타워크레인 자립고 이상 설치

왜 배우는가: 타워크레인은 건설현장에서 가장 많이 쓰이는 양중기이며, 자립고 이상으로 세우면 건축물이나 와이어로프로 지지해야 전도·붕괴를 막을 수 있다. 설치 단계 지지 불량은 대형 사고로 이어지므로 기술사 시험에서 기본원칙과 지지방법을 묻는 문제로 반복 출제된다.

출제 이력: 제136회 1교시 4번, 제93회 3교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

타워크레인 자립고 이상 설치란 타워크레인을 제조사가 정한 자립고(Free standing height)를 넘는 높이로 세울 때, 건축물 벽체 등에 지지하거나 와이어로프로 고정하여 구조적 안정을 확보하는 설치 방식이다.

자립고 이상 설치는 건축물 벽체 지지를 원칙으로 하고, 부득이한 경우에만 와이어로프로 지지한다

• 타워크레인(Tower Crane)
• 자립고(Free Standing Height)
• 벽체 지지(Wall Bracing)
• 와이어로프 지지(Guy Rope Bracing)
• 전용 지지프레임
• 설치작업설명서
• 풍속계
• 전도 방지

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 타워크레인은 마스트(기둥)가 높아질수록 아래쪽 기초와 본체가 받는 모멘트가 커지는 구조물이다. 자립고는 본체만으로 안정을 유지할 수 있는 최대 높이이며, 이보다 높게 세우려면 외부에서 마스트를 붙들어 줘야 한다. 이 붙드는 작업을 지지라고 한다.

정식으로는 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제142조가 자립고 이상 설치 시 건축물 등의 벽체에 지지하도록 정하고, 지지할 벽체가 없는 등 부득이한 경우에만 와이어로프에 의한 지지를 허용한다. 지지 방식은 벽체 지지와 와이어로프 지지 두 가지다.

벽체 지지는 마스트를 건축물 벽체에 브레이스 등으로 견고하게 고정하는 방식이다. 와이어로프 지지는 마스트 주위에 여러 개의 로프를 기울여 설치하고 지상의 앵커에 긴장시켜 고정하는 방식이다.

자립고는 제조사가 기종별로 정한 값이며, 설치 높이를 판단하는 기준이다. 자립고 이하에서는 지지 없이 설치할 수 있다.

설치작업설명서는 제조사가 기종·모델별로 작성한 설치 지침이다. 설치 시 가장 우선하는 기준이며, 서면심사 서류(형식승인 서류 포함)와 함께 설치 근거가 된다.

전용 지지프레임은 와이어로프를 마스트에 고정하기 위한 제작사 지정 구조물이다. 일반 구조물에 임의로 묶으면 하중이 분산되지 않으므로 금지된 방식으로 본다.

3. 등장 배경과 필요성

타워크레인은 높이가 수십 미터를 넘고 지브가 외팔보 형태로 뻗어 있다. 지브 끝에 달린 하중과 풍하중이 마스트 하부에 큰 전도 모멘트를 만든다. 자립고를 넘으면 기초와 본체만으로는 이 모멘트를 버틸 수 없어 외부 지지가 필수가 된다.

초기에는 설치 기준이 명확하지 않아 현장마다 임의로 지지하는 사례가 많았다. 그 결과 지지 불량, 벽체 강도 부족, 로프 장력 이완 등으로 붕괴와 전도 사고가 반복되었다. 이에 따라 설치 방법과 지지 조건을 법령으로 정해 관리하게 되었다.

자립고 이상 설치 시 벽체 지지 원칙이 바로 이 필요성을 반영한 기본원칙이다. 와이어로프 지지는 벽체를 쓸 수 없는 예외 상황에서만 허용하는 보조 수단이다.

현재 법령 체계에서 타워크레인 지지의 기본 근거는 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제142조이며, 구조·성능 측면은 「건설기계 안전기준에 관한 규칙」 제125조의2가 함께 규정한다. 두 규정은 같은 취지이지만 적용 주체와 세부 조건에서 차이가 있으므로 함께 알아 두어야 한다.

