6. 지붕 데크 기판
1) 개방 프레임(open framing) 2) 데크(deck)
(1) 나무 데크(wood deck) (2) 경질 단열재가 있거나 없는 금속 데크
지붕 하부 구조는 지붕 시스템에 필수적인 부분입니다. 그것은 금속 지붕 강판 바로 아래에 있으며, 두 가지 주요 기능을 수행합니다.
첫째는 금속 지붕재가 부착되는 받침대 역할을 합니다. 금속 지붕의 경우 지붕 하부 구조는 강판을 고정하는데 사용되는 화스너와 클립을 고정시킵니다. 화스너와 클립은 하부 구조물에 부착됩니다.
두 번째는 지붕 하부 구조는 부재로서의 역할을 하여, 적재 하중(live load)과 사하중(lead load) 모두의 중량을 도리(purlins) 또는 지지 들보(supporting joists)에 전달합니다. 적재 하중(live load)은 바람, 눈, 비, 이동 설치 장비, 사람의 통행을 포함한 지붕에서 발생할 수 있는 모든 것을 포함합니다. 사하중(lead load)에는 HVAC 장치와 지붕 데크 자체를 포함한 지붕 자재의 무게가 포함됩니다. 대부분의 데크는 격벽(칸막이 벽)처럼 작동해야 하며, 바람과 지진 운동과 같은 기타 측면 힘을 건물의 구조 프레임으로 전달해야 합니다.
설치자가 특히 주의해야 할 몇 가지 추가 지붕 하부 구조 요구 사항은 다음과 같습니다.
① 확실한 배수를 위한 적절한 기울기 제공해야 합니다. 적절하게 경사진 지붕은 비가 내리는 것을 멈추고 48시간 후에는 고여 있는 물의 흔적이 없어야 합니다.
② 예를 들어, 설계, 집중 및 균일한 하중을 수용할 때, 데크의 처짐을 전체 스팬의 1/240th로 제한합니다. 이것은 1220mm 스팬을 사용하여 약 130kg 하중에 대해 5mm의 휨에 해당합니다. 일반적인 스팬의 처짐 제한은 아래 그림에 나와있습니다.
[지붕 처짐(deflection) 제한]
③ 금속 지붕 강판은 열팽창 및 수축과 같은 지붕 시스템 구성 요소의 움직임을 수용합니다.
④ 두 가지 주요 지붕 하부 구조 설계가 이러한 기능을 수행하고, 위에서 언급한 요구 사항을 충족시키는 데 사용됩니다.
이들은 오픈 프레밍(open framing) 및 데크 기판(deck substrates)으로 불립니다. 이들 이름은 구조 특성을 나타내며, 아래 6장 개방형 프레밍 및 데크에서 자세히 설명합니다.
설치자의 주요 관심사는 두 유형의 하부 구조에 대한 하부 구조 표면 자체입니다. 각 표면은 금속 지붕 적용에 적합해야 하며, 설치 전에 주의 깊게 검사해야 합니다. 표면은 부드럽고 직선이어야 하며, 요철이 없어야 합니다. 데크는 화스너, 쓰레기 및 파편이 없이 깨끗해야 합니다. 지붕 하부 구조는 수직, 사각으로 정렬되어야 합니다. 모든 표면 결함은 지붕 강판을 통해 전달되며, 지붕 설치 후에도 보입니다.
들보(joist) 제조업체는 일상적으로 위로 휘게하여(camber) 들보를 구성합니다. 캠버(camber, 위로 휨)는 들보에 하중이 가해지면 “평평하게(flatten)”되는 들보에서 곡률(만곡, curvature) 또는 사전 응력(pre-stress)을 형성합니다. 상대적으로 무거운 사하중을 지원하는 바닥 시스템에서 적합할 수 있는 캠버(camber)는 상대적으로 가벼운 사하중을 지원하는 지붕 들보에서는 적합하지 않을 수 있습니다.
