는 지붕 마감 후 래프터에 휘어짐이나 지붕면 처짐을 보일 수 있다.

 

 

 

모임지붕에는 릿지와 외벽을 연결한 대각선의 래프터가 존재한다. 이를 힙 래프터라 하며 보통은 힙이라 부른다. 

그리고 일반적인 래프터(Common Rafter)보다 점점 짧아지면서 힙에 붙은 래프터를 힙 잭이라 부른다. 현장에서는 잭이라 부른다.

 

 

 

인코너를 가진 벽체에 모임지붕이 만들어지면 오목한 계곡면이 형성된다. 이 부분에 설치되는 대각의 부재를 밸리 래프터라 부르며 힘 잭과 마찬가지로 밸리에 붙은 작은 래프터를 밸리 잭이라 부른다. 현장에선 잭이라 부른다.

 

 

 

힙 잭과 밸리 잭 모두 잭이라 부르고 있지만 외관상 구분이 가능하다. 힙 잭 래프터는 벽체에 올려질 버드 마우스가 있고, 밸리 잭 래프터는 버드 마우스가 없다.

 

 

 

 

래프터는 지붕 하중을 벽체를 통해 지면으로 전달한다. 이처럼 골조를 통해 지면까지 하중이 전달되는 과정을 Load Path라고 하는데 이때 릿지 보드는 하중에 대항하지 않고 래프터의 지지면을 제공하는 역할로 존재한다. 그림(Conventional Roof Framing)에서 주황 부분이 릿지 보드를 표현하고 있다. 오래된 북미의 주택에는 릿지가 없는 경우가 많다.

 

이는 시대적으로 관행적인 시공이었고 래프터가 서로 마주 보고 있는 한 결함은 아니다. 릿지 보드는 구조적인 역할을 하지 않는다.

 

 

 

 

보통은 실링 조이스트라고 부르며 골조 작업시에는 실링이라 부른다. 평 천정이 있는 주택에서 맞은편 래프터와 연결하여 천정면을 제공하는 멤버로 릿지 보드를 사용했을 때 꼭 존재해야만 한다.

 

 

 

 

용마루에 릿지 보드를 사용하고 실링 조이스트 설치를 하지 않으면 삼각 지붕은 퍼지게 된다.실링 조이스트는 벽체 밀림과 릿지 보드가 처짐을 방지하는 구조 요소이다.

 

 

 

 

칼라 타이는 맞은편 래프터와 함께 연결하며 지붕 상단에서 1/3 지점에 설치하는 것이 가장 좋다. 역할은 Up Lifting을 방지한다. 지역별 노풍도와 건물 구조에 따라 설치 여부는 결정되지만 임의적인 최소 설치는 48“(1220mm)에 하나씩 설치하며 최소 부재는 2”x 4“를 사용한다.

 

 

 

 

 

 

 트러스 시스템에서의 수직이나 대각 부재(Truss Web Member)처럼 보이는 퍼링 브레이싱을 설치하면 스팬 테이블 적용을 받는 래프터의 허용 길이를 연장할 수 있다. 올바른 설치는 래프터 밑면에 보강된(T형상) 대각 브레이스를 정확하게 내력벽 위에 연장 시키면 된다. 모든 래프터에 설치하며 그 각도는 45도 이상으로 세워야 한다. 특히, 주의할 점은 내력 벽체가 아닌 실링 조이스트에만 브레이싱이 연결되면 시간이 흐르면서 천정면이 처지게 된다. 스트롱 백을 바르게 설치하면 서로 엮어 강하게 만듦은 물론 진동 감소 효과를 가진다.

 

현대 건축법에서의 스트롱 백 코드 요구 사항은 금속 스파이크를 사용하는 트러스를 기준하면 상현재(Top Code)와 같거나 크도록 요구하고 있다. 스트롱 백의 적용은 지붕 구조는 물론 천정 구조인 실링 조이스트에도 가능하여 동일한 효과를 가질 수 있다.
 

단, 부피 단열재로 천정 단열을 하는 경우는 최소한의 보강으로 기밀한 단열 작업을 추구하여야 한다. *퍼링 시스템 용어는 사용되는 위치(지붕 외부, 내부, 벽 등), 공종(철골, 조립식, 실내 작업 등) 그리고 사용하는 건축술 혹은 대화하는 사람의 따라 다른 용어로 사용할 수 있고 사용되고 있다.

 

 

 

이후에 다루어질 트러스 시스템에도 퍼링 시스템이 존재한다. 래프터의 능동적인 퍼링 시스템과는 달리 강제적으로 수행해야 할 지시 사항이 트러스마다 부착되어 있다. 인스펙터는 이런 지시사항에 대하여 더욱 철저한 현장 검사를 실시하며 지시사항 불이행으로 구조적인 결격 사항이 발생된다고 판단되면 시정 조치는 물론 다음 공정 진행을 불허한다.

