KR20080092989A - 모바일크레인의 안전성 검토방법 - Google Patents

모바일크레인의 안전성 검토방법 Download PDF

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KR20080092989A
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Abstract

본 발명은 크레인의 안전성을 검토하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컴퓨터에서 인양물의 형상을 모델링하고, 인양물의 형상과 중량을 기준으로 작업반경과 인양높이를 고려하여 작업이 가능한 모바일크레인을 데이터베이스 내에서 쉽고 빠르게 검색하여 선정하고, 선정된 모바일크레인의 종류 및 운용방법에 따라 줄걸이 작업에 필요한 슬링(Sling) 및 러그(Lug)를 검토하고, 모바일크레인이 설치되는 지반과 구조물의 보강여부를 판단하기 위한 시뮬레이션을 통해 모바일크레인 작업시의 구조적 안전성을 종합적으로 검토하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 컴퓨터를 이용하여 모바일크레인의 안정성을 검토하는 방법으로서, 컴퓨터로 인양물의 형상을 모델링하여 인양물의 중량 및 무게중심의 위치를 계산하는 인양물 정의단계; 데이터베이스 내에서 현장조건에 적합한 모바일크레인을 검색하여 선택하는 모바일크레인 선정단계; 및 인양물을 리프팅할 때 모바일크레인의 붐(Boom)에 걸리는 인장력을 계산하여 모바일크레인의 안정성 여부를 판별하는 시뮬레이션단계; 를 포함하는 모바일크레인의 안전성 검토방법을 제공한다.
모바일크레인, 전도안전성, 슬링, 러그, 아웃트리거, 크롤러

Description

모바일크레인의 안전성 검토방법{Safety test method of the Mobile-Crane}
도1은 본 발명에 따른 모바일크레인의 안전성 검토방법의 플로우 챠트이다.
도2a는 인양물 정의단계의 디스플레이 상세도이다.
도2b는 인양물 정의단계 중 인양물 유형을 정의하는 디스플레이 상태도이다.
도2c는 인양물 정의단계 중 인양물 세부중량 입력 디스플레이 상태도이다.
도3은 단순인양 유형의 모바일크레인 선정단계 중 기본입력사항을 나타내는 디스플레이 상태도이다.
도4는 단순인양 유형의 모바일크레인에 대한 안전성 판별을 위한 시뮬레이션단계의 디스플레이 상태도이다.
도5a는 복합인양 유형의 모바일크레인 선정단계 중 인양물을 동시에 인양높이까지 들어올리고자 할 경우의 기본입력사항을 나타내는 디스플레이 상태도이다.
도5b는 복합인양 유형의 모바일크레인 선정단계 중 지면과 수직방향으로 인양물을 들어올리고자 할 경우의 기본입력사항을 나타내는 디스플레이 상태도이다.
도6a는 복합인양 유형의 모바일크레인에 대한 안전성 판별을 위한 모바일크레인 정보의 세부입력사항의 디스플레이 상태도이다.
도6b는 도5a의 복합인양 유형의 모바일크레인의 안전성 여부를 판별하는 시 뮬레이션 단계의 디스플레이 상태도이다.
도6c는 도5b의 복합인양 유형의 모바일크레인의 안전성 여부를 판별하는 시뮬레이션 단계의 디스플레이 상태도이다.
도7a는 슬링(Sling) 검토단계의 디스플레이 상태도이다.
도7b는 슬링 검토단계 중 슬링 취부방법의 디스플레이 상태도이다.
도7c는 슬링 검토단계 중 안전성 계산을 위한 기본입력 항목을 나타내는 디스플레이 상태도이다.
도8은 러그(Lug) 검토단계의 디스플레이 상태도이다.
도9a는 접지압 계산단계의 디스플레이 상태도이다.
도9b는 접지압 계산단계 중 모바일크레인 기본정보에 대한 디스플레이 상태도이다.
도9c는 접지압 계산단계 중 사용자 입력정보의 디스플레이 상태도이다.
도10a는 지내력보강 검토단계 중 아웃트리거 하부에 팀버부재를 이용한 평지반 보강을 검토하는 디스플레이 상태도이다.
도10b는 지내력보강 검토단계 중 아웃트리거 하부에 철판부재를 이용한 평지반 보강을 검토하는 디스플레이 상태도이다.
도10c는 지내력보강 검토단계 중 크롤러로 접하는 평지반에 대한 보강방법을 검토하는 디스플레이 상태도이다.
도11a는 지내력보강 검토단계 중 모바일크레인이 경사지반의 경사면 어깨와 이격하여 설치된 상태에 대한 검토단계의 디스플레이 상태도이다.
도11b는 지내력보강 검토단계 중 모바일크레인이 흙막이지반 상단에 이격하여 설치된 상태에 대한 검토단계의 디스플레이 상태도이다.
