SLIDING FORM 공법3
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SLIDING FORM 공법 SLIDING FORM 工法의 種類 Ⅰ. AHL-KELLOGG SYSTEM 본 공법은 독일의 AHL사가 소유하고 있는 특허를 기본으로 하여 미국의 M.W. KELLOGG사가 수년에 걸쳐 개발을 거듭한 공법이다. 이 공법은 型築가 작업대를 동시에 상승활동 시키면서 콘크리트를 타설하고 벽체를 연속적으로 축조하는 공법이다. 이 공법의 특징으로서는, ① 초고연돌, 빌딩, 교각, 타워 등 탑상구조물을 건설할 수 있다. ② 구조물의 상승에 따라 직경, 벽두께를 변화시킬 수 있다. ③ Sliding Form의 조립을 완료하면 1일 6~9m의 속도로서 콘크리트 타설이 진행되기 때문에 공기를 대폭 감축할 수 있다. ④ 콘크리트 타설 및 그외 작업에 관하여 작업대 상에서 충분히 관리할 수 있어 품질이 대단히 좋고 타설 이음이 적은 콘크리트르 얻을 수 있다. ⑤ 안전망에 둘러싸인 작업대 위에서 작업이 이루어지기 때문에 안전성이 높다. ⑥ 초고 철근 콘크리트 구조물의 건설상 고층이 될수록 강재에 비해 경제적이다. 등을 들 수 있다. 기구의 개요와 이 공법을 이용한 실적은 다음과 같다.
Ⅱ. SVETHO-SYSTEM Svetho-system에 의하면 단면 형상이 원형이면 어떠한 복잡한 형상의 구조물도 우수한 자동제어에 의해 아주 높은 정도로서 단기간에 시공할 수 있다. 즉, ① 구조물의 벽면을 등분하여 배치하는 Yoke-Frame을 Yoke 이음으로 가변적인 연결, 각 Yoke를 와이어에 의해 중앙 Ring Spoke(바퀴의 살)의 효과와 같이 Yoke 전체의 평면형상을 고정한다.
② 각 Yoke의 하중 및 작업 하중은 작키를 넣어 Rod에 전달되지만, 외벽면의 경사에 의해 Rod 가 경사진다 해도 그 방향이 중앙 Ring의 수직선상에 집중되어 있기 때문에 축력 이외에는 걸리지 않는다. ③ 평면형을 축소 또는 확대하는 경우는 Spoke Wire를 잡거나 늘리면 좋다. ④ 원주의 변화에 맞추어 각 요크간의 型화 연장은 증감한다. 이것에 대하여 각 요크간에 1매의 Slide 형 型화를 압입하고 있기 때문에 약 45㎝ 이내의 증감은 손댈 필요는 없다. 그것을 넘으면 표준 型화를 끼어 넣든지 또는 빼낸다. ⑤ 型화의 수직선에 대한 기울기의 변화는 내외별로 수작업으로 조정한다. 벽두께의 변화에 대해서는 Yoke Frame과 型화의 상대 관계를 수작업으로 변화시킬 수 있다. 또 SVETHO SYSTEM의 특징으로서는, (가) 구조물의 단면형상이 미묘하게 변화하여도 그것에 따른 장치 각부가 완전히 기계화 되어 제어가능하기 때문에 결정된 매뉴얼과 각부의 수직관리표에 기본으로 하여 정도가 높은 품질관리를 할 수 있다. (나) 직경이 150m 정도인 대구경의 구조물 시공이 가능하다. (다) 상부가 열린 구조물도 간단히 시공할 수 있다. Ⅲ. GSB 工法 (GLEIT SCHNELL BAU) 종래 Slip Form 공법은 동일 단면형상의 높은 구조물의 시공에 응용되어 경제성, 공기단축, 안전성을 발휘하고 있지만 더욱이 높은 굴뚝이나 교각을 시공하기 위해서는 수평단면의 크기나 벽두께를 차차 변화시켜 가는 방법을 연구할 필요가 있다. 