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레이아웃, 토대와 서브플레이트, 윗깔도리와 밑깔도리, 이중 깔도리, 헤더, 일반벽의 현장조립 성명 : 김태우 등록일 : 2016-11-29 11:36:44 조회수 : 189

 

1) 레이아웃(Layout)

 

  레이아웃은 기초구조 및 1층 콘크리트 바닥면 위에 건물의 골조 배치도를 그리는 작업으로서 골조공사의 시작을 의미하는 중요한 작업이므로 이 작업이 정확하게 이루어졌을 때 후속 작업도 쉽게 진행 될 수 있다. 레이아웃은 계산된 레이아웃 도면에 의하여 진행하게 되며 외벽의 안쪽 선을 기준으로 레이아웃하는 것이 일반적이다.(28)

 

  일반적으로 현장에서는 레이아웃을 피타고라스의 정리를 이용하여 시공하였는데 이는 오차 발생이 많고 계산하는데 시간이 소요되었다. 본 연구에서는 건물의 평면을 직사각형 형태의 블록으로 나누어 블록별 대각선 길이를 설계도면에 표기해 주어 피타고라스의 정리를 사용하지 않고도 레이아웃을 할 수 있도록 하였다. 그 결과 오차가 피타고라스의 정리를 이용하는 것보다 감소하였으며, 레이아웃을 하면서 계산하는 시간이 줄어드는 효과를 나타내었다. (부록A. 레이아웃 평면도 참조)

 

  일반적인 경골목조주택 현장을 보면 내벽까지 레이아웃 하면서 시간을 소비하는 경우가 많은데 본 연구에서 내벽은 하지 않았다. 내벽 레이아웃은 SS(Sill & Sub Plate) 평면도에 치수가 표기되어 있어 표기된 외벽 레이아웃 선에서 띄워야 하는 거리만 맞춰가면서 작업해도 가능하였다. 간혹 내벽이 매우 길어 부재를 이어 붙여야 할 경우는 그 부분만 레이아웃을 하면 되지만 본 연구에 적용되었던 현장 모두에서 4.8m이상의 길이를 갖는 긴 내벽은 없었다. 일반적으로 깔도리(Plate)는 TB(Top & Bottom Plate)에 초점을 맞춰 작업을 하기 때문에 설계 또한 TB를 먼저하고 그것과 교차하도록 SS나 D(Double Plate)를 설계 했을 때 좀 더 효율적인 설계가 이루어질 수 있었다. 따라서 항상 TB는 긴 부재를 이어 붙이는 경우가 많았고 SS나 D는 비교적 부재가 짧은 편이었다. 결국 내벽 SS는 이어지지 않은 하나의 부재로 되어 있다 해도 무관 했으며 별도의 레이아웃 없이도 충분히 SS작업을 할 수 있었다.

 

 

2) 토대와 서브플레이트 (SS ; Sill Plate & Sub Plate)

 

  SS(Sill & Sub Plate) 평면도에는 내벽 레이아웃을 위한 치수선이 포함되었다. 내벽 레이아웃은 이 도면을 보고 할 수 있었으며, 부재마다 일련번호가 있어서 맞는 자리에 배치만 하면 자동으로 레이아웃이 되도록 하였다. SS평면도에는 부재의 치수선과 레이아웃을 위한 치수선의 색깔을 다르게 하여 현장 작업자들에게 혼선을 주지 않도록 하였다. SS(Sill & Sub Plate)는 방부목과 일반구조재가 한 세트가 되며, 방부목의 치수 오차로 인하여 2mm 작게 재단할 때 가장 작은 오차를 나타내었다. (부록 A. SS평면도 참조)

 

Fig. 2-4. Arrangement of SS(Sill & Sub Plate) members

 

  Fig. 2-4의 A는 본 연구에서 사용했던 설치방법이고 B는 일반적으로 지금까지 해온 방법이다. B와 같이 시공할 경우 Sub Plate 설치 시 앵커볼트 구멍을 찾기가 번거롭고 공장 재단할 경우 자재의 종류가 많아져 비효율적이었다. A와 같은 방법으로 시공할 때 공장에서는 Sill Plate와 Sub Plate를 나사못으로 고정하여 현장에 보내기 때문에 자재를 찾기가 쉬웠으며 두 부재의 같은 위치에 구멍을 뚫기 때문에 앵커볼트 작업이 수월하였다.