도12는 구조물 안전성 검토단계의 디스플레이 상태도이다.
도13은 선정된 모바일크레인의 안전성 검토 후 검토자의 견해를 입력하는 단계의 디스플레이 상태도이다.
도14는 모바일크레인의 안전성 검토 후에 출력한 최종결과보고서의 출력물을 도시한 것이다.
본 발명은 모바일크레인의 안전성을 검토하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컴퓨터에서 인양물의 형상을 모델링하고, 인양물의 형상과 중량을 기준으로 작업반경과 인양높이를 고려하여 작업이 가능한 모바일크레인을 데이터베이스 내에서 쉽고 빠르게 검색하여 선정하고, 선정된 모바일크레인의 종류 및 운용방법에 따라 줄걸이 작업에 필요한 슬링(Sling) 및 러그(Lug)를 검토하고, 모바일크레인이 설치되는 지반과 구조물의 보강여부를 판단하기 위한 시뮬레이션을 통해 모바일크레인 작업시의 구조적 안전성을 종합적으로 검토하는 방법에 관한 것이다.
최근 건설공사의 자동화 및 기계화 시공에 따라 모바일크레인의 사용사례가 급증하고 있는 추세이며, 모바일크레인으로 인양하는 인양물이 대형화되고, 고소작업이 증가함에 따라 대형사고의 위험성 또한 증대되고 있는 실정이다. 그러나, 국내의 경우 모바일크레인에 대한 전도안전성 등을 검토하는 기술적인 체계와 이론이 미 정립되어 있으며, 해외의 경우에도 일부 제조사에 한하여 매뉴얼을 제공하는 수준에 그치고 있다.
따라서 종래에는 모바일크레인의 안전성에 대한 검토는 전적으로 검토자의 직관이나 경험 등에 의존하여 왔고, 이는 장비 선정부터 설치단계까지의 일련의 작업들을 종합적으로 검토하고 판단할 수 있는 기술과 체계가 마련되지 않은 데서 기인한다. 이와 같은 종래의 방법은 예를 들어 모바일크레인 제조사의 매뉴얼을 이용하여 작업반경, 인양물 중량에 따른 모바일크레인의 로드케이스를 결정하게 되는데 모바일크레인을 미리 형상화할 수 없기 때문에 주변 건물과의 간섭체크가 어렵고, 모바일크레인의 아웃트리거나 크롤러가 지반 또는 구조물에 접하는 경우 모바일크레인 자체중량과 인양물 중량 등의 하중이 전달되는 데에 대한 보강 및 보완이 작업 경험자의 판단과 직관에 의존할 수 밖에 없다는 점 등이 문제시되어 왔다.
또한, 종래의 상황하에서는 전문가가 아니면 모바일크레인의 안전성을 판단할 수 없으므로, 검토에 필요한 자료와 기준을 찾는데 많은 시간이 소요되어 상황 변화에 따라 실시간으로 재검토하는 데 많은 시간과 인력이 소요되는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 모바일크레인 제조사의 매뉴얼을 참고하지 않고도 쉽고 빠르게 모바일크레인을 검색하고 선정할 수 있도록 다수의 매뉴얼을 데이터베이스화하고, 모바일크레인을 컴퓨터에 형상화하여 주변 건물과의 간섭체크는 물론, 모바일크레인의 아웃트리거와 크롤러와 접하는 지반 또는 구조물에 작용하는 과하중에 의한 심각한 손상을 사전에 예방하기 위한 안전성 검토방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 컴퓨터를 이용하여 모바일크레인의 안정성을 검토하는 방법으로서, 컴퓨터로 인양물의 형상을 모델링하여 인양물의 중량 및 무게중심의 위치를 계산하는 인양물 정의단계; 데이터베이스 내에서 현장조건에 적합한 모바일크레인을 검색하여 선택하는 모바일크레인 선정단계; 및 인양물을 리프팅할 때 모바일크레인의 붐(Boom)에 걸리는 인장력을 계산하여 모바일크레인의 안정성 여부를 판별하는 시뮬레이션단계; 를 포함하는 모바일크레인의 안전성 검토방법을 제공한다.
본 발명을 도1에 도시된 플로우 챠트에 따라 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 모바일크레인이 필요한 공사현장에서 모바일크레인 작업 프로젝트를 설정한 후에 컴퓨터 상에서 모바일크레인 작업의 안전성을 사전에 검토하고 불 안전 요소에 대해서 적절한 대책을 취하기 위한 것이다. 따라서 인양물의 형태, 크기, 중량 등에 대한 정보를 입력하여 컴퓨터 상에서 인양물을 정의한 후, 정의된 인양물과 작업장의 주변환경을 고려하여 적절한 장비(모바일크레인)를 선정한다. 모바일크레인 선정단계에서는 인양물에 따라 모바일크레인 1대로 단순인양하는 방법과 모바일크레인 2대로 복합인양하는 방법을 선택할 수 있고, 모바일크레인의 세부구성 요소를 선택하여 컴퓨터상에서 시뮬레이션함으로서 모바일크레인의 붐(Boom)이 인양작업시의 인장력에 대해 안전성이 있는지, 주변환경에 의해 모바일크레인 작업이 방해 받지는 않는지 등을 사전에 체크해 볼 수 있다.
