철골공사와 콘크리트 공사의 차이점

2009학년도 1학기

2010. 4. 27.

철골공사와 콘크리트 공사의 차이점

— 공사기간

— 공사비

— 공사방법

— 내구성, 내화성

— 성형의 자유

— 구조물의 중량

— 경간/높이

ð 짧다 ð 비싸다 ð 조립식

ð 화재에 약하고 부식 우려 ð 제한적

ð 가벼움

ð 대공간, 고층 구조물에 유리

철골공사의 순서

설계도서검토 발주 Shop drawing 공장제작

운반 현장설치 내화피복

용어

• 건물의 형상 위주로 작성됨 설계도서

• 설계도서에 준하여 작성되며,

• 제작, 운반, 양중, 설치 등을 위한 도면으로,

• 세우기용 부속철물, 접합위치, 방법, 치수 등을 상세히표시함

Shop drawing

현장설치 순서

공장가공

현 장 조 립

기초공사

앵커볼트시공 기둥세우기 보걸기

데크깔기

철근,전기,설비 슬라브콘크리트 운

반

고정매입공법

나중매입공법

철골공사 시공계획시 고려사항

철골세우기 순서

양중기 관련 사항

• 종류, 대수, 위치

안전시설

철골반입

다른 작업에 장해가 되지 않는 곳에 철골을 적치

부재 반입시는 건립의 순서 등을 고려, 시공순서가 빠른 부재는 상단부에 위치 하도록 배치

부재 하차시는 쌓여있는 부재의 도괴에 대비

적치시는 너무 높게 쌓지 않도록 하며 체인등으로 묶어두거나 버팀대를 대어 넘 어가지 않도록 조치

적치높이는 적치 부재 하단폭의 1/3이하

부속철물 - 접합용

부속철물 - 안전대걸이용

부속철물 – 들어올리기용 piece

부속철물 – 달비계용 부속철물

달비계

부속철물 – 안전 Trap (승강용)

부속철물 – 안전망 고정용

추락방지망

안전망 고정용 부속철물

기둥의 인양

¥ 기둥 윗쪽끝의 볼트 구멍을 이용하여 인양용 장방형의 덧댐 철판을 부착

¤

이때 볼트는 무게를 충분히 견딜 수 있는 규격이어야 하 며 덧댐 철판이 휘지 않도록 충분히 체결

¤

후크에 인양 와이어 로우프 를 걸 때에는 중심에 걸도록 하여야 함

철골기둥 볼트구멍 덧댐철판 인양 와이어

로우프

철골보

보의 조립

—

인양 와이어 로우프의 매달기 각도는 양변 60。를 기 준으로 2열로 매달고 와이어 체결지점은 수평부재의 1/3기점을 기준하여야 한다.

60˚

보 부재의 양중(들어올리기)

보 부재의 양중(들어올리기)

Piece 설치 (들어올리기용 Piece)

들어올리기용 Piece

Jig 사용 (보매달기 Jig)

보매달기 Jig

장척부재는 보조기구(traverser) 사용

장척부재: 길이가 상대적 으로 긴 부재를 말함.

인양시 처짐 등의 위험이 있음.

보조기구 (트래버서)

트레버서를 사용하여 다수의 보를 한

꺼번에 양중하는 것이 효율적

기둥에 보를 접합할 때

적절한 양중장비의 선정

적절한 양중장비의 선정

기둥부재 세우기

철골 세우기 순서

철골기둥 설치 거더, 빔 설치 바로잡기 검수 볼팅 및 용접 데크설치

철근배근

전기설비 배관

콘크리트타설

Tier 공법 (재래식)

N공법

D-SEM공법 (Digit & Spiral Erection Method)

공법별 비교

재래식공법 N공법 D-SEM공법

개요 기둥의 이음위치를 3-4 개층 1개절 단위로 하 여 동일한 층에서 집단 으로 연결

기둥의 이음위치를 층별로 분산하여 용접, 수직도 조정 등이 용이하도록 하고 층단위로 조립하는 공법

코어는 선행하며 외주부 는 구역별로 조닝하여 N 공법과 유닛플로어공법 을 병행

장점 -일반적인 방법으로 익 숙함

-공정관리가 용이

-후속공정의 조기착수로 공사기간 단축

-작업량분산으로 인원감소 효과 -주기공정으로 연속작업가능 -1층 이상의 작업이 없어 안전성 향상

-도심지 공사에 유리

-양중량 분산효과가 크다.

