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[목조주택 교실] 골조공사III 천장과 지붕의 골조시공(1)
2006년 5월 28일 (일) 23:22:00 |   지면 발행 ( 2006년 5월호 - 전체 보기 )

지붕의 형태는 크게 경사지붕과 평지붕으로 구분하는데, 여기에서 여러 가지 형태로 변형이 이루어진다.
지붕의 경사도(물매)는 ‘수직 부재의 수직 높이 : 수평 길이의 비례’로 나타내는데, 항상 수직 높이를 앞에 쓴다. 경사도 표시 방법은 영국 단위 방식과 미터법 방식의 두 가지가 있다.

영국 단위 방식은 골조용 직각자(Framing Square)를 사용하여 수평 길이는 12인치를 기준으로 하므로 항상 ‘12’로 표시한다. 예를 들어 45도 경사 지붕의 경사도(Pitch)는 12/12로 표시한다. 경사도 4/12는 수평 길이가 매 12인치일 때, 수직 높이가 4인치인 지붕이다.

미터법 방식은 45도 이하의 경사도에서 첫 번째 숫자를 항상 ‘1’로 표시한다. 예를 들어, 1 : 5는 수평으로 5밀리미터 가면 수직으로 1밀리미터, 혹은 수평으로 5미터마다 수직으로 1미터씩 올라가는 것을 말한다. 경사도가 45도를 초과하면, 이해하기 편하도록 수평 치수를 나타내는 두 번째 숫자를 1로 한다. 반면에 경사도 5 : 1은 수평거리가 1밀리미터일 때 수직 높이가 5밀리미터, 혹은 수평거리 1미터일 때 수직높이 5미터임을 표시한 것이다. 이 때는 10m : 1㎜처럼 단위를 혼용해서는 안 된다. 비례로 표시할 때, 4 : 12(혹은 400㎜ : 1200㎜)의 기본 경사도는 1 : 3이다. 같은 방법으로 3 : 12는 1 : 4가 된다. 특별히 정밀한 각도를 나타낼 경우에는 경사를 각도로 표시할 수도 있다.

평지붕이란 경사도가 1 : 6 이하인 지붕을 말한다. 경사지붕의 경사도는 지붕덮개와 다락 공간의 용도에 따라서 1 : 6에서 1 : 1 혹은(예를 들면 2 : 1과 같이) 그 이상이 될 수 있다.

경사지붕

지붕의 트러스는 현장에서도 제작하지만, 대부분은 공장에서 생산한 것을 사용한다. 작업에 시간이 걸리지만, 경사지붕은 현장에서 짜 맞추기도 한다. 경사지붕 가운데 박공지붕(Gable Roof)은 시공이 간단한데, 특히 경량 지붕 트러스를 사용하면 더욱 간편하다.<그림 1>

모임지붕(Hip Roof)이나 L자형 지붕, 그 밖의 지붕 형태는 비록 복잡하지만, 트러스에 연결해서 지붕틀을 만들 수 있다.<그림 2>

조립식 지붕 트러스

조립식 지붕 트러스는 자재를 절약하고, 집의 차폐(遮蔽) 작업을 빠르게 하는 등 여러 가지 장점이 있다. 지붕덮개를 붙일 면과 천장 마감재를 붙일 면 그리고 단열재를 설치할 공간이 동시에 생긴다. 다락의 환기는 처마 밑이나 박공 혹은 양쪽 모두에서 그리고 용마루 위나 용마루를 따라서 쉽게 할 수 있다.

대부분의 경우, 트러스는 외부 벽체와 외부 벽체 사이의 지지 간격(Span) 중간에서 내력벽이 지지하지 않아도 지붕 하중을 견디도록 제작한다. <그림 3> 따라서 공사기간 중에 집 전체를 하나의 큰 작업장으로 사용할 수 있다. 구조적 제한 없이 칸막이 벽을 설치할 수 있기에 집의 내부 설계도 자유롭다.

