KR100444831B1

KR100444831B1 - 타워크레인 설치 시공방법 및 이에 이용되는 앵커체

Info

Publication number: KR100444831B1
Application number: KR1020040024438A
Authority: KR
Inventors: 김규학
Original assignee: 신우개발 (주)
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2004-08-21

Abstract

본 발명은 타워크레인의 설치 시공방법 및 이에 이용되는 앵커체(D-COUPLER)에 관한 것으로, 원가절감 및 시공의 편의성을 제공함과 동시에 타워크레인의 수평도가 정확하게 세팅되어 안정적으로 설치되도록 하기 위하여, 코아벽을 형성하기 위한 제1 형틀 상의 타워크레인 설치가 요구되는 소정위치에, 앵커체(D-COUPLER)를 조립하기 위한 홀(hole)이 형성된 베이스부재를 장착하는 제1 단계와; 상기 제1 형틀 상에 장착된 베이스부재 상의 홀(hole)에 타워크레인의 철골빔 고정용 볼트를 체결하기 위한 앵커체(D-COUPLER)를 조립하는 제2 단계와; 상기 제1 형틀 상에 장착된 베이스부재 상으로 형성될 코아벽의 두께에 맞추어 철근 및 제2 형틀을 조립한 후, 상기 제1 형틀과 제2 형틀 사이에 콘크리트를 타설하는 제3 단계와; 타설된 콘크리트를 양생 경화시킨 후, 상기 베이스부재가 장착된 제1 형틀 및 제2 형틀을 제거하는 제4 단계와; 제1 형틀의 제거에 의해 콘크리트 코아벽 표면에 노출된 앵커체(D-COUPLER)의 상단부를 통하여 타워크레인의 철골빔을 고정용 볼트를 이용하여 앵커체에 삽입 체결함으로써, 타워크레인의 철골빔을 코아벽 상에 설치하는 제5 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

타워크레인 설치 시공방법 및 이에 이용되는 앵커체{Tower Crane Setup Method and Anchor used therein}

본 발명은 타워크레인 설치 시공방법 및 이에 이용되는 앵커체(D-COUPLER)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 코아선행공법(ACS; Auto Climbing System)에 적용되어 타워크레인의 설치 수평도가 정확하게 세팅될 수 있는 타워크레인 설치 시공방법 및 이에 이용되는 앵커체(D-COUPLER)에 관한 것이다.

고층 건축물의 축조에 이용되는 타워크레인은 건설현장 등에서 작업수화물을 용이하게 작업자가 원하는 공간으로 이동시키기 위한 조립구조체로서, 작업환경에 따른 작업하중과 풍압과 같은 외부 하중조건들을 고려한 구조적 역학계산에 의거하여 모멘트 등을 고려하여 작성된 하중표에 의해 적정한 작업수하물을 안전하게 승하강 및 이동시킬 수 있는 구조로 되어 있다.

또한, 타워크레인을 설치함에 있어서는, 현장공법의 종류(지하 및 지상골조, 슬라브 및 외벽마감), 양중 및 운전원의 사각지대를 최소화하며, 각각의 타워크레인 및 CPB와의 상호간섭을 최소화할 수 있는 위치 및 부재중량(골조부재의 최대중량, 외벽 마감부재 최대중량)에 따른 최대 양중반경, 각각의 타워크레인의 지브와 카운터 지브의 간섭을 최소화할 수 있는 위치 등 원활한 양중시스템을 위한 제반사항을 고려하여 설치하는 것이 일반적이다.

이와 같은 타워크레인의 설치 시공방법에 적용될 수 있는 방법으로는, 수직부재인 마스트(M)를 바닥에 고정시키고 순차적으로 마스트를 연장하여 타워크레인 본체를 상승시키는 고정타입(Stationary Type, 도 1 참조)과 골조의 상승축조에 따라 마스트 및 타워크레인 본체가 들려져 올라가는 클라이밍타입(Climbing Type, 도2 참조)이 대표적이다.

