19평 다락이 있는 뾰족집_#04 독립기초 가격_H 형강 적용

안녕하세요. 진진입니다.

지난 포스트에서 온통기초와, 줄기초의 비용을 비교해 봤습니다.

오늘은 기초의 마지막 독립기초를 했을 경우 비용을 분석해 보겠습니다.

현재로서는 온통기초가 94만 원 정도 저렴해 보입니다.

과연 독립기초는 조금 더 비용을 아낄 수가 있을까요?

독립 기초공사 크기 및 제원

위와 같은 하나의 독립기초 Set 이 바닥면적 10.8m X 6M 건물을 짓기 위해 아래와 같은 형태로 배열됩니다. 그리하여 총 12개의 독립기초 Set 이 필요합니다.

콘크리트

철근

거푸집

독립기초에서는 종이로 된 거푸집을 선택했습니다.

가볍고 가공성이 좋아 기초공사에서 가장 중요한 레벨을 초보자도 맞추기 쉽습니다.

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위와 같이 구덩이 자체가 풋팅의 거푸집이 되고 되고 그 구덩이 위에 종이 거푸집을 넣어 독립기초를 완성 시키는 방법으로 진행합니다. 어차피 구덩이를 러프하게 판다고 하더라도, 워낙 콘크리트 물량이 작기 때문에 풋팅의 치수에 스트레스 받으실 필요는 없습니다.

구덩이를 파는 게 크게 기술을 필요로 하지는 않는다고 생각해 직접 미니 굴삭기를 렌트해 작업한다는 가정을 해 보았습니다.

그래서 총 가격은 2,128,265원 이 나왔네요..

저도 처음에 이 가격이 나와서.. 우와 천만 원 정도 세이브가 됐다! 하고 아주 잠시 좋아했었습니다.

하지만, 집을 올리기 위해 바닥, 즉 Floor를 만들어야만 합니다. 온통 기초 및 줄기초는 Slab 가 그 바닥을 대신 하지요.

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바닥도 아무렇게 나 아니고, 외기에 접하는 바닥난방인 경우 0.15W/m2K 를 맞추어야 하네요.

또한 독립기초와 기초 사이를 연결할 Beam 도 구조계산을 해 처짐허용 L/360 을 맞추어야 합니다.

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- L 은여기서 두 지지대 사이의 거리 뜻합니다. 즉 거리가 1미터인 경우 1m/360 = 0.0027m 즉, 2.7mm 이상 부재가 처지면 안된다는 뜻입니다.

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여러분의 이해를 돕기 위해 바닥을 이루고 있는 자재들이 잘 보이게 이미지를 조정해 가져왔습니다.

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독립기초 위에 다음과 같은 자재들이 차례대로 들어갑니다.

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1. H Beam : 기초와 기초 사이를 연결하는 H 형강

2. Double Bottom Plate : H 형강과 바닥 장선을 연결해 주는 부재

3, Joist Frame Set : 바닥 장선 구조체

4. Insulation : 바닥 단열재

5. Flooring : 방통을 지지할 수 있을 강도의 바닥 자재

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그럼 위의 구성요소 하나하나를 살펴보도록 하겠습니다.

지금부터는 약간 어려울 수 있는데 대충 이러한 원칙에 근거해서 부재를 선택하는구나 정도만 아시면 됩니다.

H 형강 선택 기준

목조주택에 관심 있는 분들은 장선, 헤더, 서까래 등의 경간 표를 많이 보셨을 거예요. 부재의 두께, 길이, 부재가 받치는 넓이에 따라 어느 정도의 무게를 견딜 수 있는가를 나타낸 표인데요, 여기서는 저만의 디자인이기 때문에 직접 어떤 종류의 H 형강을 얼마의 길이로 써야 되는지 구조 계산을 해 보았습니다.

두 받침이 있고, 빔에 가해지는 무게가 균등한 Uniformly distributed load의 Max Deflection 공식입니다.