공사에 융통성과 신속성을 갖게 하는 차고 지붕 트러스, 포치(Porch) 지붕, 모조 맨사드(Simulated Mansards), 창문의 차양(Canopies) 등과 같은 제품화된 부분품이나 부가 품목들은 트러스 제조업체에서 구입할 수 있다. 금속판으로 연결해서 만든 트러스가 현장에 도착하면 평평하고 깨끗한 곳에 보관한다.

지지 간격이 6미터 미만인 트러스는 대개 손으로 부착하고, 6미터를 초과하는 트러스는 들어올릴 때 손상을 방지를 위한 특수 기술이 필요하다. 트러스는 지나치게 옆으로 휘지 않도록 조심스럽게 들어 올려서 제 위치에 부착한다. 박공 트러스를 제일 먼저 부착하고, 바닥과 벽체에 가새로 고정한다. 그 밖의 트러스는 일반적으로 중심 간격을 24인치(600㎜)로 하여 정해진 위치에 올려놓고, 위깔도리에 경사 못치기(Toe Nailed)로 부착하여 임시 가새를 설치한다. <그림 4> 모든 트러스가 수직으로 세워지고, 제 위치에 정확하게 부착되면, 가새를 영구적으로 설치한다. <그림 5> 지붕덮개를 부착하면 지붕이 튼튼해진다.

경사지붕의 현장 시공

여러 형태의 지붕 가운데 현장에서 시공하기에 가장 간단한 것은 박공지붕이다. <그림 6-A> 모든 서까래를 본(Pattern)에 맞추어 같은 길이로 절단하면 시공이 간단하다. 박공지붕의 변형체 중에는 채광, 천장 높이기, 환기 목적의 지붕창(Dormers) 등이 있다.<그림 6-B, C>

그러나 열 수 있는 창문과 열 수 없는 천창(Skylight)을 서까래 사이의 경사면에 부착하면, 구조가 복잡하고 비용이 많이 드는 지붕창을 설치하지 않아도 채광과 환기를 할 수 있다. <그림 6-D>처럼 짧은 서까래(Jack Rafter)를 마룻대(Ridge Board)에 부착하며, 짧은 서까래는 귀서까래(Hip Rafters)에 부착한다.

천장장선은 천장 마감재를 붙이는 데에 사용한다. 여기에 외부 벽체를 서로 결속하고, 경우에 따라서는 반대편의 서까래도 결속한다. 천장장선에 가해지는 지붕 하중은 서까래 중간을 지지하는 꼬마벽(Dwarf Walls, 혹은 Knee Walls)으로 지지할 수 있다. 이 경우에는 장선의 규격을 적절히 해야 한다. 천장장선이 바닥 하중을 지지할 때에는, 그 규격은 바닥 장선 규격에 근거해서 정한다.

경사지붕의 골조공사에서, 서까래는 외부 벽체를 밖으로 밀어내려는 경향이 있다. 그러므로 외부와 내부의 벽 덮개 공사를 끝낸 후, 서까래를 올리기 전에 천장장선을 제 위치에 못으로 부착한다. 천장장선은 일반적으로 경사도가 1 : 3, 혹은 그 이상인 경사지붕에서는 한쪽 서까래의 아래 끝과 반대쪽 서까래의 아래 끝을 서로 결속하는 데에 사용한다.

서까래의 끝이 바깥으로 밀려나는 것을 방지하려면, 천장장선을 양쪽 서까래 끝의 옆면에 못으로 부착한다. <그림 7> 장선은 겹쳐서 못을 박아 연결하거나, 중심 내력벽 위에서 연결해 반대편 서까래와의 결속이 지속적으로 이루어지게 한다. 연결에 사용하는 못의 개수는 지붕의 경사도, 서까래의 간격, 적설 하중과 집의 폭에 따라서 다르다.

천장장선의 규격은 그와 직각을 이루는 꼬마벽(Dwarf Walls) <그림 8>으로 인해서 추가로 가해지는 지붕 하중을 고려해서 정한다.
귀서까래는 보통 서까래(Common Rafters) 혹은 짧은 서까래보다 약 2인치(51㎜) 정도 넓다. 그러므로 경사도가 낮은 지붕에서는 끝 벽(End Walls) 쪽에 정상적인 간격으로 외부 천장장선을 붙일 수 없을 만큼 공간이 줄어든다. 이 때는 두 겹 장선을 적절한 위치에 부착한다 <그림 9>.

