스틸스터드에 대한 전반적인 내용을 알 수 있었다. 구조적인 부분에서 철근 콘크리트 방식과는 많이 다르지만 경량목재 공법과는 많이 유사했다. 많은 장점과 단점을 떠나서 철근 콘크리트 방식과 건축비 면에서 큰 차이가 나지 않는다고 되어 있어서 호감도가 많이 내려갔다. 적어도 목조 주택보다는 비싸지 않아야 대중성이 확보될 것 같은데…, 나중에 한 번 꼭 스틸하스로 집을 지어 보고 싶다. 시공자 구하기도 만만하지 않을 것 같아 쉽게 도전하기 어려울 것 같다

목조주택보다 저렴하게 지을 수 있는 방법을 연구하자

본문요약

발간사

목재로 건축물의 구조를 지지하는 방식이 목조주택이라면, 스틸하우스는 경량의 철강재를 활용하여 구조시스템을 완성하기 때문에, 보다 튼튼하고 안전한 주택이라고 할 수 있습니다. 또한 현장에서 콘크리트를 타설하고, 양생기간이 절대적으로 필요한 철근콘크리트 구조와 달리, 스틸하우스는 물 사용이 필요 없는 건식공법이기 때문에 공사기간을 획기적으로 단축할 수 있다는 장점도 갖추고 있습니다.이러한 스틸하우스 공법은 강구조센터 스틸하우스 회원사(KOSFA)의 부단한 노력을 통한 기술 발전과 함께 한국형 주택문화의 한 축으로 성장해 왔습니다

‘96년부터 시작된 시공교육과 더불어 2002년도에 출간된 <스틸하우스 설계?시공 가이드북>은 실무자들이 공법을 쉽게 이해하는 데 많은 도움을 주었습니다. 그러나 최근 ‘친환경 에너지 절감’ 이슈는 건축물 단열기준의 상향, 경주?포항의 잇따른 지진은 내진설계기준 강화로 이어지고 있습니다. 뿐만 아니라 철강기술의 발전에 따라 스틸하우스 경량 구조재 및 내외장재 등 자재의 고급화도 급속하게 진행되고 있습니다. 그래서 이러한 건설 관련 제도적?기술적 변화들을 반영해 달라는 현장의 요구들을 수용하고자 각 분야 전문가 참여를 통해 <스틸하우스 시공가이드 북>을 발간하게 되었습니다

01 스틸하우스란?

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   1. 스틸하우스 개요
   
   
   
   

스틸하우스는 150년 이상의 역사를 가진 북미의 전통적인 목조주택의 2*4 공법에서 유래되었는데, 목조주택에서는 세로 2인치와 가로4인치(혹은 6인치)의 표준 목재를 사용하여 목조틀을 구성하고 여기에 건식벽체와 각종 마감재를 부착하여 주택을 완성한다. 스틸하우스는 목조주택의 이러한 기본 공법을 기초로 하되, 목재 대신에 두께 1.0mm 내외의 3원계 합금 도금강판(PosMAC)을 C-형강으로 구부려 부재로 사용한다. 미국에서는 이러한 스틸하우스를 Metal Home 또는 냉간성형강구조(Cold-Formed Steel)라고 한다

스틸하우스 (Light Steel-Framed Housing)는 두께 1.0mm 내외의 고내식 강판인 3원계 합급도금강판(PosMAC)을 냉간성형하여 경ㄷ형강이나 립ㄷ형강을 만들어 사용하는 내력벽식 구조이다. 그러므로 냉간성형 표면처리 경량형강재를 구조재로 사용하는 스틸하우스는 사용하는 구조부재의 두께가 얇을 뿐만 아니라 중량이 목재의 2/3밖에 되지 않아 절단이 쉽고 태평나사로 쉽게 체결할 수 있어 시공이 간편한 장점이 있다

스틸하우스는 鋼材를 구조재로 사용하므로 내구성이 우수하고, 경량이면서도 지진 및 태풍에 강한 내진주택이며, 3원계 합급도금강판을 사용하기 때문에 내식성이 우수하다. 또한 설계 자유도가 크고 설계변경이 쉬워 유연성이 좋기 때문에 개조 및 개축의 용이성과 공기단축, 높은 단열효과 등 여러 가지 장점을 가지고 있다