고정타입(Stationary Type)은 도 1(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 지반에 고정앵커(Fixing Anchor)를 콘크리트 블록으로 고정시키고 타워크레인을 설치하는 기본적인 방법으로 RC아파트 및 철골 구조물 건축 공사시 철골이 타워크레인을 지탱할 수 없을 때 주로 활용되는 방법이다. 그러나 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 고정타입 공법은 건물의 골조가 상승축조됨에 따라 타워크레인의 수직부재인 마스트를 연장하여 사용하게 됨으로써, 마스트 고정구를 건축물의 외벽 또는 슬라브(slab)에 형성하는 것이 불가피하여, 추가소요 마스트에 대한 비용이 발생되고 외벽 마감공사에 간섭이 발생되는 바, 주로 저층빌딩 또는 아파트 축조공사에 많이 사용된다.

한편, 도 2에 나타낸 바와 같이, 클라이밍타입(Climbing Type)은 철골 또는 RC 건축물 공사에서 건물외곽에 타워크레인을 설치할 공간이 없거나 고층건물에서 추가 마스트 손실비용 및 저층부의 타워크레인 간섭을 없애고 초고층 공사를 원활히 수행하고자 할 때 코아 내부에 타워크레인을 지지하여 상승시키는 방법이다. 즉, 양중장비의 효과적인 운용에 따른 공중간 간섭을 최소화하고, 경제성 및 안전성 확보 차원에서 도입되어 초고층 건물의 축조에 널리 이용되고 있는 공법이다.

그러나, 이와 같은 클라이밍타입(Climbing Type)의 타워크레인 설치 시공방법에 있어서 타워크레인의 수직·수평도가 정확하게 세팅되어 타워크레인의 하중이 균형적으로 지지되도록 하려면, 타워크레인의 철골빔을 설치함에 있어서 한치의 오차도 없이 정확한 위치에 상기 철골빔을 고정해야 했으나, 철골빔 고정용 앵커(anchor) 시공시 타워크레인의 수직·수평도를 정확하게 세팅해 줄 수 있는 위치를 찾는다는 것은 현실적으로 어려움이 있었다.

즉, 종래 클라이밍타입의 타워크레인 설치 시공방법은, 도 3(a)~(e)에 도시된 바와 같이, 코아벽 철근조립이 완료된 후 타워크레인의 철골빔 고정용 앵커를 상기 철근에 수작업으로 조립하는 단계(도 3(a) 참조)와, 앵커의 설치를 완료한 후 콘크리트 타설시 앵커내부로 콘크리트가 유입되지 않도록, 설치된 앵커에 보호커버를 하고 형틀을 조립한 후 콘크리트를 타설하는 단계(도 3(b)~(c) 참조)와, 타설된 콘크리트를 양생 경화시킨 후 형틀 및 보호커버를 제거하는 단계(도 3(d) 참조)와, 콘크리트에 매립된 앵커에 볼트(bolt)를 이용하여 타워크레인의 철골빔을 고정하는 단계(도 3(e) 참조)로 이루어져 있었다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 타워크레인 설치 시공방법에 의하면, 철골빔 고정용 앵커 시공이 전적으로 작업자의 측량에 의한 수작업에 의존하고 있으며, 콘크리트 타설시 발생하는 진동에 의해 앵커의 설치위치에 오차가 생겨 재시공 확률이 높았기 때문에, 설치작업자들의 작업능률이 저하되며 시공비 및 자재비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 코아벽면에 타워크레인과의 접속위치가 미리 설정된 앵커체(D-COUPLER)를 매설함으로써, 타워크레인의 설치 수평도가 정확하게 세팅될 수 있는 타워크레인 설치 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 코아벽면에 타워크레인을 고정 설치함에 있어서, 코아내벽에매설되어 코아벽면과 타워크레인의 접속부위의 강도를 한층 증가시킴으로써 시공의 안정성을 기할 수 있는 앵커체(D-COUPLER)를 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.

