[목구조 정보] 기초의 단열. 기초의 외단열과 지내력

안녕하세요.

목조주택, 전원주택,패시브하우스

전문 시공/설계

위드하임 입니다.

 

패시브하우스 시공 중 이번 글은 

기초 하부에 단열재 시공을 할 수 있는가에 대한 글입니다.

지반의 지내력

기초 하부에 단열재를 깔 수 없다고 이야기를 할 때, 아래와 같은 논리가 있다.

「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 [별표 8] 에 의한 지반의 지내력은 다음과 같다.

즉, 가장 낮은 지내력이 100  kN/㎡ 인데, 단열재의 압축강도가 여기에 턱없이 부족하므로, 기초 아래에 깔릴 수 없다는 이야기이다.

 

단열재의 압축강도는 아래와 같다.

 

압출법단열재 1호로 계산하면, 18 N/㎠ = 180 kN/㎡ 이 되고,

2호로 계산하면 140 kN/㎡ (약 14 ton/㎡) 이 된다.

기초하부에는 흡수율과 압축강도의 이유로 압출법단열재를 사용한다. 

해외에서 "땅 속에 묻힌 비드법과 압출법단열재를 꺼내서 시험한 결과 압출법이 더 물을 많이 먹었다"... 라는 글에 대한 논의는 아래 글을 보시면 된다.

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_01&wr_id=16134

단순 계산하면, 지내력표의 [모래 또는 점토] 보다 높은 강도를 보인다.

그러나, 이 것 만으로 계산을 하면 안되며, 단열재의 경우 장기압축강도를 고려해야 한다. 안전율을 고려해서 압축강도의 1/3 정도를 보아야 한다는 것이다.

그러므로 압출법단열재1호의 장기압축강도는 60 kN/㎡ 이 된다.

이 것은 가장 약한 지반의 압축강도 100 kN/㎡ 보다 작은 값이므로 기초 하부엔 사용할 수 없는 것인가?

 

이 것은 기초판의 면적을 고려하지 않은 것이고, 여기에 대한 계산은 전 글에서 이미 다룬 바가 있다.

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=74

 

기초판의 면적과 하중

즉, 기초하부의 단열재는 지반의 지내력보다 같거나 더 큰 것이 요구되는 것이 아니라, 건물의 하중만 충분히 받아 내면 가능한 것이다.

즉 아래의 그림에서 왼쪽과 같은 것은 불가능하지만, 기초면이 넓어 질 경우, 하중이 분산되기 때문에 충분히 가능해 질 수 있는 것이다.

그러므로 기초판의 하부에 단열재를 깐다고 한다면, 줄기초나 독립기초로는 계산을 해 볼 필요도 없이 불가능하다. 즉  기초의 외단열을 원할히 하기 위해서는 온통기초가 되어야 한다는 것이다.

 

이제 건물의 하중을 계산하면 이 단열재가 가능한지를 계산해 낼 수 있다.

 

구조계산 약산시에 소규모 건축물의 하중은 통상적으로 다음과 같이 본다.

 

 - 콘크리트 건물일 경우 : 기초 20 kN/㎡, 1개층 당 15 kN/㎡
 - 목조 건물일 경우 : 기초 20 kN/㎡, 1개층 당 6 kN/㎡

 

그러므로,

2층 콘크리트 건물의 하중 = 20 + 15 + 15 = 50 kN/㎡

2층 목조 건물의 하중 = 20 + 6 + 6 = 32 kN/㎡

 

그러므로, 온통기초로 할 경우 단열재의 장기압축강도로 건물의 하중을 충분히 감당해 낼 수 있다. 그 하부에 최소 이 이상의 하중을 받을 수 있는 지반이 있어야 한다는 것은 당연하다.

또한 압출법단열재의 장기압축강도를 1/3 로 보는 것은 많은 안전율이 포함된 값이며, 압출법단열재의 실제 압축강도를 측정하면 KS값 보다 훨씬 크게 나온다. 그러므로 아슬아슬하게 맞춘 계산도 아니다.

 

 

압출법단열재의 생산 두께

압출법단열재는 국내 생산 기기가 가지고 있는 두께의 한계가 150mm 이다. 이 것을 넘어가면 압축강도 등을 제대로 발현하기 어렵다. 그러므로 설계사무소에서 압출법단열재를 도면에 표기할 경우 150mm 이내를 두 겹으로 사용해서 필요한 두께를 충족하도록 해야 한다.