특히 고층구조물인 굴뚝을 중심으로 하여 그 방법이 여러 가지 연구되었다. 이와 같은 원추형의 콘크리트 구조물을 만드는 방법으로서는 다음과 같은 방식을 생각할 수 있다. ① 지름과 반경을 모두 Spindle 길이를 조절하여 변화시키고 원추형을 만드는 방 법 ② 지름을 Spindle로서 반경을 Tension Wire의 길이로 변화시키고 원추형을 만드는 방법 ③ Yoke를 중심판에서 방사형으로 달라붙은 들보에 붙들어 매고 이것을 나사 또는 쟉키로 움직여서 반경을 변화시키고 지름은 이것에 따라서 型築가 겹쳐서 원추형을 만드는 방법 GSB 공법은 ③항에 속하는 것으로 독일의 Gleit Schnell Bau사가 세계 각국에 특허를 내고, 오스트리아의 Gleit Bau Gesellschaft, 미국의 Heede, Custodies, 이탈리아의 Mariani Battista, 일본의 飛鳥建設(株) 등이 재실시권을 얻어 각지에서 많은 굴뚝, 교각, TV 탑 등의 시공이 행하여졌다. 원추형의 굴뚝을 시공하는 경우를 예를 들면 그것 이외에 이용할 때의 변경점을 대조하여 기구 및 특징을 설명한다. <그림 참조>
(가) 중심원반에 방사상 달라붙은 들보(4본 또는 8본)와 들보 사이에 걸쳐져 있는 연결보에서 나오는 작은보로 우산형상의 골조를 만든다. (나) 그 자형의 Yoke를 방사보에 붙들어 매고, Yoke는 횡 쟉키에 의해 수평으로 이동한다. (다) Yoke의 2본의 종측의 간격은 나사에 의해 자유로이 조절될 수 있게끔 만들어져 있다. (라) Yoke와 Yoke사이에 소정의 곡률로 굽힌 Pipe를 걸치고 횡측으로 한다. (마) 型화면판은 얇은 철판으로 종 Rib를 보강한 것이며, 상호겹쳐져 원통 型화가 된다. 겹쳐진 곳은 특수 가공을 하고 또 긴구멍에 Bolt를 끼워서 연결하여 밀착할 수 있게 한다. (바) 상승쟉기, Climbing rod, 그 외는 일반적으로 Slip Form 공법과 대체로 같다. (사) 측량은 광학적 구심기를 3대, 중심과 상호 대칭위치에 큰 보 끝에 붙인다. Concrete 타설면보다 3m 정도 위에서 측량을 함에 따라 型화의 편이를 빨리 감지할 수 있고 편이의 영향이 타설 Concrete에 미치기 전에 수정할 수 있기 때문에 수직성이 좋고 정확하다. 또 측량 위치는 반경의 변경에 관계없이 동일점이기 때문에 측량정도도 좋다. (아) 型화는 전체적으로 비교적 강성이 높은 구조이며, 수평형상이 정확하다. (자) 끝이 가는 것뿐만 아니고 위로 갈수록 굵게 되는 것들도 시공할 수 있다. (차) 조절하는 개소가 비교적 적고, 기구가 간단하며, 조립이므로 頂部에서 해체가 용이하다. (타) 방사보의 배치를 변경시킴에 따라 4각형, 6각형, 8각형 또는 원형 그 외의 형상도 용이하게 시공할 수 있다. Ⅳ. SIEMCRETE SLIP-FORM SYSTEM 주요기구는 ① 型화 ② 벽두께 조정도구 ③ Double Lock ④ Lifting Tube ⑤ 유압펌프 ⑥ Climbing Tube ⑦ 작업대 등이며, 그 구성은 다음 그림과 같다.
