팀버프레임 1. 팀버프레임 정의

[강남주]

1. 팀버프레임(Timber Frame)의 정의

1-1. 팀버프레임

팀버프레임

중 목재를 사용한 모든 건축믈을 말한다.

소의의 팀버프레임

전통 결합방식의 목구조

광의의 팀버프레임

로그 하우스 측면의 포스트 앤 빔

서양식, 동양식 전통 구조방식의 중목구조

철물 등을 이용한 현대식 구조

엔지니어링 우드(Gluam)

현대적 팀버프레임

광의의 모든 방식을 통합한 현대적 구조를 말한다.

1-2. 팀버프레임과 스틱프레임(경목구조)

Size의 차이

통상 6"x6" 이상의 큰 목재를 사용한다.

보통의 경우 Post로는 8"x8", Beam의 경우 8"x12", Rafter로는 4"x8" 이상의 크기가 큰 부재를 사용한다.

Norminal & Actual size의 차이

일반 목조 주택에서 사용하는 Dimension Lumber의 경우 공칭치수(Norminal Size)가 사용되지만 팀버프레임에서는 실제치수인 Actual Size가 사용된다.

엔지니어링 측면의 차이

스틱프레임에서는 개별적인 구조계산을 하지 않는 스팬테이블 등의 코드에 의거해서 설계하는 것이 일반적이지만 팀버프레임의 경우코드에 의존하지 않고 반드시 엔지니어에 의한 엔지니어링을 거쳐야 한다.

횡력에 대한 고려

스틱프레임은 OSB(Oriented Strand Board), 합판을 사용하여 횡력에 대비한다.

즉 스틱프레임에서의 골조란 Dimension Lumber와 OSB 등 판상재와 결합까지를 골조로 이해하며 이를 기준으로 구조를 해석한다.

이에 반해 Timber Frame은 Knee Brace, Strut 등의 부재를 사용하여 각 부재를 트러스 형태로 짜맞추어 횡력에 대비한다.

공사기간

목재의 건조, 프레임의 별도 설계, 프레임 제작에 있어서 짜맞춤 공법을 사용하는 등 스틱프레임에 비하여 일반적으로 공사기간이 길다. 하지만 공장제작을 할 수 있어 시간적, 공간적 이점이 있고 프레임이 완성되고 난 후에는 탑다운 공법(Top Down System)을 적용할 수 있다.

중기사용

팀버프레임은 중량 자재를 사용하게 되므로 지게차와 크레인 등 중장비가 필요하다.

정밀성

팀버프레임의 모든 부재가 만나는 부분은 끌 또는 대패로 아주 정밀하게 짜여진다. 또한 전체적인 마감 수준도 그에 상응하여 일반적인수준 이상의 정밀성이 요구되며 이를 이루기 위하여 목재의 성질, 써즈닝은 몰론 구조를 위한 엔지니어링 지식과 정확한 제도법 등의연구가 선행되어야 한다.

설계의 제한

팀버프레임의 특성상 스틱프레임에 비해 Bent 혹은 Aisle을 중심으로 공간을 만들어야 하는 관계로 설계상 일정부분 제약이 따른다.

하지만 지붕에 과다한 비용을 지불하지만 실제적으로 쓸모없는 공간을 만들게 되는 스틱프레임에 비해 지붕 공간을 효과적으로 사용할 수 있는 장점도 있다.

최근 현대적 해석의 팀버프레임 건축물에서 팀버프레임의 제한적 요소 보다는 그 같은 장점을 살린 디자인이 많이 탄생되는 것을 볼 때 팀버프레임 디자인의 한계는 그 디자이너 상상력의 한계라 할 수 있다.

미학적 측면

스틱프레임이 목조로 지어지지만 실제로 그 골조 부분은 모두 OSB와 석고보드 등으로 마감되어 목조 분위기를 위하여 또다시

그위에 목재 사이딩, 몰딩, 루버 등으로 장식하여야 되지만 팀버프레임의 경우는 모든 목 부재가 솔직하게 노출되게 되므로 또 다른 부차적인 장식재를 사용하지 않아도 된다.

1-3. 전통결합구조(Traditional Joinery)

여기서 전통결합구조라고 하는 것은 철물과 엔지니어링 우드를 사용하는 광의 팀버프레임 공법과 소의의 팀버프레임과 를 대별시키기 위한 용어로써 현재 미주에서 통용되는 일반적인 명칭이다.

전통결합구조의 가장 큰 특징은 못이나 철물 등을 사용하지 않고 장부이음과 턱, 나무 못(Peg), 쐐기(Wedge)를 이용하여 결구한다.

이렇게 목재만을 이용하여 결합하는 가장 큰 이유로는 철물에서 발생되는 결로로 인하여 목재와 철물 자체가 부식되는 문제 등을 들 수 있으나 철물의 도금과 목재의 방부 처리가 발달된 오늘날에는 이런 문제가 해결되었고, 다만 현재는 엔지니어링 측면의 바탕위에 미적인 고려와 경제적인 논리로 전통구조 방식과 철물의 사용이 택일 되고 있다.

Mortise and Tenon joint

Scarf joint

Dovetail joint

Open M&T

Tusk Tennon joint

Lap joint

1-4. 공학 목재(Engineering Wood)

공학목재란 목재본연의 고유 특성을 유지하면서 강도등급에 의하여 선정된 판재를 목리 방향에 평행하게 적층 접착하여 특정 응력에 견딜 수 있도록 생산된 목재이다.

현재 집성목이라고 하는 것과 비교하면, 공학목재가 하중을 받아주는 구조적 물성이 아닌 다른 목적을 위하여 제작 되었다는 점에서 큰 차이가 있다.

공학목재의 종류로는 Gluram, PSL, LSL, LVL 등이 있으나 통상 팀버프레임에 쓰이는 공학목재는 주로 Gluram(혹은 라이네이트 우드)을 말한다.

목재는 천연재료이기 때문에 가각 모든 목재의 옹이, 나뭇결 등 물성에 차이가 있으므로 이를 극복하여 허용오차 범위 이내의 목재를 얻을 목적으로 이러한 공학목재를 제작한다.

이렇게 함으로써 다음과 같은 이점을 얻을  수 있다.

1. 대경목재를 얻을 수 있다.

2. 구조계산이 용이하다.

3. 가공이 용이하다.(곡선 가공 등)

4. 치수안정성이 좋다.

5. 건조가 용이하다.

단점으로는 아무래도 천연 그대로의 목재가 이니므로 천연자재 특유의 무늬나 결을 살리기에는 다소 부족한 면이 있다.

팀버프레임에서 공학목재는 주로 장스팬이 요구되는 상업용 시설에 많이 사용되며 일반주택에서는 일반 천연목재를 주로 사용한다.

1-5. 팀버프레임의 장점

미적으로 아름답다.

목재를 주로 사용하는 건강 주택이다.

단열 성능이 월등히 좋다.

중목재를 사용하여 화재에 강하다.

천연재료를 사용하는 친환경적 건축이다.

직관적이고 솔직한 건축이다.

최소한 300년을 바라보는 내구성을 가진 튼튼한 건축이다.

[김재영]

역시 굵은 나무의 매력이란.... ><

[소나무123]

자연스런 멋이 있네요