도 1(a)~(b)는 고정타입(Stationary Type) 공법에 의한 타워크레인의 설치상태를 나타내는 도면,

도 2는 클라이밍타입(Climbing Type) 공법에 의한 타워크레인의 설치상태를 나타내는 도면,

도 3(a)~(e)는 종래의 타워크레인 설치 시공방법을 나타내는 도면,

도 4(a)~(e)는 본 발명에 의한 타워크레인 설치 시공방법의 각 단계를 나타내는 도면,

도 5(a), (b)는 본 발명의 타워크레인 설치 시공방법에 이용되는 앵커체(D-COUPLER)의 구조를 나타내는 단면도,

도 6은 본 발명의 타워크레인 설치 시공방법에 의한 타워크레인 설치상태를 나타내는 단면도,

도 7(a)~(e)는 본 발명에 의한 타워크레인 설치 시공방법에 이용되는 앵커체(D-COUPLER)의 인발강도에 대한 시험결과를 나타내는 그래프.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 타워크레인 설치 시공방법은,

고층건물의 각 시공단계에 따라 타워크레인 설치가 요구되는 코아벽 상의 소정위치에 타워크레인의 철골빔을 고정하기 위한 타워크레인 설치 시공방법에 있어서,

코아벽을 형성하기 위한 제1 형틀 상의 타워크레인 설치가 요구되는 상기 소정위치에, 앵커체(D-COUPLER)를 조립하기 위한 홀(hole)이 형성된 베이스부재를 장착하는 제1 단계와;

상기 제1 형틀 상에 장착된 베이스부재 상의 홀(hole)에 타워크레인의 철골빔 고정용 볼트를 체결하기 위한 앵커체(D-COUPLER)를 조립하는 제2 단계와;

상기 제1 형틀 상에 장착된 베이스부재 상으로 형성될 코아벽의 두께에 맞추어 철근 및 제2 형틀을 조립한 후, 상기 제1 형틀과 제2 형틀 사이에 콘크리트를 타설하는 제3 단계와;

타설된 콘크리트를 양생 경화시킨 후, 상기 베이스부재가 장착된 제1 형틀 및 제2 형틀을 제거하는 제4 단계와;

제1 형틀의 제거에 의해 콘크리트 코아벽 표면에 노출된 앵커체(D-COUPLER)의 상단부를 통하여 타워크레인의 철골빔을 고정용 볼트를 이용하여 앵커체에 삽입체결함으로써, 타워크레인의 철골빔을 코아벽 상에 설치하는 제5 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명의 타워크레인 설치 시공방법에 이용되는 앵커체(D-COUPLER)는, 고층건물의 시공과정 중 코아내벽에 매설되어 타워크레인의 철골빔과 접속되는 것으로,

내부에 타워크레인의 철골빔 고정용 볼트가 체결되는 몸체와, 상기 몸체의 일단부에 마련된 폐쇄단부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 타워크레인 설치 시공방법은, 고층건물의 코아벽에 타워크레인을 지지하여 상승시키는 클라이밍 공법에 적용되는 것으로, 구체적인 시공의 각 단계를 도 4(a) 내지 (e)에 도시하였다.

구체적으로 살펴보면, 도 4(a)는 본 발명에 의한 타워크레인 설치시공의 제1 단계로서, 코아 내벽을 형성하기 위한 제1 형틀(거푸집, 1) 상의 소정위치에 앵커체(D-COUPLER)를 조립하기 위한 홀(hole, 41)이 마련된 베이스부재(10)를 장착한 상태를 나타낸다.

여기서 코아벽을 형성하기 위한 제1 형틀(1) 상의 상기 소정위치는, 고층건물의 각 시공단계에 따라 타워크레인의 설치가 요구되는 특정 위치를 의미한다. 즉, 본 발명의 제1 단계에서는 고층건물의 각 시공단계에 따라 타워크레인의 설치가 요구되는 코아벽의 특정 위치에 앵커체(D-COUPLER, 20)를 매립하기 위하여, 코아벽을 형성하기 위한 제1 형틀(1) 상에 베이스부재(10)를 고정하는 것이다. 또한, 상기 베이스부재(10) 상의 홀(41)의 위치는 상기 홀에 접속된 앵커체(D-COUPLER)가 장차 타워크레인의 철골빔과 접속될 때 타워크레인의 수직 수평도가 정확히 유지될 수 있도록 시공 전에 타워크레인의 철골빔 개수 및 배치구조를 고려하여 설정한다.