 

  OSB는 벽체의 골조를 세운 후 나중에 토대의 하단에 맞추어서 설치하였다. OSB를 붙인 후 벽체를 세우게 되면 SS(Sill & Sub Plate)부분과 벽체 부분이 일체가 되지 않아 바람이나 지진에 의한 벽체의 상향력(上向力)에 취약한 구조가 될 수 있다. 이 뿐 아니라 본 연구의 실험 대상 현장에서 경험한 결과 1층 벽체에 OSB를 붙이지 않고 세우게 되면 여러 가지 이점이 있었다. 우선 벽체를 세우는 데 무겁지 않기 때문에 적은 인원으로도 작업이 가능하고, 우기에는 비를 맞지 않게 하려고 최대한 빠른 시간 내에 지붕 공사를 해야 하는데 외벽 OSB를 가장 나중에 작업하면서 지붕 작업까지의 시간이 단축되었다. 그리고 서까래나 천장장선 작업 할 때는 현장 인부들이 전부 높은 곳에 올라가 작업을 하지 않는 관계로 4명이 한 팀으로 작업할 경우 2명은 위에서 작업을 하고 남는 2명이 OSB 작업을 하게 되면 작업 공백이 없이 효율적인 시간 관리를 할 수 있었다.

 

3) 윗깔도리와 밑깔도리(TB, Top & Bottom Plate)

 

  TB(Top & Bottom Plate)의 부재 배치와 각각의 부재 치수는 TB 평면도에 표기하였다. 현장에서 부재에 표기된 일련번호대로 SS위에 배치하였는데 잘 맞지 않을 경우 TB평면도에 표기된 치수를 확인하도록 하였다. 특수벽(特殊壁)으로 분류되는 벽체의 TB는 TB평면도에 일련번호가 표시되지 않거나 특수벽이라고 명시하였다. (부록 A. TB 평면도 참조)

 

Fig 2-5 Length of TB(Top & Bottom Plate)

 

  벽 길이가 길어 TB용 부재를 이어 붙여야 할 경우에는 가능하면 이음부가 헤더 위나 내벽과 만나는 부분에 나타나지 않도록 하였으며, 스터드 및 깔도리의 낭비를 막기 위하여 4'(1219.2mm)의 배수를 사용하였다. 즉 이어 붙일 때는 4‘(1219.2mm), 8'(2438.4mm), 12'(3657.6mm), 16'(4876.8mm) , 20'(6096mm)중 하나를 선택하고 헤더(Header) 위나 내벽과 만나는 지점을 피하여 설계하였다. 현장 작업자 수를 고려하여 벽체를 어느 정도 길이까지 이어 붙여서 한 번에 조립하고 세울지는 팀원들이 상의하여 결정하도록 하였다. 다만, 긴 벽체를 한 번에 바닥에서 조립하고 세우는 것이 끝 부재를 줄일 수 있는 이점이 있고, 작업 속도도 빠르며 오차도 적은 것으로 나타났다.

 

  TB(Top & Bottom Plate)는 공장 재단 시 1mm씩 줄여서 절단했을 때 가장 오차가 적은 것으로 나타났다. 만약 TB를 설치하는데 밑에 있는 SS(Sill & Sub Plate)보다 길어서 튀어나올 경우 레이아웃이 잘못되었거나 SS 또는 TB의 공장 재단이 잘못되었을 가능성이 있으므로 현장 작업자들에게 꼭 확인하도록 하였다. TB의 배열은 TB 평면도뿐 아니라 Corner/Header 평면도에도 같이 표기하여 벽체 작업 시 Corner/Header 도면만 가지고도 작업이 가능하게 하였다.

 

Fig. 2-6. Design and construction of TB(Top & Bottom Plate)

 

  TB(Top & Bottom Plate)의 일련번호는 외벽이 내벽보다 우선순위이고 Fig2-6의 A,B와 같이 배면의 오른쪽 끝 벽이 TB1번이 되고 반 시계방향으로 일련번호를 부여하였다. 현장상황에 따라 달라질 수는 있지만, 일반적으로 일련번호 순서로 작업하는 것이 유리한 것으로 나타났다. 또한 Fig2-6에서 보는 바와 같이 시작하는 지점에는 코너(Corner. 벽체끼리 조립을 하기 위해 스터드를 ㄱ자 형태로 조립한 것)가 없고 끝나는 지점에 코너가 형성된다. 이는 벽체의 시작점에 스터드가 있고 16-3/4' 레이아웃(B.C)을 하기 때문에 내벽에 석고보드를 붙일 때 자를 필요가 없기 때문이다.

 

  공장 제작공법이 적용되는 건축의 경우에 현장에서는 작업자들이 발휘할 수 있는 융통성은 거의 필요 없으며 도면과 동일하게만 시공되어야 한다. 이를 위하여 공장작업자 및 현장 작업자는 자주 도면을 보아야 하며, 이것으로 인하여 작업 시간이 지연되는 결과가 초래되었다. 이러한 문제는 설계자, 공장작업자 및 현장작업자 사이의 약속을 통하여 설계도면을 보지 않고도 시공이 가능한 부분에 대하여 설계도면을 보지 않고 작업이 가능하게 함으로써 해결이 가능하였다.

