철근콘크리트, 철골을 이용하면 높고 튼튼한 건물을 지을 수 있다. 하지만 이런 재료가 없던 시절, 비교적 간단한 구조의 건물, 특색 있는 건물 등 다른 재료를 활용해서 건물을 짓는 방법도 있다. 벽돌, 돌과 같은 조적구조로도 만들 수 있고 나무를 이용해서 건물을 만들기도 한다.
■ 조적공사
1. 벽돌공사
1) 벽돌 일반사항
벽돌과 시멘트를 이용해서 건물을 짓는 방법은 과거에 유럽, 아프리카 지역 등 다양한 곳에서 사용되었다. 하지만, 현재는 외장마감용(디자인)으로 사용하는 경우말고는 거의 사용하지 않는다. 우선 벽돌의 재료적 특징을 살펴보면 압축강도가 강하며, 개당 1000원 정도로 가격이 싸다. 하지만 인장응력과 수평력이 약하기 때문에 지진에 굉장히 취약하다. 벽돌을 일상생활에서 접하며 보았겠지만 벽돌과 벽돌 사이에는 모르타르가 있는데 이 연결된 부분을 줄눈이라고 한다. 일반적으로 줄눈은 10mm가 표준이며 평줄눈을 주로 사용한다. 하루에 최대 1.5m(18~22켜(=층))까지만 쌓아야되며 온도가 영하인 경우에는 조심해야한다.
시공은 세로규준틀에 표시된 줄눈표시, 쌓기단수 등을 참고하며 쌓고, 기초(대부분 연속 기초) - 벽돌 - 지붕 - 창호 - 내장 - 외장 순으로 공사를 진행한다. 물을 뿌려주는 것을 원칙으로 한다. 하지만 내화벽돌의 경우에는 물을 뿌리면 안된다.
보면 알겠지만, 벽돌에서 균열이 가장 잘 생기는 부분은 연결하는 부분이다. 벽돌과 모르타르가 이어지는 줄눈부분에서 강도가 부족하거나, 온도나 습기로 인해 균열이 발생한다. 특히, 벽돌에서는 백화현상이 주로 발생하는데 이는 콘크리트에서도 발생한다. 모르타르에 있는 석회(시멘트의 주성분 = 석회 60% 이상, 실리카 20%)와 공기에 있는 탄산가스와 결합하거나 빗물이 침투하거나 건조한 경우 흰가루가 생기는데 이는 균열과 강도저하로 이어진다. 그래서 잘 구워진 벽돌을 사용해야하고 줄눈의 방수처리에 유의해야한다.
2) 벽돌의 종류 : 벽돌은 우리가 일반적으로 떠올리는 붉은 벽돌과 시멘트와 골재로 만들어진 시멘트 벽돌 그리고 내화성이 강한 내화벽돌이 있다. 붉은 벽돌은 일반적으로 구조용 재료로 사용되며 압축강도는 15~25MPa 이상, 흡수율은 10~15% 이하이다. 그리고 벽돌의 치수에 대한 문제가 자주 출제된다. 시멘트 벽돌은 시멘트와 골재를 혼합한 후 경화해서 만든 것으로 일반적으로 약 20도에서 24시간 동안 보양해서 만들어진다. 내화벽돌은 1500도 이상의 열에서도 저항할 수 있는 성능을 가지고 있으며 등급에 따라 저급, 보통, 고급으로 나뉜다.
3) 벽돌 쌓는 방법 : 벽돌은 유럽에서 많이 발달하며 쌓기 방법도 다양한데, 그중 영식(English Bond) 쌓기가 대표적이다. 가장 튼튼한 방법으로 내력벽에 사용된다. 그 외에 일하기 쉽고 비교적 견고한 네덜란드(화란식) 쌓기, 불식 쌓기, 미식쌓기 등이 있다. 그리고 공간 쌓기와 장식 쌓기가 있는데 공간쌓기는 보온, 방습, 방음을 목적으로 바깥쪽은 내력벽 + 공간(단열재) + 안쪽벽(비내력벽)으로 구성되며 장식쌓기는 미관을 위해 엇모쌓기, 영롱쌓기 등의 방법으로 꾸민다. 그리고 창문이 있는 부분은 빗물이 흘러내리도록 15도 정도의 경사러 세워서 쌓는데 이것을 창대쌓기라고 한다.
이러한 벽돌 쌓는 방법은 마구리와 길이면을 어떤 식으로 연결하는지에 따라 구분된다. 그래서 가장 튼튼한 영식쌓기의 경우에는 한켜(한층)은 길이면으로 다음켜는 마구리면으로 쌓으면서 모서리는 반절이나 이오토막을 사용하여 연결한다. 화란식 쌓기는 영식쌓기와 거의 똑같은데 모서리에서 칠오토막을 사용하여 연결한다.
