KR20200119057A - 건물 내의 고하중 모듈 시공방법 - Google Patents

건물 내의 고하중 모듈 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물 내에 배관 모듈과 같은 고하중 모듈을 시공하기 위한 방법에 관한 것으로, 건물의 외부 조립장으로 운반된 단위 모듈을 지면으로부터 일정 높이 이상에 적치 가능하게 마련된 기단 상부에 거치하여 제1고정부가 구비된 모듈 조립체를 조립하는 제1단계와; 건물 내의 구조물에 상기 모듈 조립체의 제1고정부와 볼트 조립이 이루어지는 제2고정부를 설치하는 제2단계와; 상기 기단의 하단으로 양중 운반장치가 진입하여 상기 모듈 조립체를 건물 내의 설치 위치로 운반하는 제3단계와; 상기 모듈 조립체의 설치 위치에서 상기 양중 운반장치에 의해 상기 모듈 조립체를 양중하고 수평방향과 수직방향으로 위치를 조정하여 상기 제1고정부와 상기 제2고정부를 서로 볼트 조립하여 고정하는 제4단계를 포함한다.

Description

건물 내의 고하중 모듈 시공방법{Construction method of a heavy module in a building}
본 발명은 건물 내에 배관 모듈과 같은 고하중 모듈을 시공하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플랜트 및 공장 등의 배관시설은 공조배관 및 급수배관 등의 배관을 설치할 때, 배관을 지지하는 지지대를 설치하고 배관을 설치하게 되며, 이때 여러 개의 배관 지지대 중 일부 지지대를 설치하고, 공조배관 및 급수배관 등의 배관을 지지대에 조립하는 공정을 반복하여 배관시설을 완공하게 된다. 이러한 배관 시설 절차는 지지대를 설치한 후에 배관을 순차적으로 각각 설치하기 때문에 공정시간이 길고 작업효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한 종래의 파이프랙 설치 작업을 위하여 설치되는 비계는 작업 시에 추락에 의한 사고의 위험이 높으며, 비계 설치 및 해체 비용의 증가와 공사기간이 증가하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 등록특허공보 제10-1691489호와 등록특허공보 제10-1826011호에서는 공장에서 모듈화된 개별 배관모듈을 이용하여 현장에서 조립하여 배관 시공이 이루어지는 배관일체형 모듈의 설치방법을 제안하고 있다.
등록특허공보 제10-1691489호(공고일자: 2016.12.30.) 등록특허공보 제10-1826011호(공고일자: 2018.02.06.)
본 발명은 건물 내에 설치되는 고하중 모듈을 효율적으로 시공할 수 있는 모듈 시공방법에 있어서, 단일 양중 운반장치를 활용하여 효율적으로 고하중 모듈을 건물 내의 구조물까지 운반하고 설치할 수 있는 건물 내의 고하중 모듈의 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건물 내의 모듈 시공방법은, 건물의 외부 조립장으로 운반된 단위 모듈을 지면으로부터 일정 높이 이상에 적치 가능하게 마련된 기단 상부에 거치하여 제1고정부가 구비된 모듈 조립체를 조립하는 제1단계와; 건물 내의 구조물에 상기 모듈 조립체의 제1고정부와 볼트 조립이 이루어지는 제2고정부를 설치하는 제2단계와; 상기 기단의 하단으로 양중 운반장치가 진입하여 상기 모듈 조립체를 건물 내의 설치 위치로 운반하는 제3단계와; 상기 모듈 조립체의 설치 위치에서 상기 양중 운반장치에 의해 상기 모듈 조립체를 양중하고 수평방향과 수직방향으로 위치를 조정하여 상기 제1고정부와 상기 제2고정부를 서로 볼트 조립하여 고정하는 제4단계를 포함하며,
상기 양중 운반장치는, 자체 동력에 의해 주행이 가능한 다축 플랫폼으로 구성된 SPMT와; 상기 SPMT 상부에 구비되어 복수 위치에서 적재물을 수직 방향으로 양중 가능한 복수 개의 잭업 장치와; 상기 SPMT와 상기 잭업 장치 사이에 구비되어 상기 잭업 장치를 수평 방향으로 위치 조정하기 위한 수평 위치 조정장치를 포함한다.
바람직하게는, 상기 수평 위치 조정장치는, 상기 SPMT와 상기 잭업 장치의 각각에 구비되어 연결빔에 의해 연결되는 복수의 수평 조정유니트를 포함하며, 각 수평 조정유니트의 수평 조작력은 연결빔에 의해 인접한 수평 조정유니트로 전달된다.