본 발명은 코아선행공법에 있어서 콘크리트 코아벽을 형성하기 위한 형틀(거푸집)은 매층 정위치에서 조립이 가능하도록 되어 있다는 것에 착안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 상기 제1 단계에 의하면 형틀면 상에 타워크레인과의 접속위치를 설정하고, 상기 접속위치에 타워크레인 철골빔의 개수 및 배치구조를 고려하여 앵커체(D-COUPLER)의 장착위치가 미리 세팅된 베이스부재를 단 1회 설치함으로써, 이후에는 별도의 측량작업 없이 앵커체(D-COUPLER)를 설치하는 것이 가능하게 되어 원가절감 효과 뿐 아니라 시공의 편의 및 안정성을 도모할 수 있게 되는 것이다.

도 4(b)는 본 발명에 의한 타워크레인 설치시공의 제2 단계로서, 상기 제1 형틀(1)에 장착된 베이스부재(10) 상의 홀(hole, 41)에 앵커체(D-COUPLER, 20)를 조립하는 과정을 나타낸다. 상기 제2 단계에 있어서 앵커체(D-COUPLER, 20)의 조립공정은, 특별히 제한되지는 않으나, 베이스부재(10) 상의 홀(41)에 앵커체(D-COUPLER)의 상단부(20a)를 삽입하고, 베이스 부재가 장착된 제1 형틀면의 반대편에서 앵커체(D-COUPLER)의 상단부에 볼트를 체결함으로써 조립하는 것이 바람직하다.

도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 제2 단계 후에는 콘크리트 타설을 위한 철근 및 제2 형틀을 조립하고, 상기 제1 형틀(1)과 제2 형틀(2) 사이에 콘크리트를 타설하는 본 발명의 제3 단계를 수행한다. 이와 같은 공정을 통하여, 타워크레인 철골빔을 설치하기 위한 앵커체(D-COUPLER)를 코아벽 내부에 매립하는 것이다.

도 4(d)는 본 발명의 제4 단계를 수행하여 형성된 코아벽(50) 상태를 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이 타설된 콘크리트를 양생 경화시킨 후, 베이스부재(10)가 장착된 제1 형틀 및 제2 형틀을 제거하는 본 발명의 제4 단계를 통하여, 코아벽 내부에 매립되어 있는 앵커체(D-COUPLER)의 상단부(20a)가 코아벽(50) 표면으로 노출된 상태가 된다.

마지막으로, 본 발명에 의한 타워크레인 설치시공의 제5 단계로서, 콘크리트 벽 표면에 노출된 상기 앵커체(D-COUPLER)의 상단부(20a)를 통하여 타워크레인의 철골빔을 고정용 볼트(101)를 이용하여 앵커체에 삽입 체결한다. 이러한 방법으로 타워크레인의 철골빔(100)이 코아벽(50) 상에 설치된 상태가 도 4(e)에 도시되어 있다. 이와 같이 조립이 완료된 철골빔을 이용하여 타워크레인을 지지시키고 장비를 상승시키는 작업을 수행하게 된다.

한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 타워크레인 설치 시공방법에 이용되는 앵커체(D-COUPLER, 20)는, 내부에 볼트 체결을 위한 나사산이 형성된 몸체(20b)와, 상기 몸체의 일단부에 마련된 폐쇄단부(20c)로 구성된다. 이와 같은 구성의 앵커체(D-COUPLER, 20)를, 코아벽 형성을 위한 제1 형틀면에 설치된 베이스부재 상에 장착한 후 철근 및 제2 형틀 조립후 콘크리트를 타설함으로써 코아내벽에 매설할 수 있는 것이다. 이후, 제1 형틀의 제거에 따라 콘크리트 코아벽 표면으로 노출된 앵커체(D-COUPLER)의 상단부를 통해 타워크레인의 철골빔을 볼트를 이용하여 체결함으로써, 타워크레인을 코아벽에 수평도를 유지하며 안정적으로 설치할수 있게 된다.

