목구조 내화성능

정의와 핵심 개념

목구조 내화성능은 주요구조부가 화재에 일정 시간 견디는 성능이다.

핵심 키워드는 내화구조, 주요구조부, 내화시간, 방화구획이다.

목재는 가연성 재료라서 이 능력을 별도 설계로 보강해야 한다.

주요구조부와 내화구조

건축법상 주요구조부는 내력벽, 기둥, 바닥, 보, 지붕틀, 주계단이다.

사이 기둥, 최하층 바닥, 작은 보, 차양 등은 구조상 중요하지 않은 부분이다.

주요구조부는 붕괴를 막아야 하므로 내화구조가 원칙이다.

그 밖의 부분은 연소 확산을 막는 수준이면 충분하다.

탄화층과 단면 보호

목재는 가열되면 표면이 탄화되고, 탄화층이 내부를 보호한다.

탄화층은 열 전달을 줄여 내부 단면의 강도 저하를 늦춘다.

그래서 설계는 탄화 여유 두께를 더하거나 피복재로 감싸 단면을 확정한다.

접합부 철물은 열전도가 빨라 먼저 약해지므로 목재로 덮어 보호한다.

탄화 깊이 계산

이 예는 가정한 값으로 계산하는 가상의 예다.

탄화 깊이는 탄화속도에 가열 시간을 곱해 구한다.

먼저 한쪽 면의 탄화 깊이부터 구해 보자.

잔존 단면 계산

4면이 가열되면 가로와 세로 양쪽에서 탄화 깊이만큼 단면이 줄어든다.

한쪽 면의 탄화 깊이는 39mm다.

가로와 세로는 각각 300mm에서 양쪽 39mm씩을 빼 222mm가 남는다.

남은 단면은 원단면 면적의 약 55%이다.

시험에서 자주 틀리는 점

시험에서 자주 틀리는 실수를 세 가지 짚어 보자.

첫째, 목구조를 가연재라서 내화가 불가능하다고 단정하면 안 된다.

둘째, 건축법 시행령의 층수·면적 조건을 생략하거나 혼동하면 안 된다.

셋째, 계단은 피난 경로이므로 재료 조건을 빠뜨리면 안 된다.

정리

정리하면 목구조의 내화 성능은 단면 크기 한 가지로 확보하지 않는다.

탄화 여유 두께와 피복재, 접합부 보호, 방화구획을 함께 설계한다.

답안은 법정 기준을 먼저 쓰고 성능 설계를 대안으로 덧붙인다.