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시공계획서 (철골)

1. 서      론.

역사속의 철구조물중 기념비적 작품으로는 1851년 런던 박람회용으로 건설된

수정궁(1936년 소실)이 넓이(125M×563M)에 대한 도전으로, 1889년 파리 만국

박람회때 건립한 에펠탑은 높이(305M)에 대한 도전으로,  19세기 미국문명의

부흥을 나타낸 브루클린다리(현수교)는 교탑간의 거리(486M)에 대한 도전에

성공한 역사적인 건축구조물로 평가 받고 있다.

이런 도전속에 발전해온 철구조물은 상징성과 더불어 기능을 담는 그릇으로

발전하게 되며, 근간에는 철골조 아파트가 건설되기에 이르렀다.

특히 건축공사에 있어 철골공사는 그 공정이 CRITICAL PATH로서 그 성패여부가

전체공사의 결과에 직접적인 영향을 미치므로 철저한 사전 공사계획수립과

집중관리가 요구된다.

이에 철골공사의 일반사항 및 시공관리기준에 대하여 소개함 으로서 철골공사

의 이해를 돕고자 한다.

2. 사 용 재 .

2-1. 종     류.

H-BEAM(ROLL & BUILT-UP), ANGLE, CHANNEL, C-CHANNEL,

PIPE(□ & 원형), ROUND BAR, PLATE등.

2-2. 규     격.

1) 일반구조용강재(ROLLED STEEL FOR GENERAL STRUCTURE).

- SS40(인장강도:2400KG/CM2), SS50(인장강도:3,000KG/CM2).

2) 용접구조용강재(ROLLED STEEL FOR WELDED STRUCTURE).

- SWS40(인장강도:2400KG/CM2), SWS50(인장강도:3,000KG/CM2).

※ SS재 와 SWS(SM)재의 차이점.

SWS(SM)재는 SS재와 비교하여 강재의 화학성분중 탄소(C),인(P),황(S)의

성분은 적게하고 규소(Si),망간(Mn)의 량을 많게하여 용접성을 좋게한제품

으로 구매가격이 비교적 비싸다.

※ SS/SWS(SM)재의 숫자뒤에 붙어 있는 A,B,C는 무엇일까요?

◇ 강판제조시 화학성분을 조정하여 충격인성 범위를 다르게 적용함에

따라 A,B,C-GRADE로 구분한다.

◇ GRADE-A : 충격인성 보증이 없음 - 온도변화가 적은 일반건축물.

GRADE-B : 충격인성 2.8 kg.f.m 까지 보증.

GRADE-C : 충격인성 4.8 kg.f.m 까지 보증.

◇ 충격인성이 필요한 곳 : 교량이나 PLANT설비등 사용성 측면에서

온도변화가 많은 곳에 적용한다.

※ TMCP(THERMO MECHANICAL CONTROL PROCESS)강 이란?

제어압연과 제어냉각용접을 병용하여 제조한 강판으로, 후판을 필요로

하는 건축물이나 선박, 해양구조물등에 사용되는 재료로서, 용접성이

좋고 강도, 인성이 크게 향상된 강판을 말한다.

3. 철골공사 PROCESS (제작 및 설치)

		BASIC DWG
CUTTING PLAN 작성		SHOP DWG		REVIEW (승인)
			불합격
자 재 발 주		현 도 작 성		합 격
자 재 입 고		제작(1차 가공)
		제작(2차 가공)
		제 품 검 사
		불합격
AN-BOLT 매설		PAINT (하도)		도 장 검 사
		합 격	불합격
PADDING		발 송		합 격
불합격
PAD 검사		현장 세우기		도 상 훈 련
	합 격
		PLUMBING		PLUMBING 검사
			불합격
PAINT(중,상도)		BOLTING,WELDING		합 격
조합페인트
중방식도장 / 내화		GROUTING
【 범 례 】	공장작업
	현장작업

4. 공종별 작업방법 및 시공관리기준.