앞서도 설명된 바와 같이, 이때 베이스부재 상의 앵커체(D-COUPLER)의 접속위치는, 특히 접속된 앵커체(D-COUPLER)가 장차 타워크레인의 철골빔과 접속될 때 타워크레인의 수직 수평도가 정확히 유지될 수 있도록 시공 전에 타워크레인의 철골빔 개수 및 배치구조를 고려하여 형성된 홀(hole)에 접속되는 것이다. 도 5(a)는 본 발명의 앵커체(D-COUPLER, 20)의 정면도이며, 도 5(b)는 앵커체(D-COUPLER)의 평면도이다.

도 6은 본 발명의 타워크레인 설치 시공방법에 의한 타워크레인 설치상태를 예시적으로 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 타워크레인 설치 시공방법을 이용하면, 고층건물의 시공단계에 따라 건물의 코아벽(50)에 타워크레인의 철골빔(100)과의 접속위치를 고려하여 고정 매설된 앵커체(D-COUPLER, 20)를 통하여, 타워크레인(100)이 코아벽에 수평도를 유지하며 견고하고 안정적으로 설치된다.

한편 발명자는 본 발명에 따른 타워크레인 설치 시공방법 및 이에 이용되는 앵커체(D-COUPLER)를 종래의 코아선행공법에 대신하여 적용할 경우 타워크레인의 설치 안정도를 가늠하기 위하여, 본 발명에 이용된 타워크레인 고정용 앵커체(D-COUPLER)의 인발시험을 실시하였다.

인발시험은 용량 200톤의 만능재료시험기를 이용하여 일정 하중을 가한 상태에서, 콘크리트 시험체에 매입된 앵커체(D-COUPLER)의 인발시 하중을 측정하고 시험체의 파괴형상 등을 관찰하는 방식으로 수행하였다. 이때 적용된 시험체 조건 및시험변수는 다음과 같다.

시험체 조건	시험변수
o 설계강도 : 300 (kg/㎤)o 슬럼프(slump) : 18 ±2 (㎝)o 공기량 : 4 ±1 (%)o 치수 : 500 ×500 ×500 (㎜)	o 양생조건 (실내 : 실외)o 재령조건 (재령 7일 : 재령 14일)o 시험체 규격(500 ×500 ×500(㎜) : 800 ×800 ×500(㎜))o 앵커체 규격(내경36 ×길이190(㎜) : 내경36 ×길이150(㎜))o 앵커체 매립개수 (1개 : 2개)

상기 조건하에서 실시된 앵커체(D-COUPLER) 인발시험 결과는 아래의 표에 나타낸 바와 같으며, 도 7(a) 내지 도 7(e)에 이를 그래프로 도식화하여 나타내었다.

구 분	앵커체규격(내경×길이㎜)	시험체규격(㎜)	재령(day)	콘크리트강도(㎏/㎤)	앵커내력(Ton)	비고
1차 시험	36 ×190	500 ×500 ×500	14	332	33.45	실외양생
2차 시험	36 ×190	500 ×500 ×500	7	159	27.75	실외양생
3차 시험	36 ×190	500 ×500 ×500	14	443	35.15	실내양생
4차 시험	36 ×190	800 ×800 ×500	14	450	39.00	실내양생
5차 시험	36 ×150	800 ×800 ×500	14	463	31.15	실내양생
6차 시험	36 ×150	800 ×800 ×500	7	348	30.00	실내양생
7차 시험	36 ×150	800 ×800 ×400	7	423	40.80	실내양생앵커체 2