상기한 시뮬레이션 단계 후에도 슬링(Sling)과 러그(Lug)의 유형, 응력 등을 검토하여 필요한 인양작업에 적절하게 대응하도록 할 수 있고, 모바일크레인의 종류에 따른 접지압 계산단계를 통하여 모바일크레인 설치 지반의 침하여부 또는 모바일크레인이 설치된 구조물에 작용하는 과하중에 의한 심각한 손상 등을 검토할 수 있다. 상기 접지압 계산단계에 지반침하가 발생할 것으로 계산되는 경우는 모바일크레인이 설치되는 지반의 유형에 따라 지내력보강 방법을 결정하고, 보강된 지반의 안전성을 시뮬레이션해볼 수 있으며, 지내력 보강방법은 평지반, 경사지반 및 흙막이지반 등의 다양한 지반유형에 맞추어 결정할 수 있다. 한편, 모바일크레인이 구조물에 설치된 경우에는 구조물의 안전성 여부를 역시 검토할 수 있으며, 상기한 단계들을 거치며 모바일크레인의 안전성에 대한 검토가 사전에 이루어지는 것이며, 시공현장, 인양물, 지반상태, 모바일크레인의 종류 등을 종합적으로 고려한 최적의 장비를 현장에 도입하여 시공을 할 수 있게 되는 것이고, 위와 같은 모바일크레인 의 안전성 검토결과에 대해서는 검토자의 의견과 함께 출력하여 현장자료로 활용할 수 있다.
이하에서는 도시된 각 도면에 따라 본 발명을 각 단계별로 구체적으로 설명하기로 한다.
1. 인양물 정의단계
본 단계에서는 인양물의 형상을 모델링하여 인양물의 중량 및 무게중심의 위치를 계산한다. 도2a는 인양물 정의단계의 디스플레이 상세도이고, 도2b는 인양물 정의단계 중 인양물 유형을 정의하는 디스플레이 상태도이고, 도2c는 인양물 정의단계 중 인양물 세부중량 입력 디스플레이 상태도로서, 도2a,b,c에 도시된 바와 같이 인양물의 형태 및 무게중심의 위치를 구하고 모바일크레인의 대상용량을 결정하기 위한 인양물 중량을 계산한다.
2. 모바일크레인 선정단계
본 단계에서는 데이터베이스 내에서 현장조건에 적합한 모바일크레인을 검색하여 선정한다. 상기 데이터베이스는 각 모바일크레인 제조사가 제공하는 매뉴얼을 체계적으로 정리하여 제작, 정리하여 파일형태로 저장해 놓은 것을 이용할 수 있다.
본 단계에서는 한 대의 모바일크레인으로 인양작업을 하기 위한 단순인양유 형의 모바일크레인을 선정할 수도 있고, 두 대의 모바일크레인으로 인양작업을 하기 위한 복합인양유형의 모바일크레인을 선정할 수도 있다.
도3은 단순인양 유형의 모바일크레인 선정단계 중 기본입력사항을 나타내는 디스플레이 상태도이다 한편, 도5a는 복합인양 유형의 모바일크레인 선정단계 중 인양물을 동시에 인양높이까지 들어올리고자 할 경우의 기본입력사항을 나타내는 디스플레이 상태도이고, 도5b는 복합인양 유형의 모바일크레인 선정단계 중 지면과 수직방향으로 인양물을 들어올리고자 할 경우의 기본입력사항을 나타내는 디스플레이 상태도이다.
모바일크레인을 선정할 때는 상기 각도에 나타난 바와 같이 모바일크레인의 작업반경, 붐각도를 결정할 지면으로부터 인양물까지의 최대높이, 인양물 외측면에서 간섭물 끝단까지의 내측거리 및 인양물 총 중량을 포함한 작업조건을 입력하면 상기 조건들에 적합한 모바일크레인을 데이터베이스에서 자동적으로 계산하여 결과를 나타내도록 할 수 있으며 선정된 모바일크레인의 유형에 따라 이하의 시뮬레이션단계를 통해 안전성 검토를 할 있다.
이외에도 현장작업에 필요한 기타 조건을 추가적으로 입력할 수 있으며, 입력된 조건과 데이터베이스에 기록된 장비(모바일크레인)들의 제원을 대조, 검색하여 최적의 조건을 갖춘 모바일크레인을 선정할 수 있는 것이다.