스틸하우스용 표면처리 경량형강이 KS규격으로 제정되었고 구조설계에 활용할 수 있도록 경량 형강이 지지할 수 있는 하중을 나타내는 허용하중표가 작성되었다. 또한 스틸하우스의 주요 구조자재인 접합철물과 나사가 개발되어 스틸하우스의 안전성을 확보하였다

미국의 스틸하우스; 스틸하우스 구조에 사용되는 경량형강 부재는 기본적으로 나사를 사용하여 접합한다. 그러나 현장에서 작업 효율성을 향상시키고 구조성능을 증대하기 위하여 용접 또는 클린칭을 사용하는 현장도 있다. 힘을 가하여 두 부재를 접합하는 클린칭의 경우, 다양한 업체에서 공구를 개발하고 있으며, 현장에서 휴대하기 편한 스폿 클린칭도 제작하여 사용하고 있다

영국의 스틸하우스: 기본적으로 벽체 스터드는 C-형상을, 바닥조이스트는 Σ-형상을 사용하고 있다

외벽체는 일반적으로 약 560mm의 공기층을 두고 벽돌쌓기하며, 내부에는 석고보드를 부착하여 마감한다. 스틸 구조체와 벽돌 사이에는 35~50mm의 고성능 단열재를 설치하여 열효율을 극대화시킨다. 세대간 벽체는 100mm의 중공층을 두고 양쪽에 폭 75mm의벽체를 나란히 두어 시공하는데 우수한 차음성능을 얻을 수 있다

스틸하우스는 바람, 지진 등의 횡력에 대해서 전단 브레이싱을 설치하여 저항한다. 벽체가 경량인 만큼 횡력에 대해 충분히 안전하게 설계해야 하는데, 한국, 미국 등에서는 주로 얇은 강판을 이용하여 X-브레이싱을 한다

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   2. 스틸하우스 시스템 구성 및 특징
   
   
   
   

스틸하우스에 사용되는 부재는 기둥과 같은 수직부재인 스터드와, 스터드를 상하로 긴결하는 트랙 및 바닥이나 천장을 받치는 장선부재인 조이스트로 구성된다. 스터드와 조이스터는 립ㄷ형강을 사용하며 트랙은 경ㄷ형강을 사용한다. 스틸하우스는 스터드와 트랙을 조합하겨 패널형태로 벽체를 만들어 설치하고 벽체 위에는 조이스트를 깔아 바닥을 구성한다. 지붕은 트러스나 래프터로 구성한다

스틸하우스 벽체는 내력벽과 비내력벽이 있으며 하중을 전달하는 스터드 벽체는 조이스트와 트러스 또는 래프터와 정렬되어야 하고, 각 부재의 중심선과 중심선이 20mm의 허용오차 범위 내에 위치하도록 하여야 한다. 내부 내력벽은 기초에 지지되거나 바닥보 위에 위치하도록 한다

스틸하우스는 프리패브 공법의 적용이 용이하고, 타 공법과의 호환성을 가지고 있기 때문에, 증측공사 시에도 큰 장점을 얻을 수 있다. 프래패브공법을 적용할 경우 공기단축, 소음 및 분진에 인한 민원을 줄일 수 있다

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   3. 스틸하우스 사용 자재 및 규격
   
   
   
   

스틸하우스에 사용되는 강재는 KS D 3030:2019(용융 아연 알루미늄 마그네슘 합금 도금강판 및 강대에 의거한 PosMAC 강재를 사용한다. 이 강재는 마그네슘과 알루미늄의 합이 1.5~8%이고 나머지는 아연으로 구성되는 도금 중탕에서 용융도금을 한 강판 및 강대(이하, 판 및 코일이라 한다)이며, 판에는 평판 외에 KS D 3053의 모양 및 치수의 골판을 포함한다. 이 규격과 유사한 국제표준으로는 ASTM A1046/A1046M:2010, Standard Specification for Steel, Zinc-Aluminium-Magnesium Alloy-Coated by the Hot-Dip Process가 있다

