2.3.2 바닥 및 천장 구조

바닥과 천장은 공통적으로 장선으로 골조를 구성하는 장선구조로 분류할 수 있다. 바닥장선은 사람이나 가구가 그 귀에 올라가는 구조이기 때문에 부재의 크기가 크고 간격이 좁다. 천장장선은 천장 면에 붙이는 석고보드를 잡아주는 역할만 하기 때문에 부재가 작고 간격도 비교적 넓게 배치한다. 일반적으로 천장장선은 서까래의 위치에 따라 배열이 결정 되므로 바닥장선에 비하여 중요도가 낮다. 이에 반하여 바닥장선은 매우 중요한 구조부재로서 건축물의 안전에도 큰 영향을 미치기 때문에 정확한 시공이 필요하고 많은 시간이 소요된다.

바닥장선은 전문가에 의하여 배치도가 작성되고 시공되어야 함에도 불구하고 국내 대다수 현장이 현장 목수에 의하여 바닥장선이 배열되고 시공된다. 바닥장선 자재 또한 현장에 공급된 자재들 중에서 현장목수가 자체적으로 계획하고 선택하여 시공하는 경우가 많다.

Fig. 2-16. Layout work for 2nd floor ceiling joists

  바닥장선과 천장장선은 현장목수가 좁은 벽체 위에 올라타고 작업을 해야 하므로 위험부담이 높은 편이다. Fig2-16는 2층 벽의 이중 깔도리 위에 천장장선 레이아웃을 하기 위해 벽체 위에서 위험하게 공사를 하는 사진이다. 이처럼 위험하게 공사를 하는 것은 바람직하지 않고, 공사기간 또한 더 오래 소요된다. 본 연구의 장선구조에서는 목수들이 공사를 빨리 하는 것도 중요하지만 안전하게 할 수 있는 시스템을 찾는 것도 같이 고려하였다.

2.3.2.1 바닥장선

  바닥장선에 사용되는 구조용 목재로는 2X8, 2X10, 2X12가 사용되나 근래 들어 설계도면이 다양해지고 건축주 마다 자기만의 개성이 있는 집을 지으려는 수요가 많아지면서 경간이 상당히 길어지는 경향이 있다. 이렇게 경간이 길어지면서 기존의 구조용 목재로는 그 경간을 버텨낼 수 없기 때문에 I-Joist나 공학목재의 사용이 많아지고 있는 실정이다. I-Joist나 공학목재는 일반 구조재에 비하여 단가가 높으므로 경제적인 건축을 위해서는 가능한 한 구조재만을 사용하여 시공이 가능하도록 하는 것이 좋다. 큰 집중하중이 작용하거나 경간이 긴 부분에서는 구조재를 몇 개씩 조립하여 조립보(Built-up Beam)형태로 사용하는 것이 유리할 것으로 생각된다.(38)

  본 연구에서 바닥구조는 패널형태를 적용하였다. 공장에서 바닥패널을 제작하여 현장에 보내는 것은 아니지만, 설계도면을 패널형태로 작성하고, 현장에서 패널을 조립하여 시공하는 방법으로 개발하였다. 현장에 작업 인부가 많이 있어 한 번에 올릴 수 있는 경우에는 바닥장선만 마당에서 조립하여 벽체 위에 올리고 고정한 후 바닥 OSB을 붙일 수 있다. 현장에 작업 인부가 많지 않은 경우에는 가장 큰 블록을 먼저 조립한 후 그 위에서 작은 블록들을 조립하여 원하는 장소로 밀어 놓고 고정하는 방법을 사용할 수 있다. 크레인을 사용할 경우에는 지면에서 바닥장선을 설치하고 바닥OSB 까지 붙인 후 크레인으로 한 번에 들어 올려 조립하는 방법을 적용할 수 있다.

Table 2-4 Design drawing for floor framing

  바닥장선 작업을 위한 설계는 바닥장선 배치도, 바닥패널 배치도, 바닥패널 상세도로 분리 하였다. 바닥장선 배치도에는 간단한 치수와 부재의 종류, 부재의 배열 형태, 패널의 일련번호(F)가 표기되어 전체적으로 바닥장선의 계획에 관한 내용만 포함하였다. 이 도면에는 바닥장선 부재의 종류에 따라 색깔을 다르게 하여 구별하기 쉽도록 하였으며, 이와 같이 도면을 작성함으로서 작업자들끼리 계획을 세우거나 팀장이 팀원들에게 작업지시를 할 때 활용할 수 있고, 패널 설치 시 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. (부록A. 바닥장선 배치도 참조)