 

4) 이중 깔도리(D, Double Plate)

 

  D(Double Plate)의 크기 및 작업 위치는 ‘D 평면도’에 표기하였다. D 평면도는 SS(Sill & Sub Plate)와 매우 흡사하나 특수벽이 중간에 있을 때는 약간씩 달라진다. D(Double Plate)는 SS(Sill & Sub Plate) 및 TB(Top & Bottom Plate)와 달리 두 부재가 나사못으로 결합되지 않은 채로 현장에 운반되기기 때문에 현장에서 분실하는 경우가 많았다. 이를 방지하기 위하여 빨간색 페인트로 마구리를 칠했으며, SS 및 TB와 같은 블록에 포함하여 현장에 운반하는 방법을 적용하였다. (부록A. ‘D 평면도’ 참조)

 

Fig 2-7 Mark on lumber

 

  D(Double Plate)는 바닥에서 벽체를 조립할 때 같이 조립하여 세우도록 하였다. TB(Top & Bottom Plate)까지만 조립된 상태로 세워놓고 나중에 D(Double Plate)를 윗 깔도리 위에 설치해도 되지만 위험하기 때문에 아래에서 정확하게 조립하는 것이 위에서 위험하게 하는 것보다 유리하였다. D보다도 2D(2층 Double Plate)는 벽체 위에서 작업하다 추락사고가 발생하면 대형사고 이어질 수 있기 때문에 반드시 바닥에서 조립한 후 세우도록 하였다. D는 실제 길이보다 2mm 작게 재단했을 때 가장 오차가 적은 것으로 나타났다.

 

5) 헤더(H, Header)

 

  헤더(헤더, Header)는 창호 또는 도어 개구부의 상부 수직 하중을 양쪽의 스터드로 전달하는 기능을 하는 부재이다. 설계자 또는 건축주의 요구로 창문 또는 도어의 크기 및 설치되는 높이가 결정되기 때문에 현장에서 이를 시공하기 위해서는 원설계자 또는 건축주에게 문의하여 크기 및 설치높이를 확인하고 시공하여야 한다.

 

 

  본 연구에서는 이러한 창문의 크기 및 설치 위치 등의 내용을 미리 원설계자와 건축주에게 수렴하여 골조 전용 설계도를 작성했으며, 개구부에 관한 세부 내용까지 모두 설계에 반영하였다. 따라서 현장에서는 개구부의 크기 및 설치 위치에 관한 정보가 필요 없이 조립되어 보내진 H-Set을 벽체에 설치하는 작업만 하면 벽체를 완성할 수 있게 되었다.

 

  일반적으로 현장에서 벽체를 시공할 때 TB(Top & Bottom Plate)에 일정한 길이로 잘린 스터드를 하나하나 조립하는 과정은 시간이 많이 소요되지 않으나 개구부를 구성하는데 많은 시간이 오래 소요되는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 개구부의 작업 소요시간을 단축하기 위해 헤더와 주변 부품들을 하나로 조립하여 현장에 운반하는 방법을 개발하였다.

 

  가장 먼저 생각한 방법은 Fig2-8의 A와 같이 개구부의 구조를 조립하여 운반하는 방법이었다. 이 방법은 자재소모량이 가장 적은 장점이 있지만, 상하부 반스터드(Jack Stud)가 현장 운반과정에서 이탈되는 문제점이 발생 하였다. 따라서 상하부에 OSB를 붙이는 것을 고려해 봤으나, 스터드의 수직하중 허용값보다 OSB의 압축하중이 현저하게 떨어지는 문제가 있었다. 그리하여 Fig2-8의 B와 같은 방법으로 상하부에 부재를 하나씩 더 넣어 운반과정에서 이탈이 없도록 하는 방법을 택했다. 그러나 B의 방법은 상하부 2개의 부재가 더 소요되는 단점과 개구부 상하부에서 스터드의 배열이 개구부 좌우측 벽체에서의 스터드 배열과 동일하게 맞아야 하는 단점이 있었다.

 

 

  이를 해결하기 위하여 Fig2-8의 C와 같은 방법이 고려되었으며, 이 방법은 상하부 반 스터드를 잘라서 나중에 해체하기 좋게 나사못으로 임시조립한 뒤 현장에서 나사못을 풀어 벽체 좌우측 스터드 배열과 일치하도록 조립하는 방법이다. 그러나 Fig2-8의 A, B 및 C 모두 부피가 커서 공장에서 상차(上車)할 때 공간을 많이 차지했으며, 무게가 무겁기 때문에 현장에서 취급이 어려운 문제를 발생하였다. 특히 개구부가 크고 2층 벽체에 설치해야 하는 경우 모든 작업자가 동원되어 올려야 하는 문제점을 갖고 있었다. 이러한 문제들을 모두 고려하여 최종적으로 Fig2-8의 D와 같은 방법으로 개구부를 조립하여 운반하는 방법을 선택하였다.

