양중장비 (출처 : 건축시공학/ 한솔아카데미)

양중장비 (출처 : 건축시공학/ 한솔아카데미)

- 양중장비란 자재를 상하 또는 좌우로 운반하고 작업자를 건축물의 상하로 이동시키기 위하여 사용되는 장비를 말함.

1. 양중장비의 분류
- 양중의 대상에 따라 양중장비를 분류하면 아래 표와 같음.

양중장비의 분류

크레인의 종류

 

2. 타워크레인
- 건설공사에 필요한 장비는 대형화 추세이며, 골조공사, HVAC장비, PC부재 등 대형 및 중량의 자재는 타워 크레인으로 양중됨.
- 타워 크레인의 설치, 운영, 해체 계획은 공사관리에서 매우 중요함.
- 타워크레인은 운전과정, 마스트 상승 및 해체시 사고가 자주 발생하며, 사고가 나면 대형사고로 이어질 가능성이 크므로 설치과정에서 기초에 단단하게 고정하고 당김 줄의 상태가 견고한 지 정기적으로 점검해야 함.

타워 크레인

 

1) 타워크레인의 설치계획

(1) 장비 선정시 검토사항
- 골조공사의 용량, 특히 철골부재의 용량을 반드시 검토해야 함.
- 그 외에 중량설비(보일러, HVAC 등)의 최대용량 등을 검토하고 높이에 따른 셋 백(Set Back)위치, 동선계획, 안전조건, 마스트 등의 상승방법, 구조체 보강방법 등을 고려하여 장비를 선정해야 함.

(2) 크레인 상승방식(베이스 상승방식)
- 크레인 자체를 상승시키는 것으로, 초고층일 경우 적용하는 방식임.
- 엘리베이터 코어 웰(Core Wall)에 설치하여 외부마감과 간섭이 없고 구조보강이 용이함.
-상승에는 2일 정도가 소요되며, 골조공사의 진행에 따라 한번에 4개 층씩 클라이밍(Climbing)함.

(3) 마스트 상승방식(베이스 고정방식)
- 건물 외주부에 설치하므로, 코어 월이 없는 건물에 유리하나, 외벽 공사의 마감에 영향을 줌.
- 텔레스코핑 마스트 가이드(Telescoping Mast Guide)을 이용하여 유압 잭(Hydraulic Jack)으로 상승시킴.


2) 타워크레인의 분류

(1) 설치방식에 의한 분류
- 고정식과 주행식이 있음.
- 고정식은 철근콘크리트 기초 또는 철골 등에 타워크레인을 고정하는 방식이고, 주행식은 레일을 설치하여 타워 크레인이 레일을 따라 이동할 수 있게 만든 방식임.


(2) 상승방식에 의한 분류
- 크레인 상승식과 마스트 상승식이 있음.
- 크레인 상승식은 크레인 본체아 마스트가 함께 상승하는 방식이고, 마스트 상승식은 마스트를 이어붙이고 유압잭으로 크레인 본체를 밀어 올려서 상승하는 방식임.

(3) Jib의 형상에 의한 분류
- 경사 집 형(Luffing Jib Type)과 수평 집 형(Trolley Jib Type)이 있음.
- 경사 집 형은 집을 상하로 이동시키면서 회전반경을 조절하는 형식이고, 수평 집 형은 집은 수평으로 고정되어 있고 트롤리가 이동하면서 회전반경을 조절하는 형식임.


3) 타워크레인의 기초 및 보강

(1) 강말뚝방식
- 강말뚝 방식은 탑다운공법을 채택하는 경우에 적용되며, 조기에 사용할 수 있음. 
- 비교적 경제적이고 양생이 필요없지만, 용접 품질 및 지지력 확보에 주의해야 하고 크레인이 흔들리기 쉬움.

강말뚝방식

 

(2) 독립기초 방식
- 독립기초를 만들어 설치하는 방식으로 임의의 위치에 간단하게 설치할 수 있음.
- 부지에 여유가 있는 경우에 채택하며 안정적이고 튼튼한 방식임.

독립기초 방식

 

(3) 영구구조체 이용방식
- 본 구조물에 설치하는 방식으로 도심지 공사에서 주로 채택됨.
- 콘크리트 강도가 적정치에 도달한 후에 설치해야 하므로 조기 사용이 어려움

영구구조체 이용방식

 

4) 타워크레인의 설치

타워크레인설치

 

(1) 건물내부에 설치할 경우
- 건물내의 작업반경이 큼.
- 기초로 본체 구조물을 이용함.
- 해체가 불폄함.

