타워크레인
Ⅰ. 타워 크레인이란
타워크레인이란 건설장비로서 수직타워 상부에 지브가 설치된 Top Slewing Jib Crane을 뜻한다. 크레인은 다음과 같이 3개 동작으로 구분할 수 있다. 인양물을 들어올리서나 내리는 권상 · 하동작 · 지브를 따라 트롤리의 이동으로 Hook 에 매달린 하중을 전· 후로 움직이는 횡행동작, 그리고 크레인 상부 전체를 회전시켜 인양물을 목적한 위치까지 이동시키는 선회동작의 3차원 운동의 작업 특성을 가진 크레인이 타워 크레인이다. 타워 크레인은 건축물 또는 구조물 주위의 고소에 설치되는 권상, 선회 및 횡행동작을 할 수 있는 건설기계이다. 일반적으로 타워크레인은 높이 들어 올리는 것이 가능하고, 작업범위가 넓기 때문에 건축물에 근접한 작업이 가능하므로 특히 대도시의 밀집된 고층 건축공사에 많이 사용되고 있다. 최근에는 플랜트건설, 철탑건설 또는 항만하역용의 타워크레인이 다양하게 제작되고 있다.
Ⅱ. 타워크레인 종류
1. T형 크레인
일반적인 타워 크레인으로, 360도 회전체에 조종석 및 메인 지브가 달려 있다. 호이스트 모터를 이용하여 물건을 들어올리거나 내리는 것이 가능하고 작업 반경 내에서 물건 이동은 회전 및 트롤리 모터를 이용한 수평 전후 이동으로 할 수 있다. 작업 속도가 빠르나 메인 지브가 수평으로 길게 뻗어 있기 때문에 건물 밀집 지역 내에서의 작업은 용이하지 못하다.
2. L형 크레인
러핑형 또는 기복형이라고도 한다. 360도 회전하며 호이스트 모터를 이용하는것은 같으나 호이스트가 지브(JIB) 끝에 고정되어 있다. 수평이동이 불가하고 기복장치로 메인 지브를 상승-하강시켜 거리를 조절한다.작업 공간이 협소한 건물 밀집 지역 또는 주택가가 형성된 지역에서 사용하며 안정적인 작업(고하중)을 위한 장소에 사용된다. 또한 사진자료처럼 아예 건축중인 고층 건물 위에 설치하기도 한다.
3. 이동식 크레인
하이드로 크레인의 상부작업체를 타워크레인 형태로 만든 것으로, 형태는 타워크레인이지만 기본 구조는 하이드로 크레인의 그것과 대동소이하다. 대한민국에서는 크레인의 일부로 판단하여 타워크레인과는 번호판 앞자리가 다르다. 마스트 내부 계단을 통해 올라갈 수 있는 타워크레인과는 다르게 캐빈 룸이 직접 상승하강하거나 캐빈 룸 바깥에 엘리베이터가 있어 조종사를 캐빈 룸으로 이동시켜주며, 제원 상 2인 이상의 탑승은 거의 불가능하고(탑승용 엘리베이터의 제한하중이 120kg선인 것이 대부분) 온전히 1인 승무만을 상정하고 제작하는 것이 특징.
4. 데릭 크레인
타워 크레인 해체에 최적화된 크레인. 일반적으로 타워 크레인을 해체할 때는 지상에서 이동식 크레인을 옥상까지 뻗어 해체하지만, 초고층 공사현장 등에서는 이것이 불가하다. 이렇듯 해체용 카고크레인이 닿기 힘들 정도로 매우 고층인 경우에는 데릭 크레인을 사용하여 해체한다.
데릭 크레인은 가벼운 무게를 바탕으로 해체할 타워 크레인을 사용해 옥상까지 수송한 후, 옥상에서 타워 크레인을 해체, 이후 분해하여 건물 엘리베이터를 사용해 지상으로 가져오게 된다. 작은 공간을 차지하는 데릭 붐(Derrick) 설계로 완성된 건물의 옥상에도 쉽게 올려놓을 수 있다. 엄밀히 말해서는 타워 크레인보다는 경량 격자붐 크레인에 가깝지만, 업계 1위 립헬은 타워 크레인 라인업에 데릭 크레인을 포함시키므로 함께 서술한다.
Ⅲ. 타워크레인 구조
아래는 타워크레인의 각 부위에 대한 명칭과 상세 설명을 나타낸 것으로 해당 그림과 사진은 LIBHERR 기준임.
1. 기초 앵커(Basic Anchor)
기초는 타워크레인 제일 하단부와 지면과의 고정부의를 말하며, 기초앙카와 키초앙카를 고정해주는 콘크리트까지를 기초라고 합니다. 그림의 빨간색 부의는 기초앙카가 되는 부위이며 콘크리트 앵커 고정형 타잎의 타워크레인의 형태입니다. 기초는 타워크레인 기종마다 설치 되는 종류와 형식이 틀리며 기초앙카의 상단과 기초 마스트가 연결되어 집니다.
