KR102210069B1 - 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

거푸집 하강 제어 시스템은 거푸집에 결합되는 승강 부재, 동작 데이터, 동작 명령, 수정 데이터에 따라 승강 부재를 승강시키는 하강기, 승강 부재의 승강 데이터를 추출하는 승강 센서, 그리고 동작 데이터, 동작 명령을 하강기로 전송하며 승강 데이터를 수신하고 수정 데이터를 생성한 후 하강기로 전송하는 하강기 제어부를 구비한다.

Description

탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템{Top-down-typed Formwork Descending Control System}
본 발명은 거푸집 하강 제어 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 탑다운 방식으로 지하 구조물을 형성할 때, 거푸집을 안정적으로 하강시키는 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 관한 것이다.
탑다운(Top-down) 시공 방법은 도심지 공사와 같이 밀집 지역에서 주변에의 영향을 최소화하기 위하여 지상에서 지하로 내려가면서 지하 구조물을 형성하는 방법을 말한다.
탑다운 방식, 특히 무지보 방식으로 지하 구조물을 시공하는 과정을 보면, 상층의 슬라브/보를 위한 거푸집을 설치하고 거푸집에 콘크리트를 타설한 후 양생하는 과정, 상층 슬라브/보의 양생이 끝나면 거푸집을 상층 슬라브/보로부터 탈형하여 형태를 유지하면서 하강시키는 과정을 포함하며, 하강된 거푸집은 하층 슬라브/보를 형성하기 위해 재사용될 수 있다. 이와 같이, 탑다운 시공 방법에서는, 하강을 거듭하면서 거푸집을 다시 사용하게 된다.
거푸집을 하강시키는 과정에서, 기둥 등의 수직 부재에 거푸집이 걸려 '하강 이상'이 발생하는 경우가 있을 수 있다. 걸림의 원인으로는, 수직 부재의 시공 오차인 경우도 있지만, 하강하는 거푸집의 하중이 균일하지 않은 경우, 다수의 유압 실린더가 거푸집을 균형있게 지탱하지 못하여 쏠림(수평방향의 변위)이 발생하는 경우 등 다양한 원인이 있을 수 있다. 수직 부재의 시공 오차로 인하여 걸림이 발생하는 경우는 거푸집과 수직 부재 사이의 간섭을 해소한 후 재하강시키고, 쏠림의 경우에는 기둥 부재 등의 수직 부재의 수직도 오차와 상관없이 걸림이 발생하므로 일부 유압 실린더를 상승시킨 후 균형이 이루어진 상태로 재하강시키면, 걸림이 해소되는 경우가 많다. 이러한 경우에는, 작업자가 거푸집 하부로까지 들어갈 필요가 없다.
그런데, 종래에는, 거푸집이 하강하는 중에 걸림이 발생하면, 하강 작업을 중단하고, 작업자가 거푸집 하부로 들어가 걸림이 생긴 원인을 찾아 해소하는 형태로 하강 작업을 진행하였는데, 이러한 작업 형태는 작업 중단에 따른 전체 작업 시간을 늘릴 뿐 아니라, 안전 사고의 위험성도 커질 수 있다.
[선행기술문헌] 특허등록 제1197713호
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 거푸집이 하강하는 중에 '하강 이상'이 발생하면, 작업자가 거푸집 하부로 들어가지 않고도 '하강 이상'을 확인하고 조치함으로써, 작업자의 안전 사고를 예방할 수 있고,
둘째, 쏠림 등과 같은 전형적 '하강 이상'에서는, 작업자의 개입없이도, 유압 실린더의 '상승 후 하강' 등과 같은 간단한 사후 조작으로 '하강 이상'을 해소할 수 있는, 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템은 승강 부재, 하강기, 승강 센서, 하강기 제어부 등을 포함하여 구성할 수 있다.
승강 부재는 거푸집에 결합되어 거푸집을 하강시킬 수 있다.
하강기는 동작 데이터, 동작 명령, 수정 데이터에 따라 승강 부재를 승강시킬 수 있다.
승강 센서는 승강 부재의 승강 데이터를 추출할 수 있다.