  바닥장선은 구역을 나누어 서로 독립적으로 시공하였을 때 오차를 줄이고 시간을 단축할 수 있는 것으로 나타났다. 독립된 구역으로 시공하지 않고 전체적으로 시공하게 되면 중간에 발생한 오차가 계속 이어지면서 누적되어 점점 더 오차가 커질 수 있다. 위와 같이 구간별로 작업하게 되면 오차가 발생하더라도 각각의 패널 안에서만 발생하고 누적되지 않기 때문에 전체적으로 오차가 줄어든다고 할 수 있다. 바닥장선을 패널형태로 제작하게 되면 패널과 패널이 만나는 부위에는 양쪽패널에 한 개씩 들어가면서 두 개의 부재가 사용되어야 한다. 장선위에 OSB를 붙일 때도 패널과 패널을 연결하며 붙일 수도 있으나 크레인 작업을 할 때는 OSB까지 붙여서 들어올리기 때문에 OSB가 더 많이 소요될 것이다. 그러나 시공현장에서 장선을 하나하나 설치하는 방법과 패널형태로 분리하여 설치하는 방법 두 가지를 모두 적용해본 결과 패널형태의 시공으로 인하여 줄어든 노무비가 증가된 자재비용보다 월등히 높은 것으로 나타났다. 또한 작업자들의 안전 확보라는 측면에서도 일반 시공방법보다는 패널을 이용한 공장제작공법을 적용하는 현장이 훨씬 더 유리한 것으로 판단되었다. 벽체 위를 걸어 다니면서 레이아웃을 하고 계속해서 벽체 위에서 장선을 하나씩 조립하는 작업은 작업자들에게 많은 위험을 초래할 가능성이 있으며, 시간 낭비도 많은 것으로 나타났다. 이에 반하여 패널을 이용한 시공은 크레인을 사용하지 않더라도 벽체 위를 걸어 다니며 레이아웃을 할 필요가 없고 첫 번째 패널을 설치하기만 하면 안전하게 그 패널 위에서 다른 패널을 제작할 수 있는 장점이 있었다.

  바닥패널 배치도는 바닥패널의 위치, 크기 등을 표시한 설계도이며, 패널이 들어갈 위치를 미리 표시하고 패널 작업을 쉽게 하기 위하여 작성되었다. 실제로 패널은 설계도면에 표기된 것보다 조금씩 작게 제작 되었으며, 작업자는 제작된 패널이 설계도면의 치수보다 크지 않은지 검토하면서 시공하여야 한다. 작게 제작된 패널은 패널 사이의 간격을 띄우거나 약간의 보강작업으로 해결할 수 있으나, 크게 제작된 패널은 보정을 하기가 힘들기 때문이다. (부록A. 바닥패널 배치도 참조)

  바닥패널 상세도는 각각의 바닥패널에서 부재의 크기를 설계한 도면으로서 서까래와 바닥장선이 만나는 경우를 제외하고는 패널 내부의 바닥장선 레이아웃은 필요가 없다. 다만 바닥OSB를 붙일 때 재료의 손실이 적게 발생하도록 하기 위하여 B.C 레이아웃을 하도록 표기 하였다. (부록A. 바닥패널 상세도 참조)

  부재의 표기는 “F+일련번호+치수” 순으로 하였다. 예를 들어 F2번 패널의 부재중 치수가 2,700mm인 장선일 경우에는 “F2-2,700”으로 표기하였다. 3층 바닥의 경우는 'F' 대신 '2F'로 표기하여다. 조립보(Built-up Beam) 또한 패널로 간주하여 F+일련번호로 표기하였다. 조립보는 미리 조립하여 현장에 보낼 수도 있으나, 상차에 문제가 생기는 경우가 많기 때문에 조립하지 않은 상태로 현장에 보내는 경우가 더 많았다. 간혹 패널 형태에서 동떨어진 바닥장선이 있을 수 있으며 이 경우 바닥장선은 'FJ+일련번호'로 표기하였다. (부록A. 바닥장선 배치도 참조)

  바닥패널을 제작하는 경우에는 치수 오차를 최소화시키는 것이 매우 중요하다. 천장장선이나 서까래의 경우에는 오차가 발생하더라도 해당 부재만 수정하거나 교체하면 되지만 바닥패널의 경우에는 패널 전체를 분해하여 재조립하거나 새로 제작하여야 한다. 왜냐하면, 바닥패널위에 OSB를 붙일 때는 접착제를 함께 사용하여 접합하게 되는데 패널치수에 오차가 발생하게 되면 부재의 손상 없이 패널을 분해하기가 매우 어렵기 때문이다.