1. 型화 본 공법의 특징으로서는 평면치수의 조정을 할 수 있게 하기 위해 고정 型화, Bridge 형 型화, Joint Sheet(두께 3㎜) 의 3종류로 구성되어 있다. Double Lock 사이에 Bridge형 型화의 평면길이의 조정은 고정형 型화, Joint Sheet 2매가 배치되어 있다.型화의 평면길이의 조정은 고정형 型화 Double Lock에 붙어 있는 조정기구로 조작하고 있다. 2. 벽두께 조정기구 벽두께 조정기구는 반경방향으로 벽두께를 조정하는 임무를 다하기 때문에 Double Lock에 Bolt로 결합하여 고정型화를 지탱하고 있다. 조정은 기구에 붙어 있는 나사(Screw)를 회전시켜 고정형 型화 전방으로 압출시켜 면밀히 구조물의 직경에 맞추고 계산된 길이에 따라서 수동으로 행한다. 3. Double Lock Double Lock는 型화를 끼움으로서 콘크리트의 측압에 의한 형 型화 팽창을 막는 것과 동시에 연직방향으로 움직임 전체의 하중을 받치고, 이것을 Lifting Unit에 전달하여 型화 전체를 끌어 올리는 중개의 역할을 한다. Double Lock는 연직재로서 2본의 Channel을 병렬하고 강성을 갖기 위해 수평재를 2단 배치하여 각각 연직재와 Blot로 조인다. 또 하단의 수평재는 型화 천단과 약 70㎝의 간격을 갖도록 배치한다. 4. Lifting Unit Lifting Unit는 활동장치의 중심을 이루고 있는 것으로서 Clamp Head의 2개와 유압 쟉키 2대로 구성하고 Bolt로 결합하여 일체화시킨다. Jack의 Strock은 최대 37㎜, 최소 50㎜로서 피스톤 Rod의 頂部의 Screw조정기에 의해 조정이 된다. Strock의 조정으로 구조물의 연직성을 유지할 수 있다. 5. 전동유압 Pump 유압 Pump는 유압 Jack에 Oil을 압송하는 장치로서 Jack의 1작동마다 고압, 저압으로 바꿔주므로 Oil의 흐름을 변화시킬 수 있게끔 되어 있다. Jack의 작동을 제한하기 위해 Pump에는 소정압에 달하면 자동적으로 정지하는 장치가 붙어 있어야 한다. Pump는 1대로서 40 Lifting Unit를 작동시킬 수 있는 용량을 갖추어야 한다. 6. Climbing Tube 타설된 콘크리트의 자중의 대부분의 하중을 지지함은 물론 Lifting Unit가 이동하여 올라가는 Guide로 되는 것이다. Climbing Tube의 형상은 외경 48.3㎜, 두께 4.05㎜, 표준길이 4.5m로서 접속은 상방으로 型築가 이동하는 것에 따라 순차적으로 다음에 더하는 방식이다. 7. 작업대 작업대는 상부, 하부, 매닮발판의 3층으로 되고, 이것은 lifting Unit에 의해 型화와 같이 윗쪽으로 이동한다. 따라서 Sliding Form공법은 작업발판을 별도로 설치할 필요가 없다. 이것들의 작업대는, ① 상부: Con'c의 인수, 연직철근의 조립, Climbing Tubes 의 연결발판, 철근 및 기타 재료의 보관 ② 하부: Con'c의 벽체내 투입, 유압 Pump의 설치, 조작, 횡방향 철근의 조립 ③ 매닮발판: 型화에 의해 노출된 Con'c의 표면마무리, 양생, 벽두께 조정기구의 조작등이 용도로서 사용하고, 각각 작업대에는 발판 및 주위에 안전을 위한 추락방지책이 설치되어야 한다. 8. 측량 Sliding Form공법에서는 연직, 수평 범위의 측량을 신중히 실시할 필요가 있다. 연직 측량은 구조물의 높이에 따라 추 또는 광학기기를 사용하고, 통상 2~4개소의 위치에서 행한다. 수평측량은 型화의 기울기가 구조물의 연직도에 기인하는 것이기 때문에 항상 실시하고 있지만 측량에는 통상 level계 또는 수관계의 수두위룰 사용한다. 