077. Lift Slab 공법

건축시공기술사 기출해설 | 2015-10-14 오전 12:04:48 | 조회수 : 6988 | 공개

077. Lift Slab 공법
73회 1교시 13. Lift Slab 공법

블로그 참조...http://inernet.blog.me/60184043882

[해설]
LIFT SLAB CONSTRUCTION

■박진홍 차장/기술사
감리사업부 창원원풍벽산APT 현장

일반적으로 LIFT SLAB라고 하면 그 개념이 고소양중장비를 이용한 조적식 PC공사와 일견 유사하다고 할 수 있으나 슬라브형성순서및 그 규모를 고려한 순수한 의미에서는 차이가 있다. T-UP, MCC 등 빌딩 자동화 건설시스템에 대해서도 간단히 언급하면서 LIFT SLAB 에 대해 소개하고자 한다

1. LIFT SLAB 의 개요
-LIFT SLAB공법이란 바닥 슬라브나 지붕판을 지상에서 제작 조립하여 소정의 설치위치까지 유압잭,크레인 등으로 들어 올려서 접합하는 공법으로서 품질의 정도향상,기계화시공에 따른 노동력절감, 20층 규모의 빌당건축에 5개월정도 소요되는등 특히 공기단축면에서 그 효과가 매우크다. 그러나, LIFT UP시 정밀한 기술 및 숙련을 요하며 대형사고의 위험이 따른다.

-미국에서는 1952년에 적용된 것이 최초이며 약1%의 빌딩이 이공법으로 건설되었으며 영국에서는 약10% 정도가 이공법이 적용되어 발전을 이루어 오던 중, 1987년 4월 23일 미국 코네티컷주의 브리지 포트라는 곳에서 16층규모의 주거용 빌딩(AMBIANCE PLAZA)을 건축과정에서의 28명의 노동자들이 사망하는 비극적인 대형사고가 발생하여 공법의 개발 및 적용이 10년간 중단되었다가 최근 이공법의 재등장이 미국건설협회,안전국등에서 이슈화되어 있는 상태이다.

-인터넷 검색도중 다소 놀라운 사실은 10년전에 발생했던 사고에 대해 공공의 안전을 위협하는 건설시스템의 결함을 발견하기 위하여 많은 전문가들이 아직도 다양한 논의를 활발히 진행하고 있다는 점이었다.

2. 공법의종류
가. LIFT SLAB
-지상에서 적층제작한 슬라브를 선행작업된 기둥이나 코어에 지지하여 상승조립하는공법으로 빌딩,아파트의지붕,바닥에 적용된다.

-LIFT-UP SLAB공법은 반력기둥과 장치(잭)형식에 따라 다음과 같이 분류가 가능하다.

<반력기둥의 분류>
A. 본기둥방식
B. 가설기둥
C. 본기둥 및 가설기둥 병용방식
D. 본기둥 순차완성방식(기둥단면을 슬라브상승후에 완전히 형성)

<LIFT-UP SLAB 장치형식에 따른 분류>
A.LOD 고정식
B.JACK고정식
C.CLIMBING식
D.WIRE-ROPE식

나. 큰지붕 LIFT 공법
-주로 대공간의 철골지붕구조에 적용하며 지상에서 완성도가 높은 구조물을 제작하여 도장 및 부속설비공사를 완료한 후, LIFTING여 설치하는 공법으로 공장,광장 등의 대지붕 공사시에 적용.
(예, 김해공항 신청사)

다. FULL LIFT UP공법
-지상에서 완전조립된 건축물을 수직으로 달아올려 고정하는 공법으로 소형주택,무선탑의 플랫폼 등에 쓰인다.
-기타 변형된형태의 유사공법들이 다수 있으나 양중장비를 이용한 조적식(PC공사)과는 그개념이 정반대이며 하부에서 상승하면서 동시복합시공이 가능하다는 면에서 기둥과코어에 지지하여 JACK 을 이용한 SLAB의 자주상승이 L.S공법의 KEY POINT 이다.