보다 바람직하게는, 상기 수평 조정유니트는, 상기 SPMT 상부에 고정되는 시트부와; 상기 잭업 장치가 안착 위치하여 상기 시트부 상부에서 전후/좌우 방향의 수평 이동이 가능하게 마련되는 잭업 플레이트와; 상기 시트부에 고정되어 유압에 의해 상기 잭업 장치를 전후 구동하게 되는 유압 실린더와; 상기 시트부에 고정되어 상기 잭업 장치의 전후 이동을 안내하게 되는 가이드부를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 시트부의 상부면에는 마찰을 저감할 수 있는 테프론 시트를 더 포함하며, 상기 시트부의 저면에는 상기 SPMT와 볼트 조립되어 고정되는 립 부재를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 건물 내의 구조물은 수평보 또는 수직보이다.
본 발명에 따른 건물 내의 모듈 시공방법은, 일정 높이 이상에 적치 가능하게 마련된 기단 상부에 모듈 조립체를 조립하고, 모듈 조립체를 양중하여 수평 방향으로 위치 조정이 가능하게 구비된 양중 운반장치를 이용하여 기단 상부에 거치된 모듈 조립체를 직접 설치 지점까지 운반하고 설치 위치에서 모듈 조립체를 미세 조정하여 건물 내의 구조물에 볼트 조립하는 과정을 특징으로 함으로써 현장에서의 고소 작업 또는 크레인 작업을 배제할 수 있으며 신속하고 안전하게 고하중 모듈 조립체의 설치가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
도 1의 (a) 내지 (i)는 본 발명의 실시예에 따른 건물 내 모듈 시공방법을 개략적으로 보여주는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 실시예에서 모듈 조립체를 조립하기 위한 기단 구조물을 보여주는 정면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 실시예에서 기단을 이용하여 모듈 조립체를 조립하는 과정을 간략히 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 따른 실시예에서 모듈 조립체의 시공 전의 사전 작업 과정을 간략히 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양중 운반장치를 보여주는 사시 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건물 내 모듈 시공방법에서 기단에서 조립된 모듈 조립체를 운반하기 위해 양중 운반장치가 기단의 하단으로 진입한 상태를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건물 내 모듈 시공방법에서 양중 운반장치에 의해 모듈 조립체를 건물 내의 시공 위치까지 운반하는 상태를 예시하여 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 건물 내 모듈 시공방법에서 양중 운반장치에 의해 운반된 모듈 조립체를 건물 내의 설치 위치에 고정 설치하는 것을 예시하여 보여주는 도면.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1의 (a) 내지 (i)는 본 발명의 실시예에 따른 건물 내의 모듈 시공과정을 개략적으로 보여주는 도면이다. 본 발명에서 고하중 모듈은 건물 내에 설치되는 배관 모듈을 예시하여 보여주고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1의 (a) 내지 (i)를 참고하면, 본 실시예의 건물 내의 고하중 모듈 시공방법은, 건물의 외부 조립장으로 운반된 단위 모듈을 지면으로부터 일정 높이 이상에 적치 가능하게 마련된 기단 상부에 거치하여 제1고정부가 구비된 모듈 조립체를 조립하는 제1단계(a)(c)(d)와; 건물 내의 구조물(수평보 및/또는 수직보)에 모듈 조립체를 고정하기 위한 제2고정부를 설치하는 제2단계(b)와; 기단의 하단으로 양중 운반장치가 진입하여 모듈 조립체를 건물 내의 시공 위치까지 직접 운반하는 제3단계(e)와; 모듈 조립체의 설치 위치에서 양중 운반장치에 의해 모듈 조립체를 양중하고 수평방향과 수직방향으로 위치를 조작하여 제1고정부와 제2고정부를 서로 볼트 조립하여 고정하는 제4단계(f)(g)를 포함한다. 한편, 모듈 조립체를 건물 내의 구조물에 설치한 후에 양중 운반장치의 반출 과정(h)과, 건물 내의 구조물에 설치된 복수의 모듈 조립체 간의 조립 및 보강 작업 과정(i)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1단계는 외부 제작장에서 단위 모듈을 제작하며(a), 제작된 단위 모듈을 건물의 외부 조립장(건물 단지 내 조립장)으로 운반하며(c), 이후 건물의 외부 조립장에서 조립(d)하는 과정을 포함한다. 한편, 제2단계는 모듈 조립체의 시공 사전 작업으로, 건물 내에 모듈 조립체를 고정하기 위한 고정부를 설치하는 과정(b)을 포함한다. 본 발명에서는 이해를 돕기 위하여 제1단계와 제2단계를 구분하여 설명하고 있으나, 제1단계와 제2단계는 병행하여 이루어질 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에서 모듈 조립체를 조립하기 위한 기단 구조물을 보여주는 정면 구성도이다.