또 型화 level의 수정은 적절히 Jack의 Strock을 조정하는 것에 따라 행한다. Ⅴ. SHIMIZU FLECSLIP SYSTEM 이 공법은 다른 Slip-Form과 다르며, 청수건설이 개발한 Sliding Form의 기술과 경험을 기초로 하여 동사가 독자적으로 개발한 Sliding Form 공법이다. 이 System은 벽두께를 최대 1m에서 최소 20㎝까지 변화시킬 수 있다. 또 특별한 경우는 1m이상의 벽두께도 가능하다. 원탑형의 경우 최소 3.05m까지 만들 수 있고 최대는 장치를 증설하는 것에 따라 상당히 큰 직경까지 시공이 가능하다. 벽면 경사는 연직에 대해 1/5구배까지 시공이 가능하며 벽두께를 두껍게 하거나 얇게 하거나 직경을 크게 하거나 그것에 덧붙여서 경사도 동일하게 조작이 되기 때문에 여러형상을 자유로이 만들 수 있다. 그 주요한 특징을 열거하면 다음과 같다. ① 탑의 차세제어를 고정도화하기 위해 절대연직을 보증하는 레이저 연직광선과 위치 오차를 연속적으로 자동측정하는 System을 채용하고 있다. ② 특히 타공법에 없는 Jack Down 기구를 개발한 결과 콘크리트의 타설계면의 처리가 가능하여 주야작업의 필요가 없어 노무비의 절감과 품질관리가 철저히 된다. Jack up, Jack down, 중심 수정 등이 전부 사령실내에서 할 수 있기 때문에 정도가 높고 안전하다. 또 Jack 최대 상승도는 2m / hr이 이다. ③ 콘크리트 강도에 있어서는 강도 자동 시험기를 개발하여 종래와 같이 Test Piece 에 의한 측정을 필요로 하지 않고 타설된 상태에서 콘크리트 강도가 조기에 측정되기 때문에 검사의 성력화와 더불어 품질의 신뢰성과 시공의 안전성이 높다. ④ Coil 철근의 사용에 의한 횡철근이 Joint가 1개소로 끝나고 횡철로 운반장치의 개발을 함으로서 철근공이 성력화를 할 수 있다. 이 공법은 타공법과 마찬가지로 TV 탑, 전망 탑 등을 포함한 초고층 타워, 교각 등에 광범위하게 이용할 수 있다. 이 기구 개략도(전체도)는 다음과 같다.
장치의 승강은 Oil Jack에 의해 행해지지만, ① 복동의 유압 Jack을 사용하고, Cylinder 정부 및 Piston 하부에 독자의 전자자동식 Chuck를 설치한다. ② 종래의 Chuck 와 다른 중앙 제어로서 와전히 Chuck를 해방하는 것이다. ③ Piston 의 움직임을 Flexible Cable에서 Float Switch Unit에 전달, 여기서 검출된 각종의 신호를 중앙의 제어판에서 집중제어한다. 등의 특징을 갖고 있다 다음에 운전조작 및 제어는, ① Jack 의 조작은 전부 중앙제어반에서 Control한다. 제어반내에는 Slide공사에 따라 필요한 각종 Jack 작동의 Pattern 이 미리 Program 되어 있어 Switchfh 임의 선택한다. ② Jack의 작동형식에는 다음과 같은 종류가 있다. (가) Jack Up 전 Jack을 동시에 상승시킨다. 상승 Strock 에는 2종류가 있다. (나) 수정 Jack Up 상기 Jack을 개별로 strock를 변화시키는 것이다. (다) Jack Down Jack을 하강시킨다. 전자 Chuck 에 의해 비로서 가능하다. (라) 절연 Jacking 일정한 위치에서 Piston 신축을 반복하여 콘크리트가 型화 및 능사관에 부착하는 것을 방지 ① 장치 전체는 Float Switch Unit에 짜넣더라도 Float에 의해 항상 level을 보정하면서 수평으로 상승된다. 이것은 장치가 수직으로 상승하기 위해 빠질 수 없는 요소이다 ② 레이저 연직 측정장치에 의해 편심도를 검출했을 때는 전기의 수정 Jack Up를 이용하여 Jack의 상승량을 조정하여 편심도를 복원한다. ③ 동시에 비틀림을 검출했을 때는 型화 내측에 붙은 선회방지 장치를 조정하여 복원한다. Yoke의 기구는 그림과 같다.