예를 들면, 이층을 받치고 있는 두 개의 기둥에 대들보가 걸리고 그 대들보에 다시 마루 장선이 걸린다고 했을 때 그 대들보는 어느 정도의 굵기를 가져야 하는지 궁금할 때 이 공식을 적용합니다.

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*실제 집에 적용하실 때는 반드시 구조설계를 하셔야 합니다. 여기서 계산은 계획 단계에서 이 부재를 쓸 수 있는가 없는가를 보여 드리기 위한 샘플임을 밝혀 드립니다.*

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우선 제일 먼저 알아야 할 것은 집의 무게입니다. 우리나라 기준이 약간 더 과하긴 하지만 그대로 따르도록 하겠습니다. (이 모델에서 2F는 다락 개념입니다.)

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[목조주택 하중]

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저 위의 9.04라는 값은 제곱미터당 대충 900kg 정도의 하중이 나오고 모든 부재들은 그것을 겨뎌야 된다는 뜻입니다.

심심하니까 총집의 무게 가 얼마인지 계산해 볼까요? 사하중만 합하면

64.8㎡ X 3.54KN/㎡ = 229.392KN 대충 기초를 제외하고 23톤 정도 나가네요..

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제가 선택한 H 형강 규격 - 250X175, Ix 값 6120, 단위 무게 Kg/m = 44.1

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빔 하중 계산하기

빔 하나당 서포트 하는 면적은 여유 있게 계산해서(원래는 기둥의 두께까지 감안해야 합니다.) 3.25 X 3.6 =10.49㎡ 즉 하나의 빔은 9.04KN/㎡ X10.49㎡ = 94.83KN (약 9670Kg)의 무게를 감당해야 합니다.

여기서 감당한다는 말을 건축으로 풀어서 이야기하면, Maximum Deflection=L/360이라고도 표현합니다. 한마디로 저 힘이 최대치로 적용될 때 빔이 10mm (3600mm 나누기 360) 이상 휘어지면 안 된다는 이야기입니다.

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처짐 허용: 1F = 1/360, 2F = 1/240, 지붕 = 1/180 가 보통이지만, 이 모델에서는 전부 1/360으로 계산했습니다. 다시 말씀드리지만, 건축에서 구조계산이나 자재 등은 모두 넘치게…..

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그럼 이 H 형강이 감당하는지 안 하는지를 계산해 볼까요? …..

아주 간단히 변수에 대해 설명하자면,

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분자 - 분자가 클수록 최종 값을 늘리는 역할을 합니다. 즉 처짐이 심하다는 얘기지요.

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W : 빔에 가해지는 무게를 뜻합니다. 무게가 무거울수록 당연히 처짐이 심해지겠죠.

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L : 빔의 길이를 뜻합니다. 당연히 길면 길수록 더 처지겠죠? 길이가 길어질수록 네 제곱만큼 아래로 처지네요. 길이의 영향을 “많이” 받는다는 말이죠.

여기까지는 아주 상식 수준이죠^^

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분모 - 분모가 클수록 최종 값을 낮추는 역할을 하죠, 즉 처짐이 덜하다는 이야기입니다.

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E : 물질이 가지고 있는 강도? 정도로 이해하시면 됩니다. 보통 우리가 쓰는 구조재 8500MPa 지만(수종에 따라, 건조율에 따라 많이 다릅니다.) 철은 200,000MPa입니다. 단순 수치로 보면 철이 나무 보다 23배나 강하네요.

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I : 물질의 형태에 대한 강도?라고 생각하시면 됩니다. 장선을 한번 생각해 보자고요. 장선을 가로로 눕혀서 설치하시는 분은 아무도 없으시자나요? 전부 세워서 설치하지….