지붕 들보(특히 길이가 긴 스팬)에 휨에 의해 만들어진 “언덕”과 “골짜기”는 미학적으로 받아들일 수 없으며, 설치를 더욱 어렵게 만들 수 있습니다. 이러한 이유로, 제조업체의 표준량보다 덜 또는 전혀 없는 휨 보강재를 사용하는 지붕 들보가 지정되고 사용됩니다. 확인되지 않은 경우, 지붕 설치가 시작될 때까지 이러한 오류가 보이지 않을 수 있습니다.
1) 개방 프레이밍(open framing)
오픈 프레임 기판은 지붕 강판과 화스너를 안전하게 고정하기 위해 보조 프레임 부재를 사용합니다. 흔히 도리(purlins), 바 들보(bar joists) 또는 이와 유사한 이름으로 불리는 부재들은 목재 또는 금속으로 만들 수 있습니다. 목재의 개별 조각, 성형된 강재 또는 여러 개별 조각으로 만든 트러스(truss) 모양의 부재를 보여줍니다. 개방 프레임은 무게를 지탱할 수 있고, 작업의 개방 영역의 크기를 확장할 수 있는 구조적 스타일 강판에서만 사용해야 합니다.
[나무 도리(wood purlins)의 일반적인 개방 프레임]
[성형된 강재 도리의 일반적인 개방 프레임]
[바 들보(bar joists)]
설치자는 지붕 강판을 고정하는데 사용되는 화스너가 작업에 사용되는 기판(금속 또는 목재)과 강판의 유형 둘 다 충족하는지 확인해야 합니다. 모든 설치 유형에서 개별 안전을 고려해야 합니다. 개방 프레임 설치는 지지대가 없는 넓은 개방 구역을 포함하며, 낙하하는 위험뿐만 아니라 재료나 공구를 떨어뜨리는 위험이 크게 증가합니다. 이 위험은 지붕에서 작업하는 사람들뿐만 아니라, 지붕 설치 중에 개방된 스팬 아래에서 작업하는 사람들에게도 적용됩니다. 개발 플레임 설비에는 추가 안전 장비가 필요할 수 있습니다.
2) 데크
데크 기판은 단단한 시트, 강판 또는 지붕 막이 적용되는 매우 근접한 데크 부재로 구성됩니다. 데크 부재는 목재, 금속 또는 복합 재료로 만들어 질 수 있습니다. 이 절에서는 나무와 금속으로 만든 데크에 대해서만 설명합니다.
데크는 비 구조 유형의 강판과 같이 사용할 수 있습니다. 구조 강판은 데크를 필요로 하지 않지만, 필요한 경우 하나 위에 설치할 수 있습니다. 데크 지붕은 설치의 일부로 경질 단열재를 포함하거나 포함하지 않을 수 있습니다. 경질 단열재는 이 장의 뒷부분, 10장 지붕 설계에서 자세히 설명합니다.
일부 지붕 데크 재료는 금속 지붕 강판을 설치하기 전에 방수 시트를 필요로 합니다. 많은 사람들은 방수 시트와 미끄럼 시트(slip sheet)를 요구할 수 있습니다. 방수 시트는 일반적으로 롤 형태로 제공되며, 아래 그림과 같이 다양한 재질로 제공됩니다. 또한 아스팔트 펠트(asphalt felts) 또는 지붕 펠트(roof felts)는 일반적으로 가장 널리 알려지고 사용되는 방수 시트입니다.
[다양한 방수 시트 소재를 사용]
[가장 일반적인 방수 시트는 아스팔트 펠트 또는 지붕 펠트]
데크에 방수 시트는 다음의 이점을 제공합니다.
① 지붕 강판과 지붕 데크 또는 기판 사이의 분리
② 지붕 강판 아래로 누출될 수 있는 물에 대해 처마에 적절한 배수 경로 제공
③ 2차적인 날씨로부터 보호
방수 시트는 지지되어야 하며, 열린 프레임 지붕 시스템에서는 사용되지 않습니다.
