경량목조주택 골조시공 개구부 --- 헤더(Header)에 대하여

[농목수(윤세웅)]

제가 경량목조주택을 처음 배우고 접한시기가 1997년도 경이니 어느새 많은 세월이 흘럿답니다.

배움에는 끝이 없네요.

오늘은 창문이나 현관문 등의 부분에서 위에서 내려오는 하중을 견디게 시공되어지는

헤더(Header)에 대해서 알아 보겠습니다.

일부는 개인적인 의견임을 밝힙니다.

2010년도 까지만 해도 경량목조주택등의 전원주택시공에서 창문에 크기는 그리 크지 않았답니다.

여기서 그 크기라는 것은 가로 길이 위주로 알아 보려 한답니다.

그 첫째 이유가 북미기술인 경량목조주택이 일본을 거치지 않고 바로 국내에 들러오고

자재도 그랗게 들어와서 시공이 되었으므로 창문도 북미 규격에 창 위주로 들어와서 시공되어

졌기 때문인것 같답니다.

그후 주택에 기본인 지붕과 처마가 없거나 아주 짧은 모던디자인이라는 것이 열공하신 건축사분들이

그 디자인을 시작하시고 그 디테일에 대해 하자없는 주택이 되기위한 많은 노력을 기우려오신분들도

있으신데 일부 분들이 유행에 편승해서 그저 외향 디자인만 모던주택으로 디자인설계를 하시고 인허가를 

내어서 지어진주택들이 많이 증가 했답니다.

또 시공에서도 그 인허가 도면을 받아서 빌딩사이언스에 입각한 디테일 시공보다는

그저 모양 디자인 위주로 도면에만 형상에 맞게 시공을 하는 우를 범하기도 했으며

또 한편에서는 그 시공기술인의 무지에서도 한몫을 했다 본답니다.

길이 옆으로 새네요.

그렇게 디자인이 되면서 창문도

점점 그 규격이 커지기 시작을 해서 가로폭이 3미터는 가볍게 넘어가는 

창은 기본이고 3.5미터 4미터 이런식의 창문들이 디자인되어지고 시공되어지기 시작을 했답니다.

그 전에는 미국산이나 미국식창 위주에서

독일식창문이 들어 오면서 건축 박람회등에서 엄청난 광고? 효과로

국내에 뿌리를 내리기 시작하면서 북미에서 수입되어지던 규격창에서

이제는 일반 철콘주택애서처럼 임의의 창문규격 설계와 시공이 가능해졌답니다.

그럼 예를 들어서

창문에 규격이 가로 3500mm  X 세로 2100mm 라 한다면?

일반적인 경량목조주택 시공방식으로 2X12(38X286) 규격에 목재 2장을 헤더길이에 맞게 재단한후에 

못으로 결합해서 만들게 된답니다.

위 그림은 경량목조주택에서 벽체의 명칭이랍니다.

경량목조주택에서 헤더는 위 그림처럼 만들어져서 시공되어 지고요.

요사히는 단열로 인해서 중간부분을 공간으로 만들어 단열재를 채워서 조립해서 만드는것보다는

2장을 겹처서 만들고 내부에서 단열재를 넣을수 있게 시공들을 많이 하고 있답니다.

저도 2015년 2월에 캐나다로 목조건축기술연수후부터는 그렇게 시공을 하고 있으며 그렇게

시공하는 것을 보고 이제는 거의 많은 시공팀에서 그렇게 시공을 많이 하고 있답니다.

문제는 위 그림에서처럼 3미터 정도의 헤더?일때 그 처짐의 량이 10미리 정도라는 것이랍니다.

그럼 점점 규격이 커지는 창문에서의 헤더는 어떤식으로 시공을 하면 추후 처짐에 의한영향에서

좀더 나은 골조가 될까요?

그것은 헤더를 2X12 구조재로 만들경우 구조재 + 구조용합판 + 구조재로 만들거나 공학목재를 

이용해서 만들거나 보강을 해주는 방법일것입니다.

위 그림에서 우측 그림에서처럼 구조재 + 합판 + 구조재 + 합판 + 구조재로 만들거나 공학목재를

이용해서 만드는 것일 것입니다.

공학목재에는글루램과 PSL 패러램 그리고 합판형구조재인 LVL 이 주로 사용된답니다.

2 X 10 LVL  20피트가 66000원 정도이고요

https://cafe.naver.com/wcacademy/6437

공학목재 "LVL"을 전국에 특급 공급합니다.

위 그림과 같이 해더 중앙부분이 2차모멘트가 되어서 그 부분에 처짐량이 3미터일시 10미리가 된답니다.

창문 개부부가 3.5미터 정도 규격에 가로길이 창문일 경우에는 ?

그 처짐의 량은 ?

