텔레스코픽 케이지 수직형 추락방호망을 갖는 타워크레인의 풍하중 안전성 분석

국문 초록 (Abstract)

건축물의 대형화, 고층화 및 복잡화로 인해 건설현장에서 양중 작업의 능률이 높은 타워크레인의 사용이 빈번하게 이루어지고 있다. 타워크레인 사용빈도가 증가함에 따라 타워크레인 설치, 상승 및 해체작업인 텔레스코핑 작업에서 추락 및 낙하 재해가 발생하며, 이를 예방하기 위한 수직형 추락방호망 등의 안전설비 설치에 대한 구조물 안전성 분석의 연구는 미비한 실정이다.
본 연구에서는 타워크레인 텔레스코핑 작업 시 추락 및 낙하 재해예방을 위하여 텔레스코픽 케이지에 수직형 추락방호망을 설치했을 때 적용되는 풍하중 및 타워크레인의 거동을 비교분석 하였다. 텔레스코픽 케이지에 수직형 추락방호망 설치 전과 후의 타워크레인 구조물에 기본 풍속 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s 및 20m/s일 때의 풍하중을 고려하여 타워크레인 구조물의 거동을 비교분석 하였다.
본 연구는 타워크레인 텔레스코픽 케이지에 수직형 추락방호망 설치된 구조물의 풍하중을 고려한 작용하중 해석으로 구조물의 거동을 분석하였다. 텔레스코픽 케이지에 수직형 추락방호망 설치 전과 후의 풍하중에 따른 최대 수평변위의 차이는 기본 풍속 20 m/s 조건에서 타워크레인 지브 끝단에서 10.51 mm로 약 0.07%, 텔레스코픽 케이지 상단에서 14.81 mm로 약 2.79%의 수평변위 증가율을 보였다. 조합응력비의 최대 차이도 기본 풍속 20 m/s에서 0.026으로 약 3.3%의 증가율이 나타났다. 텔레스코픽 케이지 내 수직형 추락방호망의 설치는 수평변위 및 조합응력비에 미비한 영항을 미치는 것으로 분석되었다.
텔레스코픽 케이지 내 수직형 추락방호망이 설치된 타워크레인 구조물의 풍하중을 고려한 안전성을 분석한 결과 구조물 안전성에 미비한 영향을 미치며 타워크레인 추락 및 낙하 재해예방을 위한 안전시설물 설치 등의 기초 자료로 활용될 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Due to the enlargement, high-rise, and complexity of buildings, the use of tower cranes with high efficiency of lifting work is frequently carried out in construction sites. As the frequency of use of the tower crane increases, falls and falls occur in telescoping work, which is the installation, lifting, and dismantling of tower cranes, and research on the safety analysis of structures for installation of safety facilities such as vertical safety net is insufficient.
In this study, the wind load and the behavior of the tower crane were compared and analyzed when a vertical safety net was installed in the telescopic cage to prevent falls and falls during the tower crane telescoping work. The behavior of the tower crane structure was compared and analyzed in consideration of the wind loads at basic wind speeds of 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s and 20 m/s in the tower crane structure before and after the vertical safety net was installed in the telescopic cage.
This study analyzed the behavior of the structure by analyzing the working load considering the wind load of the structure with the vertical safety net installed in the tower crane telescopic cage. The maximum horizontal displacement difference according to the wind load before and after installation of the vertical safety net in the telescopic cage was about 0.07% from the end of the tower crane jib to 10.51 mm under basic wind speed of 20 m/s, and about 2.79%. The maximum difference in the combined stress ratio also showed an increase rate of about 3.3% from the basic wind speed of 20 m/s to 0.026. It was analyzed that the installation of a vertical safety net in the telescopic cage had an effect that was insufficient for horizontal displacement and combination stress ratio.
According to the safety analysis considering the wind load of the tower crane structure with vertical safety net in the telescopic cage, it has an insufficient effect on the safety of the structure and is expected to be used as basic data for installing safety facilities to prevent fall and fall disasters.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 1
• 2. 연구방법 및 범위 3
• 3. 연구동향 4
• 3.1 크레인 풍하중 평가에 대한 연구 4
• 3.2 텔레스코핑 작업 안정성에 대한 연구 6
• Ⅱ. 배경 이론 7
• 1. 풍하중 7
• 1.1 크레인 풍하중 7
• 1.2 건축구조기준의 풍하중 8
• 1.3 추락방호망에 작용하는 풍하중 9
• 2. 풍속관련 타워크레인 기준 10
• Ⅲ. 타워크레인 풍하중 해석 모델링 12
• 1. 모델링 대상 타워크레인 12
• 2. 타워크레인(290HC) 해석모델 15
• 2.1 모델링의 구조 및 단면, 재질 특성 15
• 2.2 하중적용 19
• 2.3 수직형 추락방호망의 하중적용 31
• 2.4 연결조건 및 경계조건 37
• Ⅳ. 타워크레인 거동분석 38
• 1. 풍하중 적용 하중분석 38
• 1.1 조합응력 산출 38
• 1.2 조합응력 비교분석 41
• 1.3 수평변위 비교분석 47
• 2. 풍하중 영향분석 62
• 2.1 수평변위 분석 62
• 2.2 조합응력 분석 64
• 2.3 풍하중에 의한 수직형 추락방호망 설치의 영향 68
• Ⅴ. 결론 69
• 참고문헌 70
• 국문요약 72
• Appendix. Element of tower crane main structure 73