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4-05. 기초의 단열 - 나. 기초의 외단열과 지내력
4-05. 기초의 단열 - 나. 기초의 외단열과 지내력2020. 03. 08 전면 수정 :
지내력과 기초판의 크기에 대한 설명을 추가하면서, 전체 순서를 다시 정리함
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앞선 글에서 기초의 테두리 형태 때문에 생기는 문제를 다루었다.
이 글은 "기초 하부에 단열재를 깔 수 있는가"에 대한 글이다.
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.
링크글을 정리하자면 현장 실측값을 일반화할 수는 없다는 글이다.
단순 계산하면, 지내력표의 [모래 또는 점토] 보다 높은 강도를 보인다.
그러나, 이 것 만으로 계산을 하면 안되며, 건물 내부의 집중하중과 단열재의 경우 장기압축강도를 고려해야 한다. 이 부분은 구조기술사가 판단을 하겠지만, 건물의 전체 무게를 면적으로 나눈 평균하중보다 보통 2~3배의 하중이 기초판에 내려온다고 봐야 한다.
즉 앞선 글과 위에 설명한 건물의 하중은 평균하중이고 내벽에 걸리는 하중은 이 평균하중 보다 통상 2~3배의 하중이 걸린다고 봐야 한다. 그래서 구조계산서 또는 구조도면의 맨 앞을 보면, "요구지내력"이 나와 있는데, 소규모건축물의 경우 평균하중은 50 kN/㎡ 이나, 이 요구지내력은 100~150 kN/㎡ 인 경우가 대부분인 것이다.
그래서 3층 이상의 건물의 경우 기초판 하부에 단열재를 까는 것을 지양해야 하는 근거가 된다. 오로지 구조기술사의 계산에 의한 판단이 되어야 한다. 즉 3개층은 하부에 깔 수도 있고 아닐 수도 있으며 4개층은 기초판 상부로 올라 와야 한다.
또한, 민간 시장에 이런 이야기도 들린다. "단열재 강도가 땅보다 약하기에 깔면 안된다."
예를 들어 단열재의 강도가 80 kN/㎡ 이고, 지반의 지내력이 100 kN/㎡ 이라면 이 단열재를 기초 하부엔 사용할 수 없는 것인가? 그렇지 않다. 건물의 하중이 이 단열재의 압축강도를 벗어나지 않으면 당연히 깔 수 있다. 즉 땅보다 약하다 아니다는 판단의 근거가 아니라는 의미이다.
이 것은 기초판의 면적을 고려하지 않은 것이고, 여기에 대한 계산은 전 글에서 이미 다룬 바가 있다.
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/㎡
- 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/㎡
내부 집중하중은 이 보다 2~3배를 상회하기는 하나, 위에 언급한 단열재 압축강도+합리적 기초판 면적 확보로 건물의 하중을 충분히 감당해 낼 수 있다. 그 하부에 최소 이 이상의 하중을 받을 수 있는 지반이 있어야 한다는 것은 당연하다.
또한 압출법단열재의 장기압축강도 역시, 실제 제품은 KS기준보다 훨씬 상회를 한다. 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 그 무게가 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.
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다시 한번 강조하지만, 구조방식이나 기초형태 두께 등은 구조기술사의 계산이 수반되어야 한다. 이 글의 내용 중 구조와 관련된 사항은 이해를 돕고자 일반적인 사항을 그림으로 옮겨 놓았을 뿐 이다.
배우는 입장에서는 지금 올려주시는 자료도 고맙습니다.
감사합니다.~~
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=74
기초하부에 XPS단열재를 넣을 수 있는 것인지요.
장기압축강도로 감안하면 힘들것 같은데
이럴 경우 하부 단열은 어떻게 하면 좋을까요.
주택에서 단열 후 난방몰탈을 까는 과정과 같습니다.
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=74
결국은 지내력의 문제일텐데, 인위적으로 충분한 지내력이 생기도록 만들 수 있는 방법이 있나 궁금합니다.
인위적으로 지내력을 높이는 두가지 방법이 있습니다.
1. 성토시 다짐을 규정대로 하는 방법
2. 파일 등을 박아서 흙의 밀도를 높히는 방법
1. 온통기초라 하더라도 건물 하중이 등분포가 아닌 실내 내력벽에 더 많이 쏠리므로, XPS 압축강도 스펙값의 1/3의 충분조건 여부에 대한 실제 구조계산은 위 본문같은 건물 하중과의 단순 비교는 아니죠?