2. 기초 마스트(Basic Mast)
타워크레인 기초앙카 위에 조립되는 마스트이며 일반 마스트보다 보통 2~3배 이상 길이가 길다. 타워크레인 제일 밑에 설치되는 마스트이고 전체적인 중량이 실리는 만큰 그만큼 견고하게 제작됨.
3. 마스트(Mast)
타워크레인을 지지해 주는 기둥 역할을 하는 구조물로서 한 부재의 단위 길이가 약 3~5M 인 마스트를 핀 또는 연결볼트로 연결시켜 나가면서 설치 높이를 높일수 있음. 마스트는 대부분 고장력강의 재질을 사용한 앵글 또는 박스타입의 용접구조이거나 또는 개방형 앵글과 H-Beam을 사용하는 경우도 있음.
4. 텔레스코핑 케이지(Telescoping Cage)
유압실린더와 유압모터를 이용한 유압구동 상승장치로서 마스트의 높이를 높일 때 사용. 유압실린더를 몇 차례 작동하여 실린더 스트로크(Stroke)에 의해 확보되는 공간에 새로운 마스트를 끼워 넣어 높이를 높일 수 있음
5. 운전실(Cabin)
운전실은 선회장치의 상부, 메인 지브의 바로 하부에 작업위치 및 선회반경 표시판이 잘 보이는 위치에 설치. 운전실 및 출입문은 견고한 구조로 되어 있고, 최근에는 실내에 지시계(Indicator) 및 냉난방 장치를 완비.
6. 켓 헤드(Cat Head)
메인 짚과 카운터 짚과의 연결바(Tie Bar)를 상호 지탱해 주기 위한 목적으로 설치되며 트러스 또는 "A-Frame" 구조로 되어 있습니다. 설치위치는 운전실 상단에 설치됨.
7. 메인 지브(Main Jib)
선회축을 중심으로 한 외팔보 형태의 구조물로서, 지브의 길이 즉 선회반경에 따라 권상용량이 결정 됨. 풍하중 및 중량의 감소를 위해 트러스 구조로 되어 있으며, 트러스 내부에 트롤리 로프 안내를 위한 보조 풀리와 트롤리 윈치 점검을 위해 보도판이 설치됨.
8. 트롤리(Trolley)
메인짚을 오가며 권상 작업을 위한 선회 반경을 결정하는 횡행장치임.
9. 후크(Hook)
트롤리에서 내려진 와이어로프에 매달리어 상, 하로 운동하므로써 권상작업을 하는 달기 기구임.
10. 카운트 지브
타워크레인 전, 후방의 균형 유지를 위해 메인 짚의 반대편에 설치되는 짚으로서 균형추와 윈치를 사용한 권상장치가 설치.
11. 카운트 지브 연결바(Tie Bar)
메인 지브와 카운터 지브를 지지하면서 각기 캣 해드에 연결해주는 바(Bar)로서 구조 기능상 매우 중요할 뿐만 아니라 인장력이 크게 작용하는 부재임.
13. 권상 장치(Hoist Unit)
권상장치는 권상모터,감속기,드럼등으로 구성되어 있으며 권상모터에서부터 후크까지의 권상작용을 유도
14. 변압기(T.R)
타워크레인의 변압기는 보통 건식변압기를 주로 사용하며 기종에 따라 여러 종류가 있음.
IV. 타워크레인 설치 과정
1, 좌대위치 선정 및 구조검토
타워크레인 마스트를 세우기 위한 준비작업으로 우선적으로 타워크레인 설치 위치가 공사작업조건과 맞는지 확인하고 양중위치선정과 건축물(시설물)의 구조검토를 하여 좌대위치를 선정.
2. 터 파기
- 가로 7m,세로7m,깊이 1.5m로 기초 부위를 터파기한다.
- 터파기 후 밑면 고르기를 할 때 깊이 파인 부분을 절대로 되메우기를 하지 않는다. 현장 여건상 기초 바닥 고르기 되메우기를 할때는 반드시 콤팩터 등으로 지반 다지기를 하여야 한다.
- 설치부위지반의 지내력이 현저히 약할 때는 적절한 지반 보강공사를 실시.
- 지반 보강공사는 파일을 최소한 6본을 향타하여 충분한 지내력 유지.
3. 버림 콘트리트 타설
- 강도 210kg/cm2의 콘크리트를 20cm 두께로 타설한다.
