|
//
 공학목재(Engineered Wood)
공학목재-공장제작하며 규격 제약이 없고 재질상의 변형이 없어 정확한 구조계산이
가능한 고강도의 목재
* 공학목재의 특징
① 강도가 명확하고 신뢰성이 높다.
② 건조에 따른 품질 안정하다.
③ 구조용의 길고 큰 부재가 가능하고, 형상・디자인이 자유롭다.
④ 약품처리가 용의하고, 노출 가능하다.
⑤ 내화, 차음성능이 높다.
* 공학목재의 분류
① 목재 형태의 제품군(Beam Type Products)
- Glulam, I-Joist, LVL, PSL, LSL Rim Board
② 목재에 철물을 이용한 제품군(Tie Type Products)
- Posi-Turss, Open-Joist(Gang-nail Turss)
③ 구조용 패널 (Structural Panels)
- Plywood, OSB
* 글루램(Glulam)
① 규격 : Glue-laminated timber라고도 불리며 폭은 60~220mm, 두께는 150~720mm 범위
② 구성 : 응력 구분이 된 두께 1인치 이하의 건조 제재목을 이음으로 핑거조인트(Finger Joint)하여 장축부재로 만들고
평행하게 여러 층으로 적층 접착 후 재가공한다.
③ 사용수종 : 칩엽수 계통의 스프러스, 더글라스 등이며 국내에서는 낙엽송을 가장 많이 사용한다.
④ 등급 마크
|
1. 인증 기관 |
American Plywood Association Engineered Wood Systems |
|
2. 구조 이용 |
B:비균형보, CB:균형보, C:압축부재, T:인장부재 |
|
3. 외관 등급 |
IND:비노출, ARCH:노출, PRE:외관중요 부재, FRM:구조재 조합 등 |
|
6. 수 종 |
수종/ 수종군: DF → Douglas-Fir |
|
8. 구조 등급 |
탄성계수 및 허용강도 |
⑤ 내화성능
- 30분간 약 3/4인치 정도만 타며, 이는 목재 표면에 탄소피막이 목재 내부를 보호하여 구조적인 성능을 유지한다.
(탄화를 감안한 단면 여유치)
- 한시간 내화구조를 지닌다.(내화구조 접합 철물 사용시)
[내화성능-탄소층 형성]
⑥ 시공성
- 치수의 정밀도가 높고 변형 등의 결점이 거의 없다.
- 별도의 치장이 필요 없다.(누출 구조)
- 공장제작으로 시공시 분진, 소음, 폐재 발생이 거의 없다.
- 해체 및 복원이 가능하며 재활용성이 크다.
- 유지보수가 간단하다.
⑦ 성능
- 열전도율이 낮아 단열성이 좋고 결로작용이 없다.
- 흡음성 및 내약품성, 내진성이 강하다.
- 목재의 결점을 줄이고 함수율을 통제하여 일반구조재보다 1.5배 이상의 강도 발휘한다.
 * I-Joist(I형 장선)
① 구성 : 플랜지(flange)와 웹(web)로 구성된 조립보
- 플랜지 : LVL 및 일반 규격재(MSR)로 구성
- 웹 : 합판 및 OSB(구조용판재)로 구성된다.
② 성능 : I형 구조로 이루어져 최적 부피로 최경경량화 부재
- 긴부재 사용이 가능하고(12m), 설치가 빠른 경량소재로
현장에서 취급이 용이하다.
- 규격재(MSR) 장선의 대체 부재로 사용이 용이하다.(차음 바닥구조재 및 지붕 구조재)
- 규격재 장선의 설계처짐의 한계인 L/360(L=장선의 스팬)보다 L/480의 설계처짐 한계를 기준으로 하여 생산되며,
이는 곧 동일하중에서 바닥의 처짐이 현저히 적다는 것.
