이동식 크레인 양중작업의 안정성 검토 지침

이 지침은 이동식 크레인에 의한 양중작업 시 넘어짐에 대한 안정성을 사전에 검토하기 위하여, 인양능력과 지지지반의 안정성 판단방법에 대한 기술적 사항 등을 정함을 목적으로 합니다. 이동식 크레인 양중작업의 안정성 검토 지침 KOSHA GUIDE C-99-2015에 대해서 알아보겠습니다.

 

적용범위

이 지침은 이동식 크레인에 의한 양중작업 시 넘어짐에 대한 안정성을 검토할 때에 적용한다.

 

용어의 정의

이 지침에서 사용되는 용어의 뜻은 다음과 같다. 그 밖의 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 이 지침에 특별히 규정하는 경우를 제외하고는 산업안전보건법, 같은 법 시행령, 같은 법 시행규칙, 안전보건규칙 및 고시에서 정하는 바에 따른다.

1. "이동식 크레인"이라 함은 원동기를 내장하고 있는 것으로서 불특정 장소에 스스로 이동할 수 있는 크레인으로 동력을 사용하여 중량물을 매달아 상하 및 좌우(수평 또는 선회를 말한다)로 운반하는 설비로서 건설기계관리법을 적용 받는 기중기 또는 자동차관리법 제3조에 따른 화물ㆍ특수자동차의 작업부에 탑재하여 화물운반 등에 사용하는 기계 또는 기계장치를 말한다.
   
   
2. "안정성(Stability)"이라 함은 크레인 전도를 방지하기 위해 크레인의 상태, 부하 조건에 따라 정해지며, 일반적으로 안정모멘트를 분자, 전도 모멘트를 분모로 하여 비교한 값을 나타내며 이 값이 클수록 안정하다고 할 수 있다.
3. "정격 총하중"이라 함은 인양된 최대 허용하중(붐 길이 및 작업반경에 따라 결정)과 부가하중(훅와 그 이외의 인양된 도구들의 무게)을 합한 하중을 말한다.
   
   
4. "정격하중(Net Capacity/Net Rated Load)"이라 함은 정격 총하중(권상하중 : Gross Capacity / Rated Load)에서 훅(Hook), 그래브, 버킷 등의 달기구의 하중을 뺀 것을 말한다. [정격하중 = 권상하중-하중 공제요소(훅의 무게, 권상로프 및 줄걸이 용구의 무게)]
   
   
5. "정격속도"이라 함은 정격하중에 상당하는 하중을 매달아 들어올림, 기복, 주행, 선회 또는 트롤리의 수평이동시 최고속도를 말한다.
   
   
6. "정하중"이라 함은 이동식 크레인 등의 자중과 인양하는 하중 등에 의한 부하가 크레인의 아웃트리거와 지지지반을 두고 작용하는 하중을 말한다.
   
   
7. "임계하중"이라 함은 이동식 크레인이 최대로 들어 올릴 수 있는 하중과 들어 올릴 수 없는 하중의 경계하중을 말한다. 즉, 크레인이 최대하중을 들어 올렸을 때 크레인의 뒷부분인 카운터웨이트가 들리려는 순간의 하중을 말한다. 임계하중은 기종별 규정된 아웃트리거 최대폭 신장 시를 기준으로 한다.
   
   
8. "충격하중"이라 함은 비교적 짧은 시간 내에 충격적으로 작용하는 하중을 말한다. 충격하중은 정하중과 비교하여 보통 1.3 ~ 5배 정도로 커지기 때문에 구조물에 큰 영향을 미치게 된다. 충돌하는 물체의 무게에 어느 계수를 곱한 값을 가지고 충격 하중을 나타내는 그 계수를 충격하중 계수(Impact Coeffucuent)라고 한다.
   
   
9. "작업반경"이라 함은 크레인의 선회 중심선으로부터 훅의 중심선까지의 수평거리를 말한다. 최대 작업반경은 크레인 작업이 가능할 때의 최대치를 말한다.
10. "인양높이"이라 함은 지면으로부터 훅까지의 수직거리를 말하며 최대 인양높이는 크레인의 인양높이 표의 최고점을 말한다.
    