-철골공기 단축 및 원가 절감

-작업량분산으로 인원감 소

-주기공정으로 연속작업 효과

-층별공사로 안전성 확 보

단점 -안전성 확보방안 필요 -안전시설물 필요

-야적장 필요 -공사기간이 길다

-수직도 관리방안 필요

-공정에 맞춘 철골자재 현장입고관 리 필요

-안전성 확보방안 필요

-일반적 공법이 아니라 작업자 인 지도가 낮음

-사전계획이 중요함

-공정에 맞춘 철골자재 입고관리 필요

-수직도 관리방안 필요 -유닛플로어 작업구대 확보 필요

-도심지공사 불리

층당 기간

절달 13일 (4~6.5일/

층)

절당 9일 (3~4.5일/층) 절당 7일소요(2.2~3.5 일/층)

철골 공사전 검토사항

설계도

공작도

확인

건립계획 수립

철골건립계획수립에서의 검토사항

—

현장 발생되는 소음, 낙하물 등이 인근주민, 통행

인, 가옥 등에 위해를 끼칠 우려가 있는지?

철골건립계획수립에서의 검토사항

—

공사차량통행이 인근가옥, 지하 매설물에 지장을

주는지? 통행인 또는 차량진행에 방해가 되는지?

철골건립계획수립에서의 검토사항

—

건립용 기계(crane 등)의 붐의 상승 및 선회 작업

반경내에 인접가옥 또는 전선 등 지장물이 없는

지? 주변지형지물과의 간격과 높이가 적당한지?

철골건립계획수립에서의 검토사항

—

자재적치장의 소요면적은 충분한지?

—

부재의 형상 및 치수

—

길이

—

폭 및 두께

—

접합부의 위치

—

브라켓의 내민 치수

—

건물의 높이

설계도 및 공작도 확인 사항 A

¥ 철골의 건립형식이나 건립작업상의 문제점, 관련 가설설비 등을 검토

¥ 철골의 건립형식이나 건립작업상의 문제점, 관련 가설설비 등을 검토

확인

설계도 및 공작도 확인 사항 B

—

건립기계의 선정

—

앞에서 검토한 사항 + 부재의 최대중량 검토

—

부재수량에 따라 건립공정을 검토

—

시공기간 및 건립기계의 대수 결정

설계도 및 공작도 확인 사항 C

한쪽을 너무 많이 내민보

한쪽을 너무 많이 내민보 à기울어질 우려가 있을 때

•보를 절단

•무게중심 조정

폭이 좁은 기둥이나 보

•가보강

공작도 포함사항

—

외부비계받이 및 화물승강설비용 브 라켓

—

기둥 승강용 트랩

—

구명줄 설치용 고리

—

건립에 필요한 와이어 걸이용 고리

—

난간 설치용 부재

—

기둥 및 보 중앙의 안전대 설치용 고 리

—

방망 설치용 부재

—

비계 연결용 부재

—

방호선반 설치용 부재

—

양중기 설치용 보강재 30cm

건립 중 강풍에 의한 풍압등 외압에 대한 내력이 설계에 고려되었는지 확인해야되 는 경우

—

높이 20미터 이상 구조물

—

폭과 높이의 비가 1:4 이상

—

단면구조에 현저한 차이가 있는 구조물

—

연면적당 철골량이 50킬로그램/평방미터 이하인 구 조물

—

기둥이 타이플레이트(tie plate)형인 구조물

—

이음부가 현장용접인 구조물

작업중지조건

—

강풍, 폭우 등과 같은 악천후 상황

—

풍속：10분간의 평균풍속이 1초당 10미터 이상(10 m/sec)