대부분의 방수 시트는 아스팔트, 합성품 또는 폴리머를 기반으로 합니다. 이 재질은 지붕의 금속 강판을 잡아 당기는 경향이 있어 강판의 열팽창과 수축에 따라 밑판이 늘어나고 찢어집니다. 일단 잡아당기고 찢어지면 방수 시트는 지붕 구조를 보호하지 못합니다. 따라서 일부 적용에서는 및 깔판 위에 설치할 슬립 시트가 필요할 수 있습니다. 슬립 시트는 지붕 강판이 방수 시트에 달라 붙지 않고, 자유롭게 팽창 및 수축할 수 있도록 방수 시트와 지붕 강판 사이에 표면을 제공합니다. 슬립 시트는 아래 그림에서 명확하게 볼 수 있습니다.
[슬립 시트(slip sheet)는 방수 시트와 지붕 강판 사이에 종종 설치됨]
방수 시트 및 슬립 시트가 사용되는 경우, 지붕 강판을 설치하기 전에 적절한 설치 및 손상 여부를 점검해야 합니다. 방수 시트와 슬립 시트는 강판 설치동안 설치자의 부주의, 공구 떨어뜨림 및 재료 미끄러짐으로 쉽게 손상될 수 있습니다. 설치 세부 사항은 10절, 지붕 설계에서 다룹니다.
(1) 목재 데크
목재는 단단한 지붕 데크의 건설에 자주 사용되는 다양한 재료입니다. 합판, OSB 및 개별 목재 판재는 단단한 지붕 데크로 사용되는 다른 형태입니다.
① 합판(plywood)
합판은 그림과 같이 주거 및 상업 데크용으로 많이 사용됩니다. 모든 지붕 데크는 미국 합판협회(APA, American Plywood Association) 등급의 외장재이어야 합니다.
[단단한 지붕 데크 기판인 합판]
대부분의 건축법규는 목재 패널에 라벨을 부착하여 미국 합판협회가 정한 표준을 준수하도록 합니다. 나무 패널에는 APA 상표가 붙어 있고, 지붕 강판을 설치할 부드러운 표면이 있는 것이 좋습니다. 아래 두 개의 그림에는 다른 합판 스탬프가 나와있습니다.
[상무부 표준 PS 1-83에 적합한 합판 스탬프]
[APA 성능 표준 PRP-100에 적합한 합판 스탬프]
스팬 등급은 강판을 수리하거나 교체하는 모든 사람에게 특히 중요합니다. 상기 그림의 두 가지 예는 모두 32/16으로 평가됩니다. 왼쪽 숫자(32)는 패널이 지지대를 가로지르는 긴 치수가 설치될 때, 지지대의 최대 중심 간격(inch)을 나타냅니다. 오른쪽 숫자(16)은 패널이 이중 바닥재의 보조 바닥으로 사용되는 경우 지지대의 최대 중심간 간격(inch)을 나타냅니다. 이 두 경우는 패널이 연속적이며 둘 이상의 범위에 걸쳐져 있다는 것을 가정합니다.
지붕 용도로 사용되는 합판의 최소 두께는 공칭 15/32inch 이어야 하고, 끝 조인트는 엇갈리게 배치해야 하며, 설치 설계 요구에 맞는 고정 장치를 사용해야 합니다.
② OSB(Oriented Strand Board)
합판처럼, OSB는 주거용과 상업용에 종종 사용됩니다. OSB(Oriented Strand Board)는 방수 접착제와 접착제로 교차 방향, 압축 및 접착된 직사각형 모양의 목재 가닥으로 만들어집니다. 교차 방향 구조는 OSB 소재에 강도와 강성을 양 방향으로 추가합니다. 지붕 데크에 사용되는 OSB는 APA 등급이며, 최소 두께는 15/32inch이어야 합니다.