원지반의 지내력 가정

통상 (성토지가 아니라면) 지면으로 부터 300mm 의 표면토를 걷어 내면, 지내력이 상기 [별표8]의 최하 지내력인 100 kN/㎡ 이 나온다고 가정한다.

이 지내력은 위에 계산 한 것과 같이 주택 수준의 건물은 별 다른 조치없이 건물의 하중을 충분히 상회하는 지내력이다.

그러나, 4층을 넘어가는 근린생활시설만 해도

20 + 15 + 15 +15 +15 = 80 kN/㎡ 이므로, 가정 지내력에 가까와 진다. 이럴 경우 결과를 장담할 수 없다.

그러므로 지내력시험은 꼭 하는 것이 좋다. 평판재하시험은 얼마 하지도 않는다.

건축주는 아무 것도 모르겠지만, 설계/시공/감리자는 평생 발 뻗고 편히 잘 수 있기 때문이다.

 

줄기초 방식일 경우

앞선 글을 보신 분들은 이미 느끼셨을 테지만, 협회가 하고 있는 기초 방식 중에서 줄기초방식일 경우 기초판 하부의 면적이 온통기초보다 현저히 작기 때문에, 이 줄기초 하부엔 단열재를 깔 수 없다.

 

 

하지만, 이 역시 하고자 한다면 못할 이유는 없다.

단열재를 압출법특호로 변경을 하고, 줄기초의 폭을 넓게 하여 건물의 하중을 받을 수 있도록 설계되면 되는 것이다.

즉, "기초 하부에 단열재가 되고 안되고"를 0 과 1로 잘라서 말하는 것이 아니라, 될 수 있도록 설계가 되어야 한다는 것이다.

 

그렇기에 

"기초하부에 단열재가 설치 가능한가?" 라는 질문에 대한 협회의 공식 답변은

"그럴 수도 있고, 아닐 수도 있다" 가 될 것이다.

 

기초의 이어치기 위치

 

1층의 레벨이 지면에서 차이가 크지 않으면 기초시공과 기초외단열 시공은 훨씬 간단해 진다. 측면 기초를 만들 필요 없기 때문이다.

 

즉, ㄱ자로 꺾인 기초측면은 계산 결과에 따라 필요가 없어지게 된다.

아래 그림처럼 기초하부가 처음부터 끝까지 평평해지므로 시공하기가 여러모로 편해 진다.

 

 

다만, 기초가 더 내려갈 경우 주의해야 할 것이 있다.. 아래 그림의 1층 외벽 아래쪽에 있는 점선이 콘크리트를 이어치기한 부분을 나타내는데 위의 그림과 아래 그림의 비교해 보면 점선의 위치가 다름을 알 수 있다..

 

즉, 이어치는 부분이 GL 선 이하로 내려가면 혹시 모를 누수의 하자가 있을 수 있으므로, (아래 그림처럼 기초콘크리트의 상부면이 지면보다 아래로 갈 경우) 시공 시간이 더 소요되겠지만 이어치는 부분을 지면보다 윗 쪽으로 끌어 올려줄 필요가 있다. 

 

만약 불가피하게 이런 경우가 생길 수 밖에 없다면 지수판 등의 시공을 설계에 반영해야 한다.

PE 필름의 위치

 

지내력과는 무관한 내용이나, PE필름의 역할과 위치에 대해 의견이 분분하여 내용을 추가하였다.

 

아래와 같은 구성이 있을 경우 PE필름은 두 번에 걸쳐 사용되는 것이 맞는데, 이 두 층의 역할이 서로 다르다.

 

버림콘크리트 하부에 깔리는 필름은 "방습층"의 역할이며, 기초와 단열재 사이에 깔리는 필름은 "분리층"의 역할을 한다.

 

거기에 더해서 잡석 위의 필름은 버림콘크리트가 잡석 사이로 물이 빠져나가서 곰보가 되는 것을 막는 역할을 겸한다.

 

단열재 위에 깔리는 필름도 콘크리트 타설시 콘크리트 배합수가 단열재 사이로 빠져나가 강도를 약하게 하는 것을 막는 역할이다. 다만 단열재 사이를 테이프로 충분히 건전하게 접착시킨다면 이 분리층으로써의 필름은 생략될 수도 있다.

 

 

[출처: 한국패시브건축협회(http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=106)]