    
11. "인양하중표"이라 함은 거리별 하중능력을 숙지하여 하중표에 의한 정격 하중값 이내에서 작업을 실시할 수 있도록 명기된 표(작업반경 / 붐길이 / 인양톤수)를 말하며, 기종별 규정된 아웃트리거 최대폭 신장시 기준이며, 정하중을 적용한다.
    
    
12. "아웃트리거(Outrigger)"이라 함은 크레인 안정 장치의 일종으로 대차로 부터 빔을 수평으로 돌출시키고, 그 선단에 설치한 잭을 지지하여 작업시의 안정성을 유지 하기 위한 장치를 말한다. 지면이 평탄하지 않거나 연약한 지반에서는 필히 받침목 등을 사용하여야 한다.
    
    
13. "아웃트리거 최대폭"이라 함은 크레인 작업 시 넘어짐 방지 및 차체보호를 위하여 아웃트리거를 착지시키게 되는데, 크레인 제작사에서 규정하고 있는 최대로 인출할 수 있는 폭(전, 후측)을 말한다.
    
    
14. "붐 길이"이라 함은 붐 하단부의 지지점으로부터의 붐 끝단의 아래 쉬브핀까지의 축 길이를 말한다.
    
    
15. "최대접지하중"이라 함은 접지압 분포의 최대치로 지지지반에 작용하는 하중으로 크레인 접지지반에 발생하는 압력분포를 말한다.
    
    
16. "지내력"이라 함은 지반 위에 놓여지는 상부 구조체(이동식 크레인의 자중과 인양물의 하중)를 안전하게 지지해주는 능력을 말한다. 지반의 파괴뿐만 아니라 침하에 대한 안정까지를 포함한 개념으로 말한다.

출처 : 코샤가이드

이동식 크레인 종류

국내 현장에서 주로 사용하는 이동식 크레인의 종류는 아래 포스팅 확인하시면 자세하게 알 수 있습니다.

이동식 크레인 안전 지침 (KOSHA GUIDE C-69-2022)

 

안정성 검토시 고려하여야 할 일반사항

1. 이동식 크레인의 선정 시에는 작업장 조건, 기상조건(풍향, 풍속, 기온 등), 지형, 작업반경을 고려한 이용가능 면적, 기계가 위치하는 지반 지지력, 취급물의 중량, 형상, 크기, 인양높이 또는 거리, 이동속도, 이동회수, 작업량 등을 고려하여 선정하여야 한다.
   
   
2. 이동식크레인의 작업반경과 인양높이, 인양하중과의 상관관계를 고려하여야 한다.
   • 이동식크레인의 작업반경이 커지면 인양하중은 작아지고, 작업반경이 작아지면 인양하중은 커진다.
   • 수평면에 대한 붐의 각도가 커질수록 인양하중은 커지고, 붐의 각도가 작아질수록 인양하중은 작아진다.
   • 지브를 사용하면 인양하중은 현저히 작아진다.
3. 크레인 붐의 각도가 작으면 하중을 들어 올릴 수 있는 능력이 떨어지고 각도가 너무 큰 경우는 선회 시 요동이 심하거나 붐이 뒤로 넘어지는 일이 발생하므로 붐의 각도는 기본 붐의 최대허용각도 이내에서 사용토록 하여야 한다. 일반적으로 55도 ~ 78도 범위가 적당하다.
   
