005.2 : 과도한 열교현상

Joseph Lstiburek

AUGUST 15, 2008

좋아, 벽의 영역은 쉽다. - 외부 단열. 이제 이것은 보기 싫다. 프레임을 어떻게 다룰까? Infill wall(충진된 벽)에서 금속 스터드 외부 단열과 마찬가지로 프레임을 통과하는 단열 작업을 하는 것은 어떨까? 아직 아니다. 외장마감과 구조물 사이에 외부 단열재로 마감재를 어떻게 지지할까? 건축가들이 좋아하고 고객이 원하는 석재 마감(masonry veneer)은 일반적으로 콘크리트 슬래브 엣지에 주조된 플레이트로 용접되어 완화 앵글로 지지된다.(그림2) 또는 열 전도성이 더 높은 완화 앵글은 구조 프레임에 직접 부착된다.

그림2 : "Clint Eastwood" Thermodynamics - "The Good"은 오프셋(상쇄)과 외부 단열재를 사용한다. "The Bad"은 외부 단열재만 사용한다. "The Ugly"는 둘 다 사용하지 않는다.

2차 열 전달이 좋지 않기 때문에 외부 단열재를 뒤집힌 앵글에 설치하는 것은 많은 도움이 되지 않는다.(이전 금속 스터드 열 제거 효율 참조) 당신은 금속 앵글에 훨씬 더 많은 돈을 쓴다. 이제 외부 단열의 두께를 수용할 수 있을 만큼 크고 순간 하중을 처리할 수 있을 만큼 두꺼워야 한다. 두꺼운 앵글은 열을 더 빨리 전달하기 때문에 실제로 얻는 것보다 더 많이 잃게 한다. 그래서 우리가 돈을 많이 쓰고 보상으로 얻는 것이 거의 없다면, 적어도 우리는 일관적이다.

우리는 프레임의 면에서 "오프셋"으로 금속 앵글을 세워서 이 문제를 해결할 수 있다. "금속'C-section'", 튜브 또는 나이프엣지가 구조 프레임에 간헐적으로 부착되어 금속 앵글이 프레임으로부터 떨어져 있도록 한다.(사진6) 이제 여러분은 작은 표준 크기의 금속 앵글을 사용할 수 있다. 왜냐하면 그 돌출부가 모든 일을 하기 때문이다. 그것들은 구조 기술자들을 걱정시키는 "순간" 일을 처리한다. 이 접근법은 슬래브 엣지의 치수 변동을 더 잘 수용하고 빗물처리 디테일을 개선할 수 있다는 추가적이 이점을 제공한다.

사진6a : Offset Relieving Angle - 벽돌 마감의 앵글 금속 서포트는 구조 프레임으로부터 떨어져 있어 외부 단열재가 지나가게 한다.

사진6b : Offset Relieving Angle - 돌 마감의 앵글 금속 서포트는 구조 프레임으로부터 떨어져 있어 외부 단열재가 지나가게 한다.

그래, 그렇게 못 생기지 않았어. 못 생긴걸 원한다면 내가 너한테 못 생긴 발코니를 주겠다. 전형적인 발코니는 구조용 슬래브의 일부로서 외부로 돌출된 구조 프레임을 지나 저기 파란 하늘에 닿는다.  - 궁극의 열교현상.(사진7) 이 문제에 대한 간단한 답은 발코니를 없애 버리는 것이다. 불행히, 대부분의 정말 나쁜 생각들과 마찬가지로, 그들은 파충류 뇌 같은 비논리적인 매력을 가지고 있다. 왜 그렇게 만들까? 발코니는 절대 사용되지 않는다. 흡연자들을 제외하고 발코니 위에 있는 사람들을 본 적이 있나? 주제에서 벗어났군. 모든 논리에도 불구하고 우리는 발코니를 갖게 될 것이다.

사진7 : The Ultimate Thermal Bridge - 발코니는 구조를 가로질러 가능한 모든 BTU가 전달되도록 공기의 열을 전환하는 효율적인 콘크리트이다.

슬래브를 떠받치는 것보다 "off-set"지점의 서포트를 신경써라. 이것은 파사드와 연결되어 있다.(사진8, 사진9) 발코니는 벽과 틈이 있는 프리캐스트 유닛이고 외부 단열재가 발코니와 건물 구조프레임 사이를 지나 갈 수 있다. 

사진8 : Balcony Offset Point Supports - 프리캐스트 발코니가 간헐적으로 지지되어 열교가 사라진다.

사진9 : Mind the Gap - 프리캐스트 발코니의 틈이 간헐적으로 유지된다. 외부의 단열이 적용되는 발코니와 구조.

만약 당신이 연결된 파사드를 원하지 않는다면? 앞서 말한 "off-set"지점 서포트를 사용해라. 그러나 이제 발코니 프리캐스트 유닛과 구조물 프레임 기둥을 나사산이 있는 타이로드로 매단다. (사진10) 

사진10 : Hang in There - 오프셋 지점 서포트와 타이 로드의 결합

Stand-alone 서포트 구조는 어떻나?(사진11) 아니면 Stand-alone의 반을 구조에 고정시키고 자체 부두처럼 만든다. 마지막으로, 구조 엔지니어 동료들이 제공하는 매우 인상적인 혁신은 구조 슬래브의 철근에 용접된 스테인레스강 로드이다. 이 로드는 단열의 역할을 하는 폼 블록을 통과한다. 로드는 압축 및 장력 부하를 모두 수용하기 위해 위아래로 비틀린다.(사진12)

사진11 : Stand-Alone Balcony - 발코니는 자기만의 구조적 프레임과 기초를 가지고 있다.

사진12 : Structural Innovation - 슬래브~발코니 연결부의 단열. 스테인레스강 로드는 구조 슬래브에 보강 철근에 용접된다. 이 로드는 단열의 역할을 하는 폼 블록을 통과한다. 로드는 압축 및 장력 부하를 모두 수용하기 위해 위아래로 비틀린다.

돌출된 구조 부재를 사용하면 이 접근 방식을 훨씬 더 쉽게 적용할 수 있다.

열교와 함께 살아야 한다고 누가 그러겠나? 에너지 효율에 대해 진지하게 생각해 보라. 열교에 대해 진지하게 생각해 보라. 즉, 금속 스터드 및 구조 프레임의 외부 단열, 벽돌 마감용 오프셋 완화 앵글, 발코니 및 돌출구조 부재에 대한 일부 심각한 구조적 열 사고 방식 등이 포함된다. 기계 공학자들은 구조 공학자들에 대해 더 잘 알아야 할 것이다. 그리고 나서 우리 둘다 건축가와 대화를 해야 한다. 흥미로운 시기가 다가오고 있다...