③ 목재 판자 데크(wood plank decks)
개별 판자 지붕 데크는 일반적으로 건물 내부의 외관이 주요 고려 사항인 곳에서 사용됩니다. 합판은 견고한 목재 또는 적층된 보드일 수 있습니다. 단단한 목재 보드는 설치를 위해 사각형 모서리, 반 턱 겹치기(ship-lapped ends), 끝 겹치기 또는 혀 및 홈 모서리를 가질 수 있습니다. 적층된 보드는 설치를 위해 종종 혀와 홈이 있습니다.
합판 데크의 두께는 최소 25.4mm 이어야 합니다. 화스너 유형과 간격은 개별 설치의 설계 요구 사항에 따라 결정됩니다. 합판 데크의 수리 또는 교체할 경우 화스너 및 체결 패턴을 가능한 원래의 재료와 가깝게 일치시켜야 합니다. 변형은 데크의 강도에 영향을 줄 수 있으며, 설치된 금속 지붕 패널을 통해 볼 수 있습니다.
(2) 금속 데크에 단열재 사용 여부
금속 지붕 데크는 개별적으로 성형된 강판으로 구성됩니다. 이 강판은 강도와 강성을 위해 리브를 성형합니다. 다양한 리브 형상과 강판 두께는 지붕의 설계 요구 사항에 맞도록 사용합니다. 아래에 세 가지 일반 적인 형상이 나와있습니다.
[좁은 리브(narrow ribs)]
[중간 리브(intermediate ribs)]
[넓은 리브(wide ribs)]
대부분 권장 사항으로 최소 22게이지(0.76mm)와 G90 아연 도금을 요구합니다. 금속 데크 재료는 금속 구조가 사용되는 용접 또는 기계적 체결 장치에 의해 지지 구조에 고정될 수 있습니다. 용접 간격, 체결 유형 및 간격은 지붕 설계 요구에 따라 달라지며 다양합니다. 용접과 금속 데크 설치는 사용된 재료와 방법에 따라 추가 안전 및 건강 예방 조치가 있습니다. 항상 해당 위험, 경고, 주의 사항을 읽고 따라야 합니다.
① 경질 단열재
경질 단열재는 지붕 설치의 일부로 설치되는 경우가 많습니다. 정확하게 설치된 건물은 난방과 냉방 모두에서 에너지를 적게 사용합니다. 그러나 단열재는 체결을 위해 적합한 고정 표면을 제공하지 않습니다. 따라서 여러 가지 방법이 강판의 지원을 제공하는데 사용됩니다. 아래 그림과 같이 지붕 강판 클립과 베어링 플레이트(bearing plates)를 단열재 위에서 사용할 수 있습니다.
[베어링 플레이트(bearing plates)를 사용한 경질 단열재]
또 다른 방법은 단열재 사이에 Z 형상의 강철을 도리(purlins)에 사용하는 것입니다. 아래 그림에서와 같이 이러한 Z 형상의 강철은 강판 클립과 화스너를 고정시키는 견고한 표면을 제공합니다.
[Z 형상 도리(purlins)를 사용한 경질 단열재]
경질 단열재를 사용하는 한 가지 방법은 단열재 사이에 도리(purlins) 또는 battens을 사용합니다. 이것은 강판 설치를 위해 일관된 표면을 제공합니다.
요약하면, 지붕 데크는 금속 지붕 강판이 부착되는 구조입니다. 지붕 데크를 이해하는 것은 금속 지붕을 올바르게 설치하는데 중요한 열쇠입니다. 지붕 데크의 유형과 스타일은 화스너 선택 및 간격에 영향을 미치며, 설치 관리자가 지붕을 올바르게 설치하기 위해 수행해야 하는 추가 단계를 제공합니다. 밑판, 슬립 시트 또는 단열재와 같은 추가 항목은 설치자가 작업을 수행하는 방법과 지붕 설치를 시작할 수 있는 특정 항목을 직접 결정합니다.