   
4. 임계하중 상태에서는 좌우로 회전할 경우 크레인이 넘어질 우려가 잇으므로 임계하중은 다음과 같이 산정하여야 한다.
   • 아웃트리거가 장착되어 있는 트럭크레인의 작업하중은 임계하중의 85%이내로 하고, 크롤러크레인(무한궤도크레인)의 작업하중은 임계하중의 75% 이내로 하여야 한다.
   • 위험지역의 작업하중은 인양물의 높이 끌어 올리거나 깊은 굴착장소에 인양물을 반입시킬 때 와이어로프에 걸리는 스프링효과 때문에 실제의 중량보다 큰 중량을 이겨내야 되므로, 이를 고려하여 임계하중의 50% 이내로 하여야 한다.
   • 단면이 넓은 인양물(형강류, 철골 트러스, 패널류 등)의 작업하중은 바람에 의한 하중의 급격한 변화, 자중에 의한 힘, 크레인의 수평선회에 따른 관성선회, 매어다는 부속설비에 의한 중량의 증가, 중심위치의 설정 등의 문제점 때문에 취급할 때에는 작업하중을 적게 책정하여 안전을 확보하도록 하여야 한다.
5. 이동식 크레인 양중작업의 안정성 검토는 인양화물에 대한 인양능력 검토와 지반 지지력을 검토하여야 한다.
   • 인양화물에 대한 인양능력의 적정여부를 판단하여 넘어짐 방지조치를 하여야 한다.
     • 인양물의 크기, 중량, 붐, 길이, 작업반경 등을 고려하여야 한다.
     • 인양하중에 의한 인양능력은 이동식크레인 작업반경별 허용인양 하중표를 검토하여 기종을 선정한다.
   • 연약지반, 경사지반에 이동식 크레인을 설치 시에는 지반 지내력 검토를 통하여 부판ㆍ철판 설치 등의 침하방지 조치와 넘어짐 방지조치를 취하여야 한다.
   • 이동식 크레인의 화물 인양작업 시 크레인 전도를 방지하기 위한 과 경사방지장치와 모멘트 방지장치 등을 사용한다.
6. 정확한 기종이 선정되지 않았다면 절차에 따라 재검토를 하여야 한다.
7. 도로, 철도 등 운행선 인접공사에는 반드시 장비신호수를 배치하여야 한다.
   
   
8. 크레인 제작사의 인양하중표 등이 제시되어 있는 것은 제작사의 기준에 따르고, 없는 것은 계산하여 사용하도록 하여야 한다.

 

인양능력에 대한 안정성 검토

1. 인양능력에 대한 안정성 검토 순서는 아래 <그림8>과 같다.
   
   
2. 다음 사항을 기준으로 인양물의 규격, 중량을 확인하여야 한다.
   • 인양물의 형태에 따라 규격(폭, 높이, 길이, 지름 등)을 확인하여야 한다.
   • 중량은 달기기구가 필요한 경우에는 부가하중을 포함하여야 한다.
3. 다음 사항을 기준으로 이동식 크레인의 수직높이, 수평거리 등 설치위치를 확인하여야 한다.
   • 수직높이는 설치높이에 인양물의 높이 또는 지름을 더하고 달기기구가 필요한 경우에는 그 높이를 더하여야 한다.
   • 크레인이 작업할 부지에서 인양물과의 수평거리를 확인하여야 한다.
4. 최대인양하중을 고려하여 사용할 예정인 이동식 크레인의 장비제원표를 확보하여야 한다.
   
   
5. 인양하중이 인양물의 중량이상인 기종을 선정하여야 한다.
   
