[한국의 목조주택 설계 · 시공자를 위한] 일본 중목구조 설계와 시공 11
[한국의 목조주택 설계 · 시공자를 위한] 일본 중목구조 설계와 시공 11
  • 서범석 기자
  • 승인 2023.01.25 09:00
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자료제공 = 일반사단법인 일본목재수출진흥협회

4.4.2 내력벽의 구성
중목구조공법의 내력벽은, 기둥과 횡가새, 그리고 구조용 목질면재(합판, OSB 등)으로 구성된다. (그림 4.1)

기둥의 단면치수는 105×105㎜ 이상으로 하고, 면재를 붙이는 내력벽의 양끝에는 반드시 기둥을 설치하는 것으로 한다. 횡가새(토대를 포함한다)의 양면치수는 105×105㎜ 이상으로 하고, 면재를 붙이는 내력벽의 상하에는 반드시 횡가새를 설치하는 것으로 한다. 이러한 축조재간은 홈접합으로 결합하고, 내력벽기초의 축조를 구성한다. 

2개의 기둥으로 구성되는 내력벽의 길이 최소치는 600㎜, 최대치는 2000㎜으로 하고, 면재의 면외방향의 굴곡을 억제하기 위해서 500㎜ 간격 정도로 적절히 간주재를 배치한다. 또한, 면재를 횡방향으로 붙이는 경우는 이음간주재를, 연직방향으로 붙이는 경우는 동체연결재를 시공한다. 이음간주재의 단면치수는 45×60㎜ 이상, 간주재는 30㎜×60㎜이상, 동채연결재는 45×60㎜ 이상으로 하고, 각각 기둥, 횡가재에 대해 비스듬한 못질로 연결한다. 

그림4.1 내력벽의 구성
그림4.1 내력벽의 구성

면재를 설치하는 축조의 사양은 그림 4.2와 같이 ① 대벽방법 ② 바닥기초 선행형의 대벽방법 ③ 받침재 진벽(건물의 기둘이 겉으로 드러나게 한 벽)방법 ④ 바닥기초 선행형의 받침재 진벽방법 등 4종류를 대상으로 하며, 못질 방법이 같으면 축조의 방법이 달라도 내력벽의 성능은 동등하다고 생각하면 된다. 진벽방법에서 사용되는 받침재의 단면치수는 30×45㎜ 이상으로 하고, 길이 75㎜ 이상의 못으로 축조재 혹은 바닥기초에 연결하는 것으로 한다. 

면재를 붙이는 방법은 그림4.3에 나타낸 것처럼 세로 붙임, 가로 붙임, 종횡붙임 등이 있지만, 면재의 사면을 확실하게 못질하면, 어떤 붙임 방식도 동등한 성능을 가진다고 보면 된다.

①대벽방법
②바닥기초선행형의 대벽방법
③받침재진벽방법
④ 바닥기초선행형의 받침재진벽방법
그림4.2 대벽, 진벽, 바닥기초선행형의 축조방법
면재의 세로붙임 / 면재의 가로붙임 / 면재의 종횡붙임그림4.3 면재의 부착방식의 예시
면재의 세로붙임 / 면재의 가로붙임 / 면재의 종횡붙임그림
4.3 면재의 부착방식의 예시

4.4.3 내력벽의 허용전단내력
한쪽면에 구조용 목질면재를 못 박은 내력벽의 허용 전단내력은 면재의 두께, 못의 종류와 못질간격에 따라 표 4.5와 같다. 또한 벽의 양면(표면과 이면)에 면재를 못질하는 경우에는 사용되는 면재의 두께나 못의 종류에 관계없이 내력벽의 허용 전단내력은 벽의 양면의 허용 전단내력의 합계값으로 해도 좋다.

표4.5 구조용목질면재를 붙인 내력벽의 허용전단내력Pa(kN/m)주:표에 없는 방법의 벽은, 그 전단허용력을 5.1.3에 나타내는 실험적 평가법, 또는 이론해석에 따라 구할 수 있다.
표4.5 구조용목질면재를 붙인 내력벽의 허용전단내력Pa(kN/m)
주:표에 없는 방법의 벽은, 그 전단허용력을 5.1.3에 나타내는 실험적 평가법, 또는 이론해석에 따라 구할 수 있다.
해설
일본의 합판과OSB의 규격은 한국과 거의 동일 규격이기 때문에, 일본의 내력벽의 허용내력을 그대로 제안하고 있다. 

