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경량목구조 강좌 2
개인적으로 아마츄어리즘과 자가건축이란 입장을 견지하고 있고 건축지식과 정보의 대중화를 중요하게 생각하는 입장입니다. 저는 독점적 전문가주의를 배격합니다. 그렇다고 전문가를 모두 부정하는 것은 아닙니다. 정보와 지식을 생산해서 대중화시키는 대중적 전문가가 많아지기를 바라고 있습니다. 저는 전문가가 아닙니다. 아마츄어일뿐입니다. 건축! 배우면 배울수록 배우고 익힐 게 많다는 생각이 듭니다. 어차피 공부하는 차에 함께 나누고 싶을 뿐입니다.
우리는 기초에 대해 얼마나 정확히 이해하고 있을까? 또 얼마나 제대로 알고 시공하고 있을까?
카페를 통해서 많은 곳의 기초 시공 사진들을 엿보게 된다. 때로는 고개를 갸웃하기도 하고 때로는 감탄하기도 한다.
경량목구조의 다양한 기초 시공 방식
- 동결심도와 기초 방식
기초는 겨울철 땅이 어는 동결심도 밑에서부터 시작해야 지반의 동결과 해빙으로 인한 영향으로부터 건물을 보호할 수 있다. 동결심도가 깊은 추운 지역일수록 바닥을 지면으로부터 띄우거나 아예 지하실을 만들어야 한다. 주변의 시공사례들을 보면 대부분 벽체를 따라 만드는 줄기초에 흙되메우기를 하거나 집이 앉을 자리 전체를 콘크리트를 타설해서 만드는 통기초이다. 우리의 주거가 좌식문화이고 바닥난방을 하기 때문이다. 지면과 바닥이 접해 있는 형태이다. 이러한 방식은 동결심도가 깊고 추운 지역에 적합하지 않은 형태이다. 물론 경량목구조 건축에서의 이러한 권고지침들을 기계적으로 적용할 필요는 없을 것이다. 그러나, 전통 한옥 역시 건물을 지면으로부터 띄웠다는 점을 간과하지 말아야 한다. 대청 마루는 당연이 띄워져 있고 방은 구들 고래로 인해 역시 지면으로부터 띄워져 있다.
- 기초발판
기초를 시공하기 전에 지반을 잘 다져야 한다. 지반이 약한 경우는 압축 강화 처리한 나무말뚝이나 강철 말뚝을 지반에 박고 그 위에 기초를 만들어야 한다.
기초발판은 지면과 제일 먼저 닿는 기초구조물이다. 기초부 벽체의 발 역할을 한다. 기초발판은 동결심도 이하에 놓여져야 하고 건물 밖의 지면은 집안 바닥선 보다 낮아야 한다. 튼튼한 기초는 건물을 지탱하기 위한 적절한 크기의 기초발판을 갖고 있어야 한다. 견고한 기초는 목조건물의 견고함과 복원력을 위한 필수조건이다. 기초발판은 기초나 벽체의 두께와 같게 만들어야 한다. 기초발판의 전체 넓이는 기초벽체 두께의 2배가 적당하다. 기초 발판의 높이는 기초벽체 두께와 같게 만든다. 기초발판의 돌출되어 있는 발판(발등)은 기초 두께의 반 정도가 적당하다.
세가지 기초 방식
경량목조건축에서는 콘크리트 기초와 압축 목재기초, 교각(말뚝) 기초가 가장 대중적으로 사용되는 기초 방식이다. 콘크리트 기초는 콘크리트 타설기초, 벽돌기초, 시멘트 블록 기초 등으로 나뉜다. 그러나 현재 북미에서 대중적으로 확산되고 있는 방식은 부식방지 처리한 압축나무기초(Permanent Wood Foundation) 방식이다.