3. 시뮬레이션단계
본 단계에서는 컴퓨터상의 시뮬레이션을 통하여 인양물을 리프팅할 때 모바일크레인의 붐(Boom)에 걸리는 인장력을 계산하여 모바일크레인의 안정성 여부를 판별한다.
인양작업에 대한 시뮬레이션을 위해서는 모바일크레인 붐조합, 붐길이, 붐각도, 붐회전범위, 지브(Jib)길이, 지브각도 및 카운터웨이트 중량을 포함한 모바일크레인의 세부구성을 컴퓨터에 입력하여 선정된 모바일크레인을 컴퓨터상에서 형상화시키는 과정을 포함시켜 모바일크레인의 전도 안전성 등을 자동으로 검토할 수 있으며, 이외에도 붐확장길이, 아웃트리거 등에 대한 정보를 더 입력하여 시뮬레이션에 반영시킬 수 있다.
도4는 단순인양 유형의 모바일크레인 선정단계 후의 안전성 판별을 위한 시뮬레이션 단계의 디스플레이 상태도이고, 도6a는 복합인양 유형의 모바일크레인에 대한 안전성 판별을 위한 모바일크레인 정보의 세부입력사항의 디스플레이 상태도이며, 도6b에서는 도5a의 복합인양 유형의 모바일크레인의 안전성 여부를 판별하는 시뮬레이션 단계의 디스플레이 상태를 예시한 것이고, 도6c는 도5b의 복합인양 유형의 모바일크레인의 안전성 여부를 판별하는 시뮬레이션 단계의 디스플레이 상태를 예시한 것이다. 도시된 바와 같이 본 시뮬레이션단계에서는 상기 인양물 정의단계 및 모바일크레인 선정단계에서 입력된 인양물에 관한 정보, 모바일크레인에 관한 정보 및 작업환경에 대한 정보를 종합하여 다양한 양상의 인양작업시 모바일크레인에 걸리는 인장력에 대한 안정성 자체를 검토함은 물론, 작업장 주변환경이 인양작업에 어떠한 영향을 미치는지 사전에 체크해 볼 수도 있다.
4. 슬링 ( Sling ) 검토단계
본 단계는 상기 시뮬레이션단계 이후에 추가적으로 실시할 수 있는 단계로서, 본 슬링 검토단계는 줄걸이 작업을 위한 슬링유형, 슬링각도, 슬링가닥수, 슬링부재 등의 제반 정보를 컴퓨터에 입력하고 안전율에 따라 작업 가능 여부를 판별하는 과정으로 이루어진다. 예를 들어 줄걸이 작업에 로프 두 줄을 사용할 경우 로프의 길이, 각도, 높이에 따라 로프에 발생하는 부하는 다르며, 로프가 파단되는 사고를 방지하기 위해서는 로프 1본당 발생하는 부하를 계산하여 견딜 수 있는 강성의 부재를 선택할 수 있도록 하는 것이다.
도7a는 슬링(Sling) 검토단계의 디스플레이 상태도로서, 도시된 바와 같이 본 슬링단계에서는 슬링유형을 선택한 후 유형별 슬링 부재를 선택할 수 있도록 하고, 인양물의 중량을 고려하여 슬링가닥수, 슬링각도, 슬링높이 등의 세부정보를 입력함으로서 줄걸이 작업의 안전성을 검토할 수 있다.
상기 세부정보를 입력하기 전에는 도7b에 도시된 바와 같이 슬링 취부방법을 선택할 수 있고, 줄걸이 작업의 안전성 검토시에는 도7c에 도시된 바와 같이 체결방법에 의한 저감계수, 꼬임에 의한 저감계수, 부속철물에 의한 절곡에 따른 저감계수 등과 함께 슬링의 안전율을 나타낼 수 있도록 할 수 있다.
5. 러그 ( Lug ) 검토단계
본 단계는 상기 슬링 검토단계 이후의 러그(Lug)에 대한 안전성 검토단계로 서, 슬링로프와 인양물을 연결하는 러그유형, 러그재질, 러그치수, 러그 용접방식을 포함한 정보를 컴퓨터에 입력하고 러그의 안정성을 검토하는 과정으로 이루어진다. 러그 1본당 발생하는 수직력, 수평력, 모멘트는 상기 슬링 검토단계에서 로프 1본당 발생하는 응력을 기준으로 계산되며, 발생하는 응력에 대하여 설계된 러그 재질과 본체 형상을 비교 계산하여 안전성 여부를 판별하게 된다.