PosMAC은 절단면이 내식성(Cut-edge Corrosion Protection)이 기존의 GI나 HGI, 갈바륨 제품보다 더 우수한데, 이는 절단면에 시몬클라이트(Simonkolleite)라는 부식 생성물이 형성되어 절단면을 보호하게 됨으로써 절단면의 내식성이 향상된다

국내의 주택건설 환경은 해외환경과는 상당 부분이 다르다고 할 수 있다. 우선 바닥의 경우 습식 콘크리트를 사용한 온돌바닥시공이 선호되고 있으며 다른 나라에 비해 바닥 충격음에 대한 소비자의 민감도가 높은 점을 들어 스터드 및 조이스트에 대한 하중내력 범위가 다소 큰 부재로 보강하여 개발하였다. 이외에 자재의 치수규격은 국내의 표준 설계 모듈치수인 300mm를 기준으로 정하였다

본 자재규격은 KS D 3854:2018 건축구조용 표면처리 경량형강에 명시되어 있는 자재를 사용하여야 한다

스틸하우스에 사용되는 구조용 부재는 Stud, Track, Joist의 세 종류로 분류된다.스터드는 기둥과 같은 수직부재로 사용되고 트랙은 벽 상하의 수평부재로 사용되며 조이스트는 바닥이나 천장을 받치는 장선부재로 사용된다

립ㄷ형강은 스터드용과 조이스트용으로 사용되는 형상인데, 플랜지와 립의 치수는 스터드용과 조이스트용으로 구분되어 있다. 스터드용 립ㄷ형강의 경우 플랜지 치수는 40mm이고 립치수는 12mm이며, 조이스트용 립ㄷ형강의 경우 플랜지 치수는 50mm이고 립치수는 20mm이다

립ㄷ형강의 폭 치수는 스터드용으로 90mm에서 180mm로 구성되어 있으며, 조이스트용으로는 100mm에서 300mm로 구성되어 있다.

스터드용 립ㄷ형강의 경우, 국내의 벽체 두께가 대개 200mm 이하임을 고려하여 200mm이하 치수인 90mm, 100mm, 140mm, 150mm, 180mm로 구성

립ㄷ형강의 두께는 구조용 최소두께인 0.8mm로부터 나사 접합 시공을 고려하여 2.5mm까지로 구성되어 있다. 각 두께간 차이는 0.2mm를 기준으로 한다

▶바르게 표기된 형강이 예

140 SL 10

• 140: 폭의 호칭 치수(90,100,140,150,180,240,300)


• 단면형상에 따른 호칭

1. SL: 스터드용 립ㄷ형강


2. JL: 조이스트용 립ㄷ형강


3. TC: 트랩용 경ㄷ형강

• 표시두께(08,10,12,14,16,18,20,22,25) : 10~1mm

스틸하우스용 접합철물

1. 앵커 접속철물


2. 강대 접속철물


3. 교차 접속철물


4. 장선지지철물


5. 홀다운(HOLDOWN)

스틸하우스용 공구

1. 절단공구: 절단기, 스냅, 니블러, 절단기


2. 조임공구: 바이스 그립, 퀵 그립


3. 긴결공구: 가변클러치 스크류 드라이버, 타점 공구, 충전식 전동 스크류건. 비트 벨트


4. 기타공구: CADDY 펀치, 그라인더

스틸하우스용 나사

1. 냄비머리(Panhead): 경량형강의 접합에 가장 많이 사용됨


2. 육각머리(Hexhead): 경량형강의 접합에 일반적으로 쓰이며, 두께가 큰 자재접합에 주로 사용됨. 헤드가 육각형이어서 안정된 나사조임을 가능케 함. 헤드가 두꺼워 정밀한 마감처리가 요구되는 부분에는 사용하면 안됨


3. 평머리(Low-profile head): 나사 헤드가 얇아 석고보드 및 마감재료가 설치되는 부분에 많이 이용함


4. 나팔형머리(Buglehead): 마감처리 위한 평평하고 매끄러운 면을 제공하므로 석고보드 부착시 많이 사용

나사길이는 자재 총두께보다 최소 10mm 이상이어야 한다

스틸 자재간 접합을 위해 가장 널리 쓰이는 나사머리모양은 육각머리(hex washer)이다. 이것은 스크류를 긴결시킬 때 드라이브 팁이 가장 안정되며, 양각의 드라이브를 가진다. 육각머리나사는 머리부분의 높이가 크기 때문에 마감재를 위에 부착할 경우 사용이 부적합하다. 이러한 경우, 동일한 번호의 냄비머리 또는 평머리 나사를 사용한다

