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1. 목구조
1) 목구조의 특성
1. 장점
목구조는 여러 가지 장점이 있어 건축에서 널리 사용됩니다. 첫째, 목구조는 경량성이 뛰어나며 시공이 상대적으로 간편합니다. 이러한 특성 덕분에 시공 시간이 단축되고, 시공 과정에서의 효율성이 높아집니다. 둘째, 목재는 비중이 작지만 비해 강도가 크기 때문에 구조적으로 안정감을 제공합니다. 셋째, 목재는 열전도율이 낮아 우수한 단열 성능을 가지고 있으며, 이를 통해 보온과 방한 효과가 뛰어납니다. 또한, 방서 기능이 있어 건물 내부의 온도 조절에 도움이 됩니다. 넷째, 목재는 내산성과 내약품성이 뛰어나며 염분에 강한 성질을 가지고 있어 외부 환경에 대한 저항력이 높습니다. 마지막으로, 다양한 수종이 사용 가능하고 색채와 무늬가 미려하여 미적 측면에서도 우수합니다.
2. 단점
반면, 목구조는 몇 가지 단점도 가지고 있습니다. 첫째, 고층 건물이나 큰 스팬의 구조에는 적합하지 않습니다. 목재는 강도가 제한적이어서 높은 건물의 구조적 요구를 충족하기 어려운 경우가 많습니다. 둘째, 목재의 착화점이 낮아 화재에 대한 내화성이 부족합니다. 이는 목구조의 취약점 중 하나로, 화재에 대한 안전성을 보장하기 어렵습니다. 셋째, 목재의 내구성이 약하여 충해나 풍화로 인해 부패할 가능성이 있습니다. 넷째, 함수율에 따라 목재의 변형, 팽창 및 수축이 크기 때문에 환경 변화에 민감합니다.
2) 목재의 성질
1. 목재의 심재와 변제
목재는 심재와 변제로 구분됩니다. 심재는 목재의 중앙 부분에 위치하며, 견고성을 높이는 역할을 합니다. 이 부분의 비중은 상대적으로 크며, 신축성이 적고 내후성과 내구성이 뛰어나며 강도도 높습니다. 반면, 변제는 목재의 겉껍질에 가까운 부분으로, 수액의 유통과 저장 역할을 합니다. 비중이 작고 신축성이 크며 내후성과 내구성이 상대적으로 낮습니다.
2. 목재의 역학적 성질
목재의 역학적 성질은 강도와 관련하여 여러 가지 특성을 가지고 있습니다. 강도의 순서는 인장강도 > 휨강도 > 압축강도 > 전단강도로 나타납니다. 인장강도는 가장 높고, 휨강도는 인장강도보다 낮으며, 압축강도와 전단강도는 상대적으로 낮습니다. 예를 들어, 소나무(육송)의 경우 휨강도는 89MPa로 가장 높고, 인장강도는 51.9 MPa, 압축강도는 48MPa로 나타납니다. 전단강도는 10.1MPa입니다. 허용 강도는 목재의 최고 강도의 약 1/7에서 1/8 정도로 설정됩니다. 섬유 평행 강도가 섬유 직각 방향의 강도보다 크며, 허용응력도는 목재의 파괴강도를 안전율로 나눈 값으로 정의됩니다.
3) 목재의 접합
1. 이음 및 맞춤 시 주의 사항
목재의 접합 과정에서 주의할 점은 다음과 같습니다. 응력이 작은 부분에서 응력의 방향에 직각으로 이름 처리를 해야 하며, 접합부는 단순한 형태로 완전히 밀착시켜야 합니다. 트러스와 평보는 왕대공 가까이에서 이름 처리를 해야 하며, 재는 가능한 한 적게 깎아내어 약해지지 않도록 하고, 국부적으로 큰 응력이 작용하지 않도록 해야 합니다. 공작이 간단한 것을 사용하고, 모양에 치중하지 말며, 맞춤 시에는 보강 철물을 사용하는 것이 좋습니다.
2. 이음
이음은 두 개 이상의 부재를 길이 방향으로 접합하는 것으로, 수평결합이라고도 합니다. 이음의 종류로는 맞댄 이음, 겹친 이음, 엇걸이이음, 빗이음, 어 빗이음, 턱솔이음, 은장이음 등이 있습니다. 맞댄 이음은 평보에 사용되며, 겹친 이음은 트러스 접합에 적합합니다. 엇걸이이음은 토대, 처마도리, 중도리, 깔 도리에 사용됩니다. 기타 이음 방법으로는 서까래, 장선, 띠자 사용되는 빗이음, 반자틀에 사용되는 어 빗이음, 걸레받이에 적합한 턱솔이음, 난간두겁대에 사용되는 은장이음이 있습니다.