Ⅵ. 佳友式 Jumping Form 공법 근년 산악지 내의 교량 건설이 많아지고, 이에 따라 높은 교각이 설계ㆍ시공되어지고 있다. 이에 가우건설에서는 콘크리트 고층구조물, 특히 교각부의 시공에 있어 작업의 안정성을 확보하고 성력화, 집중관리화를 목적으로 한 型화 및 작업 足場 상승장치의 가우식 Jumping Form 공법(이하 SJF 공법)을 개발하였다. 여기서는 시공예를 기초로 SJF공법의 개요 및 시공에 따른 기계 설비를 중심으로 기술하기로 한다. 1. SJF SYSTEM의 개요 SJF 시스템은 외측용과 내측용의 2가지가 있다. 외측용은 외면벽체부, 내측용은 중공벽체부의 型화 및 작업足場의 상승시스템이다. 교각 단면 형상이 충실단면 (감곡교)의 경우는 외측용 SJF시스템만을 사용하고 중공단면(阿木川댐 2번교, 八幡川橋)의 경우는 외측용 및 내측용 SJF시스템을 사용한다. 콘크리트의 타설 높이는 1Lot3.5~5m이며, 외측용은 1조의 Frame이 型화 폭 6m까지 적용이 가능하며 교각폭에 의해 수조배치한다. 내측용 1조로 型화 폭 10m까지 적용이 가능하다. 본 장치의 상승은 유압 Jack으로 행하고 사면에 배치한 Frame을 전부 동시에 상승시키거나 필요에 따라 각면을 상승시키는 것도 가능하다.
2. SJF 시스템의 구조 (1) 외측용 SJF 시스템 외측용은 足場 Frame, Rail, Anchor 철물로 구성되어 있다. 足場 Frame 본체에는 중앙에 유압 Jack 이 고정되어 있고, 그 상하에 Frame Guide Roller가 부착되어 있다. 이 足場 Frame에 Guide Roller를 부착한 상기유압 Jack의 작동에 의해 Rail은 상승 및 하강하는 것이다. 또 콘크리트 벽면에 고정시킨 Anchor 철물과 足場 Frame에는 Key상의 쇠장식 및 PC 강봉에 의하여 완전히 고정된다. Rail도 마찬가지로 고정방법에 의해 Anchor철물과 고정시키는 구조로 되어 있다. 작업 足場 Frame의 상부에 L형의 Arm을 가진 기둥이 부착되어 이것에 기어 도드레가 부착된 Chainblock을 설치한다. 이 매달린, 장치는 型화를 매달아 위로 또는 수평으로 이동하는 것이 가능하다. (2) 내측용 SJF시스템 내측용 강광파이프제의 Center Post와 작업상을 가진 내측 足場 Frame에 의해 구성되어 있다. 중공콘크리트 벽체의 중앙부에 수직으로 세울 수 있는 Center Post 작업 足場을 가진 足場 Frame이 고정 Pin을 끼워 조립하고 足場 Frame는 型화 작업대와 Outer Post 및 型화 버팀대로 구성되어 있다. 型화 작업대는 Center Post 주위에 Guide Roller가 부착된 그 하측에 상승용 유압 Jack이 고정된다. Center Post 최상부로부터 지지 강봉이 아래에 매달린 유압 Jack과 연결되어 있고 상승시는 고정핀을 제거하고 유압 Jack의 작동에 의해 足場 Frame 전체를 상승시킨다. 型화 버팀판은 型화 작업대와 같이 Guide Roller가 있고 하측에 Gear도르래를 부착한 Chain Block이 조립되어 있는 型화을 위로 이동하는 것이다.