02 스틸하우스 설계 및 디자인

2.1 스틸하우스의 설계

건축은 삶을 담는 그릇이다. 주택은 사용자가 어떤 공간을 원하고 어떤 일상을 꾸려가기를 원하는지가 투영되어 그들의 삶을 수용할 수 있는 아름답고 기능적인 그릇의 역할을 해야 한다

주택의 설계는 대지의 조건을 최대한 고려하고, 사용자, 즉 건축주가 요구하는 조건을 충분히 반영하여 만족스러운 주거공간을 만들어 내는 과정이다. 따라서 건축물이 가져야 하는 일반적인 실용성, 美, 공리적 기능 외에도 거주자의 취향과 삶의 철학이 반영되어야 한다

부지의 적합성을 판단하기 위한 일반적인 고려 조건

1. 접근성: 대지로 연결되는 도로의 확보, 차량의 접근 가능성, 맹지여부


2. 방위(향): 일조건의 확보 및 인접 대지의 일조건 침해 여부.통풍과 통경


3. 대지의 경사 및 지반상태: 배수, 성토, 절토 등, 대지 조성의 조건, 암반


4. 대지와 도로의 높이(level)차: 빗물의 범람에 대응하는 차수 및 배수, 차량 접근 및 주차장 계획, 지하공간 계획, 도로 소음, 옹벽

평면계획

1. 사적공간 ? 침실


2. 단란공간 ? 거실, 가족실, 식당


3. 작업공간 ? 주방, 보조주방, 다용도실, 취미공간


4. 기본공간(CORE) ? 욕실, 화장실, 보일러실, 현관, 계단실, 수납공간

라이프스타일의 변화에 따라 주방과 다용도실 공간의 중요성이 커지고 있다. 주방 가구의 전기화 및 시스템화, 내장고의 대형화, 복수화도 일반적이다. 식기세척기 등의 가전제품이 빌트인, 건축 시스템화 되는 추세이다

2.2 스틸하우스의 설계를 위한 도구의 활용

계획설계e기본설계e실시설계(구조계산을 통해 결정된 구조체로 도면화)

BIM설계는 건축물을 자동차나 항공기와 같은 제품처럼 다루고 설계하는 것이다.이러한 제품들은 다양하지만 명확한 부품들로 구성되며 성능의 기준과 측정이 명확하다

파라메트릭 디자인은 작게는 단위 부품에서부터 건물의 구조, 구체적인 건물 시스템 전체를 전산지식화하여 설계자동화에 활용할 수 있다

디지털 패브리케이션은 컴퓨터에 의해 통제되는 제조 프로세스를 말하며 CNC 가공, 3D 프린팅 및 레이져커팅이 대표적인 기술이다

2.3 스틸하우스의 미래

궁극적 목적은 첨단 기술 및 도구를 건설에 도입하여 설계자의 디자인 의도와 사용자의 요구사항을 수렴하며 프로젝트 전 과정의 효율성을 높이고 일정을 가속화하여 시간 및 자원의 낭비를 줄이는 것이댜

03 스틸하우스 단열 및 내화

3.1 스틸하우스 단열

열전도율(단위:W/(m?K)) 과 열관류율(단위:W/(m²?K))은 낮을수록 단열성능이 뛰어나다

열저항: 열관류율의 역수

단열 방법으로는 크게 내단열, 중단열, 외단열 공법으로 나뉜다. 단열재의 부착 위치에 따라 전체 열관류율 값은 같지만 실제 부하발생, 열교현상 및 결로발생이 달라진다. 내단열은 시공이 간편하고 단기간 동안 냉?난방을 하는 경우에 유리하나, 단열재가 끊기는 결손부위가 많이 발생하는 단점이 있다. 중단열은 목조나 스틸스터드 구조재 사이에 단열재를 설치하는 방법으로 구조재와 단열재가 일체화되어 벽체 두께를 줄일 수 있으나 스틸구조에는 열교에 더욱 취약해 질 수 있으므로 주의가 필요하다. 외단열은 구조체를 감싸는 형태로 시공하기 때문에 단열 성능 확보가 용이하고 단열재가 구조체를 감싸서 외부 온도 변화에 민감하지 않고 열교현상이 적다. 하지만 시공이 어려움이 있으며 공사단가의 상승의 단점이 있다