   
6. 인양물의 작업위치에 따라 수평거리를 확인하고 예상기종의 장비제원표를 확인하여 이동식 크레인의 선회중심으로부터의 작업반경을 다음 사항을 기준으로 결정하여야 한다.
   • 작업반경의 결정은 인양물의 설치위치에 의한 수평거리에 이동식크레인의 외형도를 보고 작업반경에 대한 거리를 더하여야 한다.
   • 텔레스코픽형 크레인의 붐 신장은 기본붐-1단붐-2단붐-3단붐-4단붐-5단붐의 순서로 하는 것으로 가정하여야 한다. 즉 역붐 사용을 억제하여야 한다.(기본붐-1단붐-4단붐 등)
7. • 붐 조합도, 작업 범위도, 인양하중표를 보고 수직높이와 작업반경을 결정하여야 한다.
   • 인양하중표를 보고 작업반경에 인양하중을 찾고, 붐 조합도를 보고 수직높이를 고려하여 붐 조합을 결정하여 크레인의 인양능력을 확인하여야 한다. (아웃트리거 최대폭을 신장한 경우를 기준으로 함) 아래의 인양하중표에 따라 아웃트리거 최대폭 7.3m를 신장하였을 경우에 작업반경은 7m이고, 붐길이가 16m일 때 정격총하중은 20.9ton을 의미한다. 다만, 정격총하중은 정하중 기준이므로 양중속도에 미치는 동하중의 영향을 추가 검토가 필요하다.
   • 인양물 중량과 크레인 인양능력을 비교하여 다음 사항을 고려하여 크레인 인양능력이 인양물 중량보다 크게 되도록 하여야 한다.
     • 인양하중표에서는 아웃트리거를 최대한 펼친 것을 기준으로 정격 총하중을 제시하고 잇지만, 아웃트리거를 미확장하거나 타이어가 지면과 접촉되었을 경우에는 위험하므로 이때 인양 작업을 해서는 안 된다.
     • 바람, 편평도, 스윙 등에 따른 충격이나 고나성력 작용에 따른 충격하중을 고려하여야 한다.
     • 인양물의 무게와 붐의 길엥 따라 붐에 변위가 발생되어 실제 작업시 반경이 이론치보다 커지게 되므로 이를 고려하여야 한다.
     • 장비 설치시 수평오차(경사) 발생에 따른 작업반경이 증가하여 양중능력이 감소하게 되므로 이를 고려하여야 한다.
   • 인양조건은 바람의 영향이 없고, 지면이 수평된 상태에서 가만히 들고 내리는 조건이므로 실제 작업 시에는 아래 사항을 고려하여야 한다.
     • 실제 인양작업 시에는 작업장 지면이 1% 기울면 인양하중표에서 20%를 감하여야 하고 2% 이상 기울면 작업중지를 하여야 한다.
     • 바람이 초속 5~10미터 이상 불면 인양하중표에서 20%를 감하여야 하고, 바람이 초속 18미터 이상은 작업중지를 하여야 한다.
     • 인양물을 들고 주행할 경우는 인양하중표에서 20%를 감하여야 하고, 인양물을 들고 회전할 경우에도 인양하줄표에서 20%를 감하여야 한다.인양물의 작업위치에 따라 지상높이를 확인하고 인양하중범위 내에서의 작업반경에 따른 붐 길이 및 격자식 붐의 조합을 다음 사항을 기준으로 검토하여야 한다.
8. 공정, 공기 등과의 고나련성, 경제성, 안정성 등을 고려하여 이동식크레인의 규격 및 기종을 결정하여야 한다.
   
   
9. 크레인 규격보다 인양물의 중량이 적다하더라도 아웃트리거를 충분히 펼칠 수 ㅇ벗는 때에는 작업하중이 달라질 수 있으므로 작업하중 등을 재검토하여야 한다.
   
   
10. 선정된 이동식크레인의 외형도를 보고 진입로 및 작업반경 내 부지면적을 확보하고, 필요시 지반보강을 검토하여야 한다.

출처 : 코샤가이드

 

인양하중표(아웃트리거 최대폭 신장시 기준) 예

출처 : 코샤가이드

 

건축물의 구조기준에 관한 규칙 제18조

: 제18조(허용지내력) 지반의 허용지내력은 건축구조기준에 따른 지반조사 및 하중시험에 의하여 정하여 한다. 다만, 지반조사 및 하중시험에 의하지 아니하는 경우에는 별표8에 따른 값으로 할 수 있다.

 

건축물의 구조기준에 관한 규칙 별표8 (단위 : kN/㎡)

지반		장기응력에 대한 허용지내력	단기응력에 대한 허용지내력
경암반	화강암ㆍ석록암ㆍ편마암ㆍ안산암 등의 화성암 및 굳은 역암 등의 암반	4000	각각 장기응력에 대한 허용지내력 값의  1.5배로 한다.
연암반	편암ㆍ편안 등의 수성암의 암반	2000
	혈암ㆍ토담반 등의 암반	1000
자갈		300
자갈과 모래와의 혼합물		200
모래섞인 점토 또는 롬토		150
모래 또는 점토		100

 

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