일본에는, 합판과 OSB이외의 다양한 목질계 면재와 비목질계 면재를 붙인 내력벽이있지만, 재료 규격이 한국과 다르고 표준이 아니기 때문에 본 안내서는 넣지 않았다. 중목구조공법의 내진화는 지주를 설치하는것부터 시작되어, 최근까지는 대부분의 건물에 채용되어 왔다. 그러나, 최근 들어 역학 특성이 힘의 방향(압축의 경우와 인장의 경우)에 의해서 다른 점, 시공 정도의 영향이 큰 점, 마무리되는 시점에서 지주가 면외 좌굴을 생기는 점, 단열재가 넣기 어려운 점 등에서 급속히 감소하는 경향에 있다. 이러한 상황과 일본의 허용내력은   과거의 값을 끌어들이고 있는 점 등을 들어 본 지침서는 채택하지 않기로 했다. 또, 표에 없는 면재나 지주를 채용할 경우에는 세부 사양을 결정한 후에 이론 해석이나 부록의 시험방법과 평가방법에 따라 허용 내력을 산정하기 바란다.

4.4.4 내력벽의 배치
내력벽의 안전성을 확인하기 위해서, 편심률 계산 또는 4분할법을 행한다. 

편심률 계산에 의한 경우는 편심률이 0.15를 넘지 않도록 내력벽을 배치한다. 편심률이 0.15를 초과하여 0.3 이하인 경우에는 비틀림에 의한 응력을 보정하여 안전성을 확인한다. 4분할법에 의한 경우는 다음과 같다. 

건물의 각 층평면을 장간방향으로 4분할하고, 외측부분 각각이 독립된 건물이라고 가정하고, 가정한 건물마다 필요수평력에 대한 각각 존재하는 벽의 허용내력 총합의 비(내력충족률이라 한다)를 구하고, 다음 중 하나 이상이 만족하고 있는지를 확인한다.

① 2개의 내력 충족율이 모두 1이상
② 두 개의 내력 충족율 중 작은 쪽을 큰 쪽으로 나눈 값이 0.5 이상
③ 2개의 내력충족률이 모두 0

동일한 확인을 도리행 방향 및 각 층에 대해 실시한다. 

그림4.4 4분할법의 설명도
그림4.4 4분할법의 설명도

차고와 같이 가장자리 부분에 내력벽이 없는 부분의 바깥 돌출부분은 1.8m 이하로 한다(그림 4.5)

그림4.5 내력벽이 없는 구획의 허용 돌출 길이
그림4.5 내력벽이 없는 구획의 허용 돌출 길이

4.4.5 내력벽의 접합(내력벽 양끝의 주두·주각접합)
내력벽에 허용내력이 작용하였을 때 양쪽 기둥에 생기는 축력은 식 4.4에 의해 계산할 수 있다(그림4.7좌측을 참조).

(식 4.4)
(식 4.4)

여기에서, N:내력벽단부의 기둥의 축력(kN)
               M:수평력(허용내력)에 의한 내력벽내에 생기는 모멘트(kN·m)
               B:내력벽 양단 주간의 거리(m)

그림 4.6 내력벽의 주각에 생기는 축력(좌:단순모델, 우:라면모델)
한쪽들보모델                   /                        라면모델
그림 4.6 내력벽의 주각에 생기는 축력(좌:단순모델, 우:라면모델)

단 주각·주두를 연결함으로써 생기는 라면 효과(그림4.6 오른쪽을 참조)를 고려한 다음의 N값 계산법을 이용하여 계산해도 된다. 또한 N값 계산법에서는 적재하중이나 고정하중도 계산되어 포함된다.  /나무신문


이 연재는 일본목재수출진흥협회가 최근 한국어로 발행한 <한국의 목구조 설계·시공자 대상, 중목구조▷설계와 시공 안내자료>를 순서에 따라 게재합니다. 나무신문 인터넷 ‘홈페이지 → 여론광장 → 자료실’에서 전문을 PDF 상태로 내려받을 수 있습니다. <편집자 주>