단열 설계의 기본원칙

1. 법규상의 단열 기준에 충실하여야 한다


2. 건물 용도에 따른 적절한 단열공법(내, 중, 외단열)을 선택한다


3. 습기로 인한 단열성능 저하를 막기 위해 단열재의 흡습을 방지해야 한다


4. 열교부위가 발생하지 않아야 한다

스틸하우스에서는 구조체로 사용되는 스틸스터드가 열전도율이 높은 재료임을 인지해야 하며 이를 통해 열은 빠르게 이동한다. 따라서 스틸하우스에서는 단열재의 적절한 설치를 통해 열의 흐름을 막는 것이 중요하다

최근에는 건축물의 단열성능이 패시브하우스 수준으로 요구됨에 따라 중단열과 외단열 공법을 같이 사용하는 공법이 권장된다. 이는 외단열과 스틸스터드 구조재 사이에 중단열을 채움으로써 높은 열성능을 확보하여 벽 두께를 줄일 수 있다

벽체 단열: 석고보드e글라스울eOSB합판e방습지e단열재e시멘트몰탈/메시/시멘트몰탈e외부마감판넬

평지붕일 경우는 벽체와 동일한 방법으로 단열처리하고 박공지붕일 경우는 단열재의 위치에 따라 지붕단열과 천장단열로 나눌 수 있다(용마루 환기 필요)

바닥 단열

1. 1층: 매트리스e단열재e바닥골조e합성목재e목재보드


2. 층간: 석고보드e조이스트+단열재eOSB합판e방습판e섬유시멘트 압축보드e목재보드

3.2 스틸하우스 결로방지

구조물의 단열과 실내에서의 지나친 수증기 발생의 억제 및 환기 등 생활환경과밀접한 관계가 있다. w로 결로발생은 주기적으로 충분한 환기를 하지 않거나 빨래, 취사, 건조 등 생활습관에 의한 영향과 부적절한 건축계획이나 단열공사에서 원인이 발생한다

결로방지를 위한 벽체 구성: 폼단열재eOSB합판e스틸스터드+솜단열재e방습지

3.3 스틸하우스 기밀

건축물의 기밀성은 건물 외피에서의 압력차로 인한(환기와 구분되는) 의도치 않은 침기 또는 누기가 방지

외부에서의 침기 또는 누기가 발생할 수 있는 부위(창호, 현관, 설비 및 배관 관통부 등)에 대해서는 기밀 작업을 통한 기밀성을 확보하여야 한다

스틸하우스 같은 단독주택에 관한 기준은 없으나 ‘건축법의 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙’에서 공동주택 및 다중이용시설에 대하여 시간당 0.5회 이상의 환기 기준을 요구한다

기밀시공 방법에는 폼 충진과 가스켓 충진, 테이핑, 소켓, 방습지 설치, 미장마감 등의 방법이 있으며 지붕, 천장, 바닥, 건물 애 우각부, 부재 접합부, 창호 프레임과 벽체사이, 설비 및 배관 모서리, 전기 인입관 등에 시공하여야 한다.

3.4 패시브 하우스와 제로 에너지 하우스

Passive house란 1988년 독일에서 시작된 고효율주택 개념으로 냉난방으로 적절한 실내온도를 유지할 수 있게 설계된 주택을 말하며 고단열, 고기밀과 태양광과 같은 자연에너지를 적극 활용하여 난방에너지요구량이 15kWh/m²이하인 주택을 말한다

고단열, 고기밀, 고성능 창호, 열교환기, 열교없는 디테일

Zero Energy House(ZEH)근 건축물 외부로부터 에너지(또는 연료)를 공급받지 않으면서 실내 냉?난방 부하 해소에 필요한 에너지를 자체 생상하거나 필요한 냉?난방 부하 자체를 저감하여 에너지를 절약하는 건축물을 의미한다