- 콘크리트 기초
콘크리트 기초는 콘크리트 타설기초, 벽돌기초, 시멘트 블록 기초 등으로 나뉜다. 콘크리트 타설기초는 기초벽과 연결하는 방식에 따라 기초고정홈 방식과 콘크리트 도랑기초 방식으로 나뉜다. 기초고정홈 방식은 기초부 발판에 기초벽체를 고정할 수 있는 홈을 만들고 여기에 기초벽체를 고정하는 방식이다. 콘크리트 기초발판 위에 벽돌이나 시멘트 블록으로 기초벽체를 얹을 때도 이와 같은 방식이 사용된다. 그러나 기초홈 고정 방식은 기초부 벽체에 가해지는 지반의 측면 압력이 작은 경우에만 사용한다.
콘크리트 도랑기초 방식은 기초발판과 기초벽체를 'L'자로 휜 철근을 기초발판의 수평으로 배근한 철근과 엮어서 연결한다. 그러나 모든 기초발판에 철근을 배근하는 것은 아니다. 연약지반일 경우에 철근을 배근한다.
콘크리트 타설한 기초발판 위에 벽돌이나 시멘트 블록을 조적해서 기초부 벽체를 만들었다면 기초벽체는 12mm 두께로 시멘트 미장을 한다. 그 다음 두번에 걸쳐 아스팔트 타르를 바르고 비닐 등을 덧붙여 지면의 물기가 침투하지 못하도록 막는다. 벽돌이나 블록 기초벽체 맨 윗부분은 10cm 정도 두께로 시멘트 몰탈을 발라서 덮어주어야 한다.
콘크리트 기초부 바깥 둘레 지반에는 도랑을 파고 부직포를 깐 후 자갈을 채우고 그 사이에 유공관을 묻어서 자갈도랑 배수로를 만들어 하수관으로 연결해야 한다. 배수로 위는 다시 흙을 덮어 되메운다. 이렇게 콘크리트 기초부 둘레 전체에 자갈도랑 배수로(일명 French Drain)를 파는 이유는 콘크리트가 습기를 잘 빨아들이고 쉽게 뱉어내지 못하는 특성을 갖고 있기 때문이다.
- 압축처리 나무기초
나무기초는 나무기둥과 방수처리한 합판으로 만든다. 우리에게는 생소한 기초 방식이다. 이때 사용하는 나무 기둥은 압축해서 밀도를 높이고 부식방지 처리한 목재를 사용한다. 제품화된 것이 없을 경우 밀도와 강도가 높고 잘 건조된 목재를 제재해서 땅속에 매입될 부분을 오일스테인에 담군 후 다시 아스팔트 타르를 발라서 사용한다. 이러한 압축 처리 목재기초는 콘크리트를 사용하기 부적절한 겨울철 공사 시에 적용할 수 있는 기초 방식이다. 바닥난방 시공으로 건축물 하중이 커질 수 밖에 없는 우리의 건축에서 나무기초 방식을 적용할 수 있는 지는 좀 의문이 가긴 하지만 시도해볼만한 기초 방식이라 여겨진다.
압축 목재기초는 우선 나무 기둥이 박힐 밑 부분에 자갈이나 10cm 이하 크기의 파쇄석을 깐다. 자갈은 기초발판 너비의 2배 폭에 기초발판 너비의 3/4 깊이로 깐다. 그 다음 자갈 위 나무 기둥이 놓일 자리에 가공처리한 나무로 기초발판(기초 샛기둥의 2배 너비)과 기초 밑도리(샛기둥 너비)를 만들어 지반과 수평으로 깐다. 다시 이 위에 나무 샛기둥을 40~60cm 간격으로 수직으로 세운다. 샛기둥에 의지해서 합판을 바깥쪽에서 붙이고 방수처리한다. 합판과 가공처리한 샛기둥으로 만드는 목재기초는 건축물의 수직압력과 기초 외부 지반으로부터 가해지는 측면 압력을 훌륭하게 지탱해준다. 합판에는 6mm 두께의 폴리에틸렌(PE) 비닐 필름을 기초발판 밑 부분 자갈에서부터 지면 위의 건축물 슬라브 바닥이나 마루바닥까지 부착한다. 요즘에는 방수포를 부착하기도 한다. 비닐을 부착할 때는 그냥 덧대는 경우도 있고 합판에 타르칠을 한 후 여기에 비닐을 부착하기도 한다.