Fig. 2-17. Arrangement of floor panels

  Fig2-27(a)는 바닥패널 F1,F2 및 F3를 장선의 방향이 병렬로 서로 평행하게 배치되도록 조립하는 방법이며 (b)는 바닥패널 F4, F5 및 F6을 장선의 방향이 일렬로 길게 배치되도록 직렬로 조립하는 경우를 나타낸다. Fig2-17(a)와 같이 바닥장선들을 서로 평행하게 배치하고 헤더장선을 일렬로 길게 배치하는 경우에는 실제 현장에서 오차가 크게 발생하지 않았다. 그러나 Fig2-17(b)와 같이 바닥장선들이 서로 일렬로 배치되고 헤더장선 끼리 맞대어 배치되는 경우에는 큰 오차가 발생하였다. Fig2-17(b)의 경우에는 바닥장선을 고정하기 위하여 헤더장선에 박은 못의 머리들이 일부 돌출되기 때문인 것으로 판단된다. 바닥패널 조립시에 발생할 수 있는 이러한 오차의 가능성을 줄이기 위하여 Fig2-17(a)의 병렬배치 방향으로는 1mm, (b)의 직렬배치 방향으로는 3mm씩 치수가 적어지도록 패널을 제작하였다. 이상과 같이 패널의 치수를 정치수보다 1mm ~ 3mm 작게 제작함으로써 패널조립시에 발생할 수 있는 오차의 가능성을 최소화하는 방법은 바닥패널 뿐만 아니라 벽이나 지붕 등에서도 동일한 원칙을 적용하였다.

2.3.2.2 천장장선

  천장장선은 바닥장선과 마찬가지로 패널형태로 설계하였으며, 현장에서 패널을 제작한 후 크레인이나 인력을 활용하여 들어 올리거나 위에서 하나씩 조립을 해야 한다. 넓은 패널 하나를 위에서 작업하여 설치하고 그 위에서 작은 패널을 제작한 후 밀어서 붙이는 방법으로 작업할 수도 있다. 천장장선은 바닥장선에 비하여 작은 부재를 사용하기 때문에 바닥에서 조립하여 들어 올려도 그렇게 어렵지 않게 작업을 진행할 수 있다.

Table 2-5 Design drawings for ceiling joist framing

  천장장선은 바닥장선에 비하여 구조가 복잡하지 않기 때문에 천장패널 배치도를 생략하고 천장장선 배치도에 패널배치를 같이 작성하였다. 따라서 천장장선을 위한 설계도면은 Table 2-5에 수록된 바와 같이 천장장선 배치도와 천장패널 상세도 두 가지만 포함된다.

  천장장선은 바닥장선에 비하여 중요도가 떨어지는 작업이지만 천장장선의 배열은 서까래 공사를 위한 바탕공사로 생각해야 할 정도로 서까래와 밀접한 관계를 가지고 있기 때문에 천장장선의 정확한 배치는 매우 중요한 작업이다. 천장장선을 설계할 때에도 서까래를 먼저 설계한 후 서까래의 위치에 맞게 천장장선을 배치하여야 한다. 그러므로 천장장선 배치도에는 천장장선의 크기 및 위치 이외에 서까래의 위치까지 같이 표기하였다.

  천장장선 배치도에는 천장패널 간 거리와 패널의 크기 그리고 서까래 위치 등이 포함되었다. 천장장선 배치도에서 서까래의 위치는 'R'로 표기하였으며, 천장장선 배치도를 통하여 전체적인 천장패널의 위치를 확인하는 것 외에 서까래의 위치를 파악하고 표기할 수 있도록 설계하였다. 서까래는 대부분 천장장선과 접하여 고정되기 때문에 천장장선이 있는 부분에는 벽체의 이중깔도리 위에 별도의 서까래표기(R)를 할 필요가 없지만, 높은 천장으로 설치되는 거실과 같이 천장장선이 설치되지 않는 부위에 서까래가 설치될 때에는 벽체의 이중 깔도리 위에 서까래표기를 해야 하기 때문에 이 부분에는 서까래의 배치 간격을 표시하였다. (부록A. 천장장선 배치도 참조)

  천장패널 상세도는 서까래의 배열이 천장장선의 배열에 따라 결정되기 때문 바닥패널 상세도와는 다르게 부재의 배치간격이 포함되어 있다. 천장패널도 바닥패널과 마찬가지로 조립시에 발생할 수 있는 치수 오차를 고려하여 실제보다 약간 작게 제작하도록 하였다. 조립보(Built-up Beam)는 패널과 동일하게 취급하여 'C+일련번호'로 표기하였으며, Box Beam은 작업공정상 천장장선과 동일 시점에 설치되어야 하므로 천장패널 배치도에 같이 표기하였다. 간혹 패널에 포함되지 않는 단독 천장장선이 있는 경우가 있으며, 이러한 천장장선은 'CJ+일련번호'로 표기하였다. (부록A. 천장패널 상세도 참조)