벽돌을 쌓을 때는 위의 사진처럼 세로에 있는 줄눈이 막히는 막힌줄눈이 원칙이지만 경우에 따라 통줄눈으로 하는 경우가 있다. 또한, 벽돌의 내력벽 두께는 벽높이와 연관이 있는데 벽 높이의 1/20 이상의 두께로 내력벽을 설계해야하고 내력벽으로 둘러쌓인 면적이 80m^2을 초과할 수 없다. 약하니까.
2. 블록공사
1) 블록공사 일반사항
블록공사는 일반적으로 시멘트로 만들어진 블록을 이용하여 쌓는 것으로 블록을 제작한 후에 진동, 압축 과정과 500도시(온도 X 시간) 이상 습도 100%에 두어 만들고 4000도시 이상 다습상태에서 보양하여 만든다. 압축강도는 4~8MPa이상이다. 벽돌공사와 같이 하루에 최대 1.5m(6~7켜) 쌓을 수 있고 줄눈은 10mm를 표준으로 한다. 블록공사를 할 때는 강도를 보강하기 위해 테두리보와 와이어매쉬를 설치하는데, 테두리보(Wall Grider)는 분산된 벽체를 일체화하여 하중을 분산하는 역할을 하고 층과 층 사이에는 설치하는 와이어매쉬는 하중을 분산하기보다는 횡력을 보강하여 균열을 방지하는 역할을 한다.
인방보의 경우에는 양쪽으로 20cm 이상 깊이(맞물리게) 설치해서 일체성을 확보하고 상부하중을 안전하게 받도록 해야한다. 그리고 창호 등 개구부가 1.8m를 넘는 경우 인방보는 철근콘크리트를 사용해야 한다.
2) 블록의 종류 : 블록은 일반 시멘트 블록과 철근을 배근하여 보강한 보강콘크리트 블록, 그리고 경량콘크리트를 이용한 ALC 블록이 있다. 보강 콘크리트블록은 위의 사진과 같은 일반 블록에 가는 철근을 이용하여 세로근과 가로근을 배근하고 콘크리트나 모르타르로 사춤(채워넣기)하여 강도를 높인 것이다. ALC 블록은 고압증기에서 양생한 경량콘크리트로 블록과 패널을 만든 것으로 비내력벽 공사와 내력벽 공사에 사용되며, 블록 공사와 다르게 하루에 최대 2.4m(1.8m 표준)까지 쌓을 수 있다.
3) 블록 쌓는 방법 : 블록은 두꺼운 쪽이 위로 가도록 하여 하중 분산을 균등하게 하도록 쌓으며 줄눈은 10mm를 표준으로 하지만 보강콘크리트 경우에는 위의 사진과 같이 세로근이 배근되어야하기 때문에 통줄눈으로 한다. 통줄눈은 줄눈이 십자선처럼 평행하고 교차되는 것을 말한다. 그리고 모서리에는 이형블록(규격에 맞게 따로 만든 블록 : 이오토막, 칠오토막 등)을 사용하고 보강철물, 철근, 모르타르 등을 채워 넣는다.
3. 돌공사
1) 돌공사 일반사항
돌의 종류에는 화성암, 퇴적암(수성암), 변성암이 있다. 화성암의 종류인 화강암은 가장 강도가 큰 돌로 구조재와 외장재 등 다양하게 사용되지만 내화성이 가장 작다. 그리고 실내장식으로 유명한 대리석은 강도가 크지만 내산성이 약해서 바깥에 두면 안된다. 그 외에도 쇄석으로 사용하는 안산암, 단열과 흡음이 우수한 석면 등이 있다. 이러한 석재는 압축강도가 크고 외관이 장중해서 디자인적으로 용이하지만 운반이 어렵고 가공이 어렵다는 단점이 있다. 그리고 인장강도 1/20으로 굉장히 낮고 내진성이 부족하다.
돌을 처음 채석하고 건축용으로 사용하는데 일련의 과정을 거친다. 우선 원석의 두드러진 면과 크게 튀어나온 부분을 쇠메를 이용해서 혹두기를 한다. 그 후에 정(정사용)을 이용해서 평평하게 다듬는 정다듬을 하고, 이후 도드락을 이용해서 다듬는다. 그리고 외날 망치나 양날 망치를 이용해서 잔다듬을 하고 마지막에는 금강사나 숫돌을 이용해서 광을 낸다. 한편 기계를 사용할 때는 화염분사법, 그리더 등을 이용해서 마감하기도 한다.
2) 돌 쌓는 방법 : 돌을 쌓는 방법에는 벽돌처럼 잘 가공된 석재를 일직선으로 쌓는 바른층 쌓기, 면이 거칠거나 모진 돌을 연속적으로 쌓는 허튼층 쌓기, 그리고 막 쌓은 것처럼 보이는 층지어쌓기, 허튼쌓기 등이 있다.
돌은 압축강도가 크기 때문에 압축력을 받는 곳에 사용되지만, 지진에 대한 저항이 약하기 때문에 큰 구조에 사용하기 힘들다. 그래도 과거 집을 짓거나 성을 짓는데 다양한 방법을 사용되고 발전해 온 만큼 외관이나 역사에서 나오는 분위기는 아름다운 구조인 것 같다.
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