—

강우량：1시간당 1밀리미터 이상

—

강풍시에는 높은 곳에 있는 부재나 공구류가 낙하비

래하지 않도록 조치

앵커볼트의 매입

—

고정매입공법

—

거푸집시공

—

철근배근

—

앵커볼트매입

—

콘크리트 타설

—

베이스플레이트고정

—

철골기둥설치

—

나중매입공법

기초콘크리트

앵커볼트의 매립 정밀도

기둥중심 오차

5mm 이내 인접기둥간

중심거리오차

±3mm

베이스 플레이트 하단높이오차

3mm 이내

철골 기둥 철골기둥

베이스 플레이트

기초콘크리트 앵커볼트 앵커볼트

중심간격오차

2mm이내

철골의 접합

—

볼트 - 전단력

—

리벳

—

고력볼트 - 마찰접합

—

용접

고력볼트, 볼트 및 앵커볼트의 구멍지름 (단위 : mm)

종 류 구멍지름(D) 공칭축 직경(d) 고력볼트 d ＋ 2.0

d ＋ 3.0

d < 27 d >= 27

볼 트 d ＋ 0.5 －

앵커볼트 d ＋ 5.0 －

리 벳 d ＋ 1.0 d ＋ 1.5

d < 20 d >= 20

조임길이에 더하는 길이 (단위 : mm)

볼트의 호칭 조임길이에 더

하는 길이

표준볼트장 력 M 12

M 16 M 20 M 22 M 24 M 27 M 30

25 30 35 40 45 50 55

6.26 11.7 18.2 22.6 26.2 34.1 41.7

(주) 1) 조입길이는 접합판 두께의 합이다.

2) 조임길이에 더하는 길이는 너트 1개, 와셔 2장 두 께와 나사피치 3개의 합이다.

조임길이

와셔

너트

나사 3피치

나사의 길이 = 조임길이 + 조임에 더하는 길이(너트1+와셔2+나사피치3)

조임에 더하는 길이

일반볼트 접합의 원리

플레이트 와셔 볼트

너트

P P

볼트에 전단저항 발생

고력볼트 마찰접합의 원리

볼트축력

플레이트 와셔 고력볼트

너트

P P

플레이트 간에 마찰저항 발생

고력볼트의 인장접합

P:

이간 하중 P

R: 볼트의 축력

R: 볼트의 축력

P>R 일 경우 이곳의 틈이 벌어지고 볼트가 파단 될 수 있으므로 볼트의 축력이 높게 설계해야함

용접의 종류

—

모살용접

—

용착금속을 붙게 하여 응력을 전달하는 방식

—

피복 Arc 용접

—

용접봉과 모재사이에 전압을 걸어 전기 에너지로 발생하는 강한 열에 따라 모재와 용접봉이 녹아 일체화되는 방식

—

CO

Arc 용접

—

CO

가스를 이용하여 용접하는 방식

—

Submerged Arc 용접

—

고능률 연속용접방법으로 아크빛이 잠겨 보이지 않기때문 에 submerged라고 함

—

Electro Slag 용접

—

아크열 대신 전류의 저항열을 이용하여 용접하는 특수용접

데크플레이트란?

—

광폭 띠장을 냉간 롤성형법에 의해 강도상 합리 적인 골형으로 성형한 골형강판

—

철골구조물에서 데크 플레이트의 사용은 필연적

—

거푸집용 데크 플레이트

—

시공시에 거푸집용도로 사용

—

동바리가 필요없게 되어 공사기간과 경제성 확보가능

—

휨응력에 저항하기 위한 철근배근을 일반 철근콘크리 트 슬래브와 동일하게 배근하여야 함.

—

합성용 데크 플레이트

—

시공시 거푸집 용도로, 콘크리트 양생후에는 철근을 대

신하여 휨응력을 저항

데크플레이트

데크플레이트

Stud bolt

데크플레이트와 콘크리트간의 부착력을 증대시킴

슬래브 콘크리트 타설

덱크플레이트 Deck Plate 철근

Stud bolt End Closer

Concrete Stopper 콘크리트

콘크리트 데크플레이트

슬래브 콘크리트 타설 (다른 방향에서)

데크플레이트의 장점

—

경량화

—

공기단축

—

미적인요소

—

전천후시공

—

품질관리

—

시공의 용이성

—

깨끗한 공사환경

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지보공 불필요

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철근배근이 간단함

데크플레이트의 단점

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구조적 강성

—

철근배근의 합리화

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내화성

—

플로어 배관

리프트업 공법의 개요

—

장스팬 구조물 또는 중량 구조물을 지상에서 조립하 여 미리 시공한 본 기둥 또는 가설기둥을 반력기둥으 로 하여 소정의 위치까지 유압잭등을 이용하여 양중 설치하는 공법.

