경량철골골조 지붕 트러스 구조의 이해

 저번시간에 알아본 경량철골 구조물의 제작에 관한 학술적 근거 중 줄용접과 점용접, 볼트 체결 시 강도에 대해 알아봤습니다. 

 

 이번 시간에는 경량철골골조 중 지붕을 제작할 경우 사용되는 구조로 트러스 구조의 종류와 특징에 대해 알아보겠습니다. 

트러스 구조의 종류

 

 트러스 구조는 많이 사용하는 하우(howe) 트러스, 플렛(pratt) 트러스, 와렌(warren) 트러스 등이 있습니다. 그중 지붕 모양의 킹 포스 트러스로 적용이 되죠.

 

 이 외에도 많은 트러스 구조가 있습니다. 경량철골에 많이 사용되는 트러스는 주로 플렛 트러스를 킹 포스트로 제작합니다. 많이 보시는 박공형 지붕 모양입니다. 

 

 사실 경량 철골에 적합한 트러스는 평지붕의 경우 플렛 트러스이고, 박공의 경우 핀크(fink) 트러스가 적합합니다. 하지만 박공의 경우 핀크 트러스를 사용하는 경우는 거의 없습니다. 제작이 까다롭고 단독 주택의 경우 그 정도의 강도가 필요하지 않기 때문이죠. 

 

 결론적으로 보면 일반 단층 주택의 경우 트러스 구조로 제작만 되면 하중 강도는 차고 넘치게 나옵니다. 문제는 공간이죠. 킹 포스트 트러스의 경우 지붕 대부분을 사용할 수 없기 때문에 최대한 낮게 제작을 하지만 그렇게 하더라도 공간 로스가 심하고 너무 낮은 경우 경사도가 낮아 원활한 배수가 힘들죠.

 

 그래서 저희가 사용하는 방식은 가위트러스입니다. 시저 포스트 트러스라고도 하는데 시저의 뜻이 가위입니다. 박공 모양으로 내부 공간을 상당 부분 사용이 가능하기 때문에 저희가 주로 사용합니다. 

 

 지금부터 나오는 내용은 ' 폐단면 냉간성형강 가위트러스의 휨 성능에 대한 연구' 2002년 10월 26일 발표 논문을 토대로 작성되었습니다. 이런 좋은 시험을 해주셔서 감사드립니다. 

가위(시저) 트러스의 특/장점

※ 논문이 오래되어 글씨와 사진이 잘 보이지 않아 제가 다시 이미지를 제작했습니다. 

 

실험방법

 옆에 보는 것과 같이 가위 모양으로 제작된 트러스로 복부재의 간격은 800mm, 스팬길이는 5000mm, 트러스 간격은 600mm로 실험을 진행했습니다. 

 

 

 

 

 그림과 같은 트러스를 총 6개를 준비하고 2개씩 짝을 이뤄 600mm 간격으로 배치하고 (스터드라고 하는데 c형강을 이용한 것 같습니다.) 스터드를 이용해 상부 2곳 하부 4곳을 육각 피스로 브리징 했습니다. 

가력 장치 

약 300톤의 하중이 가능한 장비를 준비해 4곳의 힌지를 장착하고 순차적으로 압력을 가합니다. (설치 사진이 있지만 전혀 판별이 불가합니다.)

 

여기서 잠깐!! 모든 구조적 단점을 보완한 저희가 제작하는 10평형 체류형 쉼터를 확인해 보세요!!

경량 철골 골조로 제작하는 체류형 쉼터 10평 (3m x 9m) 지금 제작해야 합니다.

 

실험 결과

 최대 하중은 2.25tf입니다. 이걸 면적당 하중으로 변환하면(tf/㎡) 0.45 tf/㎡가 됩니다. 여기서 중요한 건 골조만 설치하고 내용이고 실제 공사에서는 이보다 더 많은 브리징이 이뤄지고 페널이나 합판, 목재 같은 마감재가 추가되기 때문에 면적당 하중은 더 높습니다. 

 

 하지만 이 결과로만 확인해도 1㎡당 450kg을 버티는 수준이기 때문에 저 작은 공간에 80kg 성인 5명이 올라가도 버티는 수준입니다. 천재 기준으로는 트러스 2개가 2.25 톤을 버티기 때문에 구조는 정말 튼튼합니다.

종국 파괴 모드(파괴 양상)

 시험은 여기서 끝이 아니라 종국 적으로 파괴 어떠한 모양으로 파단되는지 확인했습니다. 최고 하중에 도달하고 파괴 양상으로 들어가면 3 모델 모두 상현재가 좌굴이 발생합니다. 최초 휨 좌굴이 발생합니다. 그 상태로 계속적인 하중을 가하면 국부좌굴이 발생하고 약 80mm의 국부 좌굴이 발생하면 클린칭 접합부가 탈락이 됩니다. 

결론

 가위(시저) 트러스는 구조상 튼튼하고 하중 강도가 높아 제대로 시공만 하면 공간 활용에도 뛰어난 제작법입니다. 저희는 꾸준히 이 방식으로 제작해 왔기 때문에 안전하고 믿을 수 있습니다. 

 

 경량철골골조 제작이나 건축 문의는 언제든 연락 주시면 친절히 상담드리겠습니다. 010-3783-5462