3. 유사공법소개(빌딩자동화 건설 시스템)
-리프트슬라브와는 개념이 다른공법이나 가설포스트에 의한 가설슬라브(BIG CANAPY)의 자주상승 및 PC부재의 LIFTING과 수평분배시스템에의해 이루어진 자동기계화 조립시공시스템의 한분야로서는 공통점을 갖는다.

-일본에서 다수의 공법들이 개발되어 T-UP(TOTALLY MECHANIZED CONSTRUCTION SYSTEM), MCCS(MAST CLIMING CONSTRUCTION SYSTEM), SMART SYSTEM등 다소 변형된형태로 전천후형 PC에 의한 AUTOMATED BUILDING CONSTRUCTION SYSTEM이 개발되어 활발히 적용되고 있으며 공법의 주요한 사항은 다음과 같다.

<KEY TECHNOLOGY>
1) 코어 선행구축과 맨윗층의 Climb UP
2) 맨윗층 하부공간에서의 반송의 기계화
3) 각층시공의 로봇화
4) 지상,지하공사의 동시진행
5) 지하공사의 기계화
6) 자재의 부품화와 PREPRODUDT화

4. LIFT SLAB의 주요시공방법
가. 시공순서
-먼저 3-4개층의 철골기둥이 세워진후에 지상에서 지붕을 포함한 전층분의 완전한 슬라브가 제작되어 진다. 제작시 슬라브사이에는 BOND BREAKER를 삽입하며 LIFTING을 위한 장치들이 결합된다.

-LIFTING의 주요장치들은 우선 슬라브에 설치된 LIFTING COLLAR와 각 기둥들의 상단부에 설치된 유압 잭과 그사이에 있는 LIFTING ROD 및 임시고정을 위한 WEDGE로 구성되어 있다.(그림3, 그림4)

-여기에서 슬라브에 설치된LIFTING COLLAR(127MM정도의 STEEL CHANNEL BOX 로 이루어져 있으며 기둥FLANGE의 사이에서 LIFTING ROD의 지지점을 제공한다)의 역할이 매우 중요하다.

-전체층의 슬라브양생이 완료되면 2내지 3개층씩 PACKAGE로 기둥상부에 있는 잭을 이용하여 최종설치층 또는 임시 설치층으로 상승되어지며 최초 3개층분의 슬라브가 기둥의 상부에 도달하면 임시로 고정된후 2개층분의 기둥을 조립하고 STAGE에서 다시 상승작업을 진행하게된다.

-이후 각 PACKAGE의 상승작업은 동시에 이루어 지며 소정의 높이에 도달하면 한 개층씩 SETTING이 이루어 지게 된다.(그림5)

-각개 슬라브의 SETTING은 LIFTING COLLAR ,WEDGE,기둥 FLANGE PLATE의측면 상호용접 및 LIFTING COLLAR의 하부용접, 그리고 상부 SEAL PLATE의 용접에 의해 기둥에 영구히 부착된다 LIFTING COLLAR 와 기둥사이에는 콘크리트가 타설되어진다.

나. 슬라브의 구조형태
-슬라브의 구조는 결합되지않은 PLASTIC SHEATHED POST-TENSIONING철근을 사용한 방식이며 기둥라인을 따라 동서방향으로 BAND되어진 상태에서 남북방향(폭방향)으로 균등 분배 되어진다.
-건축물 구축 후 횡력에 대한 저항은 TOWER 형식으로 이루어진 2개의 전단벽이 부담한다.