3.5 스틸하우스 내화

내화구조: 화재에 견딜 수 있는 성능을 가진 구조

방화구조: 화염이 확산을 막을 수 있는 성능을 가진 구조

난연재료, 불연재료, 준불연재료

스틸하우스 내화구조에 대한 규격은 KS F 1161-5의 건축 구조 부재의 내화 성능 표준 ? 제5부: 내력용 스틸 스터드 구조에 명시되어 있다. 이 표준은 내력용 스틸 스터드 구조에 의한 벽과 바닥/천정 및 지붕/천장 시스템의 구성에 따른 내화성능을 규정하고 있다

04 스틸하우스 구조

4.1 스틸하우스 구조의 기본 개념

구조설계란 구조물에 작용하는 하중에 대하여 충분히 안전하고 사용성에 문제가 없도록 구조해석과 설계를 수행하는 과정을 나타낸다

스틸하우스는 박판 강재를 상온에서 성형하여 제작한 냉간성형강을 자재로 활용하는 벽식구조형식으로 부재간 접합은 대부분 나사를 이용해 이루어진다

내력벽이란 벽체가 수직하중에 저항하는 구조

라멘 구조는 보와 기둥으로 구성되어 수직하중을 기둥이 받는 구조

스틸하우스는 일반적으로 내력벽 구조로 이루어져있다.

스틸하우스에 큰 개구부가 필요한 경우에는 내력벽 구조와 라멘 구조를 혼합하여 하이브리드 구조로 사용할 수 있다

나사볼트와 함께 부분적으로 용접과 볼트 접합이 함께 사용될 수 있다

스틸하우스의 부재 설계는 현행 냉간성형강 구조설계기준(1998) 또는 AISI S100기준 모두 적용할 수 있다

스틸하우스의 구조설계를 위해서는 구조물에 작용하는 외력을 의미하는 설계하중을 먼저 정의해야 한다

1. 고정하중: 주택의 자체의 하중과 구조물의 생애주기 중 지속적으로 작용하는 수직하중을 말한다. 다른 구조형식에 비해 상대적으로 경량의 자재가 활용되어 고정하중은 적은 편이다


2. 활하중 및 지불활하중: 활하중이란 스틸하우스의 사용과 점유에 의해 발생하는 하중, 즉 사람이나 물품, 저장물 등의 중량에 의한 하중으로 사용 과정에 변동이 가능한 하중이다


3. 주택 활하중: 주거용 건축물의 거실(2.0) 공동주택의 공용실 (5.0) 지붕 (점유-사용하지 않는 지붕(지붕 활하중)1.0) 계간(단독주택 또는 2세대 거주 주택(2.0))


4. 적설하중: 눈이 구조체에 쌓여 발생하는 하중. Sg(KN/m²) 대부분 0.5


5. 풍하중: 바람의 운동에너지가 구조체에 부딪히면서 압력 형태의 위치에너지로 변화되어 발생하는 하중으로 파괴력이 매우 큰 동적하중이다. 건물높이 및 기본풍속에 영향이 큼


6. 지진하중: 지진으로 인한 지반운동은 건축물에 가속도를 일으키며 이로 말미암아 가속도와 질량의 곱으로 관성력이 발생한다. 이 관성력이 구조체에 응력을 발생시켜서 하중으로 작용한다. 우리 나라도 2016년 2017년 경주, 포항 지진으로 내진설계 대상이 더욱 확대되었으며 단독주택에 대해서도 내진설계가 의무화 되었다


7. 하중 조합: 위에서 설명한 하중들을 조합하여 설계 하중을 결정한다

스틸하우스 구조설계 절차

1. 기본설계


2. 구조 모델링


3. 하중 산정


4. 구조해석


5. 부재 설계(강도, 사용성)


6. 접합부 설계

4.2 기초

기초는 구조물의 하중을 지반으로 전달하는 구조물로서 건물에 작용하는 하중을 지반에 고르게 전달하고 더 넓은 면적으로 하중을 분산시키는 역할을 한다. 기초는 기후와 토질, 대지 조건, 공법에 적합하도록 설계되어야 한다. 기초의 설계 시에는 건물을 지지하고 있는 흙이 받을 수 있는 지내력과 상부 구조물에 의해 작용하는 설계하중을 반영하여야 한다.