도 2를 참고하면, 건물과 인접한 외부 조립장에는 모듈 조립체(100)의 조립이 이루어지는 기단(20)이 설치되며, 바람직하게는, 이러한 기단(20)은 양중 운반장치(200)가 진입하여 위치할 수 있도록 지면으로부터 일정 높이(L) 이상에 모듈 조립체(100)를 거치하여 고정할 수 있는 구조물이다.
모듈 조립체(100)는 수직 포스트(110)의 상단에 제1고정부(111)가 마련될 수 있으며, 제1고정부(111)는 건물의 수평보와 볼트 체결될 수 있는 조립공이 마련된다. 이러한 제1고정부(111)는 수직 포스트(110)의 상단에 별도 조립되어 고정되는 보강판일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 기단(20)을 이용하여 모듈 조립체를 조립하는 과정을 간략히 보여주는 도면으로, 외부 제작장으로부터 운송된 단위 모듈(10)들은 기단(20)의 상부에 거치되어 모듈 조립체(100)의 조립이 이루어진다.
도 4는 본 발명의 따른 실시예에서 모듈 조립체의 시공 전의 사전 작업 과정을 간략히 보여주는 도면이다.
도 4를 참고하면, 제2단계의 모듈 조립체의 시공 사전 작업은 건물 내에 모듈 조립체(100)를 고정하기 위한 제2고정부를 설치하는 과정이며, 이러한 제2고정부는 모듈 조립체(110)에 마련된 제1고정부와 대응되어 볼트 조립이 이루어지는 부재로써 건물 구조물에 구비되는 매립판(embeded plate)과 같은 고정부재에 의해 제공될 수 있다.
구체적으로 건물 내의 상부 수평보(30)에는 제1고정부(111)와 대응되는 위치에 보강판(gusset plate)이 구비되며, 제1고정부(111)와 보강판은 볼트 조립되어 고정될 수 있다.
다른 실시예로써, 수직보(40)에는 매립형 볼트(embeded bolt)(41)가 매립될 수 있으며, 모듈 조립체(100)의 시공 과정에서 모듈 조립체(100)의 일부 수직 포스트의 상단과 하단에 각각 상부 브라켓(121)과 하부 브라켓(122)이 용접되고 상부 브라켓(121)과 하부 브라켓(122)이 매립형 볼트에 고정되어 모듈 조립체(100)의 하중을 지지할 수 있다.
이와 같이 제2고정부는 모듈 조립체(100)에 마련된 복수의 제1고정부(111)와 대응되어 건물 내의 수평보(철골보) 및/또는 수직보에 볼트 조립이 가능한 매립판(embeded plate)에 의해 제공될 수 있다.
다음으로, 모듈 조립체(100)의 설치 전의 사전 작업과 함께 기단(20) 상부의 모듈 조립체(100)의 조립이 완료되면, 기단(20)의 하단으로 양중 운반장치(200)가 진입하여 모듈 조립체(100)를 건물 내의 시공 위치까지 직접 운반한다(제3단계).
본 발명에서 양중 운반장치(200)는 기단(20)에서 조립된 모듈 조립체(100)를 설치 위치까지 운반하며, 또한 모듈 조립체(100)의 제1고정부와 건물 내에 사전 설치된 제2고정부를 연결 조립하는 과정에서 모듈 조립체(100)의 위치를 정확히 조정하는 역할을 직접 수행하며, 이하 본 발명의 양중 운반장치의 구체적인 실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양중 운반장치를 보여주는 사시 구성도이다.
도 5를 참고하면, 양중 운반장치(200)는 자체 동력에 의해 주행이 가능한 다축 플랫폼으로 구성된 차체 추진 모듈 트랜스포터(Self-propelled modular transporter: 이하, "SPMT"라 함)(210)와, SPMT(210) 상부에 구비되어 복수 위치에서 적재물을 수직 방향(z 방향)으로 양중 가능한 복수 개의 잭업 장치(Jack-up system)(220)와, SPMT(210)와 잭업 장치(220) 사이에 구비되어 잭업 장치(220)를 수평 방향(x-y 평면)으로 위치 조정하기 위한 수평 위치 조정장치(230)를 포함한다.