5. 공법적용시의 고려사항
-LIFT SLAB공법의 적용은 설계단계에서 부터 그 구조형식(FLAT SLAB)과 슬라브상승과정에대해 실험에근거한 엄격한 구조계산이 필요하며 대개의 경우 장스팬이고 중량물이기 때문에 다음과 같은 사항들이 고려 되어야 한다. 아울러 상승작업시 발생할 수 있는 시공조건의 변화에대한 예측 및 대처가 필요하다.
가. 상승작업시 하중의 불균형에의한 슬라브의 변형한계예측,하중의 균등분포방법
나. 풍력등 수평력에 대한고려(가설지지물,전단벽등)
다. 시공과정을 제어할 수 있는 계측,전산시스템
라. JACK 시스템의 안정성 확보
마. P.C 부재의 구조적 결합방식
바. LIFT UP도중 및 완료후의 변형오차 처리방법
사. LIFTING전과정에 대한 구조적 거동파악

6. 붕괴현장의 결함으로 본 LIFT SLAB 공법의 주의사항
1987년 미국에서 발생한 사고의 조사결과 4가지의 주요한 구조적 결함과 함께 구조적 신뢰성에 부정정인 영향을 미치는 5가지의 설계 및 시공조건의 결함이 발견되었으며 이에 대한연구와 함께 시공의 안정성을 확보할 수 시공지침이 새로이 마련되면 다시 이공법이 재기할가능성이 있다.
현재까지 발견된 주요함 결함은 다음과 같다.
가. E/V 개구부에 인접한 POST- TENSION 철근의 부적절한 피복
나. 전단벽(CAST IN PLAC)E을 형성하기위한 2개의가설작업SLAB SLOT에서 발생한 슬라브 의 과도응력
다. SLAB가 LIFTING될 동안 과도응력 및 지나치게 인장된 STEEL LIFTING ANGLE
라. FRAME의 안정성을 보장하는 슬라브와 기둥의 연걸부분의 결함

7. 공법의 향후 전망
-공공의 안전이 적절히 보장되어 지는 미국사회에서 LIFT SLAB SYSTEM에 의한사고는 많은관심과 충격을 불러일으켰으며 사고이후 OSHA(OCCUPATIANAL SAFETY ＆HEALTH ADMINISTRATION)에 의해 엄격한 공법적용제한조치가 이루어져왔다.

-이사고로 인하여 기술적 진보가 중단된 상태가 계속되었으나안전과 비용의 효과라고 일컬어지는 이공법의 기슬적 재기가 미국의 기술자 사회(ASCE)에서 기대되고 있다.

-최근 미국 내에서 가장 전통있는 공학회 회원들이 공법의 실패와 성공에 대해 논의하기위하여 MINEAPOLIS에서 만났으며 장래에 그공법을 안전하게 사용하기위힌 새로운 실험들을 공동수행하고 또한 금년중 공법의 적용에 관한 새로운 지침들을 마련, 발표할것으로 예상된다.

-사고 조사역으로 봉사한 PERAZA씨는 이사고를 비행기추락사고와 비유하였다. 큰 비행기 사고가 발생할 경우 사람들은 비행기여행이 안전하지 않다고 믿게 되지만 사실은 자동차보다도 안전한 것이 비행기인것처럼 작업자의 안전을 위해서는 LIFT공법을 더 선호한다고 말했다.

-또한 적절한 보양조치를 할 경우 혹한의 기후 속에서도 작업이 가능한 것이 사실이고 이사고를 제외하면 좋은 건설실적 및 그효과를 유지해왔던 이공법이 한번의 실수로 인하여 그성과가 퇴색되어서는 안된다고 주장했다.

-전통적인 공법과 비교하여 월등한 공기딘축효과(40%정도)와 아울러 경제적 비용의 최소화(30%정도),혹한기 공사수행등 수많은 장점을 가지고 있는 이공법의 가능성은 무한한것이며 AUTOMATION BUILDING CONSRUCTION SYSTEM, COMPUTER의 적용등 최근의 건설기술발전정도에 비추어 볼때 그 안전성은 충분히 보장되어 질수있다고 생각하며 아마도 금년중 안전에 관한 새로운 지침이 발표되면 이공법이 다시 재활용될 것이다.■

[사례]
The Towers were built using the lift-slab method, in which all of the concrete floors and ceilings were poured on the ground and hoisted into place using hydraulic jacks.
이 타워는 lift-slab공법으로 지어졌다, 모든 바닥슬래브와 천정은 지상에서 타설되어 하이드로릭잭에 의해 인양되었다.
This created the possibility of the buildings pancaking during an earthquake and was one of the factors in the university’s decision to raze them in 2006.
지진이 일어나는 동안 빌딩수평붕괴의 가능성을 만들었고 그들 대학의 결정을 무너뜨리는 요소의 하나였다.