스틸하우스는 다른 구조형식에 비해 구조체의 중량이 작으므로 기초가 부담해야 하는 하중이 비교적 작다

기초와 내력벽의 접합은 앵커볼트를 이용하여 접합하며 앵커볼트는 수평력에 대한 벽체의 반력에 저항한다

4.3 벽체

스트랩을 이용한 X브레이싱 전단벽체의 단부에는 브레이스에 의해 작용하는 하중을 지지하기 위하여 홀다운을 설치한다

스틸하우스의 벽체는 스터드를 수직으로 450mm 또는 600mm 간격으로 골조를 구성한다

외벽에 사용되는 스터드의 폭은 140mm 도는 150mm를 사용하고, 내벽용 스터드는 90mm 또는 100mm가 일반적으로 사용되며, 구조적인 이유 외에도 단열이나 차음등의 요구조건에 따라 필요한 벽체의 두께에 맞추어 설계한다

스터드 및 조이스트에 의하여 고정하중 및 적재하중에 대하여 저항하며 이들 스터드와 조이스트는 핀접합으로 접합되어 있어 풍하중 및 지진하중 등과 같은 수평하중 작용시 불한정한 상태에 놓이게 되므로, 스틸하우스는 구조설계시 수직하중뿐만 아니라, 수평하중에 대한 설계가 반드시 필요하다. 수평방향하중을 지지하도록 설계된 벽체를 전단벽이라고 한다.

전단벽체는 일반벽체와는 다르게 수평방향하중을 지지하는 스트랩 브레이스 또는 면전단재와 같은 횡력저항기구 접합부가 포함되어 있어야 한다

비내력벽은 수직하중을 지지하지 않는 벽체를 말한다. 따라서 비내력벽으로 설계된 벽체는 트러스나 바닥 조이스트를 지지하지 않아야하므로 내부에 설치된 비내력벽은 상부의 트러스나 바닥 조이스트와 연결하지 않아 하중을 받지 않도록 하여야 한다

4.4 바닥

바닥골조는 조이스트를 일정간격(450mm 또는 600mm)으로 배치하고 단부에 림트랙을 설치하여 구성한다. 바닥 조이스트는 바닥상부와 고정하중과 활하중을 지지하는 구조부재이고, 림트랙은 바닥 조이스트를 연결하는 형상부재이다. 바닥의 개구부는 계단설치 등을 위해 필요하며 바닥 조이스트의 강성을 높이기 위해서는 일정간격으로 수평 브레이싱과 블록킹을 설치한다

스틸하우스 바닥구조재로 사용되는 자재는 조이스트와 평트러스가 있으나 일반적으로는 조이스트를 많이 사용한다. 조이스트를 사용하는 경우 배관 및 배선을 위하여 조이스트의 웨브 천공이 필요한 경우가 있다. 부재의 구조성능에 영향을 최소화하면서 천공할 수 있는 크기는 폭 40mm에 길이 100mm이다. 이 크기 이상으로 천공하고자 할 때는 조이스트와 동일한 부재로 웨브를 보강하여야 한다. 또한 천공을 할 때에는 반드시 중앙부를 기준으로 천공하여야 하며 단부에서 최소 5cm 이상은 남기고 천공하여야 한다

조이스트 대신 평트러스로 바닥구조를 설계하는 경우에는 배관이 편리하고 조이스트보다 스팬을 길게 확보할 수 있는 장점이 있다

바닥 조이스트는 벽체 스터드와 달리 부재를 수평으로 하중을 받는 자재로 집중하중에 대해 저항하는 능력이 상대적으로 약하다. 그러므로 바닥 조이스트에 작용하는 집중하중을 잘 검토하여 바닥 조이스트를 설계해야 하며 집중하중이 작용하는 부위에는 웨브스티프너를 설치하는 디테일을 적용해야 한다

조이스트를 캔틸레버로 적용하고자 하는 경우, 보강없이 설치하는 경우 스팬은 최대 600mm이내로 한다. 캔틸레버에 적용하는 조이스트는 받드시 연속스팬으로 적용한다. 이 경우에도 캔틸레버가 시작되는 하중지지 부분은 모멘트와 전단력이 집중되는 부위이므로 웨브스티프너를 반드시 설치한다