(2) 건물외부에 설치할 경우
- 별도의 기초를 만들어야 함.

(3) 크레인간의 레벨 차이를 둠

(4) 회전시 이격거리를 확보함.

(5) 작업구간이 회전반경내에 있도록 하며, 공유 작업면적을 갖게 함.

 

타워크레인 설

5) 타워크레인의 보강
- 타워 크레인의 강풍, 지진 등에 의해 넘어지지(=전도) 않도록 벽체에 고정(Wall Bracing)하거나 와이어 로프로 지반 기초에 지지(Wire Bracing)하여 타워 크레인의 안전을 확보하는 것임.
- Wall Bracing 시에는 Bracing지지점에서 슬래브 연단까지의 거리 1000mm는 모든 방향으로 확보하여야 함.
- Bracing이 슬래브에 면외 함을 유발하지 않아야 하므로 가능하 한 슬래브 면과 밀착되어 수직 이격거리가 최소화되도록 시공함.

월브레이싱

월브레이싱

 

- Wire Bracing 방법은 강풍 등으로 와이어가 느슨해져 안전성이 떨어질 수 있지만, 불가피하게 사용할 경우, 지면과 와이어가 이루는 각도가 60도 이하가 되도록 고정함.
- 와이어 로프가 정착되는 콘크리트 블록은 1개소에 최대 25tonf이상의 하중이 작용하므로 1개소 정착 블록에 2조 이상의 와이어를 정착하지 않도록 주의함.

- 보강간격 및 방법의 상세는 장비 메뉴얼이 따르며, 구조계산으로 안정성을 확인해야 함.

 

 

6) 종류별 특징

(1) T형 크레인
- 보편적인 타입으로 작업반경내에 장애물이 없을 때 주로 사용
- 암(Arm) / 지브(Jib)가 수평이고 트롤리가 붐에 따라 앞뒤로 움직이며 작업반경 조절(수평 회전만 가능)
- 안전성이 높고, 소비전력이 비교적 작음
- 작업성이 좋고, 월 사용료가 비교적 저렴

(2) 러핑(Luffing) 크레인
- 상하 기복형
- 이동식 크레인 처름 Jib을 상하로 움직여 작업할 수 있어서(즉, 수평 및 수직방향 회전가능) 작업성이 떨어지지만, Jib의 회전으로 발생하는 지상권 침해를 예방할 수 있음.
- 도심지 현장이나 협소한 공간에서 작업이 용이하며, 인양능력은 작지만, 주위 장애물에 대한 적응성이 좋음.
- T형에 비해 고가이며, 초고층 건물에서 많이 사용됨.
- 기초 수직이동(베이스 상승)방식은 기초에 걸리는 축력 및 모멘트가 크기 때문에 구조체 보강을 실시해야 함.


7) 타워크레인의 안전

(1) 타워 크레인은 최초 건설기계 등록 이후 검사, 설치, 사용, 해체 과정을 반복함. 현장 반입전에 마스트, 볼트, 핀, 트롤리, 후크 등 부재, 부품, 안전장치 등을 육안(외관)검사하고 필요시 비파괴 검사를 시행함.
(2) 신규 등록 검사후 사용중 정기검사와 구조변경검사 등을 단계적으로 그리고 필요시 실시함.
(3) 설치후 6개월마다 시행하는 정기검사에서는 안전장치 작동 여부, 볼트와 핀 체결 상태, 하중 테스트, 등록증에 기재된 정기검사에서는 안전장치 작동여부, 볼트와 핀 체결상태, 하중테스트, 등록증에 기재된 사항과 동일성 여부 등을 실시하는 구조변경 검사는 와이어로프 등 구조변경시 적정 규격준수 여부등을 검사하는 것임.

(4) 장비의 노후화로 인한 안전사고를 예방하기 위하여 연식 15년이상된 타워크레인은 현장설치전 비파괴검사, 안전검사 등 실시여부를 반드시 확인하도록 하고 있음.
(5) 규칙적으로 장비를 점검하고 적정 인양 하중을 초과하지 않도록 하며 운전 중 신호수를 배치함.

(6) 순간풍속 10m/sec이상, 강수량 1mm/hr이상, 강설량 10mm/hr이상시 설치, 인상, 수리, 점검, 해체 작업을 중지하고 순간풍속 15m/sec이상 시에는 운전작업을 중지함.
(7) 흔들리기 쉬운 자재는 가이드 로프를 사용하며, Jib 및 Hook의 위치가 제 위치에 있는 지 수시로 확인함.