SPMT(210)는 파워팩(powerpack)이 구비되어 자체 동력에 의해 주행이 가능한 다축 플랫폼 시스템으로 구성된 차체 추진 모듈 트랜스포터(Self-propelled modular transporter: 이하, "SPMT"라 함)에 의해 제공되며, 하중 조건에 따라서 추가가 가능하며, 하나의 모듈은 6개의 바퀴 축으로 구성되고 하나의 바퀴 축 당 26톤의 적재 용량을 갖는다.
잭업 장치(220)는 자립식의 유압식 기구로서 고하중 승강용 장치에 의해 제공될 수 있다. 바람직하게는, 복수 개의 잭업 장치(220)는 적재물의 하중을 고려하여 SPMT 상부에 적절히 배치될 수 있으며, 각 단위 잭업 장치는 서로 연동 제어가 가능하며, 승강 제어 높이는 mm 단위로 조정이 요구된다. 이러한 잭업 장치로는 에너팩(Enerpac)의 JS 시리즈가 사용될 수 있다.
수평 위치 조정장치(230)는 모듈 조립체의 수평 방향(x-y 평면)의 미세 조정을 위한 것으로, SPMT(210)와 각 잭업 장치(220) 사이에 구비되어 연결빔(231)에 의해 연결되는 복수의 수평 조정유니트를 포함하며, 각 수평 조정유니트의 수평 조작력은 연결빔에 의해 인접한 수평 조정유니트로 전달된다.
구체적으로, 수평 조정유니트는 SPMT(210) 상부에 고정되는 시트부(232)와, 잭업 장치(220)가 안착 위치하여 시트부(232) 상부에서 전후/좌우 방향의 수평 이동이 가능하게 마련되는 잭업 플레이트(233)와, 시트부(232)에 고정되어 유압에 의해 잭업 장치(220)를 전후 구동하게 되는 유압 실린더(234)와, 시트부(232)에 고정되어 잭업 장치(220)의 전후 이동을 안내하게 되는 가이드부(235)를 포함한다.
잭업 플레이트(233)는 연결빔(231)에 의해 인접한 수평 조정유니트의 잭업 플레이트와 연결되며, 특정 잭업 플레이트(233)의 수평 이동은 연결빔(231)을 통해 인접한 수평 조정유니트의 잭업 플레이트로 전달되어 특정 수평 조정유니트의 수평 위치 조작에 의해 인접한 수평 조정유니트에 안착된 잭업 장치의 수평 위치 조작이 같이 이루어진다.
잭업 장치(220)가 안착 위치하게 되는 잭업 플레이트(233)는 시트부(232)에 고정되는 유압 실린더(234)에 의해 전후/좌후 방향으로 이동이 가능하며, 이때 가이드부(235)는 잭업 플레이트(233)의 가동 방향을 안내하는 역할을 한다.
바람직하게는, 유압 실린더(234)는 선단에 제1그립 암(234a)이 구비되며, 제1그립 암(234a)은 잭업 플레이트(233)를 파지하여 고정할 수 있다. 가이드부(235)는 선단에 잭업 플레이트(233)를 파지하여 고정하게 되는 제2그립 암(235a)이 마련되고 이 제2그립 암(235a)은 시트부(232)에 지지되어 길이 조절이 가능한 조정볼트가 마련되어 조정볼트의 조정에 의해 제2그립암(235a)의 전후 변위 조절이 가능하다.
한편 가이드부(235)는 양중 운반장치의 주행 중에 잭업 플레이트(233)를 움직이지 않도록 고정하는 역할을 하며, 유압 실린더(234)에 의해 미세 조정이 이루어지는 경우 해당 방향에 위치한 가이드부(235)는 조정볼트를 풀어서 조정하는 값 이상으로 변위 조절을 제한하는 역할을 할 수 있다.
각 수평 조정유니트에 마련되는 유압 실린더와 가이드부의 배치 또는 숫자는 다양하게 변형 또는 조합이 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 시트부(232)의 상부면에는 잭업 플레이트(233)의 운동 마찰을 저감할 수 있는 테프론(PTFE) 시트(232a)가 구비되며, 이 테프론 시트(232a)에 의해 시트부(232) 상부에서 잭업 플레이트(233)는 전후/좌우 방향의 수평 이동이 허용된다.