벽체 지지가 원칙이고 와이어로프 지지는 부득이한 경우의 예외다

• 벽체 지지: 건축물 벽체에 고정하는 원칙 방식
• 와이어로프 지지: 벽체가 없는 등 부득이한 경우의 예외 방식

4. 구성요소·원리·절차

타워크레인은 마스트, 지브, 선회장치, 운전실, 카운터웨이트로 구성된다. 자립고 이상으로 설치하면 마스트가 스스로 버티지 못하므로 외부 지지가 필요하다. 지지 방식은 벽체 지지와 와이어로프 지지 두 가지다.

벽체 지지는 마스트를 건축물에 직접 고정하는 방식이다. 와이어로프 지지는 마스트 주변에 지지점을 두고 로프를 당겨 고정하는 방식이다. 두 방식 모두 바람과 편심 하중에 의한 전도·변형을 막는 것이 목적이다.

와이어로프 지지에서 하중은 로프의 장력으로 분담된다. 로프가 수평면과 이루는 각이 작을수록 수직 성분이 줄고 수평 성분이 커진다. 그래서 설치각도를 수평면에서 60도 이내로 제한하고, 지지점을 4개 이상으로 같은 각도로 배치한다. 한 지지점에 힘이 몰리는 것을 막기 위함이다.

벽체 지지 절차는 다음과 같다.

• 설치작업설명서와 서면심사 서류를 확인한다.
• 서류가 없거나 불명확하면 기술사 등의 확인을 받거나 공인된 표준방법을 적용한다.
• 콘크리트 구조물에 매립 또는 관통 방식으로 고정한다.
• 건축 중인 시설물이면 구조적 안정성 영향을 검토한다.
• 설치 후 풍속계 등으로 운전 조건을 확인한다.

와이어로프 지지 절차는 다음과 같다.

• 전용 지지프레임을 제작사 기준에 맞춰 설치한다.
• 지지점 4개소 이상을 같은 각도로 배치한다.
• 클립·샤클 등 고정기구를 규격품으로 견고하게 체결한다.
• 사용 중 장력과 이완 여부를 점검한다.
• 가공전선과 근접하지 않도록 로프 위치를 정한다.

5. 관련 법령·기준·표준

벽체 지지 원칙과 와이어로프 지지 조건은 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제142조가 정한다. 제142조 제1항은 벽체 지지를 원칙으로 하고 벽체가 없는 등 부득이한 경우에만 와이어로프 지지를 허용한다. 제2항은 벽체 지지 시 제작사 설치작업설명서 등에 따른 설치, 콘크리트 구조물 매립·관통 고정, 건축 중 시설물의 구조 안정성 확보를 요구한다. 제3항은 와이어로프 지지 시 제2항 조치 이행, 전용 지지프레임 사용, 설치각도·지지점 기준, 고정기구 규격, 가공전선 근접 금지를 정한다.

「건설기계 안전기준에 관한 규칙」 제125조의2는 자립고를 초과하는 설치에 벽체 지지를 원칙으로 하며, 와이어로프 지지 시 긴장장치·클립·샤클의 규격과 이완 방지, 작업용 로프와 지지용 로프의 거리 유지를 추가로 정한다. 두 규칙의 기준값이 같으므로 함께 학습한다.

표의 기준은 제142조 현행 조문을 따른다. 지지점 개수의 4개 기준은 2013년 이후 조문과 다르게 쓰인 자료가 있으므로 현행 조문을 우선한다.

자립고 이상 설치 시 벽체 지지가 원칙이고 와이어로프는 부득이한 경우에만 쓴다

6. 유형과 비교

타워크레인의 자립고 이상 설치 방식은 크게 벽체 지지와 와이어로프 지지로 나뉜다. 두 방식은 지지 대상과 안전 확보 수단이 달라 설계와 점검 기준도 다르다. 아래 표는 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제142조와 건설기계 안전기준 규정을 기준으로 정리한 것이다.