(8) 타워크레인 설치 인상 해체시 투입되는 작업자는 보통 3~5명으로 안전사고 발생시 다수의 재해자가 발생하므로 주의하며 중 재해유형 및 대책은 아래 표와 같음.

타워크레인의 재해 유형, 원인 및 대책

 

 

8) 타워크레인의 해체
- 마스트 상승 방식은 텔레스코픽 작업을 실시하여 마스트를 자체 해체후 이동식 크레인으로 집 및 몸체를 해체후 반출하며, 작업공간이 필요함.
- 크레인 상승(Floor Climbing) 방식의 경우에는 해체용 장비의 실치 및 반출계획을 사전에 충분히 검토후 수립하여야 함.

타워 크레인 해체

 

3. 리프트
- 가이드 레일을 따라 상하로 움직이는 운반구(Cage)를 매달아 화물이나 사람을 운반하는 설비로 호이스트라고도 함.
- 공사현장의 매우 중요한 수직운반 수단이므로 어떠한 규모나 속도의 리프트를 선정해야 사업관리의 효율성이 극대화되는 지 크레인 등 다른 양중장비와 적정 조합을 검토함.
- 리프트의 설치, 운전, 해체시 다음 사항을 유의함.

리프트

 

- 리프트는 신축할 건축물에 인접하여 가설기초 위에 설치하고, 철근콘크리트구조체에 가새 등을 이용하여 고정시킴.
- 마스트와 구조물을 연결하는 월타이(Wall-Tie) 고정볼트는 사전에 매입하는 엠베드 방식을 원칙으로 하지만, 불가능할 경우 타공방식으로 함.

- 지상 방호울은 1.8m 높이까지 설치하여야 함.
- 확실하게 접지하고 폭풍, 폭우 및 폭설 등의 악천후 시에는 작업을 중지함.

- 순간 풍속이 10m/sec초과 시에는 사고 방지를 위해 점검을 금지하고 15m/sec 초과시에는 운행을 해서는 안됨.

- 과부하방지 장치, 상하한 리미트 스위치, 낙하방지 장치(Governor) 등 안전장치가 정상적으로 작동하는 지 점검 확인함.
- 운반구에 적재하중의 110%이상 하중 적재시 경보음이 발생하고 리프트의 작동을 정지시키는 장치 
- 운반구가 정격속도를 초과하여 하강시 기계적으로 정지하여 주는 장치


1) 종류
(1) 저속 리프트
- 저속용(40m이하/ 분) 장비로써 국내 인화물용 장비로 가장 널리 사용
- 자력으로 클라이밍이 가능

(2) 고속 리프트
- 초고층용 고속(90~100m/분) 장비로 2.7톤까지 양중 가능
- 마스트 높이 250m 정도
- 국내 보유대수가 많지 않아 장비 가동 현황 파악 필요

(3) 장스팬 리프트
- 중소형 자재 양중장비로 타워크레인의 보조장비 기능을 함
- 자재 양중 및 승용 겸용 가능

 

 

2) 리프트설치

(1) 건물 외벽에 설치시 : 마스트를 월 타이를 이용하여 슬래브에 앵커로고정
(2) 가설 구대에 설치시 : 마스트를 월타이를 이용하여 철골 보에 용접하거나 고력볼로 고정
(3) 구조물에서 띄는(이격) 거리 : 10~20cm(표준 15cm)


4. 기타 양중장비

1) 휠크레인
- 휠크레인은 하이드로크레인(Hydraulic Crane)이라고 불리며, 그 종류로는 Truck Mounted Crane, Rough Terrain Crane, All Terrain Crane, Cargo Crane 등이 있음.
- 대형 차체에 크레인을 실은 것으로 조작이 쉬워 주로 항만 및 공장의 하역작업과 증소규모의 건축공사와 플랜트공사 등에서 사용됨.
- 크롤러 크레인의 무한궤도(Crawler)를 고무타이어의 차량으로 바꾼 주행장치가 있음.
- 상부 프레임에 엔진, 펌프, 붐 호이스트, 카우터 웨이트, 운전석이 있으며 하부 프레임에는 트럭이 장착되어 있음.