3. SJF 공법의 특징 ① 본 장치의 자중, 型화 자동, 적재 하중 등의 수직 하중은 외측 SJF에서는 타설높이 1lot분보다 아래의 고정 Anchor에서, 또 내측 SJF 에서는 Center-Post를 끼워 하부 콘크리트 상판으로 지지되고 있어 콘크리트의 재령미달에 의한 Anchor탈락의 위험성없이 완전한 시공이 확보된다. ② 본 장치의 외측은 전부 안전망 및 Sheet로 둘러 싸여 있기 때문에 보온성, 내후성, 낙하장치에 우수하고 고품질의 시공이 확보된다. ③ 교각형상이 중공단면, 경사 등 어느 형태의 교각형태에도 대응할 수 있다. ④ 型화의 조립과 해체는 Gear 도르래가 붙은 Chain Block으로 행하기 때문에 간단하다. ⑤ 상승이동은 사면에 설치된 Frame을 동시에 상승시키므로 상승시간이 짧고 용이하다. ⑥ 작업 足場은 구체의 변화에 용이하게 대응할 수 있는 부속수단도 많아 작업성이 좋다. 4. SJF시스템의 상승 순서 SJF시스템의 상승순서는 외측용을 외측용 SJF 상승 순서도에, 내측용을 내측용 SJF 상승 순서도에 나타내었다. 5. SJF공법 표준 CYCLE 공정 SJF 공법 1Cycle 공정은 사용철근량, 철골량에 따라 차이가 있지만, 중공단면 교각 시공시의 표준 Cycle 공정을 다음에 나타내었다.
6. SJF시스템의 조립해체 SJF시스템은 교각 최하단의 Footing 상에 Truck Crane에 의해 조립한다. 교각하단으로부터 본 시스템을 이용하여 시공한다. 순차적으로 상승시공하여 교각 최상부 Block의 시공을 끝내면, 상승의 역순으로 교각 최하단까지 하강하여 지상의 Truck Crane에 의해 해체 및 철거를 한다. 또 교각 상단부에 있어서 Climbing Crane 사용에 의해 해체 및 철거를 하는 것도 가능하다. 7. Anchor 의 실험 콘크리트에 매입된 Anchor(Form Connector-L-300)는 콘크리트 강도에 의존하는 경우가 많다. 본 공법의 특징의 하나로서 전하중이 작용하는 Anchor철물은 보통 타설고 1Lot분 보다 아래의 콘크리트 강도가 충분히 확보되어 있는 위치에 있기 때문에 재령미달의 콘크리트 문제는 적다고 할 수 있으나, 본 시스템에 있어 Anchor가 생명이라고도 할 수 있는 것이며, 충분한 안전성 확인이 필요하다. 여기서 Anchor의 일반, 전단력의 내력실험을 여러조건하에 행하고 충분한 안전성의 확인을 행하였다. 8. 고교각 시공용설비(시공예) 일본 건설소 감곡교에서의 교각부 가설비 배치를 아래 그림에 나타내었다. (1) 공사용도로 左岸측 국도 169번선으로부터 길야천 내에 H강재를 사용한 가설잔교, NT Pannel, Support, H강재를 사용한 가설교재를 사용한 가설교량을 부속설치하여 吉野川沿에 연결시킨다. (2) Climbing Tower Crane 자재운반 및 철골, 철근의 조립용으로서 Climbing Tower Crane OTS-2030(능력 90tㆍm. 양정 100m)를 교각 하류측에 설치하고 높이 7m마다 교각에 벽이음을 한다. (3) Elevator 작업원의 승강용으로 HCE-500C(적재하중 500㎏)을 교각의 상류측에 설치하고 높이 3.5m마다 교각에 벽이음을 한다. (4) Concrete Concrete 타설은 고압용 Pump차 S120b(Piston압 65㎏/㎠)를 사용하고, 압송관은 교각에 연하여 5inch관을 배치하여 배관고정용기구로 고정한다. (5) 양수설비 교각 전면에 Notch Tank, 고압 양수 Pump를 설치하고 φ19㎜ Air Hose에 의해 양생수 등을 교각 상부까지 올린다. (6) 型화 型築은 교각면을 높이 4m로 Metal Form을 만들어 Wide Pannel Baem을 사용하여, 각 1면을 1枚板으로 한다.
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