 

 

                                                                                             

오픈된 천정이 있는 건물에서 한 장의 릿지 보드를 사용하면 벽체가 벌어지고 릿지가 주저앉게 된다. 이 경우, 구조적으로 지탱이 가능한 릿지 빔을 사용하여 지붕의 하중을 빔의 끝부분 포스트로 전달해 주어야 한다. 릿지 빔은 지붕 하중 조건에 따라 2겹, 3겹의 구조재를 겹쳐 사용하며 무거운 지중은 강철 빔이나 공학 목재를 사용한다.

 

 

 

이름 그대로 지붕 위에 지붕이다. 골조 위에 바로 만들기도 하며, 1차 쉬딩 후 추가로 제작하기도 한다. 대부분의 목구조는 벤팅이 필요하므로 쉬딩 후 제작된 지붕은 1차 쉬딩재에 전체 혹은 일부를 제거하는 것이 환기에 유리하다.

 

 

 

 

래프터는 목구조에 가장 적합한 금속 접합철물로 연결하거나 릿지 부분에서 못으로 고정할 수 있다. 지붕 골조에는 부재와 부재간 연결이 많은 장소로 요구 사항에 대한 방법들을 수년에 걸쳐 변경되고 발전해오고 있지만 여전히 부족함과 결함이 많다.안전하고 튼튼한 건축물을 만들기 위해 양질의 구조재와 완벽한 못 박기가 실시된다면 일부 구간은 가능하다.

 

그러나, 그렇지 못한 구간과 예측 불가능한 기간에 한 번씩 생기는 재난 수준의 날씨는 실물의 건물로 무수한 실험 데이터를 가진 심슨 스트롱社 같은 곳에서 제작하는 접합철물과 올바른 두께 및 최소 직경을 가진 패스너들을 사용했을 때 가능하다. 구조적인 역할을 하는 조이스트 행어에 부적절한 못의 사용은 전단력 및 인발력을 발휘하지 못하여

탈락하게 된다. 행어의 스크류나 타카못 사용은 위험한 선택이다.

 

사진에서는 적어도 3가지의 문제점이 있다.

1. 부적절한 패스너(금색 스크류) 사용-행어에는 전용 스크류가 아닌 이상 행어용 못만 사용 가능하다.

2. 금색 스크류가 사용된 벽체는 석고벽이다.

   - 구조를 지탱하려면 구조재에 직접 체결해야 한다.

3. 플레이트 고정을 위해 재질이 다른 타카핀을 사용했다.
   - 플레이트 설치는 전용 기계로 압착했을 때 구조 기능이 발현된다.
   - 이종 부식으로 구조 역할을 하는 플레이트의 부식도 가속화된다

제품의 품질도 중요하지만 공정의 품질이 주택의 품질을 결정한다.

 

 

 

패너스 파손
패스너라 부를 수 있는 못, 스크류, 볼트 등은 부재간 접합을 돕고 나면 전단과 인발력을 발휘한다.

 

인발은 단순히 빠짐을 의미한다. 인발로 인한 문제가 발생하면 부재와 부재가 패스너 길이와 평행한 방향으로 힘이 작동된다. 한계 용량에 다다르면 얇은 판재만 탈락되거나 못과 함께 빠지게 된다.

 

 

 

패스너 길이 방향과 수직으로 힘이 작용될 때 발생하는 힘이 전단력이다. 한계 용량에 부딪히면 구부러지거나 단두대에 올라간 것처럼 끊어진다.

 

 

 

목조 주택에 관심이 있다면 못이 몇 페니, 몇 d로 부르게 된 어원보다 흔히 사용하는 못의 종류를 아는 것이 좋다.

 

 

                                                                                  

사진은 목구조에 흔히 사용하는 못 들이다. 프레이밍 작업 시 가장 많이 사용되는 못은 첫 번째와 두 번째 16d(80mm대) 못이며 색이 다른 이유는 아연 도금이 있거나(첫 번째) 없거나(두 번째)의 차이다.

 

 

 

행어에 사용하는 못은 정해져 있다. 그 결정은 접합철물 모델에 의해 결정된다. 일반적으로 행어용 못(왼쪽)은 프레임 못(오른쪽)보다 두껍고 그 길이는 38mm를 유지한다. 금속과 맞닿아 갈바닉 현상을 방지하기 위해 도금되어 있다.

 

 

 

 

접합철물에 사용하면 안 되는 못이지 나쁜 못이 아니다. 철물을 사용한다는 것은 구조를 강화하여 안정을 더하기 위한 추가적인 방법이다. 전용 철물(제조사)과 전용 못(규격) 올바른 시공(설치)이 결합되었는지 자재 검수와 주기적인 점검이 필요하다.

 

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l 글·사진 김준걸 대표