휠크레인

2) 크롤러 크레인
- 굴살기 본체에  붐과 훅을 설치하는 것으로서 붐 감아올림 로프와 하중 감아올림 로프, 훅 등으로 구성됨.
- 아랫부분 구조가 무한궤도식으로 되어 있어서, 휠 크레인과는 달리 일반도로를 주행할 수 없으나, 기계장치의 중심이 낮아 안정성이 매우 좋으며, 30% 경사진 곳에도 올라갈 수 있음.
- 용량이 같을 경우, 휠 크레인보다 경제적이며, 지반이 약한 곳이나 좁은 곳에서도 작업이 가능함.

크롤러 크레인

3) 가이데릭
- 양중능력이 좋아 중량물의 장내 운반에도 쓰이며 모든 공사에 유효하게 사용됨.
- 7.5톤 데릭의 1일 세우기 능력은 철골 15~20톤임.
- 일반적으로 설치에 15일, 해체에 7일 정도 걸리고 자체가 대형의 중량물이므로 기초가 안전해야 함.
- 붐의 길이는 마스트 보다 짧게 하며 당김줄은 지면과 45도 이하가 되도록 함.

가이데릭

 

4) 스티프 레그 데릭
- 가이 데릭은 수평 방향의 이동이 곤란하나, 스티프 레그 데릭은 삼각형 토대 바퀴가 있어 수평 이동이 가능
- 층수가 적고 긴 평면 건물에 적당하고 당김 줄을 마음대로 맬수 없을 때 사용
- 붐의 길이가 마스트보다 길며 회전범위는 270도, 작업범위는 180도임.

스티브 레그 데릭

5) 진폴
- 1개의 기둥을 세워 철골을 메달아 세우는 매우 간단한 장비임.
- 소규모 또는 가이 데릭을 설치할 수 없는 펜트하우스 등의 돌출부 작업에 주로 사용됨
- 중량재를 달아 올리기에 적당

진폴

 

6) 윈치
- 권양기라고도 하며 원통형의 드럼에 와이어 로프를 감아, 도르래를 이용해서 중량물을 옮기는 데 사용함.
- 드럼의 수에 따라 단동, 복동, 다동 윈치로 나뉨
- 기계공장 등에서 중량물 운반을 비롯하여 건축, 토목, 선박, 광산 등에서 사용됨.

윈치

 

7) 체인블록
- 도르래, 톱니바퀴, 쇠사슬 등을 조합하여 무거운 물건을 달아 올리는 데 사용
- 조작용 체인을 손으로 잡아당기거나 체인 폴리(체인 블록의 한 부분으로 체인치차, 체인차라고도 하며 체인을 거걸은 이빨을 갖는 치차)의 회전을 평기어로 감속하여, 훅이 달린 짐 올리기용 체인을 감는 구조로 되어 있음.
- 소형이고 가벼우며, 또 값이 저렴하기 때문에 공장 내 또는 작업장 등에서 널리 사용됨

체인블록

 

8) CPB(Concrete Placing Boom)
- 초고층 건축물의 콘크리트 타설에 사용하는 장비
- 펌프카의 붐을 분리하여 층고에 관계없이 클라이밍하면서 콘크리트 타설
- 콘크리트 펌프로 압송후 CPB를 이용하여 타설하는 것이 보통임.

CPB

 

9) 참고사항 : 거증기
- 우리나라에서 사용된 최초의 양중 장비로 1796년에 수원성을 축조할 때 이용했던 거증기라고 할수 있음.
- 거증기는 정약용이 고안한 기계로, 도르래의 원리를 이용하여 작은 힘으로 무거운 물건을 들어 올릴 수 있게 한 장치임.

거증기

 

- 정약용은 정조가 중국에서 들여온 <기기도설>이란 책을 참고하여 거중기를 개발하였음.
- 거증기는 위에 네게, 아래에 네개의 도르래를 연결하고 아래 도르래 밑으로 물체를 달아메고, 위 도르래의 양쪽으로는 잡아 당길 수 있는 끈을 연결함.

- 그 끈을 물레에 감아 물레를 돌림에 따라 도르래에 연결된 끈을 통해 물체가 위로 들어 올려지도록 했음.
- <화성성역의궤>에 완전히 조립된 모습의 전체 그림과 각 부분을 분해한 그림이 실려 있음.
- 그 책에는 수원성 즉, 화성공사를 위해 제작한 기구의 종류와 수량이 나와 있는 데, 거증기는 1대가 사용되었으며 왕실에서 직접 제작하여 공사현장에 내려 보냈다고 전해짐.
- 아래 그림은 거증기의 모습을 복원한 것이며, 경기도 박물관에 전시되어 있음