스틸스터드로 계단을 제작하기 위해서는 계단옆판을 조립보를 이용해 제작하고 계단판을 걸기 위해 스틸스터드를 이용해 r자 형태가 되도록 제작한다. 계단옆판 보를 지지하기 위해 스틸스터드를 이용한 기둥을 설치한다

계단을 위한 개구부를 설치할 경우에는 가능하다면 계단개구부의 길이방향(계단방향)과 조이스트 배치가 나란하게 하는 것이 구조적으로 유리하다

4.5 지붕

지붕은 주택의 외관을 결정하는 중요한 요소이며 건축물이 위치한 지역의 기후에잘 대응할 수 있도록 설계함으로써 기능적인 역할을 수행하기도 한다

지붕 트러스 부재는 가능하다면 벽체에 사용되었던 부재를 이용하여 설계하는 것이 자재수급에 유리하고 현장에서 부재를 선별하는 불편함을 덜 수 있어서 좋다4.6 보, 기둥

계획상 불가피한 경우 보를 이용하여 하중의 흐름을 분산해야 하는 경우가 발생할 수 있다. 보가 조이스트와 같은 레벨에 설치되는 경우 조이스트와의 접합부가 많이 발생하여 복잡한 디테일을 시공해야 한다. 따라서 보를 조이스트 아래에 위치하도록 설계하면 구조적으로는 단순한 디테일이 가능하지만 바닥의 두께가 너무 두꺼워지거나(바닥두께=조이스트 춤+보 춤) 보가 천장 마감면 아래로 내려올 수 있으므로 건축주나 설계자와 충분한 상의 후 결정해야 한다

스틸하우스에 보 부재가 사용되는 경우, 기둥이 함께 사용되는 경우가 많다. 스틸하우스에 사용되는 기둥부재는 스터드와 트랙을 이용한 조립부재를 사용하거나 하중이 큰 경우는 형강을 기둥부재로 사용한다.

스틸하우스 형강을 기둥으로 설계하게 되면 접합부가 복잡해지고 나사로 접합하기 어려울 수 있어, 형강과 접합되는 스틸스터드, 석고보드 및 OSB와의 접합은 샷핀을 이용하거나 용접접합을 하는 경우가 발생한다

05 스틸하우스 시공

5.1 스틸하우스 공정계획

스틸하우스 공사를 착수하기에 앞서 시공방법을 어떻게 할 것인지를 결정해야 한다. 특히 골조공사를 수행함에 있어서, 현장에서 모든 패널들을 조립한 후 시공할 것인지, 공정 또는 현장주변 패널제작소에서 패널을 조립하여 현장으로 운반한 후 시공할 것인지를 결정한다

5.2 공장 패널 제작

패널을 제작할 때 공통적으로 주의해야 하는 기본적인 사항

1. 벽체 스터드의 배치가격은 450mm 또는 600mm로 배치한다


2. 각각의 간격에 맞추어 스크류(나사)로 긴결한다


3. 스틸 자재간 접합을 위해 가장 널리 쓰이는 나사머리 모양은 육각머리이며, 스트류를 긴결 시킬 때 가장 안정되며, 양각의 드라이브를 가진다


4. 육각머리 나사는 머리부분의 높이가 크기 때문에 마감재를 위에 부착할 경우 동일한 번호의 냄비머리 또는 평 머리 나사를 사용한다

5.3 현장 패널 조립 및 시공

벽체패널의 인양은 인양벨트를 이용하는 경우와 볼트를 이용하는 2가지 방법으로 할 수 있다

5.4 마감

화장실 등과 같이 일반적인 실내보다 낮게 바닥판이 형성되어야 하는 경우에는 조이스트의 규격차이를 이용하여 단차를 형성시킨다

5.5 창호

스틸하수스 창호는 창호 옆에 벽체에 고정을 시키기 위한 날개 부분이 있는 경우가 있으며, 이것을 전용피스로 고정시키고 창틈을 품이나 단열재로 막아주면 시공이 완료된다

5.6 설비 및 전기

스틸스터드 또는 천공부분에 의하여 손상되지 않도록 천공부분에 플라스틱 또는 고무마개를 끼워 넣는다