—

돔(Dome), 체육관, 아트리움(Atrium) 등 대공간의 건 축물에서 활용 가능.

—

지상에서 조립된 큰 스팬(Long span) 구조의 지붕가

구 등을 소정의 위치가지 Jack으로 들어올리는 공법

이다.

인천국제공항 탑승동

철골트러스 리프트업

내화피복과 방청피복의 필요성

—

철골은 콘크리트와는 달리 화재에 약하므로 화재시 에 일정시간 견딜 수 있도록 내화피복을 해야만 구조 물의 안전성을 높일 수 있다.

—

이와 더불어 철골은 대기중에 노출되면 부식이 발생

할 수 있으므로 적절한 녹막이피복(방청피복)을 두어

재료의 내구성을 확보해야 한다.

내화피복의 종류 - 1. 습식공법(1)

—

타설공법

—

철골구조체 주위에 거푸집을 설치하고, 경량 Con'c 및 모르 타르 등을 타설하는 공법

—

필요치수 제작이 용이하며, 구조체와의 일체화로 시공성 양 호

—

표면 마감 용이, 강도확보 및 내충격성

—

시공시간이 길고 소요 중량이 큼

—

뿜칠공법

—

철골강재 표면에 접착제를 도포 후 내화재를 도포하는 공법

—

복잡한 형상에도 시공성이 좋고 내열성 및 간접적인 단열 흡음효과가 좋다

—

재료의 손실율이 크고 피복두께, 비중 등 관리가 곤란하다

내화피복의 종류 - 1. 습식공법(2)

—

미장공법

—

철골의 부착력 증대를 위해 metal lath 및 용접철망을 부착하여 단열모르타르로 미장하는 공법

—

비교적 신뢰성이 높으나 작업소요시간이 길고 기계화 시공이 곤란하다

—

조적공법

—

콘크리트 블록, 벽돌, 석재 등으로 철골 주위에 쌓는 방 법

—

충격에 비교적 강하고 박리의 우려가 없으나, 시공시간

이 길다.

내화피복의 종류 – 2. 건식공법

—

건식공법(성형판 붙임공법)

—

내화 단열이 우수한 경량의 성형판을 접착제나 연결철 물을 이용하여 부착하는 공법

—

재료로는 PC판, A.L.C, 석면규산 칼슘판, 석면성형판 등 이 있다.

—

재료, 품질관리 및 작업환경이 양호하다

—

부분보수는 용이하다 접합부의 내화성능이 불리하다

—

충격에 비교적 약하다

—

보양기간이 길다

철골기둥재 적재작업 도중

철골재와 함께 추락

화물적재시 안전조치 미실시 - 화물자동차에 화물을 적재할 때에는 화물의 붕괴 또는 낙하 로 인한 근로자의 위험을 방지 하기 위하여 화물적재함 상단 부 좌․우측 4개소에 부재의 이동방지 및 낙하방지용 수직 고정 말뚝을 설치하여야 하나 미설치.

개인보호구 미지급

- 근로자가 추락 또는 철골부 재 등에 접촉할 우려가 있음에 도 불구하고 안전모를 미지급.

철골상에 레버블럭으 로 위치를 수정하던 중 추락

주차기계 설치작업을 위해 철골상

에 레버블럭으로 주차기 균형추를 매

단상태에서 위치 수정작업을 하던

중 레버블럭의 연결체인( 8) 이음매

가 벌어지며 균형추와 같이 추락

(약 35m)하여 사망

부적합한 인양기구 사용 및 사용방법 불량

-체인의 이음매 용접상태가 불량(체인 원형봉 단면적의 약 1/2만 용접 접합상태) 한 레버블럭을 사용

-체인의 용접이음매가 균형 추의 중량을 견디지 못하 여 용접부가 파단됨.