하강기 제어부는 동작 데이터, 동작 명령을 하강기로 전송할 수 있다. 하강기 제어부는 승강 데이터를 수신하고 수정 데이터를 생성한 후 하강기로 전송할 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에서, 하강기는 유압 실린더를 갖는 유압 하강기와 유압 하강기로 유압을 공급하는 유압 제어부 등을 포함하여 구성할 수 있다. 이 경우, 승강 센서는 유입 실린더의 승강 거리를 추출할 수 있고, 하강기 제어부는 동작 데이터, 동작 명령, 수정 데이터를 유압 제어부로 전송할 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에서, 하강기 제어부는 승강 데이터를 디스플레이하는 표시부를 포함할 수 있다. 하강기 제어부는 승강 데이터로부터 승강 부재가 동작 데이터에 포함된 거푸집 하강 거리만큼 이동하지 않으면 '하강 이상'으로 판정하고 하강기를 중지시킬 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템은 카메라부를 포함할 수 있다. 카메라부는 거푸집의 하부를 촬영할 수 있다. 카메라부는 거푸집 하부 이미지를 생성하여 하강기 제어부로 전송할 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에서, 하강기 제어부는 수정 데이터를 입력하는 입력부와 거푸집 하부 이미지를 디스플레이하는 표시부를 포함할 수 있다. 하강기 제어부는 입력부를 통해 입력되는 수정 데이터를 하강기로 전송할 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에서, 하강기 제어부는 승강 데이터로부터 승강 부재가 동작 데이터에 포함된 거푸집 하강 거리만큼 이동하지 않으면 '하강 이상'으로 판정할 수 있다. 이 때, 하강기 제어부는 카메라부를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에서, 하강기 제어부는 다수의 승강 센서로부터 다수의 승강 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 하강기 제어부는 다수의 승강 데이터 중에서 '하강 이상'으로 판정되는 하강기에 대응하는 거푸집 하부를 촬영하도록 카메라부를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에서, 카메라부는 촬영 각도를 조절하는 각도 조절부를 포함할 수 있다. 이 경우, 카메라부는 하강기 제어부로부터 카메라부 식별자, 하강기 식별자를 수신할 수 있다. 이 때, 카메라부는 하강기 식별자에 대응하는 거푸집 하부로 촬영 방향을 변경할 수 있다.
본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에서, 수정 데이터는 '정지', '하강 속도 변경', '일정 거리 상승 후 하강' 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의하면, 거푸집이 하강하는 중에 '하강 이상'이 발생하면, 작업자가 거푸집 하부로 들어가지 않고도 '하강 이상'을 확인하고 조치할 수 있어, 작업자의 안전 사고를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의하면, 쏠림 등과 같은 전형적인 '하강 이상'이 발생하는 경우에는, 작업자의 개입없이, 하강기에 의한 승강 부재의 '상승 후 하강' 등과 같은 간단한 조작으로 '하강 이상'을 해소할 수 있어, 작업 효율을 크게 높일 수 있다.
도 1a~1c는 본 발명에 따른 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의한 거푸집의 하강을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의해 하강하는 거푸집의 상세도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의한 거푸집 하강 제어 과정을 도시하는 플로우챠트이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1a~1c는 본 발명에 따른 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의한 거푸집의 하강을 도시하는 사시도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 지하 구조물을 형성하기 위해서는 지반(110)에 기둥 부재(120)를 설치할 수 있다. 기둥 부재(120)는 구조물 자중, 작업 하중 등을 지탱하는 것으로, 다수가 지반(110)에 근입될 수 있다.
기둥 부재(120)를 근입한 후에는, 필요에 따라 지반(110)을 더 굴착하여 기둥 부재(120)를 더 드러낼 수 있다. 이러한 터파기는, 하부 구조물을 추가로 형성할 때 수행할 수 있다.
기둥 부재(120)에는 브라켓 부재를 고정하고 지지틀을 포함한 거푸집 구성부재 등을 설치할 수 있다. 브라켓 및 거푸집 구성부재 등은 지하층으로 시공을 진행함에 따라, 기둥 부재로부터 분리, 재결합, 재사용할 수 있다.
거푸집(130)은 버팀보 등을 지지 수단으로 하여 그 위에 형성할 수 있다. 거푸집(130)은 다수의 부재를 연결하여 구성할 수 있다. 거푸집(130)에는 철근을 배근한 후 콘크리트(140)를 타설하고 일정 시간을 양생할 수 있다. 양생 시간이 지나면, 거푸집(130)을 콘크리트(140)에서 탈형한 후, 기둥 부재(120)를 따라 하부로 이동시킬 수 있다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템은 승강 부재(210), 하강기(220), 승강 센서(230), 카메라부(240), 하강기 제어부(250) 등을 포함하여 구성할 수 있다.