상기 표 1과, 도 7(a) 내지 도 7(e)에 나타낸 시험결과로부터, 종래의 코아선행공법과 비교하여 볼 때 본 발명에 의한 타워크레인 설치 시공방법에 적용되는 앵커체는 콘크리트 코아벽체의 강도를 보강하여 보다 안정적으로 타워크레인을 지지할 수 있게 됨을 확인할 수 있었다. 더욱이, 상기 시험결과에 의하면 콘크리트 시험체는 양생조건이나 재령에 따라 그 강도가 달라지게 되며, 앵커체의 인발하중은 콘크리트 시험체의 강도가 높고 규격이 클수록, 앵커체의 매립 깊이가 길고 매립된 앵커체의 수가 증가할수록 커지는 경향이 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 이와 같은 시험 데이터를 바탕으로 설치될 타워크레인 및 건축물의 구조역학적인 면을 종합적으로 고려하여 앵커체의 규격 및 콘크리트벽의 양생조건 등을 선택함으로써 적절한 안정도가 보장되는 시공설계가 가능할 것이다.

본 발명에 의한 타워크레인 설치 시공방법에 의하면, 고층건물을 축조함에 있어서 코아벽을 형성하기 위한 형틀에 타워크레인과의 접속위치가 미리 설정된 베이스부재를 장착하고, 상기 베이스부재 상에 앵커체를 장착하여 콘크리트로 매설한 후 이에 타워크레인의 철골빔이 결속되도록 구성함으로써, 원가절감 및 시공의 편의성을 기함과 동시에 타워크레인의 설치 수평도가 정확하게 세팅되어 안정적으로 설치될 수 있게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명의 타워크레인 설치 시공방법에 이용되는 앵커체는, 미리 타워크레인의 철골빔과 접속될 부위가 세팅된 베이스부재 상에 장착되어 코아내벽에 매설됨으로써, 코아벽면과 타워크레인의 접속부위의 강도를 보강하여 시공의 안정성을 증진시킬 수 있게 됨과 동시에, 시공의 레이아웃을 용이하게 설정할 수 있는 편의를 제공하는 효과가 있다.

Claims

고층건물의 각 시공단계에 따라 타워크레인 설치가 요구되는 코아벽 상의 소정위치에 타워크레인의 철골빔을 고정하기 위한 타워크레인 설치 시공방법에 있어서,

코아벽을 형성하기 위한 제1 형틀 상의 타워크레인 설치가 요구되는 상기 소정위치에, 앵커체(D-COUPLER)를 조립하기 위한 홀(hole)이 형성된 베이스부재를 장착하는 제1 단계와;

상기 제1 형틀 상에 장착된 베이스부재 상의 홀(hole)에 타워크레인의 철골빔 고정용 볼트를 체결하기 위한 앵커체(D-COUPLER)를 조립하는 제2 단계와;

상기 제1 형틀 상에 장착된 베이스부재 상으로 형성될 코아벽의 두께에 맞추어 철근 및 제2 형틀을 조립한 후, 상기 제1 형틀과 제2 형틀 사이에 콘크리트를 타설하는 제3 단계와;

타설된 콘크리트를 양생 경화시킨 후, 상기 베이스부재가 장착된 제1 형틀 및 제2 형틀을 제거하는 제4 단계와;

제1 형틀의 제거에 의해 콘크리트 코아벽 표면에 노출된 앵커체(D-COUPLER)의 상단부를 통하여 타워크레인의 철골빔을 고정용 볼트를 이용하여 앵커체에 삽입 체결함으로써, 타워크레인의 철골빔을 코아벽 상에 설치하는 제5 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 타워크레인 설치 시공방법.
제1 항에 있어서,

상기 제2 단계중 앵커체(D-COUPLER) 조립공정은, 상기 베이스부재 상의 홀에 앵커체(D-COUPLER)의 상단부를 삽입하고, 베이스부재가 장착된 제1 형틀면의 반대편에서 상기 삽입된 앵커체(D-COUPLER)의 상단부에 볼트를 체결하여 조립하는 것을 특징으로 하는 타워크레인 설치 시공방법.
고층건물의 시공과정 중 코아내벽에 매설되어 타워크레인의 철골빔과 접속되는 앵커체(D-COUPLER)로서,

내부에 타워크레인의 철골빔 고정용 볼트가 체결되는 몸체와, 상기 몸체의 일단부에 마련된 폐쇄단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 청구항 2의 타워크레인 설치 시공방법에 이용되는 앵커체.