이 값은 부재의 가로 X 세로의 세제곱 / 12입니다. 즉 “세로의 세제곱” 세로의 높이가 높을수록 강한 힘을 낸다는 말이죠. 그러니 우리가 장선을 세워서 설치할 때 처짐의 정도가 덜한 이유입니다.

장선이나 서까래를 2X10이나 2X12를 이용해 세워서 설치하는 이유입니다. 여기서 심심하니까 구조재를 비교해 볼까요. 표에 보시면 2X8 세장을 겹쳐서 만든 부재보다는 2X12 한 장의 I 값이 훨씬 큰 걸 알 수 있습니다. 현장에서 부재를 Built-Up 해서 쓰는 경우가 많이 있습니다. 참고하시는 것도 좋을 듯합니다.

* 철근의 경우 그 형태가 정사각형이 아니기 때문에 I 값을 제공해 줍니다. 규격 표를 찾아 여러 정보를 보실 수 있습니다. 이 표에서 Ix 값과 단위 무게 값을 보시고 적당한 부재 사이즈를 고르시면 됩니다. 표를 자세히 보시면 높이 H 값이 높을수록 Ix 값이 높고, 무게가 적게 나가지만 Ix 값이 상대적으로 높은 부재들이 있습니다. 이 자재들이 소위 말하는 "가성비" 하는 놈들이죠.

여하튼 이러한 수치값을 위의 공식에 넣어 계산하시면 됩니다.

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계산은 제가 그냥 했습니다. ^^

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최대 처짐은 4.70812 mm이네요. 최대 허용 처짐이 10mm이니까 저 빔은 사용할 수 있습니다. 물론 Ix 값이 조금 비슷하면서 무게가 덜 나가는 부재를 선택할 수도 있지만, 구조재와의 결합을 위해 약간 날개가 넓은 놈으로 선택했습니다.

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근데 우리가 집을 지으면서 매번 이런 계산을 할 필요는 없습니다. 위의 경우 특별히 H 형강을 사용하기 위한 것이었고요. 대부분의 마루 장선, 서까래, 문이나 창문 위의 헤더의 경우 “경간 테이블”을 이용하시면 쉽게 원하는 부재와 길이 간격 등을 확인하실 수 있습니다.

자세히 보시면, 양 사이드가 조금씩 나와 있는 것이 보이죠. 이는 집을 완성한 후에 데크 공사를 위한 받침대입니다. 물론, Ledger라는 부재를 이용해 데크의 장선을 외벽에 직접 붙일 수도 있지만, 이 모델의 경우 외단열을 건물 하단 끝부분도 시공할 예정이므로 데크를 서포트하는 기둥을 세울 수 있는 공간을 미리 확보했습니다.

콘크리트와 H 형강은 위 그림과 같이 L 앵커를 이용하고요, 두 스틸은 Base plate를 이용해 접합부를 연결해 줍니다. H 형강을 주문할 때 Steel에 구멍을 뚫을 수도 있고, 요즘은 공구가 일을 다 합니다. 공구만 있다면 현장에서 직접 가공을 하셔도 됩니다. 그래도 전 주문할 때 도면을 주고 뚫어 달라고 하겠습니다. 그리하여 독립기초를 만들고, H 형강까지 조립하는데 얼마의 비용이 들어가는지 계산해 보겠습니다. 아까 콘크리트와 철근만 해서는 200만 원 정도 나왔는데.... 두근거리네요.

다시 한번 말씀드리지만, 모든 자재의 로스율과 부가세는 포함되지 않은 가격입니다.

인건비 역시 부득이한 경우를 제외하고는 혼자 짓는 집답게(?) 넣지 않았습니다 ^^

독립기초에서 H 형강까지 설치하는데 5,544,243원이 나왔네요.

과연 플로어를 설치하는데 500만 원 이내에 가능할까요? 그래서 벽체를 올리기 전 모든 비용을 1000만 원에서 해결할 수 있을지 없을지 궁금합니다.

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가능한지 안 한 지는 다음 시간에 계속.....

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