[출처]http://lib.byu.edu/sites/byuhistory/2010/04/14/deseret-towers/

[시공순서 출처]
http://webs.demasiado.com/forjados/patologia/lift_slab/aspect/index.htm
[ saved from url = "http://www.aspect.am/technology.htm" ]

Stage 1
Preparation 준비

The "Lift-Slab" system of construction is a system of mechanically elevating horizontally inclined partitioning slabs on pre-positioned columns
리프트슬래브시스템은 미리 준비대기둥에서 슬래브를 기계적수직상승시키는 것이다.

Diagram #1 shows a pair of columns with five slabs prepared at ground level
바닥에 5개의 슬래브가 준비되었고 한조의 기둥이 있다.

Diagram #2 shows two lifting boxes mounted, one on each of the two columns, and a single slab elevated to the first floor level
2개의 상승박스가 올라가, 2개의 각각 기둥과, 단일슬래브가 천번째 바닥에 올라간다.

Stage 2

Simple and Time Saving

The slabs are easily fabricated on site at ground level and systematically elevated to their required positions
슬래브는 지상에서 미리 만들기는 쉽다. 그리고 조직적으로 그들이 요구하는 자리에 배치된다.

This graphic process description shows two columns at each progressive stage
이 도해는 두개의 기둥에 각각의 진행단계를 묘사한다.

The system is capable of accommodating sequential single slab lifts on up to 40 columns, a lifting box mounted on to each of the 40 columns
이 시스템은 40개의 기둥에 올라갈 슬래브이다.

Stage 3

Central electronic Control

The slabs are sequentially lifted and easily secured in position, creating flooring at the required levels

Central electrical control console regulates the lifting process and maintains horizontal alignment and flatness for slabs each weighing up to one thousand five hundred tonnes

Stage 4

Simple Pinning System

The Initial maximum height of the columns is five storeys

The lifting boxes are sequentially raised to higher positions to enable the partitioning slabs to be lifted to the required levels

The lifting boxes and the partitioning slabs are held in their relative positions by a simple pinning system

Stage 5

Further expansion

The system is easily expanded to create higher rises

The vertical columns are extended in stages, increasing the height in multiples of up to five storeys

The first five slabs are elevated further to make room for the subsequent five slabs

Buildings of up to thirty storeys have been successfully constructed using the "Lift-Slab" method of construction

Stage 6

Flexibility

When all slabs have been fabricated and lifted to pre-determined positions, the final positioning takes place starting from the bottom and continues upwards

Diagram #12 shows three partitioning slabs in their final position, higher slabs ready for further elevation

In the case of higher rise buildings pre-fabrication of slabs is carried out at a higher level making the first floors free for subsequent construction works

Stage 7

Final Positioning

At the completion of the Lift-Slab erection process, the Lift-Boxes are simply lifted from the tops of the columns

Special design parameters allow for generous spacing between columns

After completion of the Lift-Slab erection process columns may be eliminated in special cases to provide larger unhindered floor spacing

Stage 8

High Rise Benefits

No Horizontal beams - The slabs are self supporting and create rigidity to the final structure

Material Savings - Up to 30% savings in cement and re-enforcing bars

Time Savings - Typically 30% saving in construction time compared with traditional construction methods

Pre-fabrication of slabs carried out at site

No complicated support structures

Centralised control of Lift-Slab operation

Lift Boxes simply erected and removed

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건축시공기술사 기출해설 | 2015-10-14 오전 12:04:48 | 조회수 : 6988 | 공개