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  • 작성자 사진Young

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.

바닥면적 19.6평, 높이 1.2m 기초 총비용 : 13,427,788원

바닥면적 19.6평, 높이 1.2m 온통기초 총비용 : 12,487,671원

-940,117

현재로서는 온통기초가 94만 원 정도 저렴해 보입니다.

과연 독립기초는 조금 더 비용을 아낄 수가 있을까요?

 

독립 기초공사 크기 및 제원

크기

​300mm X 300mm, 높이 30mm의 Footing + 지름 350mm, 높이 900mm의 원기둥

콘크리트

​목조주택 기초 콘크리트 압축강도는 21Mpa

철근

강도: SD 400

크기: D13

피복두께: 80mm

이음길이: 692mm (B급이음)

갈고리 정착 길이: 갈고리 160mm, + 정착(ldh) 266mm

간격: 풋팅 250mm, 벽&슬라브 300mm

기준: [소규모 건축구조기준 목구조 KDS 41 90 33]

독립기초 치수
독립기초 치수

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

콘크리트 양 : 0.329m³/독립기초 X 12ea = 3.948m³

철근

​철근의 양 - 182.4kg

총 철근의 길이는 약 183.264m이고, D13 은 미터당 0.995kg이므로 약 총 소요량은 182.4kg입니다.

독립기초 철근 형태
독립기초 철근 형태

거푸집

독립기초에서는 종이로 된 거푸집을 선택했습니다.

가볍고 가공성이 좋아 기초공사에서 가장 중요한 레벨을 초보자도 맞추기 쉽습니다.

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.

독립기초 Set 물량 (12ea)
독립기초 Set 물량 (12ea)

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.

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.

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

바닥 구성요소
바닥 구성요소

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

독립기초 위에 다음과 같은 자재들이 차례대로 들어갑니다.

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

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.

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

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


[목조주택 하중]

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..

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

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.

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…..

그럼 이 H 형강이 감당하는지 안 하는지를 계산해 볼까요? …..






아주 간단히 변수에 대해 설명하자면,

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

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

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

여기까지는 아주 상식 수준이죠^^

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

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.

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.

구조재별 I 값 계산

















* 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.

출처 factoryful.com
출처 factoryful.com

여하튼 이러한 수치값을 위의 공식에 넣어 계산하시면 됩니다.

계산은 제가 그냥 했습니다. ^^

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.

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.

독립기초 위에 H 형강이 올려진 모습
독립기초 위에 H 형강이 올려진 모습

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.

참고로 제가 쓰고 있는 BIM 프로그램이 한글 지원이 완전치 않아 영어 죄송합니다.
참고로 제가 쓰고 있는 BIM 프로그램이 한글 지원이 완전치 않아 영어 죄송합니다.

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.

가능한지 안 한 지는 다음 시간에 계속.....

CopyRight © 진진








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