승강 부재(210)는 일측이 하강기(220)에 결합하고 타측은 거푸집(130)에 결합하여 탈형된 거푸집(130)을 승강시킬 수 있다. 승강 부재(210)는 콘크리트(140)와 거푸집(130)을 관통하여 타측이 거푸집(130) 하면에 결합할 수 있다. 승강 부재(210)의 타측 단부에는 거푸집(130) 하면과 결합하는 양중용 부재(도 2의 211)를 구비할 수 있다. 승강 부재(210)가 관통하는 위치의 콘크리트(140)와 거푸집(130)에는 통공이 형성되고, 승강 부재(210)는 통공에 삽입되어 상하로 이동할 수 있다. 승강 부재(210)는 바(bar), 로프(rope) 등의 형태로 구성할 수 있다.
하강기(220)는 일측이 하강기 제어부(250)에 연결되고 타측은 승강 부재(210)에 결합하여 승강 부재(210)를 승강시키는 것으로, 하측이 콘크리트(140) 상면에 고정될 수 있다. 하강기(220)는 중앙에 통공이 구비된 유압 실린더를 사용할 수 있다.
승강 센서(230)는 승강 부재(210)의 승강 데이터, 즉 하강 거리, 상승 거리 등을 추출하여 하강기 제어부(250)로 전송할 수 있다.
카메라부(240)는 거푸집(130)의 하부를 촬영하는 것으로, 거푸집(130)의 하방에 이격시켜 배치할 수 있다. 카메라부(240)는 거푸집(130)의 하부 중 하강기(220)가 설치된 영역을 촬영하여 거푸집 하부 이미지를 생성하고, 이를 하강기 제어부(250)로 전송할 수 있다.
카메라부(240)는 다수를 구비할 수 있다. 카메라부(240)는 하강기(220) 수만큼 구비할 수도 있고, 하나의 카메라부(240)가 다수의 하강기(220) 영역을 촬영할 수 있는 경우에는 하강기(220)의 수보다 적게 구비할 수 있다.
카메라부(240)는 촬영 각도를 조절하는 각도 조절부를 포함할 수 있다. 이 경우, 카메라부(240)는 하강기 제어부(250)로부터 카메라부 식별자와 '하강 이상'으로 판정된 하강기의 하강기 식별자를 수신할 수 있고, 이 때 각도 조절부는 하강기 식별자에 대응하는 하강기(220) 영역의 거푸집 하부로 카메라부(240)의 촬영 방향을 변경할 수 있다.
카메라부(240)는 카메라부 식별자, 하강기 식별자, 거푸집 하부 이미지 등을 하강기 제어부(250)와 무선으로 송수신할 수 있다.
하강기 제어부(250)는 메인 제어부(251), 유압 제어부(253) 등을 포함할 수 있다.
메인 제어부(251)는 유압 제어부(253)로 동작 데이터, 동작 명령 등을 전송할 수 있다. 여기서, 동작 데이터는 하강기 식별자, 승강 거리, 승강 시간, 승강 속도 등을 포함할 수 있다. 유압 제어부(253)는, 수신한 동작 데이터에 기초하여, 하강기 식별자에 대응하는 하강기(220)로 동작 데이터에 부합하는 유압을 보내 해당 하강기(220)를 동작시킬 수 있다.
메인 제어부(251)는 승강 센서(230)로부터 승강 데이터를 수신할 수 있다. 메인 제어부(251)는, 승강 데이터로부터 '하강 이상'이 발생한 것으로 판정하면, '하강 이상'이 발생한 하강기(220)에 대응하는 거푸집(130)의 하부 이미지를 촬영하도록 카메라부(240)로 '촬영 요청'을 전송할 수 있다. '하강 이상'은 승강 부재(210)가 동작 데이터에 포함된 거푸집 하강 거리만큼 승강하지 않은 경우 등을 포함할 수 있다. '촬영 요청'은 카메라부 식별자, 하강기 식별자 등을 포함할 수 있다.