도8은 러그(Lug) 검토단계의 디스플레이 상태도이다. 도시된 바와 같이 러그유형을 선정하고, 러그의 폭, 중심높이, 두께, 중심폭, 보강링두께, 홀지름, 로드플레이트의 두께 등의 러그치수, 러그 1개소당 감당해야 하는 수직하중, 수평하중, 작용하중 및 러그재질에 따른 단위면적당 허용응력, 전단응력을 고려하고, 러그 용접부의 종류와 용접치수, 본체 용접부의 종류와 용접치수를 입력하여 러그의 안전성을 종합적으로 검토할 수 있으며, 안전성 검토 후에는 러그의 최소외곽치수 및 최소두께, 러그 용접부 및 본체 용접부의 휨응력, 전단응력, 합성응력에 대한 검토결과 등을 알아낼 수 있도록 한다.
6. 접지압 계산단계
본 단계는 상기 슬링 검토단계 및 러그 검토단계 이후에, 선정된 모바일크레인으로부터 전달되는 접지압을 계산하여 상기 모바일크레인을 지지하는 지지기반의 보강여부를 결정하는 단계이다. 접지압(接地壓)이라함은 원칙적으로 지면에 접하는 압력으로 정의할 수 있으나 본 명세서에는 모바일크레인 자중과 인양물의 하중이 모바일크레인의 설치 장소에 따라 모바일크레인부재를 통해 지반 또는 구조물에 작 용하는 압축력을 통칭하기로 한다.
모바일크레인이 설치되는 지반과 구조물에 대하여 전도 안전성을 판별하기 위해서는 모바일크레인의 형태와 종류에 따라, 인양물의 중량에 따라 지반과 구조물에 접지하는 아웃트리거나 크롤러의 지점반력을 계산하여야 한다. 접지압 계산단계에서는 상기 모바일크레인 선정단계에서 결정된 모바일크레인의 특성과 붐위 방향에 따라 아웃트리거나 크롤러에 전달되는 접지압을 계산한다.
도9a는 접지압 계산단계의 디스플레이 상태도이고, 도9b는 접지압 계산단계 중 모바일크레인 기본정보에 대한 디스플레이 상태도이며, 도9c는 접지압 계산단계 중 사용자 입력정보의 디스플레이 상태도이다. 모바일크레인의 종류에 따른 접지압 계산단계를 통하여 모바일크레인 설치 지반의 침하여부 또는 모바일크레인이 설치된 구조물에 작용하는 과하중에 의한 심각한 손상 등을 검토할 수 있다.
이러한 접지압 계산단계는 선정된 모바일크레인이 평지반에 설치된 경우에는, 선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상기 접지압을 계산하는 과정과, 상기 접지압에 의한 지반침하가 발생할 것으로 계산되는 경우 상기 평지반의 보강을 결정하는 과정으로 이루어진다.
선정된 모바일크레인이 경사지반의 경사면 어깨로부터 이격하여 설치된 경우에는, 선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상기 정지압을 계산하는 계산하는 과정과, 상기 경사지반의 붕괴를 방지하기 위해 상 기 접지압 및 상기 경사지반의 물성치를 고려하여 모바일크레인 설치지점과 상기 경사면 어깨 간의 최소이격거리를 계산하는 과정과, 상기 접지압에 의한 지반침하가 발생할 것으로 계산되는 경우 상기 경사지반의 보강을 결정하는 과정으로 이루어진다.
선정된 모바일크레인이 흙막이지반 상단으로부터 이격하여 설치된 경우에는, 선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상기 접지압을 계산하는 과정과, 상기 흙막이지반의 붕괴를 방지하기 위해 상기 접지압, 상기 흙막이지반의 물성치 및 흙막이지반의 하단에 발생하는 측압를 고려하여 모바일크레인 설치지점과 상기 흙막이지반 상단 간의 최소이격거리를 계산하는 과정과, 상기 접지압에 의한 지반침하가 발생할 것으로 계산되는 경우 상기 흙막이지반의 보강을 결정하는 과정으로 이루진다.
선정된 모바일크레인이 구조물의 상단에 설치된 경우에는 선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상기 접지압을 계산하는 과정과, 상기 접지압에 의해 상기 구조물을 구성하는 각 부재의 휨, 처짐, 전단이 발생하는 경우 상기 구조물의 보강을 결정하는 과정으로 이루어진다.
7. 지내력보강 검토단계
본 단계는 상기 접지압 계산단계 이후에, 상기 접지압을 받는 부위를 보강부재로 보강한 상태를 시뮬레이션하여 상기 평지반, 경사지반, 흙막이지반 또는 구조물이 받는 내력분포 및 상기 보강부재의 휨, 처짐, 전단에 대한 안전성을 체크하는 지내력보강 검토단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단계이다.