③ 등급 마크
[I-JOIST 등급마크 및 구성]
|
1. 춤 규격 |
I-Joist 실제 춤 치수 |
|
2. 강 도 |
110 → 강도의 등급을 나타내며 높을수록 강도가 커짐 |
|
3. 경간거리표 |
부재 간격(O.C) / 최대 지간거리(지지조건 : SS, MS) |
|
4. 인증 기관 |
Amrican Plywood Association Engineered Wood Systems |
|
5. MILL-0100 |
공장 제재소 이름 및 번호 |
|
6. TJI-110 |
아이 조이스트 제품기준서(플랜지 폭, 웹 춤) |
※ 지지 조건
[선단지지] [중간지지]
④ 규격
※ 위에 그림은 TJI장선의 실제 사이즈를 나타낸다. 숫자가 높을 수록 강도가 높다.
⑤ 지간 거리표(L/480 활하중 처짐)
|
깊이 |
TJITM |
40PSF 활하중 / 10PSF 사하중 (건식) |
40PSF 활하중 / 30PSF 사하중 (습식) |
|
12"o.c |
16"o.c |
19.2"o.c |
24"o.c |
12"o.c |
16"o.c |
19.2"o.c |
24"o.c |
|
11-7/8" |
110 |
19'-6" |
17'-10" |
16'-10" |
15'-4" |
18'-5" |
15'-11" |
13'-8" |
10'-11" |
|
210 |
20'-6" |
18'-8" |
17'-8" |
16'-5" |
20'-2" |
17'-6" |
15'-2" |
12'-1" |
|
360 |
22'-11" |
20'-11" |
19'-8" |
18'-4" |
22'-11" |
20'-11" |
17'-5" |
13'-11" |
- 사하중으로 인한 장기간의 처짐을 위 표에는 고려하지 않는다.
- 붉은색으로 표시된 부분은 0.33"를 초과하는 초기 사하중 처짐을 나타낸다.
※ 지간 거리표 사용 방법
- 활하중 및 사하중 조건을 확인(등분포 하중에만 적용)
- 중심 기준 간격을 선택
- 현장에 필요한 지간거리 선택(최대 길이 : 39')
- 지지조건 확인 : SS or MS
- 실제필요한 TJITM장선을 선택하여 사용
- 마루 판재에 못박기 및 접착 시공을 조건으로 한다.
- 마루 판재에 못으로 만 시공한 경우 : 6인치의 경간이 감소
[최소 지지 폭]
⑥ 구멍뚫기 기준
표A - 선단 지지대 및 단일 벽체 지지대(가장 근접한 구멍 까지의 최소 거리)
|
깊이 |
TJITM |
원형 구멍 크기 |
정사각형 및 직사각형 구멍 크기 |
|
2" |
3" |
4" |
6-1/2" |
8-7/8" |
2" |
3" |
4" |
6-1/2" |
8-7/8" |
|
11-7/8" |
110 |
1'-0" |
1'-0" |
1'-0" |
2'-6" |
5'-0" |
1'-0" |
1'-0" |
1'-6" |
4'-6" |
6'-0" |
|
210 |
1'-0" |
1'-0" |
1'-0" |
2'-6" |
5'-6" |
1'-0" |
1'-0" |
2'-0" |
5'-0" |
6'-6" |
|
360 |
1'-0" |
1'-0" |
1'-6" |
4'-6" |
7'-0" |
1'-0" |
1'-0" |
2'-6" |
6'-6" |
7'-6" |
표B - 중간 지지대 및 캔틸레버 지지대(가장 근접한 구멍 까지의 최소 거리)
|
깊이 |
TJITM |
원형 구멍 크기 |
정사각형 및 직사각형 구명 크기 |
|
2" |
3" |
4" |
6-1/2" |
8-7/8" |
2" |
3" |
4" |
6-1/2" |
8-7/8" |
|
11-7/8" |
110 |
1'-0" |
1'-0" |
1'-6" |
4'-0" |
8'-0" |
1'-0" |
1'-6" |
2'-6" |
6'-6" |
9'-0" |
|
210 |
1'-0" |
1'-0" |
2'-0" |
4'-6" |
9'-0" |
1'-0" |
2'-0" |
3'-0" |
7'-6" |
10'-0" |
|
360 |
2'-0" |
3'-0" |
4'-0" |
7'-0" |
11'-0" |
2'-0" |
3'-6" |
5'-0" |
9'-6" |
11'-0" |
⑦ 사용 조건
- 장선이 사용되는 곳이 선단 지지대(SS) or 중간 지지대(MS) 파악
- '표'를 사용해 구멍 모양・크기・장선의 깊이 선택(구멍이 커질수록 지점과 거리가 멀다.)
