캐나다의 주택설계-4

지금까지 하중산정과 수평하중에 대한 저항시스템에 설명을 마쳤다. 목조주택의 경우 거의 단순접합이므로 다이아프램과 전단벽 설계에 대해서만 언급을 하였다. 그렇다면 다른 횡력저항시스템은 없을까? 물론 여러 시스템을 만들수 있다. 일부 steel moment frame이나 목조를 이용한 partially monent frame을 만들어서 횡력을 저항시킬수가 있다. 전자는 일반 철골 모멘트 프레임으로 철골조의 모멘트 저항능력으로 횡력을 저항하고, 후자는 목조와 철골접합부를 이용한 부분모멘트저항 시스템으로 이런 시스템이 되기 위해서 연결부 중심에 steel pin을 삽입하고 box형 또는 plate를 이용한 접합부를 이용하여 목제의 최대모멘트 저항력과 steel 접합부를 이용한 부분적인 모멘트 접합골조를 만들어서 횡력을 분담시키는 방법이다. 둘다 경제성 때문에 일반주택설계에서는 기피하는 경향이 있으나, 건축설계자의 평면계획상 구조설계에 합당한 평면변경이 불가하다면 위의 횡령저항시스템이라도 적용해서 구조물의 안정성을 확보해야 한다.

횡력저항시스템 설계가 끝나면 이제부터는 수직저항시스템을 설계하면 된다. 선택된 횡력저항용 sheathing들의 면외 휨 및 전단을 확인하고 조이스트를 설계를 한다. 조이스트는 일반 2x8, 2x10, 2x12를 사용하거나 I-joist를 사용하기도 한다. 여기서 잠시 언급한다면 구조엔지니어는 크게 prime structural engineer & special structural engineer로 나누어지는데, 예를들면 전자는 주택의 횡력저항시스템 및 뼈대와 기초를 담당한다면, 후자는 트러스, 접합부, Engnieered Joist등을 담당한다고 볼수 있다. 따라서 전자는 후자들의 기술사의 날인이된 설계도면을 확보하고 확인하는 것이 중요한 업무중 하나이다. 다시 조이스트 이야기로 돌아가서 조이스트는 하중작용방향에 대한 단면을 보면 폭(width)에 대한 춤(depth)의 비가1:4, 1:5, 1:6(보통 RC보: 1:1.5~2)로 매우 세장함을 알수 있다. 따라서 횡좌굴(lateral buckling)에 대한 고려를 해야 한다. BCBC2006 & NBCC2005에는 횡좌굴방지를 위한 비지지 조건에 대한 최대 조이스트 길이를 언급하고 있다. 그렇다면 목조 바닥에서 비지지 조건에는 무엇이 있을까? 대표적인 것이 조이스트간 x-brace와 같은 bridge(2x2목재)를 설치하거나 또는 조이스트 하부에 1x4정도의 목재를 길게 설치하는 strapping이나 마지막으로 조이스트와 같은 사이즈의 blocking을 설치하는 것이다. 이외에 bridge의 진보된 형식의 IBS2000이 있다. 조이스트 스팬과 하중에 따라서 적절한 방법을 선택하는 것이 구조엔지니어의 몫이라고 할수 있다. 강도면에서 본다면 제일 약한것부터 튼튼한 순서는 strapping < bridging < blocking < IBS2000이다. 필자가 많이 쓰는 것은 bridging과 blocking이며, 때로는 IBS2000을 쓰기도 한다.

이렇게 해서 횡력저항시스템에 대한 보충설명과 수직저항시스템의 가장 기본인 sheathing과 joist 시스템에 대해서 설명을 하였다. 다음에는 보, 기둥 그리고 접합부에 대해서 설명하기로 하겠다. 그럼 다음에 또 ... ... .

대한국인 이희용(david.hy.lee@gmail.com)