도10a는 지내력보강 검토단계 중 아웃트리거 하부에 팀버부재를 이용한 평지반 보강을 검토하는 디스플레이 상태도이다. 도10b는 지내력보강 검토단계 중 아웃트리거 하부에 철판부재를 이용한 평지반 보강을 검토하는 디스플레이 상태도이다. 도10c는 지내력보강 검토단계 중 크롤러로 접하는 평지반에 대한 보강방법을 검토하는 디스플레이 상태도이다.
예를 들어 아웃트리거가 존재하는 모바일크레인이 평지에 설치되는 경우 아웃트리거에 전달되는 접지압에 의해 지반의 침하가 발생할 우려가 있으며, 지반의 내력이 아웃트리거에 전달되는 접지압을 견디지 못할 경우에는 반드시 지반을 보강하여야 하는데 이에 대한 검토방법은 도10a처럼 아웃트리거 부착판 하단과 지면이 만나는 부위에 팀버(Timber) 부재를 설계하여 보강하거나, 도10b처럼 철판을 설계하여 보강한다. 보강시 보강부재는 휨, 처짐, 전단에 대하여 안전한지 검토되어야 하며, 아웃트리거에 전달되는 접지압이 보강부재를 통하여 지면에 균등하게 분포되도록 설계되어야 한다.
한편, 11a는 지내력보강 검토단계 중 보이일크레인이 경사지반의 경사면 어깨와 이격하여 설치된 상태에 대한 검토단계의 디스플레이 상태도이다.
예를 들어 모바일크레인이 경사지반의 경사면 어깨와 이격하여 설치되는 경우는 평지반에 설치되는 경우보다 주의 깊게 검토되어야 한다. 본 단계에서는 아웃 트리거나 크롤러에 전달되는 접지압과 지반의 물성치를 종합적으로 고려하여 모바일크레인이 경사면 어깨로부터 이격해야 하는 거리를 계산하여 결과를 나타낼 필요가 있다. 이 때에는 직선슬라이딩 방식을 통해 도11a에 도시된 바와 같이 접지압과 지반의 물성치를 고려하여 지반 침하에 대한 안전성 유무 및 경사면 어깨로부터의 최소 이격 설치거리를 나타낼 수 있다. 지반의 성질은 점성토, 사질토, 중간토로 구분할 수 있으며 각 지반성질의 단계에 따라 물성치를 입력하고, 경사면의 형상에 대하여 경사면의 높이, 경사 구배 등을 입력한다.
도11b는 지내력보강 검토단계 중 모바일크레인이 흙막이지반 상단에 이격하여 설치된 상태에 대한 검토단계의 디스플레이 상태도이며, 이 경우에는 흙막이지반의 안전성 판별을 위하여 흙막이지반 하단에 추가로 발생하는 측압을 계산할 필요가 있다.
7-1. 지반개량 검토단계
본 단계는 상기 지내력보강 검토단계에서 상기 평지반의 안전성이 불충분하다는 검토결과가 나온 경우에는 상기 평지반의 허용지내력의 크기를 기준으로 표층혼합처리공법과 표층치환처리공법을 선택적으로 적용하여 지반을 개량하고, 지반개량두께를 반영한 상태를 시뮬레이션하여 평지반의 안전성을 체크하는 단계이다.
예를들면, 크롤러 크레인이 평지에 설치되는 경우 접지압에 의해 지반의 침하가 발생할 우려가 있으며, 지반의 내력이 크롤러에 전달되는 접지압을 견디지 못 할 경우에는 반드시 지지형식을 변경해야 하는데 이에 대한 검토방법은 도10c처럼 보강부재(철판기준)를 통하여 균등하게 분포되는 하중에 대하여 지내력이 견디는지를 판단한 후 불안전한 경우 보스톤빌딩법을 응용하여 지반개량 두께를 결정하고 지반의 내력을 강화시켜 줄 수 있는 것이다.
8. 구조물 안전성 검토단계
본 단계는 상기 접지압 계산단계 이후에 상기 접지압을 받는 부위를 보강부재로 보강한 상태를 시뮬레이션하여 상기 모바일크레인의 설치 위치에 따른 상기 구조물이 받는 내력분포 및 상기 보강부재의 휨, 처짐, 전단에 대한 안전성을 체크하는 단계이다.
도12는 구조물 안전성 검토단계의 디스플레이 상태도이다. 모바일크레인이 구조물 상부에 설치되는 경우 아웃트리거 등에 전달되는 하중은 구조물의 안전에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어 구조물 상단에 대형 모바일크레인이 설치되는 경우 구조물이 모바일크레인의 자중 및 인양물의 하중을 견디지 못하고 부분적인 붕괴를 일으킬 수 있다. 따라서 구조물의 보, 기둥 등의 각 요소들의 내력을 검토해야 하며, 구조물의 구조적 안전성을 검토할 때는 도12와 같이 구조물 상단에 모바일크레인의 아웃트리거가 구조상 가장 불리한 지점에 위치할 경우를 가정하여 구조물을 구성하고 있는 각 부재의 휨, 처짐, 전단을 검토하는 것이 바람직하며, 안전성 유무를 판단하여 불안정할 경우 구조물의 보강방법을 검토할 수 있다.