- Web부분에서는 구멍의 수직 위치에 제한하지 않지만, 위와 아래 최소 1/8인치 이상 남긴다.
- Flange부분을 자르거나 따내어서는 안된다.
- 캔틸레버 보강재 부분에 구멍을 뚫을 수 없다.
- Bottom Flange 부분에는 경미한 하중만 부담
- 노출시공은 안되며 시공전 비나 습기 피해 없앤다.
[플랜지 및 캔틸레버 보강재 손상 금지]
⑧ 연결 철물(Simpson Strong-Tie)
- 철물이 지지하는 무게는 못박기 방법 및 지지대의 조건에 다르다.
⑨ 시공 방법 : 구조적인 특성이 I형태의 단면에 의존하므로 사용부위에 맞는 적절한 시공디테일(Detail)을 사용해야 한다.
- Rim Joist와 관련된 부분
- 기둥과 같은 집중하중이 작용되는 부분
- Hanger철물로 고정하는 부분
⑩ 시공시 주의사항
- 브레이스를 설치하기 전까지 장선 위에서 작업을 해서는 안된다.
- 측면에서 브레이스 설치하면 장선이 불안정하다.
- 매탈 크로스 브레이스 및 Z클립을 사용하면 시공의 완성도 증가
- 장선의 보관은 항상 세워서 보관해야 한다.
- Blocking이나 Rim Joist등에 일반 규격재 사용하면 안 된다.
[작업주의] [매탈 크로스 브레이스] [Z클립]
* LSL(Laminated Strand Lumber) Rim Board
- Rim은 가장자리 또는 테두리를 말한다.
- I-Joist와 규격이 동일함으로 장선막이 사용에 적절하다.
- 두께 1-1/4인치가 못의 유지력을 높인다.
※ LSL Rim Board Stair Stringers
- 계단부분에 사용, 일반 규격재에서 일어날 수 있는 변형 및 수축이 없어 삐걱거림, 변형 등이 없다.
- 긴 계단을 일체형으로 만들 수 있으며, 자재 파괴를 막는다.
[계단 시공] [Rim Board 시공]
* Parallam(PSL, Parallel Strand Lumber)
① Parallam구성 및 특징(스트랜드 평행배열재)
- 스프랜드 칩+석탄산수지(외부용 접착재)
- LVL과 OSB의 중간 형태의 목질복합재료이고 집성재 또는 단판적층재보다 높은 수준의 강도를 지닌다.
- 보 및 기둥재로 사용되며, 다양한 두께와 폭으로 제작된다.
- PSL은 무결점재에 속하여 전체 길이의 강도가 일정
- 방부처리가 용이하다. (단, 구조적인 성능이 감소한다.)
② 받침 폭
|
반 력(t) |
1.8t |
2.7t |
3.6t |
4.5t |
5.4t |
6.3t |
7.2t |
8.1t |
9t |
9.9t |
10.8t |
11.7t |
|
3-1/2" PSL |
1-3/4" |
2-1/2" |
3-1/4" |
4" |
4-3/4" |
5-1/2" |
6-1/4" |
7" |
7-3/4" |
|
|
|
|
5-1/4" PSL |
1-1/2" |
1-3/4" |
2-1/4" |
2-3/4" |
3-1/4" |
3-3/4" |
4-1/4" |
4-3/4" |
5-1/4" |
5-3/4" |
6-1/4" |
6-3/4" |
③ 허용되는 구멍 규격
- 허용되는 구멍 구역은 등분포 하중이 적용되는 빔에만 해당이 된다.
- 사각형 구멍 및 캔틸레버에는 구멍을 뚫을 수 없다.
- 허용된 구멍 구역 외에서의 따내기나 구멍을 뚫을 수 없다.
- 빔 깊이가 11-1/8" 경우 최대 원형 구멍 크기는 2인치이다.