2. 온통기초하부 XPS의 적정 두께는 무엇에 의해 결정되나요?
3. XPS가 압축강도로 인해 제조두께(150T)가 정해진다 하셨는데요. 기초하부에 100T씩 2장을 깔아도 되는 걸 보면, 이는 압축강도가 이유가 아니라 제조 공정의 한계로 이해하는게 맞지 않을까요?
2. 지역별 단열규정에 맞추어서 결정됩니다.
3. 둘 다 맞을 것 같습니다. 제조 공정을 한계로 인해 압축강도가 나오지 않으니까요..
150T이상 제조가 어려운게 더 두꺼워지면 압축강도가 나오지 않기 때문인데, 그렇다면 100T를 2장 깔아서 총두께 200T로 쓰는 것도 150보다 두꺼운데도 불구, 압축강도 문제가 되지 않는게 이해가 안됐었습니다.
지중 습기와 수증기의 차단이 PE 방습층으로 부족해서 2차로 완전 차단하기 위해서 하는건지, 아니면 별도의 더 큰 목적이 있는 건지 궁금하네요
본문의 내용에 XPS의 압축강도도 ÷3을 하여 안전계수를 확보하는 것과 동일한 개념으로 지내력 또한안전계수를 또 두는 걸까요.
실제 안전률의 적용은 상당히 다양한 방법론이 존재하고 있어서요..
기초 하부에 단열재 넣는것에 대해 규제되는 법 관련 검색하다가 여기까지 왔는데요.
질문 좀 드리겠습니다.
1-대형 건축물 기초 하부에 단열재 넣지 말라는 관련법은 어디에서 찾아볼수 있나요?
2- 관리자님의 요점 내용에 종합해 보면 대형 건축물중 기초 형식이 온통기초이면서
지내력 보강을 위해 phc파일기초형식(지내력 2000이상 풍화암 안착)이면
온통기초 하부에 단열재 넣어도 괜찮다는 말로 해석해도 될련지요?
2. 이론적으로 되는데, PHC 말뚝 자리를 피해서 단열재를 넣게 되면, 대개 단열이라고 할 수 없을 정도가 되기 쉽상인데요. 그러므로 말뚝의 본 수를 먼저 확인해 보시는 것이 좋겠습니다.
다 아실테지만, 여기서 논하는 물리량은 압력이고, 그 단위는 우리나라 뿐만 아니라 국제적으로 공인된 단위계인 SI로는 Pa(=N/m2)이지 않습니까? 따라서 kN/m2->kPa, N/cm2->10kPa, ton/m2-> 10kPa로 쓰면 어떨런지요?
국가표준기본법에도 압력은 Pa로 쓰게 규정되어 있는데, 국가의 기준서들에서 쓰는 단위가 왜 이런지 이해하기 어렵군요.
Newton(s) (= kg/ms2)는 힘의 단위이고, Pa (= N/m2)은 압력의 단위입니다.
아래 위키피디아에 보면, kN은 일반적으로 안전과 관련하여 사용된다고 해요.
즉 1kN 이라고 표기하는 것은 약 100kg 을 버틸수 있냐라는 것이지요.
등산용 로프가 1kN 이라고 되어있다면 사람 하나 겨우 매달릴 수 있다는 이야기가 됩니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Newton_(unit)
One kilonewton, 1 kN, is equivalent to 102.0 kgf, or about 100 kg of load under Earth gravity.
1 kN = 102 kg × 9.81 m/s2.
Specifications in kilonewtons are common in safety specifications.
1. 콘크리트 기초 또는 슬래브가 자체로 방습층 역할을 하는데 별도로 방습층으로서의 PE필름이 필요할까요?
2. 필요하다면 본 자료실 라. 콘크리트기초의 단열에서 마지막 그림(파주주택 기초부분 디테일 도면)과 같이 단열재 상부의 PE필름이 오히려 더 방습층 역할에 가깝지 않을까요?
3. 아니면 잡석층 위 PE필름이 하부 습기로부터 단열재를 보호하는 역할로서의 방습층을 의미하는 것인가요?
혹은 콘크리트 균열 틈새를 통한 모세관현상으로 빨려 올라오는 물을 끊어 내기 위한 목적도 분리층의 일종이라고 보고 있습니다.
그러므로 각 구성 마다 필요한 분리층을 둘 경우, 그 중에 방습층의 역할을 겸하는 분리층이 있다고 보시면 무리가 없을 것 같습니다.