3. 맞춤
맞춤은 부재가 직각 또는 경사지게 맞추어지는 방법입니다. 주요 맞춤 방법으로는 걸침턱맞춤, 안장 맞춤, 가름장 맞춤, 연귀 맞춤, 부채 장부 맞춤, 반턱맞춤 등이 있습니다. 걸침턱맞춤은 상하 부재가 직각으로 교차할 때 접합 면을 서로 따서 물리게 하는 방식입니다. 안장 맞춤은 빗질이라 중간을 따서 두 갈래로 된 것을 딴 자리에 맞추는 방식입니다. 가름장 맞춤은 큰 부재를 중간에 따서 두 갈래로 하여 작은 부재를 끼워 대거나 기름장에 작은 부재를 얹는 방식입니다. 연귀 맞춤은 비교되거나 경사로 교차하는 부재의 마구리가 보이지 않게 45º 또는 맞닿는 경사각의 반으로 빗 잘라내는 방식입니다. 부채 장부 맞춤은 장부 한쪽은 넓고 다른 쪽은 좁게 하여 부채모양으로 된 것이며, 장부 구멍이 파괴되어도 장부는 빠지지 않습니다. 반턱맞춤은 부재 춤을 반씩 따서 직각으로 맞추는 방식입니다.
4. 쪽매
쪽매는 목재의 접합 방법의 하나로, 다양한 종류가 있습니다. 맞댄 쪽매는 툇마루 등에 틈서리가 있게 위장하여 깔 때 사용됩니다. 빗쪽매는 간단한 지붕, 반자널 쪽매 등에 적합합니다. 반턱쪽매는 15mm 미만 두께의 널에 사용되며, 틈막이대 쪽매는 널에 반탁을 내고 따로 틈막이대를 깔아 쪽매를 하는 방식입니다. 딴혀쪽매는 널의 양옆에 홈을 파서 혀를 딴 쪽으로 끼워대고, 제혀쪽매는 널 한쪽에 홈을 파고 딴 쪽에 혀를 내어 물리는 방식입니다. 제혀쪽매는 보행 진동에 대한 저항성이 크고 마룻널의 접합에 가장 적합한 방법입니다.
5. 세우기
목조건물의 뼈대 세우기 순서는 기둥 - 인방도 - 층도리 - 큰 보 순으로 진행됩니다. 목공사 시공 순서는 수평 규준틀 설치, 기초 세우기, 지붕 설치, 수장, 미장 등의 순서로 진행됩니다. 2층 주택의 마루판과 천장 판 시공 순서는 2층 바닥 - 2층 천장 - 1층 바닥 - 1층 천장 순으로 진행됩니다.
6. 목구조의 2층 마루틀
2층 마루 틀의 구성 방식에는 홑 마루틀, 보 마루 틀, 짠 마루들이 있습니다. 홑 마루들은 span이 2.5m 미만인 경우 사용되며, 보 마루 틀은 span이 2.5~6.4m 이하일 때 사용합니다. 보 간격은 1.8m가 적당합니다. 짠 마루들은 span이 6.4m 이상일 때 사용됩니다.
7. 반자틀 짜는 순서
반자틀을 짜는 과정은 잘 대받기, 달대, 반자틀받이, 반자틀로 이루어집니다. 달 대받기는 바닥 판에 묻어둔 철물(삽입)에 9cm 각의 목재를 고정하며, 달다는 4.5m 각재를 120cm 간격으로 상부는 달 대박이게 못 박아 대고 하부 반자틀에 주먹 턱 맞춤합니다. 반자틀받이는 4.5cm 각재를 90cm 간격으로 배치하여 당대에 고정하며, 반자틀은 4.5cm 각재를 45cm 간격으로 반자틀받이에 못 박아 설치합니다. 반자돌림대는 벽과 반자가 맞닿는 곳에 벽과 반자를 잘 마무리하여 장식 효과를 겸합니다.
8. 목재의 보강 철물
목재의 보강 철물에는 못, 꺾쇠, 볼트, 두 벨, 띠쇠가 있습니다. 못은 지름이 널두께의 1/6 이하, 길이는 판 두께의 2.53배(마구리는 33.5배)로 하고, 기울기는 15º 정도로 합니다. 나사못은 지름의 1/2 정도 구멍을 뚫고, 길이의 1/3 이상을 틀어서 박습니다. 꺾쇠는 엇꺾쇠, 보통 꺾쇠, 주걱꺽쇠 등이 있으며, 단면은 원형을 많이 사용합니다. 볼트는 목재의 볼트구멍이 볼트 지름보다 2mm 이상 커서는 안 되며, 인장력을 분담합니다. 구조용은 12mm, 경미한 곳은 9mm 정도를 사용합니다. 두 벨은 볼트와 함께 사용되어 전단력을 분담합니다. 띠쇠는 보통 띠쇠, ㄱ자와, 감잡이쇠, 안장쇠 등이 있으며, 맞춤에 사용됩니다.
4) 목구조 벽체구조
1. 토대
토대는 상부의 하중을 기초에 전달하는 역할을 하는 구성째입니다. 기초에 2~4m마다 앵커볼트를 연결하여 기둥 밑을 고정하며, 지상에서 최소 20cm 이상으로 높게 설치하고, 밑은 방부처리를 하여 습기가 차지 않도록 합니다. 토대와 토대의 이음은 턱걸이 주먹장이음, 엇걸이산지이음으로 처리합니다.
2. 기둥
기둥에는 본기둥과 샛기둥이 있습니다. 본기둥은 통재기둥과 평기둥으로 나뉘며, 통재기둥은 1, 2층 기둥이 통째로 된 것으로 중요한 모서리나 중간에 57m 길이로 배치합니다. 평기둥은 층별로 구분된 기둥으로 통재기둥 사이에 1.8m 간격으로 배치합니다. 샛기둥은 본기둥 사이에 벽체를 이루는 기둥으로, 가위의 옆 휨을 막는데 유효하며, 크기는