추락방지조치 미실시

- 2m 이상 고소작업으로 추락에 의하여 근로자에게 위험을 미칠 우려가 있는 장소에서는 추락방지용 방 망을 치거나, 안전대 부착 설비를 설치해야 하나 미 설치.

철골보 위에서 사다 리를 이용하여 하부 로 내려오던 중 추락

철골보 위에서 용접작업 후 철골보 위에 걸쳐져 있 던 사다리를 이용하여 하 부로 내려오던 중 사다리 와 함께 10m 아래로 추 락 사망한 재해

가설통로(사다리) 설치 불량

- 사다리식 가설통로를 설치하는 때 에는 사다리의 전위방지를 위하여 구 조물 등에 고정조치하여야 하나 미실 시.

- 사다리의 상단은 걸쳐 놓은 지점 으로부터 60cm 이상 올라가도록 여 장길이를 확보하여야 하나 미확보.

H형강 인양중 샤클이 풀리면서

H형강에 깔림

중량물 취급 작업계획서 미작성 - 중량물 취급시 중량물 종류, 형식, 취급방법, 순서 및 작업장 소 등의 조건이 포함된 작업계획 서를 작성하여야 하나 미작성.

인양물 체결상태 불량

- 인양물을 인양로프(슬링벨트) 로 감아 최종적으로 샤클로 체결 함에 있어 샤클의 스크류핀을 끝 까지 돌려 체결하여야 하나 느슨 하게 체결한 상태에서 인양하던 중 샤클의 스크류핀이 풀리면서 인양물이 낙하하여 재해발생.

낙하․비래에 의한 위험방지조치 미실시

- 인양하던 물체가 낙하 또는 비 래할 위험이 있는 때에는 출입금 지구역의 설정 등 위험방지조치 를 위한 필요한 조치를 실시하여 야 하나 미실시함.

철골보에서 산소를 이용하여 용단작업 중 추락

철골로 조립된 지상 2층 에 주차데크를 설치하기 위해 철골보 연결 고장력 볼트의 끝부분을 산소를 이용하여 용단작업 중 추 락하여 사망

안전대 부착설비 미설치

- 작업발판을 설치하기 곤란한 장소에는 안전대를 부착할 수 있는 안전대 부착설비를 설치하 고 작업하여야 하나 미설치.

개인보호구 미지급

- 추락의 위험이 있는 장소에 서 작업시 근로자에게 안전대, 안전모 등 개인보호구를 지급하 고 착용한 후 작업해야 하나 미실시.

원형철제계단 설치중 도괴하여 철골공 강타

철골조립시의 위험방지조치 미흡 - 원형철제계단 등의 철골을 조 립할 때에는 철골의 접합부가 충분히 지지되도록 볼트를 체결 하거나 이와 동등이상의 견고한 구조가 되기 전에는 들어 올린 철골을 걸이로프 등으로부터 분 리시켜서는 아니됨에도 로프를 걸지 않고 작업을 진행하다 재 해 발생.

지붕 샌드위치판넬 설치작업 중 추락

작업방법 불량

- 샌드위치 판넬을 고정 시키지 않은 상태로 작업 을 진행하여 판넬이 전위 되면서 재해 발생.

추락방지조치 미실시

- 높이 2m 이상 고소에 서의 작업시 추락방지를 위한 안전대 걸이시설 또 는 추락방지망 설치 후 작업해야 하나 미실시.

안전모 착용상태 불량 - 안전모의 턱끈을 체결 하지 아니하여 추락시 안 전모가 벗겨지면서 머리를 보호받지 못함.

철골기둥 전도

철골보 조립 준비작업중 기설치된 철골기둥이 피재자쪽으로 전도되어 사망한 재해

철골조립시 볼트 체결 불량 - 철골조립시 철골의 접합부가 충분히 지지되도록 볼트를 견고 하게 체결하여야 하나, 볼트 체 결이 불량하여 철골기둥이 앵커 볼트에서 베이스 플레이트가 빠 지면서 철골기둥이 전도.