구분	공 종	작 업 방 법	시 공 관 리 기 준
공장	SHOP DWG	BASIC DWG을 기준으로 시방서등을 참조	1.부재간 이음위치의 적합여부
작업		하여 실제가공(제작)에 필요한 DIMENSION	및 간섭사항 발생여부 CHECK
		을 나타내는 도면으로 감독관의 승인 후	2.접합(용접,BOLTING)기호.
		다음 작업에 반영한다.	3.운반 및 ERECTION상의 문제점
	자재발주	BASIC DWG을 기준으로 제작중 이음개소 및	1.규격품 : MILL SHEET 확인
	및 입고	LOSS가 최소화 되도록 C.P를 작성하되	2.외관검사 : 평탄도 등.
		완성품의 운반을 고려하여 발주한다.	3.관련규격 : KS, JIS, ASTM등
	제 작	SHOP DWG을 기준으로 현장설치 순서를	1.제작 우선순위 준수여부
	(1,2차가공)	감안하여 우선순위에 따라 제작한다.	2.제품검사 : 치수 및 변형여부 검사
		(현도-절단-천공-조립-용접-사상)	3.용접검사 : 비파괴검사(UT,RT,MT)
	PAINT	건축물의 위치 및 용도에 따라 시방이 다름	1.표면처리(사용재료에 따라 다름)
		1)내륙지방의 일반건축물:광명단+조합PAINT	- 광명단 : POWER TOOL &SA 1.0
		2)해안 또는 PLANT설비:중방식도장	- 중방식도장 : SA 2.0 &SA 2.5
		내화구조기준(건축법 제40조)적용여부 확인	2.사용재료 및 도막두께 검사
		환경기준에 적합한 장소에서 도장작업 실시	3.NO PAINT 부위 도장여부 검사
현장	PAD	무수축제를 시멘트와 혼합하여 도면의 LEVEL	1.LEVEL 허용오차 : ±3mm
작업		기준에 적합하게 BASE 크기에 따라 2∼4개소	2.무수축제 강도 : 650kg/cm2 이상
		시공한다(설치 착수 7일전 까지 완료)	3.시공 후 보양 철저(직사광선 차단)
	ERECTION	설치할 부재의 중량 및 현장의 장비진입로등을	1.작업전 설치 시공계획서 작성
		고려하여 설치장비의 제원을 결정한다.	2.장비제원 및 진입로 확인
		설치순서는 수직재와 수평재를 병행 작업하여	3.작업자의 수직통로 확보
		안전한 구조를 형성하며 진행한다.	4.부재의 불일치 여부 CHECK
	PLUMBING	설치작업이 완료된 구간에 대하여 COLUMN의	1.건물의기울기:H/500 또는 25mm이하
		바로세우기(건물의기울기) 및 각 SPAN의 거리	2.층높이 : ±3mm 이하
		를 조정한다.	3.SPAN : ±3mm 이하
	BOLTING &	PLUMBING검사에 합격한 구간에 한하여 도면	1.BOLT TORQUE TEST 실시
	WELDING	이 정한 기준(BOLTING &WELDING)에 따라	(T.S BOLT사용시 검사가 필요없음)
		접합부 시공을 실시한다.	2.용접작업전 W.P.S 작성
	GROUTING	무수축제를 사용하여 BASE PLATE 하부가	1.BASE PLATE 하부 청소상태 확인
		완전히 충진되도록 시공한다.	2.형틀 시공상태(모서리에 면목사용)
		GROUTING LEVEL은 BASE PLATE두께의	3.BASE하부 충진상태 확인
		1/3정도까지 무수축제가 덮히는것이 좋다.	4.시공 후 보양철저(직사광성 차단)
◆ 상기 관리기준은 일반적인 사항이므로 공사별로 설계도면 및 시방서의 기준에 따라 적용 하여야 함.

5. 용 접 시 공 개 요.

5-1. 용접의 종류 및 특징.

1) 금속 ARC 용접.

용접봉을 HOLDER에 끼워서 사용하는 방법으로, ARC의 강한 열에 의해 모재

의 일부가 녹을때 용접봉 끝부분이 녹아 모재와 융합되는 일반적인 방법이다.

2) SUBMERGED ARC 용접.

자동 ARC 용접의 일종으로 모재 모양의 용제속에 비피복 WIRE를 집어넣고

모재 및 전극WIRE를 용융시켜 용접부를 대기로 부터 보호하면서 용접하는

방법으로 제작장에서 대형부재의 접합에 많이 이용된다.

3) 탄산가스(CO2) ARC 용접.