경량목조주택에서 골조의 기본이 보통 독일식 창이더래도 가로 세로 창문규격과 개구부 여유를

보통 30미리 정도를 두는 것이니.....

그럼 사하중과 활화중 그리고 황력이 걸리는 사항에서 세월이 지나면서 피로가 누적이 된다면?

예전 벽돌조적집 목창호가 면년이 지나서 열리지 않거나 뻑뻑한 창문이 있었던것과 같은 현상으로

나타날수 있답니다.

나무집공작소의 현장시공에서 큰 창문 개구부 상부 부분을 메탈 스트랩으로 보강시공한 사례이고요.

위 그림은 공학목재를 이용한 헤더랍니다.

그리고 헤더의 위치에 따른 시공방법이 2가지 랍니다.

헤더를 현장에서 만드는 방법은 여러가지가 있지만 가장 대표적인 것이 아래 그림에  2가지 방법입니다.

보통 현장에 작업자나 설계사무소에 관련된 분들도 별차이가 없다? 라고 생각하는 분들이 많고요.

오른쪽 그림 상단에 보시면 Laterally Braced Header 이라는 영문이 있답니다.

그 뜻을 보면 좌우로(수평으로) 대비한(보강된) 헤더 정도 뜻일것입니다.

헤더의 윗부분이 탑플레이트에 붙어 있어서 더 튼튼한 구조가 된다고 합니다.

이 정보의 충처는 

좌측은 통상적인 헤더의 위치이고 우측은 헤더를 Top Plate에 밀착시키는 경우입니다

동인일한 부재치수 조립보형태의 헤더인 경우

우측의 헤더가 Joist로 횡좌굴이 방지되어 장스판의 헤더로 사용할수 있답니다

정확한 부재치수는 헤더가 부담하는 하중과 헤더의 경간으로 결정해야합니다.

위 설명은 좌측방식보다 우측방식이 더 처짐과 좌굴에 우수한 시공법이라는 것입니다.

혹여 창문을 시공하고 집이 완성되어서 거주중 세월이 흘러서 처짐이 발생을 해도 좌측 그림에

방식으로 시공을 했을시 기 시공한 창문과 헤더 사이의 틈새가 처짐으로 인해서 창믄을 누르는 

영향을 줄수 잇으며 추후 하자발생시 창문을 두고 그 수리?또한 아주 문제가 많은 시공법이랍니다.

우측에 그림에 방식은 헤더가 윗깔도리(탑플레이트)에 바로 붙어서 시공되어 있고

그 하부에 창문과 헤더 사이에 목재로 그 간격을 맞추어 놓은 방식이므로

추후 혹여 있을수 있는 문제발생시 하자보수 작업도 아주 간단히 할수 있는 방법일것입니다.

좌측에 방식으로 탑플레이트와 떨어지게 시공하는 것은 헤더의 경간거리에서  0.7곱해야 한다고 합니다.

그만큼 개구부 벽체에 사용할수 있는 경간거리가 짧아ㅡ질것입니다.

또다른 하나의 방식은 

튼실파파님께서 제안해주시고 북미 등에서도 공인된 방식인 무헤더 방식입니다.

북미등에서 주차장 개부부 등에서 공학목재로 거리가 긴 경간에 사용하던 방식을 응용해서

헤더 없이 모든 1층 벽체 골조작업을 하고 더블탑플레이트(이중 윗깔도리) 위에 공학목재(4X12)등으로

전체 외부 벽체를 작업해주는 방식이랍니다.

위 아래 사진은 튼실파파님 카페에서 가져온 사진이랍니다.

문제시 삭제 할 예정이고요.

창문의 경간거리에 따라서 이 무헤더 방식으로 하고 그위에 서까래 작업을 하면 차가운 천정구조에서든

이중통기지붕구조에서든 처마부분에서의 단열저하문제도 해결될것이고요.

외단열이 없는 경우 외기 통기지붕구조에서 천정 단열인 경우에는 비용을 계산해보고 시도를

해볼만한 시공법이라 판단한답니다.

컴으로 그림을 그릴줄 몰라서 글로만 설명을 하니 좀 아쉽네요.

[농목수(윤세웅)]

아직 작성중이랍니다.
저에너지 목조주택 전문가 과정 교육으로 ....
오후 1시경에 교육이 끝난답니다.

[농목수(윤세웅)]

교육을 마치고 사진과 글을 추가 했답니다.
언제나 열심히 공부하고 현장에 접목하며
가성비좋고 하자없고 튼튼한 목조주택으로 건축주님에게 보답하겠습니다.

[농목수(윤세웅)]

올 23년도에 목조주택을 지으시려는 예비건축주분들은 부부 동반으로 2월 18일날 시행하는
목조건축 설명회 참석을 권장드립니다. --- 아래 링크
https://cafe.daum.net/countrywoodhome/4LRw/982