기초 샛기둥 위에 놓이는 바닥 장선은 바깥 지면으로부터는 최소 8cm 이상 떨어져 있어야 하고 내부 낮은 지면으로부터는 최소 46cm 이상 떨어여 있어야 한다.
만약 지하실을 만드는 경우라면 합판과 샛기둥으로 만든 기초부 벽체 안쪽으로 단열처리한다. 지하실 콘크리트 바닥을 만들 때는 콘크리트 평 바닥 밑 역시 자갈을 깔아야 한다. 나무기초 벽체 바깥 지반쪽으로도 하부에 일정한 두께로 자갈을 채우고 비닐로 덮은 후 흙으로 되메우기를 한다. 되메운 흙은 바깥쪽으로 2도 정도 경사지게 쌓아 지면을 만든다.
* 목재 기초와 집수갱
목재기초에는 기초 주변 배수로를 별도로 설치할 필요가 없다. 목재 기초 밑의 자갈층을 통해 지반의 물기가 흘러 집수갱(통칭 맨홀)으로 모이게 되고 집수갱에서 하수로를 통해 빠져나가게 만들기 때문이다. 이러한 목재 기초 방식은 건축물 지하부를 상당히 건조한 상태로 유지할 수 있는 것으로 보고되고 있다.
집수갱은 보통 두가지 방식으로 만든다. 물빠짐이 나쁜 경우는 콘크리트 판으로 60cm x 70cm 크기로 만들고 구멍 뚫린 콘크리트 뚜겅이나 철제 뚜껑을 덮는다. 집수갱 바닥에는 직경 10cm 이상의 관을 묻어 하수관으로 연결한다. 집수갱 주위는 자갈을 10cm 두께 이상으로 덮는다.
물빠짐이 좋은 경우는 위와 유사한 크기로 구덩이를 파고 하수관과 연결된 유공관을 수직으로 세운 후 2cm이하 크기의 파쇄석이나 자갈을 채우고 구멍 뚫린 뚜껑을 덮어 만든다.
- 교각 기초 방식
자주 사용되는 또 하나의 기초 방식은 교각(말뚝)기초이다. 말뚝기초는 동결심도 아래에 기초발판을 콘크리트로 만들고 그 위에 기초받침돌을 돌이나 벽돌, 콘크리트로 만들어 올린다. 이 위에 곧바로 바닥 장선을 얹거나 나무 기둥을 올리고 바닥 장선을 얹는다. 기초받침돌 위에 나무 기둥을 세울 때는 앙카볼트를 이용해서 고정하고 나무가 썩지 않도록 2.5cm 이상 철물을 이용해서 띄운다. 말뚝기초에서 기초 받침돌, 기초 발판은 건축물의 하중을 고려한 적당한 크기여야 한다. 말뚝기초의 간격은 바닥마루 구조와 내력벽, 내부 간벽 등의 위치에 따라 달라진다. 일반적으로는 대략 2m40cm~3m60cm 간격으로 놓는다. 교각(말뚝) 기초 방식을 사용할 때 지면과 바닥장선은 최소한 46cm 이상 띄워져 있어야 한다.
* 기초에서 주안점
- 동결심도 이하 시공으로 지반의 동결해빙의 영향 방지
- 수직하중과 측면 압력을 충분히 받칠 수 있는 기초발판과 기초벽체의 크기
- 지반으로부터 들어오는 물기와 냉기를 대비한 방수/단열처리
- 나무기둥일 경우 부식 방지