메인 제어부(251)는 카메라부(240)로부터 수신한 거푸집 하부 이미지를 표시부에 디스플레이할 수 있다. 이때, 작업자는 거푸집 하부 이미지를 분석하여 입력부를 통해 수정 데이터를 입력할 수 있다. 메인 제어부(251)는 입력된 수정 데이터를 유압 제어부(253)로 전송할 수 있다. 유압 제어부(253)는 수정 데이터에 부합하는 유압을 해당 하강기(220)로 보내 해당 승강 부재(210)를 승강시킬 수 있다. 수정 데이터는 하강기 식별자, 정지, 하강 속도 변경, 일정 거리 상승 후 하강 등을 포함할 수 있다.
이와 같이, 거푸집(130)이 하강하는 중에 '하강 이상'이 발생하면, 거푸집 하부 이미지를 통해 '하강 이상'의 원인을 분석하고, 이를 통해 작업자가 직접 거푸집 하부로 들어가 확인하지 않고도, 일부의 '하강 이상'에 대해서는 전체/일부 승강 부재(210)의 상승, 하강 속도나 하강 거리의 변경 등을 통해 '하강 이상'을 해소할 수 있어, 안전 사고를 예방하고 작업 효율을 개선할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의해 하강하는 거푸집의 상세도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 하강기(220)는 콘크리트(140) 상면에 고정될 수 있다. 하강기(220) 각각은 승강 부재(210)를 수직으로 삽입 내장하여 동작 데이터, 동작 명령에 따라 승강시킬 수 있다.
양중용 부재(211)는 승강 부재(210)의 하단에 결합하여 거푸집(130)의 하면을 상방으로 지지할 수 있다. 하강기(220)가 승강 부재(210)를 하강시키면 승강 부재(210)가 하강하면서 탈형된 거푸집(130)을 하방으로 이동시킬 수 있다. 이 때, 양중용 부재(211)는 탈형된 거푸집(130)을 상방으로 지지할 수 있다.
승강 센서(230)는 승강 부재(210)의 승강 상태, 즉 승강 데이터를 메인 제어부(251)로 전송할 수 있다. 메인 제어부(251)는 승강 데이터를 분석하여 거푸집(130)이 정상적으로 하강하는 지를 판정할 수 있다. 예를들어, 다수의 승강 센서(230)로부터 수신한 승강 데이터에서 특정한 승강 부재(210)의 하강 거리가 짧은 경우, 하강 거리가 짧은 승강 부재(210)에서 '하강 이상'이 발생한 것으로 예비 판정할 수 있다. 이 때, 메인 제어부(251)는 '하강 이상'으로 예비 판정한 승강 부재(210)에 대응하는 거푸집 하부를 촬영하도록 카메라부(240)로 '촬영 요청'을 전송할 수 있다. '촬영 요청'에는 카메라 식별자, 하강기 식별자 등을 포함할 수 있다. 카메라부(240)는, '촬영 요청'을 수신하면, 카메라 식별자를 판별하여 '촬영 요청'이 자기 것이면, 하강기 식별자에 대응하는 하강기(220)의 거푸집 하부를 촬용하여 거푸집 하부 이미지를 생성하고, 이를 메인 제어부(251)로 전송할 수 있다.
메인 제어부(251)가 거푸집 하부 이미지를 표시부에 디스플레이하면, 작업자는 입력부를 통해 거푸집 하부 이미지에 부합하는 수정 데이터를 입력할 수 있다. 메인 제어부(251)는 입력된 수정 데이터를 유압 제어부(253)로 전송할 수 있다. 수정 데이터는 하강기 식별자, 정지, 상승 거리, 하강 거리, 변경된 하강 속도, 상승 후 하강 등을 포함할 수 있다. 유압 제어부(253)는 수정 데이터에 부합하는 유압을 해당 하강기(220)로 보낼 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템에 의한 거푸집 하강 제어 과정을 도시하는 플로우챠트이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 방법은, 먼저 메인 제어부(251)가 유압 제어부(253)로 초기화 명령을 전송할 수 있다(S11).
단계(S12)에서, 메인 제어부(251)는 유압 제어부(253)로 거푸집 하강 거리, 거푸집 하강 속도 등을 포함하는 동작 데이터를 전송할 수 있다.
단계(S13)에서, 메인 제어부(251)는 유압 제어부(253)로 동작 명령을 전송할 수 있다. 이 때, 하강기(220)는 유압 제어부(253)로부터 공급되는 유압에 따라 유압 실린더를 하강시키고, 그 결과로서 하강기(220)에 결합된 승강 부재(210)를 하강시킬 수 있다.