용접 WIRE와 모재 사이에서 ARC를 발생시키고 토오크선단의 노즐에서 CO2

를 내보내어 ARC와 용융금속을 대기로 부터 보호하는 방법으로 용접부의

기계적 성질과 능률이 좋으며, 용입이 크고 모든자세의 용접이 가능하다는

이점이 있어 오늘날 각종 구조용강의 접합에 많이 이용된다.

5-2. 용접사 기량시험(WQT:WELDER QUALIFICATION TEST).

1) 용접은 실제공사에 적용하는 용접조건으로 하고, 용접자세는 실제로 행하는

자세중 가장 불리한 것으로 한다.

2) 서로 다른 강재의 용접시험은 강도가 큰 쪽의 강재로 한다.

3) 시험편의 크기는 보통 PL25*200*200으로 한다.

4) WELDER GRADE : 1G - PLATE 하향용접(GROVE WELDING).

2G - PLATE 횡향용접(GROVE WELDING).

3G - PLATE VERTICAL용접(GROVE WELDING).

4G - PLATE OVER HEAD용접(GROVE WELDING).

5G - PIPE ROUND용접(GROVE WELDING).

6G - PIPE 45º 고정 ROUND용접(GROVE WELDING).

※ 용접방법이 FILLET용접 일때는 "G" 대신 "F"로 표기 함.

5-3. 용접시 주의사항.

1) 용접전 : 개선면의 각도, 간격, 청소상태 확인.

2) 용접중 : 용접순서, 용접속도, 운봉법, 용접봉 재질 및 굵기 확인.

3) 용접후 : SLAG/SPATTER제거상태, 각장, 결함유무, 비드외관상태 확인.

4) 용접중 방풍막 설치기준.

○ 금속 ARC 용접 : 10M/SEC 이상.

○ 가스 실드 용접 :   2M/SEC 이상.

5-4. 용접 CRACK중 LAMINATION 방지대책.

1) LAMINATION 이란?

고층빌딩, 교량등 대형구조물에 사용되는 후판(40이상)에 용접작업시 생겨난

두께(Z)방향의 구속응력 때문에 발생하는 CRACK으로 구조적으로 문제가 됨.

2) 방지대책 ⓐ 재료 : Z-PLATE사용(두께방향의 연성 증가로 CRACK발생 억제).

ⓑ 설계 : 두께방향에 직각으로 응력이 발생하지 않도록 접합부설계.

ⓒ 시공 : 저수소계 용접봉사용, 예열 및 후열.

5-5. 용접부 비파괴검사(NDT:NON DESTRUCTIVE TESTING).

1) 방사선투과검사(RT:RADIO GRAPHIC TEST).

X선, r선에 의해 용접부를 투과시켜 내부상태를 필름에 감광시켜서 내부의 결함을

검출하는 방법이다.

특징 ⓐ 촬영장소(검사부위)의 식별이 용이하다.

ⓑ 기록으로 남길 수 있다.

ⓒ 철판 뒷면에 필름을 대야하므로 검사장소가 제한된다.

ⓓ 방사선이 인체에 유해하므로 취급과 보관은 허가된자만이 실시한다.

2) 초음파탐상검사(UT:ULTRASONIC TEST).

초음파 기계에서 전기적에너지를 기계적에너지로 바꾸어서 0.1～25MHZ의 음파를

검사물질에 투과시켜 반사되어 나오는 음파를 음극선관(모니터)의 영상으로 잡아

내부의 결함을 발견하는 방법이다.

특징 ⓐ 필름이 필요하지 않으며 검사 속도가 빠르고 경제적이다.

ⓑ T형 접합등 RT가 불가능한 부분의 검사가 가능하다.

ⓒ 기록성이 없고 검사원의 기량 능력에 따라 판단결과가 상이하다.

3) 자분탐상검사(MT:MAGNETIC TEST).

검사할 부위에 자분을 고르게 깐후 강한 자화 전류를 발생시키면 결함부 위에서는

자속이 흔들리는데 이 원리를 이용하여 결함을 발견하는 방법이다.

특징 ⓐ 표면의 결함을 쉽게 발견 할 수 있다.

ⓑ 신속하며 즉석 판단이 가능하다.

ⓒ 자성을 띄는 금속에만 적용이 가능하다.