④ 마루 거더 빔
|
마루하중(PSF) |
마루 프레임 길이 |
열 간격 |
|
8' |
10' |
12' |
14' |
|
40LL + 12DL
(건식) |
24' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
|
28' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
|
32' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
(2)3-1/2"x11-7/8" |
|
36' |
3-1/2"11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
(2)3-1/2"x11-7/8" |
|
40' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
(2)3-1/2"x11-7/8" |
|
44' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
|
|
40LL + 32DL
(습식) |
24' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
|
28' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
(2)3-1/2"x11-7/8" |
|
32' |
3-1/2"x11-7/8" |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
|
|
36' |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
|
|
40' |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
(2)3-1/2"x11-7/8" |
|
|
44' |
3-1/2"x11-7/8" |
5-1/4"x11-7/8" |
(2)3-1/2"x11-7/8" |
|
※ 표 기준 사항 : 등분포 하중, L/360 활하중 및 L/240 전체 하중의 처짐 조건
⑤ 연결 철물(Simpson Strong-Tie)
[상단 플랜지 철물] [면장착 철물]
- 지지되는 선단 과 철물 사이에는 1/16인치~1/8인치(최대)간격을 둔다.
- 철물 및 PSL 전용 못을 사용한다.
* 단판적층재(LVL, Laminated Veneer Lumber)
- 얇은 목재 단판을 목리방향에 평행하도록 적층하여 접착.
- 주로 판재 보다는 기둥과 보에 주로 사용된다.
- 다른 어떤 부재보다 변형이 없고 약제처리 용이하다.
- 집성재 보다 얇은 단판으로 못박기시 할렬이 쉽게 일어난다.
[LVL Header로 시공] [LVL 단면]
* 공학목재에 사용되는 접착재
|
명 칭 |
통칭 |
색상 |
내수성 |
내구성 |
사용성 |
포르말린 |
|
요소수지 접착제 |
요소 |
유백색 |
△ |
× |
○ |
○ |
|
멜라민수지 접착제 |
멜라민 |
투 명 |
○ |
○ |
× |
○ |
|
석탄수지 접착제 |
석탄산 |
갈 색 |
○ |
○ |
△ |
△ |
|
레조르시놀수지 접착제 |
레조 |
갈 색 |
○ |
○ |
△ |
△ |
|
수성고분자계 접착제 |
수성비닐우레탄 |
유백색 |
○ |
○ |
○ |
× |
|
초산비닐수지에멀젼 접착제 |
목공용 본드 |
유백색 |
× |
× |
○ |
× |
① 요소수지 계통
- 자극적인 냄새의 포름알데히드(Formaldehyde)가 경화 후에도 계속 방출되며, 병든 주택(Sick house)이라는
불리게 한 장본인이기도 하다.
- 저렴한 가격 및 무색, 작업성이 좋기 때문에 합판(Plywood), 파티클 보드 등에 많이 사용된다.
② 멜라민 수지 계통
- 요소수지보다 물과 열에 강하지만, 가격이 비싸고 사용성이 떨어진다.
- 내수성이 요구되는 합판에 주로 사용된다.(내수 합판용)
③ 석탄산 수지 계통
- 내후성, 내수성, 내구성이 높으며, 공학목재 제조에 주로 이용된다.
- 열을 사용하여 가압하며, 갈색의 색상을 가진다.
- 초기에는 포름말린이 검출되지만, 한번 경화되고 시간이 경과함에 거의 문제화 되지 않는다.
④ 레조르시놀 수지 계통
- 경화시간이 오래걸리며, 대형 집성재에 주로 사용된다.
- 가격이 고가이며, 포름말린에 관해서는 석탄산 수지와 동일한 성능을 가진다.
⑤ 이소시아네트 계통
- 비포르말린 계통이며, 실온에서 30분만에 경화되고, 유백색으로 목재에 착색오염이 없다.
- 레조르시놀수지에 비해 내후성이 떨어져서 실외용 및 대단면 집성재에는 사용되지 않는다.
- 완전한 고착 및 건조가 필수이다.(호흡기 문제)
⑥ 천연 계통
- 완전 비포르말린 계통이며, 천연 고분자를 원료한 접착제이다.(우유의 카제인, 아교)
⑦ 초산비닐 계통
- 일반 목공용 본드가 여기에 속하며, 비포르말린 계통이지만, 내수성 및 내후성이 많이 떨어진다.
|