단계(S14)에서, 메인 제어부(251)는 승강 센서(230)로부터 유압 실린더의 하강 거리를 수신할 수 있다.
단계(S15)에서, 메인 제어부(251)는 수신한 유압 실린더의 하강 거리로부터 거푸집(130)의 하강 거리를 산출하고, 산출된 거푸집 하강 거리가 최초 동작 데이터에 포함된 거푸집 하강 거리와 차이가 있으면, '하강 이상'으로 판정할 수 있다.
단계(S16)에서, 메인 제어부(251)는 '하강 이상'으로 판정된 하강기(220)에 대응하는 거푸집 하부를 촬영하도록 카메라부(240)를 제어할 수 있다. 이 때, 카메라부(240)는 대응하는 거푸집 하부 이미지를 생성할 수 있다.
단계(S17)에서, 카메라부(240)는 생성한 거푸집 하부 이미지를 메인 제어부(251)로 유선 또는 무선으로 전송할 수 있다.
단계(S18)에서, 메인 제어부(251)는 입력부를 통해 작업자가 입력하는 수정 데이터를 입력받을 수 있다.
단계(S19)에서, 메인 제어부(251)는 유압 제어부(253)로 수정 데이터를 전송할 수 있다.
이후, 유압 제어부(253)는 수신한 수정 데이터에 따라 하강기(220)를 제어할 수 있다.
위의 설명은 하강기를 유압식으로 구성하는 경우를 예시하였으나, 모터식 하강기를 이용할 수도 있다. 이 경우, 하강기 제어부(250)는 메인 제어부만으로 구성하고, 동작 데이터, 동작 명령, 수정 데이터 등을 모터식 하강기로 직접 전송할 수 있다. 이때, 모터식 하강기는 동작 데이터, 동작 명령, 수정 데이터 등에 따라 동작할 수 있다.
모터식 하강기는 하부 프레임, 중앙 프레임, 동력 전달부, 승강 나사부, 상부 프레임, 승강 부재, 하부 고정부, 상부 고정부 등을 포함하여 구성할 수 있다. 동력 전달부는 웜축, 웜, 휠, 감속기, 모터 등을 포함하여, 중앙 프레임의 일측에 결합할 수 있다.
이상 본 발명을 여러 실시예로 설명하였는데, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자는 위 실시예에 기초하여 그 형태를 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 출원의 권리범위는 아래의 청구범위에 의해 결정되므로, 그러한 변형이나 수정이 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
110 : 지반 120 : 기둥 부재
130 : 거푸집 140 : 콘크리트
210 : 승강 부재 211 : 양중용 부재
220 : 하강기 230 : 승강 센서
240 : 카메라부 250 : 하강기 제어부
251 : 메인 제어부 253 : 유압 제어부

Claims (7)

  1. 거푸집 하강 제어 시스템에 있어서,
    승강 부재;
    상기 승강 부재의 하단에 결합하여 거푸집의 하면을 상방으로 지지하는 양중용 부재;
    거푸집의 상면에 결합하고, 유압 실린더를 구비하여 상기 승강 부재를 승강시키는 하강기;
    상기 유압 실린더의 승강 거리를 추출하는 승강 센서;
    거푸집의 하방에 이격되어 위치하고, 거푸집의 하부 중 상기 하강기가 설치된 영역을 촬영하여 거푸집 하부 이미지를 생성 및 전송하되 수신하는 하강기 식별자에 대응하는 하강기의 방향으로 촬영 각도를 조절하는 각도 조절부를 구비하는 카메라부;
    상기 거푸집 하부 이미지를 디스플레이하는 표시부; 및
    상기 승강 센서로부터 수신하는 승강 거리로부터 '하강 이상' 여부를 판단하고, '하강 이상'으로 판단되면 '하강 이상'으로 판단된 승강 부재에 대응하는 하강기의 하강기 식별자를 상기 카메라부로 전송하고, 상기 카메라부로부터 수신하는 거푸집 하부 이미지를 상기 표시부에 디스플레이하며, 입력부를 통해 입력되는 수정 데이터에 따라 상기 하강기를 제어하여 '하강 이상'으로 판단된 승강 부재를 '정지', '하강 속도 변경', '일정 거리 상승 후 하강' 중에서 적어도 하나를 동작하게 하는 하강기 제어부를 포함하는, 탑다운 방식 거푸집 하강 제어 시스템.
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