꼬리장선(Tail Joists)은 경사 못치기로 외부 벽체의 위깔도리에 부착하고, 두 겹 장선에는 마구리 못치기(End Nailed)로 연결한다. 일반적으로 꼬리장선의 간격은 천장장선의 간격과 같다.

서까래는 길이에 맞게 절단하고, 용마루와 처마 부분은 각도에 맞게 절단하며, 벽체 혹은 서까래깔도리(Rafter Plates)에 맞도록 걸침 턱(Bird mouths)을 잘라낸다. 서까래의 지지점(Heel)이나 아랫부분은 외부 벽체 위에 직접 부착돼야 한다.

지붕의 설계와 외벽의 형태에 따라서 서까래를 벽깔도리 위에 직접 부착하거나 <그림 7> 천장장선 위에 못으로 부착한 서까래깔도리 위 <그림 8>, 혹은 외부 벽체깔도리에 의해서 지지되는 내력 벽체 위에 <그림 10> 부착한다.

마지막 방법은 벽체의 일부가 안쪽으로 후퇴했을 때 사용한다. 이 경우에는 천장장선이 외부 벽체 밖으로 돌출되므로 서까래 옆면에 못으로 부착한다. 이렇게 하면, 내력 벽체를 측면에서 지지하고, 서까래 끝이 바깥쪽과 아래쪽으로 움직이는 것을 방지한다.

마룻대 <그림 7> 혹은 마룻보 <그림 8>는 지붕 마루선이 수평을 이루게 하며, 서까래를 올려놓고 일직선으로 맞추기 쉽게 만든다. 서까래는 마룻대 혹은 마룻보에 짝 지어서 못으로 부착한다. 서까래의 아래쪽 끝은 벽깔도리에 경사 못치기로 부착한다. 한 쌍의 서까래는 일반적으로 서로 마주 보게 붙인다. 서까래는 그 두께만큼 용마루에서 서로 어긋나게 부착하기도 한다. 중심 내력 벽체에서(마구리끼리 마주 잇대서 연결하지 않고) 서로 겹쳐 연결한 천장장선에 서까래 끝을 결속하려면, 서까래를 어긋나게 부착해야 천장장선과 수직으로 일직선을 이룬다. <그림 8>.

경사도가 1 : 3 미만인 지붕 꼭대기는 수직으로 지지돼야 한다. 그렇게 하려면 2×6인치(38×140㎜) 마룻보를 4피트(1.2m) 간격으로 2×4인치(38×89㎜) 지주(Struts)를 수직으로 세워서 지지한다<그림 8>. 마룻보대신에 내력벽을 사용할 수도 있다. 이러한 지지 방법들은 지붕이 밖으로 밀쳐 내는 힘을 감소시키므로, 반대편 서까래와 서까래 사이를 연속적으로 결속할 필요가 없다. 밖으로 밀어내는 힘을 막으려고 서까래의 바깥 끝끼리 서로 결속하는 것이 불가능하면, 경사도가 더 큰 경사지붕에도 마룻보가 필요하다.

서까래의 중간 지지체

서까래의 중간 지지체는 일반적으로 서까래의 지지 간격을 줄이기 위해 지붕 마루와 외부 벽체 사이에 설치한다. 그렇게 하면 지지 간격이 중간 지지 점에서 지붕 마루까지와 추녀의 지지 점까지로 나뉘므로 서까래의 규격을 줄일 수 있다.