- 버림 콘크리트 타설시 타워크레인 기초의 4개 기둥점의 수평 및 타워 크레인 높이 기준점을 정확히 맞춘다.
- 타워 크레인 설치 부위에 19mm의 철근으로서 높이 50cm 정도의 말뚝을 박아 타워크레인 기초의 콘크리트 타설시 타워크레인 앵커기초의 밀림현상과 부양현상을 미연에 방지할 수 있도록 말뚝과 타워크레인 앵커와 용접을 하여야 한다.
4. 먹 메김
버림 콘크리트 타설 후 정확한 위치에 타워 크레인인을 설치하기 위하여 타워 크레인 설치위치를 버림 콘크리트 위에 타워 앵커의 중앙을 표시하고 타워의 각도를 표시한다.
5. 좌대설치, 접지작업
좌대를 앉히는 작업을 하고, 좌대와 버림콘크리트에 닿는 부분에 앙커를 설치하여 고정시킨다. 고정작업이 끝난 후 접지선 작업을 하게 된다.
접지를 하게 될 때, 접지가 제대로 되었는지 확인하는 것도 중요하다.
CIP 엄지말뚝을 사용하여 접지.
6. 기초 앙카 조립
1) 설치전 준비 사항
- 기초에 맞는 앵커 준비, Mast 또는 템프레이트
- Bolt 및 핀(기종에 맞게 준비)
- 접지봉1.5m * 6개 및 접지선 32SQ 30m
- H/D 크레인 25톤급 이상 1대, 레미콘(강도 24kg/㎠)
- 철근 19mm/3.2톤,10mm/0.5톤
- 거푸집, 용접기 5kW 1대(용접봉,용접면,용접장갑 포함)
- 산소 절단기, 앵커 기초 도면
2) 조립 순서
가) 기초 앵커와 템플레이트를 결합한다.
- 결합 부분의 밀림현상을 방지하기 위해 결합부위 페인트를 벗겨낸다.
나) 기초 앵커와 템프레이트 조립한 것을 H/D크레인으로 타워 크레인 설치 위치에 정확히 놓는다.
다) 정확한 수평보기 및 높이를 측정한 후 기초 앵커를 버림 콘크리트의 철근 말뚝에 용접 고정함
라) 접지봉 6개를 삼각 접지로 한다.
마) 기초 콘크리트를 타설 한다.
- 철근을 도면에 맞추어 정확하게 조립을 한다.
- 콘크리트 타설 강도는 240kg/cm2
- 콘크리트 타설시 반드시 펌프카를 사용한다.
- 바이브레터 사용시 기초 앵커에 직접적으로 닿지 않게 주의 한다.
- 한 번에 한 곳에 집중적으로 타설하지 않고 충분한 시간차로 골고루 돌아가면서 타설 한다.
- 거푸집 조립은 콘크리트 타설시 밀림 현상이 없도록 정확히 조립하여야 한다
7. 마스트 설치와 붐대설치
기초콘크리트 타설 후 마스트를 설치를 위한 작업을 하고 마스트를 이동식 크레인으로 세우면서 볼트 체결작업을 함
마스트 체결이 완료한 후 붐 대를 설치를 하고, 붐대조립이 끝나면 이동식 크레인으로 세워 마스트 위에 올려놓고 조립작업이 이루어지고, 콘크리트 덩어리(무게추)를 인양하여 설치.
(타워크레인 마스트 볼트체결은 한국산업안전관리공단에서 나와서 직접 체결정도를 확인)
8. 타워크레인 사용을 위한 사용 승인
한국산업안전공단의 타워크레인 사용승인을 받아야만 사용할 수 있기 때문에 일정계획시 타워 크레인 납품업체에게 당 현장일정에 문제가 없도록 확인하는 작업이 꼭 필요.
V. 타워크레인 해체 과정
해체는 설치의 역순이듯이 타워크레인도 마찬가지이다. 다만 클라이빙식등 특별한 크레인을 제외하고는 아래와 같이 일반적인 해체방법에 벗어나지 않는다.
① 텔레 스코핑작업을 실시하여 타워크레인 몸체가 최대한 지면과 가깝게 한다.
② 카운터웨이터를 메인지브와의 장비별로 알맞은 수만큼 해체를 한다.
③ 메인지브를 알맞은 각도만큼 올린 후에 타이바를 해체한다.
④ 메인지브를 해체한다.
⑤ ⑥ 카운터웨이터 해체후에 카운터지브를 메인지브 해체 방법처럼 해체한다.
⑦ ⑧ 켓헤드와 운전실을 해체한다.
⑨ ⑩ 텔레스코핑케이지와 베이직마스트를 해체한다.
2024.05.14 - [건축시공기술사 Sub Note] - 건축시공기술사 서브노트 : 골재 부족 현상 시 공급 방안