추락방지망 해체작업을 위하여 철골보 위를 이동중 추락

안전대 미착용

- 재해발생장소는 안전대 를 부착할 수 있는 설비 (수평로우프)가 설치되어 있었으나, 재해자는 안전 대를 착용하지 않은 상태 에서 철골보를 이동하던중 몸의 중심을 잃고 8.5m 아래로 추락하여 재해발생.

차량 버켓에 탑승하여 철골보 도장작업 중 추락

카고크레인 붐대에 설치된 버켓에 탑승하여 교회건물 측면 지상주차장 의 철골보 도장 보수작업 중 버켓 지지대가 철골보와 부딪히면서 버켓 이 흔들려 몸의 중심을 잃고 약 6m 아래 주차장 바닥으로 추락 사 망한 재해

철골구조물(조형물) 위에서 몸의 중심을 잃고 추락

철골구조물에서 내려오다 몸의 중심을 잃고 추락 사망

철골구조물 상부 볼트 연결상태를 점검던 중 오후 휴식시간 신호를 받고 하부로 내 려오다 몸의 중심을 잃고 8m 아래 바닥으 로 추락하여 사망한 재해

승강설비 미설치

- 높이 2m 이상의 장소 및 철골작업을 하 는 때에는 당해 작업에 종사하는 근로자가 안전하게 승․하강 할 수 있도록 승강설비를 설치하여야하나 미설치하여 철골구조물을 잡 고 내려오다 추락사고 발생.

철골기둥에 용접된 철골보가 하중을 견디지 못하고 붕괴됨

건물의 구조검토 등 안정성 평가 미실시 - 기존 건축물에 하중이 증가되는 용도변 경인 내부 개조공사를 하면서 사전에 건축 물의 구조상태, 부식상태, 균열상태 등에 대한 안전진단과 구조검토를 미실시하고 공 사를 강행하다 증가되는 하중에 견디지 못 하고 붕괴됨.

- 기존 볼링장을 오피스텔로 개조하면서 내 부 칸막이가 없는 구조에서 세대별 조적조 칸막이를 설치하여 하중이 증가됨.

철골 위에서 볼트 체결작업 중 철골공, 추락 사망

데크플레이트 위를 이동중 데크플레이트 이탈로

철골공, 추락 사망

- 데크플레이트의 철골보에 겹침길이가 부족하여 데크플레 이트 위를 이동시 보로부터 이탈하여 사고발생.

- 데크플레이트 설치 후 즉시 가용접을 하지 않아 전위․

이탈되면서 사고발생.

산소절단 작업중인 H-형강이 탈락되면서 철골공, 강타 사망

작업순서 미준수

- 지브크레인 지지용으로 철골조에 보강 설치했던 H-형강 해체시에는 타워크 레인 또는 체인블럭 등의 걸이로프로 H-형강을 견고하게 결속한 상태에서 H-형강의 양단을 최종 절단하여야 하나, 걸이로프를 결속하지 않은 상태로 한쪽 단부를 완전히 절단함으로서 H-형강이 아래로 떨어지면서 피재자를 타 격하여 사고 발생.

지게차로 철골부재 상차작업중 철골부재가 낙하

운전원, 강타 사망

데크플레이트 단부에서 용접상태를 확인하다가 몸의 중심을 잃

고 용접공, 추락 사망

철골기둥 해체작업중 철골기둥이 전도되면서 → 철골공, 추락 사망

작업방법 불량

- 철골기둥의 기초 앵커보울트 (Anchor Bolt) 4개소중 1개소 만 체결된 상태에서 승강하여 작업을 강행하다 철골기둥이 전 도되면서 사고발생.

철골지붕에 C-형강 설치작업 중 충전선로 감전

공장 철골지붕 트러스에 C- 형강을 설치하기 위해 절단 하던 중 용접불똥이 튀자, 이를 피하기 위해 일어나면 서 근접하여 지나는 특고압 (22,900V)을 손으로 잡아, 감전되어 약 7m 아래 바 닥으로 추락하여 사망한 재 해

공장동 철골조립 중 철골기둥 도괴