서까래의 경사도가 1 : 3 이상이면, 일반적으로 한쪽 서까래와 반대쪽 서까래 사이를 2×4인치 종보 가새(Collar Brace)로 연결해서 중간 지점을 지지한다. 이 가새는 압축이 발생하여 뒤틀어질 수 있다. 그러므로 길이가 8피트(2.4m) 이상 되는 경우에는 옆으로 휘는 것을 방지하는 보강을 해야 한다. 그렇게 하려면, 1×4인치(19×89㎜) 부재를 종보의 중심 가까운 곳에 연속적으로 잇대서, 3인치(76㎜) 못을 양끝에 박아서 부착한다 <그림 7>.

지붕의 경사도가 1 : 3 미만이면, 일반적으로 중간 지지를 꼬마 내력벽으로 하는데 <그림 8>, 샛기둥에 서까래가 직접 붙는 경우에 위깔도리를 홑겹으로 사용하는 것을 제외하고는, 내력벽의 시공법과 같다.

경사지붕에는 지주를 중간 지지체로 사용할 수도 있다. 2×4인치(38×89㎜) 지주를 내력 칸막이 벽 위에 세우고, 서까래 옆면에 못으로 부착해서 지지한다. 지주가 수평과 이루는 각도는 45도 이상이어야 한다.

천장장선과 직각을 이루는 서까래는, 천장장선 사이에 놓인 보 위에 꼬마벽을 설치해서 중간을 지지해도 된다. 외부 벽체와 중앙 내력 칸막이 벽 위에 얹힌 보 끝 밑에 나무토막을 끼워서 보를 천장 마감보다 최소한 25밀리미터 이상 높게 한다. 그렇게 함으로써 지붕 하중에 의해서 보의 중심이 쳐져서 천장 마감이 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

귀서까래와 골서까래에 유사한 방법으로 보를 설치해서 중간 지지체로 사용할 수 있다. 이 경우에는 지붕 지주가 귀서까래, 혹은 골서까래의 하중을 보로 전달한다.

모임지붕 끝 부분에 있는 몇 개의 서까래를 중간에서 지지하려면, 스트롱백( Strongback)이라고 부르는 보를 설치해서 간단하게 지지할 수 있다. 이 보는 두 개의 2×4인치 부재를 못으로 결합한 후, 옆면을 위로 향하게 하여 서까래 밑에 못으로 부착한다. 이 보는 중심 내력벽 위의 공통 지지 점에서 방사상으로 뻗은 2×4인치 지주들에 의해서 보의 길이 방향으로 순서대로 지지된다. 이 때 모든 지주가 수평과 이루는 각도는 45도 이상이어야 하며, 각도에 맞게 끝을 절단해서 못으로 단단하게 부착한다.
귀서까래와 골서까래는 보통 서까래보다 폭이 약 2인치(50㎜) 가량 더 넓어야 한다 <그림 7B, 9 , 11>.

폭을 넓힌 짧은 서까래는 각도에 맞게 절단하면 그 끝이 귀서까래나 골서까래의 면에 완전히 붙는다. 모임지붕에서는 짧은 서까래를 귀서까래와 벽깔도리에 각각 못으로 부착한다. 지붕골에서는 짧은 서까래를 골서까래와 지붕 마루에 각각 못으로 부착한다.

작은 박공 지붕창(Gable Dormers)과 같은 지붕창은 옆 샛기둥(Side Studs)과 골서까래를 지지하기 위해서 양쪽 끝의 서까래를 두 겹으로 만든다. 골서까래의 맨 위는 끝막이 보(Header)로 지지한다 <그림 12>. 가장 많이 사용하는 시공법은 지붕창의 골조를 만들기 전에 지붕덮개를 부착하고, 개구부 주위의 구조 부재와 일치하게 지붕덮개를 톱으로 절단하는 것이다. 지붕덮개 위에 붙이는 아래깔도리는 지붕창의 옆 샛기둥을 지지하며, 벽 덮개를 부착하는 못받이의 역할도 한다.

만일 앞으로 증축을 계획하거나, 다락에 방을 만들려고 한다면, 집을 지으면서 지붕골조를 시공할 때 지붕창의 설치를 염두에 두어야 한다.田

자료협조 유재완
<우림목재인터내셔널 국제목구조 교육센터 대표>
031-531-9850, www.logbuilder.co.kr











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