ⓓ 현장 해석에 경험이 필요하다.

4) 액체침투탐상검사(PT:LIQUID PENETRATION TEST).

표면에 있는 결함에 모세관현상을 이용하여 침투액을 침투시키고, 그 위에 현상액

을 뿌려 결함부에 베어있던 침투액이 스며 나오는 현상을 육안으로 판정하여 결함

을 찾아내는 방법이다.

특징 ⓐ 검사순서 : 용접부세척-건조-침투제도포-침투제세척-현상제도포-관찰.

ⓑ 사용이 간편하고 비용이 저렴하다.

ⓒ 표면의 결함만을 볼 수 있다.

5) 각 탐상 검사법의 비교.

구 분	R.T	U.T	M.T	P.T
결함발견가능부위	내 부	내 부	표면,표면근처	표 면
적 용	t=80이하	모두적용	FILLET	FILLET
검 사 위 치	FILM범위	한 면	장비운용 가능한 장소
전 원	X-RAY:촬영 r-RAY:불필요	불필요 (BATTERY)	필 요	불 필 요
검 출 감 도	R.T ＜ U.T		M.T ＞ P.T
판 독	최소3시간후	즉 시	즉 시	즉 시
장 비	X-RAY:중량 r-RAY :간편	간 편	간 편	간 편

6. 철골구조의 내화구조기준.

6-1. 관련법규.

1) 주요구조부를 내화구조로 하여야 하는 건축물 기준.

( 건축법 제40조, 건축법시행령 제56조 )

ⓐ 3층이상의 건축물 및 지하층이 있는 건축물.

ⓑ 위험물저장 및 처리시설의 용도에 쓰이는 건축물.

ⓒ 관람집회시설, 종교집회장, 무도유흥음식점, 장례식장 : 바닥면적 200M2 이상.

ⓓ 공동주택, 기숙사, 오피스텔, 의료시설 : 400M2 이상.

ⓔ 체육관, 운동장, 방송통신시설, 전시시설, 창고시설 : 바닥면적 500M2 이상.

ⓕ 공장 : 2000M2 이상.

2) 철골조의 내화구조 인정범위(건축법 제2조, 건축법시행령 제3조).

ⓐ 벽 : 양쪽을 4CM 이상의 철망모르터/5CM 이상의 콘크리트블록,벽돌로 덮은것.

ⓑ 기둥 : 5CM 이상의 CON'C/6CM 이상의 철망모르터/7CM 이상의 벽돌, 석재,

콘크리트블록으로 덮은 것.

ⓒ 보 : 5CM 이상의 콘크리트 / 6CM 이상의 철말모르터로 덮은것.

ⓓ 지붕틀 : 반자높이 4M 이상, 불연재료로된 반자가 있는 지붕틀.

3) 내화구조의 성능기준(건설부고시 제1992-560호/92,10,21).

구 분	최상층에서 1∼5층	최상층에서 6∼14층
외벽중 비내력벽	1 시간	1 시간
외벽중 내력벽	1 시간	2 시간
기둥, 보	1 시간	2 시간
지 붕		1/2 시간

4) 2000년 1/4분기 시행 에정으로 법 개정작업중(ISO 기준에 적합하게 강화 됨).

6-2. 내화재료.

1) PAINT 류.

ⓐ 종 류 : 공장건축물용 - 유니섬, 안타파이어 등.

공장,일반건축물용 - FIRE CONTROL, HITEM 등.

ⓑ 특 징 : 분진이 없고 외관이 미려하여 노출이 가능하나 고가이다.

ⓒ 도막두께 : 사용재료별로 기준이 다르므로 제품설명서 참조.

2) 뿜 칠 류.

ⓐ 종 류 : 공장,일반건축물용 - 모노코트, 라코트 등.

ⓑ 특 징 : 분진발생 우려가 있고  노출이 불가능하나 저가이다.

ⓒ 도막두께 : 1시간(20mm), 2시간(30mm), 3시간(40mm).

6-3. 관련기관.

1) 내화구조 시공부위는 내화협회의 검사필증을 받아 준공서류에 첨부해야 함.

2) 국립건설시험소 (02-244-0951).

3) (사)한국건축내화협회 (02-487-6646).

4) 방재시험연구소 (0337-84-8101).