9. 보고서 작성 등
최종적으로 선정된 모바일크레인 적용에 대한 검토자의 의견을 입력하면 검토한 프로젝트에 대한 최종보고서를 출력할 수 있으며, 모바일크레인의 전도안전성 등에 대한 검토결과와 근거식에 대한 첨부파일도 출력할 수 있다. 도13은 선정된 모바일크레인의 안전성 검토 후 검토자의 견해를 입력하는 단계의 디스플레이 상태도이고, 도14는 모바일크레인의 안전성 검토 후에 출력한 최종결과보고서의 출력물을 도시한 것이다.
이와 같이 하여 모바일크레인의 선정부터 설치까지 발생할 수 있는 작업 오류 및 전도 위험성 등을 종합적으로 검토하여 판단할 수 있어 보다 안전한 장비운영 및 시공이 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명을 이용하면, 다음과 같은 이점이 있다.
첫째, 일반인과 전문가가 모두 용이하게 모바일크레인의 장비선정, 슬링 및 러그, 지내력 보강재, 구조물 보강재 등을 신속하게 설계하고 검토할 수 있다.
둘째, 모바일크레인의 종합적인 전도 안전성 검토가 가능하게 되어 시공현장의 환경 변화에 실시간으로 시뮬레이션하고 대응할 수 있다.
셋째, 건설장비의 체계적인 지식이나 경험이 부족한 시공현장 담당자들에게 교육적인 효과와 더불어 공사 지연이나 안전사고를 미연에 방지하고, 모바일크레인에 대한 감독이 체계적으로 이루어질 수 있다.

Claims (11)

  1. 컴퓨터를 이용하여 모바일크레인의 안정성을 검토하는 방법으로서,
    컴퓨터로 인양물의 형상을 모델링하여 인양물의 중량 및 무게중심의 위치를 계산하는 인양물 정의단계;
    데이터베이스 내에서 현장조건에 적합한 모바일크레인을 검색하여 선택하는 모바일크레인 선정단계; 및
    인양물을 리프팅할 때 모바일크레인의 붐(Boom)에 걸리는 인장력을 계산하여 모바일크레인의 안정성 여부를 판별하는 시뮬레이션단계; 를 포함하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  2. 제1항에서,
    상기 모바일크레인 선정단계는 한 대의 모바일크레인으로 인양작업을 하기 위한 단순인양유형의 모바일크레인을 선정하는 단계로서, 컴퓨터에 입력된 모바일크레인의 작업반경, 붐각도를 결정할 지면으로부터 인양물까지의 최대높이, 인양물 외측면에서 간섭물 끝단까지의 내측거리 및 인양물 총 중량을 포함한 작업조건을 고려하여 현장조건에 적합한 모바일크레인을 검색하여 선정하는 과정을 포함한 것이고,
    상기 시뮬레이션단계는 모바일크레인 붐조합, 붐길이, 붐각도, 붐회전범위, 지브(Jib)길이, 지브각도 및 카운터웨이트 중량을 포함한 모바일크레인의 세부구성을 컴퓨터에 입력하여 선정된 모바일크레인을 컴퓨터상에서 형상화시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  3. 제1항에서,
    상기 모바일크레인 선정단계는 두 대의 모바일크레인으로 인양작업을 하기 위한 복합인양유형의 모바일크레인을 선정하는 단계로서, 컴퓨터에 입력된 모바일크레인의 작업반경, 붐각도를 결정할 지면으로부터 인양물까지의 최대높이, 인양물 외측면에서 간섭물 끝단까지의 내측거리 및 인양물 총 중량을 포함한 작업조건을 고려하여 현장조건에 적합한 모바일크레인을 검색하여 선정하는 과정을 포함한 것이고,
    상기 시뮬레이션 단계는 모바일크레인 붐조합, 붐길이, 붐각도, 붐회전범위, 지브(Jib)길이, 지브각도 및 카운터웨이트 중량을 포함한 모바일크레인의 세부구성을 컴퓨터에 입력하여 선정된 모바일크레인을 컴퓨터상에서 형상화시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 시뮬레이션단계 이후에, 슬링(Sling) 검토단계 및 러그(Lug) 검토단계 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  5. 제4항에서,
    상기 슬링 검토단계는 줄걸이 작업을 위한 슬링유형, 슬링각도, 슬링가닥수 및 슬링부재를 포함한 정보를 컴퓨터에 입력하고 안전율에 따라 작업 가능 여부를 판별하는 과정으로 이루어지고;
    상기 러그 검토단계는 슬링로프와 인양물을 연결하는 러그유형, 러그재질, 러그치수 및 러그 용접방식을 포함한 정보를 컴퓨터에 입력하고 러그의 안정성을 검토하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  6. 제4항에서, 상기 슬링 검토단계 및 러그 검토단계 이후에,
    선정된 모바일크레인으로부터 전달되는 접지압을 계산하여 상기 모바일크레인을 지지하는 지지기반의 보강여부를 결정하는 접지압 계산단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  7. 제6항에서,