 

Fig. 2-8. H-Set development process

 

 

  Fig2-8의 D의 하부 반 스터드는 현장에서 재단하거나 공장재단 후 일련번호를 붙여서 운반할 수도 있다. Fig2-8의 D는 무게가 가볍고 하부 반 스터드를 빼면 벽체구조에서 시간을 많이 소요하는 개구부의 웬만한 조립은 이미 다 되어 있는 형태다. 또한, 부피를 많이 차지하지 않기 때문에 공장에서 상차할 때 적재 부피를 줄일 수 있는 장점도 있다.

 

Fig 2-9 H-Set Form

 

  헤더 상부에 설치되는 반스터드의 길이가 짧을 경우에는 못을 박을 때 갈라지거나 못을 박기 어려운 경우가 많았다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 Fig2-9의 A와 같이 부재를 눕혀서 그 높이를 맞추었고, 이 부재를 'HP(Header Plate)'라 표기하였다. 도어 형태의 개구부는 HS(Sill)가 없기 때문에 Fig2-9 A,B의 오른쪽 그림과 같은 형태의 H-Set으로 제작하였다. 그리고 H-Set의 가로 또는 세로 길이가 1.8m이상일 경우에도 운반 시 부피가 커지기 때문에 Fig2-9 A,B의 오른쪽 그림과 같은 형태로 제작하였다. Corner/Header 평면도에 개구부를 표기할 때는 이렇게 HS(Sill)가 없는 것과 있는 것을 구별하기 위하여 헤더번호 뒤에 ‘OX'표기를 해주었다. 예를 들어 H4번 H-Set이 HS(Sill)가 있을 때는 'H4-O', 없을 때는 'H4-X'와 같이 표기하였다. (부록A. H-Set 평면도 및 Corner/Header 평면도 참조)

 

Fig 2-10 Assembling of H-Set in factory

 

  H-Set는 측면에 OSB를 붙여 운반과정에서 변형되는 것을 방지하였으며, 여기에 사용되는 OSB는 공장에서 사용하고 남는 것들을 재활용 하였다. 국내 현장 및 시공회사 마다 적용하는 스터드의 길이가 다르고 헤더의 높이 또한 제각각인 경우가 많다. 만약 이를 하나로 통합하거나 몇 개의 범주로 분류할 수 있다면 위와 같은 H-Set는 하나의 상품으로 판매될 수도 있을 것이다.

 

 

6) 일반벽의 현장조립

 

  일반벽을 현장조립할 때 필요한 부재들은 TB(Top & Bottom Plate), Corner, Backer, Header등 4가지이므로 이들을 모두 한 장의 설계도면에 포함하여 설계를 하는 것이 편리하다. (부록A. Corner/Header 평면도 참조)

 

Fig. 2-11. Base line continuous dimension of Corner/Header Plan

 

  벽체를 쉽게 레이아웃 하기 위해서는 Corner/Header 평면도에 나타나는 치수를 Fig2-11과 같이 기준점치수로 표기하는 것이 편리하다. 일반적인 치수표시 방법은 각각의 구간별 치수를 표시하는 것으로서 이 경우 현장에서는 처음 한 구간을 측정하고 자를 접은 후 다음 구간을 측정해야 하기 때문에 번거롭고 오차가 발생하기 쉽다. Fig2-11과 같이 TB1의 오른쪽 끝에 자를 고정해서 왼쪽으로 펼쳐놓고 1,000mm 2,012mm 3,354mm 부분에 표기하면 한 번에 레이아웃을 실시할 수 있다. 또한, 일반 스터드의 위치도 같이 표기할 수 있기 때문에 작업속도가 매우 빠른 장점이 있다. Fig2-11에서 1,000mm 및 2,012mm 위치는 H-Set(H2번)의 좌·우측 끝 지점이며 3,354mm 부분은 Backer의 두 부재 사이 지점을 나타낸다.

 

 

  지금껏 현장에서는 기공(技工)이 TB(Top & Bottom Plate)에 레이아웃을 하고 조공(助工)과 함께 벽을 조립하는 방법으로 시공이 이루어졌으나, 위와 같은 골조 전용 설계도면을 활용한다면 조공(助工)도 TB(Top & Bottom Plate)에 쉽게 레이아웃을 할 수 있다.