바람직하게는, 시트부(232)의 저면에는 SPMT(210)와 볼트 조립되어 고정되는 립 부재(rib member)가 구비된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건물 내 모듈 시공방법에서 기단(20)에서 조립된 모듈 조립체(100)를 운반하기 위해 양중 운반장치(200)가 기단(20)의 하단으로 진입한 상태를 보여주는 도면으로, 양중 운반장치(200)는 자체의 양중 능력만으로 모듈 조립체(100)를 들어 올려서 기단(20)으로부터 빠져 나온다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건물 내 모듈 시공방법에서 양중 운반장치(200)에 의해 모듈 조립체(100)를 건물 내 시공 위치까지 운반하는 상태를 예시하여 보여주는 도면으로, 모듈 조립체(100)의 운반 전에 이동경로 상의 지내력과 경사도를 확인하는 과정이 추가될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 건물 내 모듈 시공방법에서 양중 운반장치(200)에 의해 운반된 모듈 조립체(100)를 건물 내의 설치 위치에 고정 설치하는 것을 예시하여 보여주는 도면으로, 앞서 설명한 것과 같이, 양중 운반장치(200)는 수평 위치 조정장치와 잭업 장치(220)에 의해 모듈 조립체(100)의 수평 방향 및/또는 수직 방향의 정밀한 위치 조정이 가능하며, 따라서 모듈 조립체(100)의 제1고정부와 건물 내 구조물(30)(40)에 구비된 제2고정부의 조립 위치를 정확히 조정하여 볼트 조립에 의해 모듈 조립체(100)의 설치가 이루어진다.
한편 모듈 조립체(100)의 설치가 완료된 후에 양중 운반장치(200)의 잭업 장치(220)는 하강하고 다른 모듈 조립체의 운송을 위하여 양중 운반장치(200)는 조립장으로 이동한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10 : 단위 모듈 20 : 기단
100 : 모듈 조립체 200 : 양중 운반장치
210 : SPMT 220 : 잭업 장치
230 : 수평 위치 조정장치 231 : 연결빔
232 : 시트부 232a : 테프론 시트
233 : 잭업 플레이트 234 : 유압 실린더
235 : 가이드부

Claims (6)

  1. 건물의 외부 조립장으로 운반된 단위 모듈을 지면으로부터 일정 높이 이상에 적치 가능하게 마련된 기단 상부에 거치하여 제1고정부가 구비된 모듈 조립체를 조립하는 제1단계와;
    건물 내의 구조물에 상기 모듈 조립체의 제1고정부와 볼트 조립이 이루어지는 제2고정부를 설치하는 제2단계와;
    상기 기단의 하단으로 양중 운반장치가 진입하여 상기 모듈 조립체를 건물 내의 설치 위치로 운반하는 제3단계와;
    상기 모듈 조립체의 설치 위치에서 상기 양중 운반장치에 의해 상기 모듈 조립체를 양중하고 수평방향과 수직방향으로 위치를 조정하여 상기 제1고정부와 상기 제2고정부를 서로 볼트 조립하여 고정하는 제4단계를 포함하며,
    상기 양중 운반장치는,
    자체 동력에 의해 주행이 가능한 다축 플랫폼으로 구성된 SPMT와;
    상기 SPMT 상부에 구비되어 복수 위치에서 적재물을 수직 방향으로 양중 가능한 복수 개의 잭업 장치와;
    상기 SPMT와 상기 잭업 장치 사이에 구비되어 상기 잭업 장치를 수평 방향으로 위치 조정하기 위한 수평 위치 조정장치를 포함하는 건물 내의 고하중 모듈 시공방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수평 위치 조정장치는,
    상기 SPMT와 상기 잭업 장치의 각각에 구비되어 연결빔에 의해 연결되는 복수의 수평 조정유니트를 포함하며, 각 수평 조정유니트의 수평 조작력은 연결빔에 의해 인접한 수평 조정유니트로 전달됨을 특징으로 하는 건물 내의 고하중 모듈 시공방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수평 조정유니트는,
    상기 SPMT 상부에 고정되는 시트부와;
    상기 잭업 장치가 안착 위치하여 상기 시트부 상부에서 전후/좌우 방향의 수평 이동이 가능하게 마련되는 잭업 플레이트와;
    상기 시트부에 고정되어 유압에 의해 상기 잭업 장치를 전후 구동하게 되는 유압 실린더와;
    상기 시트부에 고정되어 상기 잭업 장치의 전후 이동을 안내하게 되는 가이드부를 포함하는 건물 내의 고하중 모듈 시공방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 시트부의 상부면에는 마찰을 저감할 수 있는 테프론 시트를 더 포함하는 건물 내의 고하중 모듈 시공방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 시트부의 저면에는 상기 SPMT와 볼트 조립되어 고정되는 립 부재를 더 포함하는 건물 내의 고하중 모듈 시공방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 건물 내의 구조물은 수평보 또는 수직보인 것을 특징으로 하는 건물 내의 고하중 모듈 시공방법.
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