    상기 접지압 계산단계는, 선정된 모바일크레인이 평지반에 설치된 경우 상기 평지반에 전달되는 접지압에 대한 지내력을 검토하는 단계로서,
    선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상기 접지압을 계산하는 과정과,
    상기 접지압에 의한 지반침하가 발생할 것으로 계산되는 경우 상기 평지반의 보강을 결정하는 과정으로 이루어지고,
    상기 접지압 계산단계 이후에는,
    상기 접지압을 받는 부위를 보강부재로 보강한 상태를 시뮬레이션하여 상기 평지반이 받는 내력분포 및 상기 보강부재의 휨, 처짐, 전단에 대한 안전성을 체크하는 지내력보강 검토단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  8. 제7항에서,
    상기 지내력보강 검토단계에서 상기 평지반의 안전성이 불충분하다는 검토결과가 나온 경우에는 상기 평지반의 허용지내력의 크기를 기준으로 표층혼합처리공법과 표층치환처리공법을 선택적으로 적용하여 지반을 개량하고, 지반개량두께를 반영한 상태를 시뮬레이션하여 평지반의 안전성을 체크하는 지반개량 검토단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  9. 제6항에서,
    상기 접지압 계산단계는, 선정된 모바일크레인이 경사지반의 경사면 어깨로부터 이격하여 설치된 경우 상기 경사지반에 전달되는 접지압에 대한 지내력을 검토하는 단계로서,
    선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상기 접지압을 계산하는 과정과,
    상기 경사지반의 붕괴를 방지하기 위해 상기 접지압 및 상기 경사지반의 물성치를 고려하여 모바일크레인 설치지점과 상기 경사면 어깨 간의 최소이격거리를 계산하는 과정과,
    상기 접지압에 의한 지반침하가 발생할 것으로 계산되는 경우 상기 경사지반의 보강을 결정하는 과정으로 이루어지고,
    상기 접지압 계산단계 이후에는,
    상기 접지압을 받는 부위를 보강부재로 보강한 상태를 시뮬레이션하여 상기 경사지반이 받는 내력분포 및 상기 보강부재의 휨, 처짐, 전단에 대한 안전성을 체크하는 지내력보강 검토단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  10. 제6항에서,
    상기 접지압 계산단계는, 선정된 모바일크레인이 흙막이지반 상단으로부터 이격하여 설치된 경우 상기 흙막이지반에 전달되는 접지압에 대한 지내력을 검토하는 단계로서,
    선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상기 접지압을 계산하는 과정과,
    상기 흙막이지반의 붕괴를 방지하기 위해 상기 접지압, 상기 흙막이지반의 물성치 및 흙막이지반의 하단에 발생하는 측압를 고려하여 모바일크레인 설치지점과 상기 흙막이지반 상단 간의 최소이격거리를 계산하는 과정과,
    상기 접지압에 의한 지반침하가 발생할 것으로 계산되는 경우 상기 흙막이지반의 보강을 결정하는 과정으로 이루어지고,
    상기 접지압 계산단계 이후에는,
    상기 접지압을 받는 부위를 보강부재로 보강한 상태를 시뮬레이션하여 상기 경사지반이 받는 내력분포 및 상기 보강부재의 휨, 처짐, 전단에 대한 안전성을 체크하는 지내력보강 검토단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
  11. 제6항에서,
    상기 접지압 계산단계는, 선정된 모바일크레인이 구조물 상단에 설치된 경우 상기 구조물에 전달되는 접지압에 대한 구조물의 지지력을 검토하는 단계로서,
    선정된 모바일크레인의 자체중량과 인양물 총 중량을 컴퓨터에 입력하여 상 기 접지압을 계산하는 과정과,
    상기 접지압에 의해 상기 구조물을 구성하는 각 부재의 휨, 처짐, 전단이 발생하는 경우 상기 구조물의 보강을 결정하는 과정으로 이루어지고,
    상기 접지압 계산단계 이후에는,
    상기 접지압을 받는 부위를 보강부재로 보강한 상태를 시뮬레이션하여 상기 모바일크레인의 설치 위치에 따른 상기 구조물이 받는 내력분포 및 상기 보강부재의 휨, 처짐, 전단에 대한 안전성을 체크하는 구조물 안전성 검토단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일크레인의 안전성 검토방법.
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