PPVC에 의한 건축 환경 변화와 타워 크레인(2)

PPVC에 의한 건축 환경 변화와 타워 크레인(2)

 

건설기계산업연구원장 김인유

 

• 볼트형 건물

1972년 도쿄의 Nakagin Capsule Tower에 대한 아이디어는 2.5 x 2.5 x 4미터 크기의 1개의 방 포드가 4개의 고전압 볼트를 사용하여 리프트 코어에 볼트로 고정되어 건물의 나머지 부분을 방해하지 않고 언제든지 교체할 수 있다는 것이었다.  

모듈은 25년마다 교체용으로 설계되었으며 유연한 구조의 수명은 200년이다. 불행하게도, 캡슐을 삽입하기 위한 리프팅 장치가 개발되지 않아 상부 캡슐만 제거될 수 있다. 낮은 것을 교체하려면 그 위의 모든 것을 제거해야 합니다.

 

PPVC 프로젝트의 활기찬 시작은 2016년부터 싱가포르에서 시작되었다. 건설 산업의 생산성을 향상시키기 위한 야심 찬 정부 로드맵에 의해 주도되었다. 초기에 경량 모듈은 300톤급 타워 크레인으로 처리할 수 있었다. 모듈 중량은 지난 3년간 급격히 증가하여 비용을 절감하고 생산성을 높였다.

 

모듈 중량의 증가는 타워 크레인 크기와 디자인에 심각한 영향을 미쳤으며, 처음에는 고용량 모델을 사용할 수 없었으므로 산업 프로젝트용으로 설계된 크레인을 개조하였고, PPVC의 요구를 해결하기 위해 새로운 모델이 등장했다.

 

싱가포르는 전형적인 타워 크레인 임대 시장이다. 일부 건설 업체는 시범사업에서 대용량 타워 크레인을 운영하는 것을 좋아하지만 타워 크레인 임대 회사는 PPVC 프로젝트를 몇 번 더 추가한 후에만 ​​상각 후 장비 원가를 실현할 수 있다.

 

대형 크레인의 가용성을 향상하려면 콘크리트 모듈식 건설에 대한 미래에 대한 확신이 있어야 한다. 현재 싱가포르의 당국은 주거용 건물을 위한 콘크리트 모듈을 선호하고 있다. 다른 지역에서는 콘크리트 구조물가 이산화탄소 배출 측면에서 바람직하지 않다. 목재와 강철이 통합된 더 가벼운 하이브리드 모듈이 선호되며 크레인의 크기는 더 작을 수 있다.

 

각 건설 현장에는 자체 크레인 개념이 필요하지만, 일반적인 고층 주거용 타워 건설에 대한 몇 가지 일반적인 규칙이 있다.

 

1) 모듈을 운반하는 트럭을 가능한 건물 가까이에서 하역하고 타워 크레인을 현장 중앙에 배치하여 요청된 작업 반경과 크레인 성능을 최소화해야 한다. 기존의 프리캐스트와 달리 PPVC 모듈은 보통 너무 커서 현장에 적재해 놓는 것이 어려워 적시에 운송 및 설치가 가장 효율적이다.

 

2) 모든 현장에서 사용하기 위해서는 용량을 크레인 지브 끝에서 바로 사용할 수 있어야 한다.

 

3) 임대 기간은 기존 건축보다 PPVC로 임대하는 것이 짧다. 싱가포르에서 전형적인 주거용 건물을 위해 타워 임대 기간은 약 16개월이다. 일반적으로 주거용 프로젝트당 2,000개의 모듈이 있는 PPVC는 크레인의 임대 기간을 8~12개월로 줄어들 수 있다. 또한, 크레인의 사용도 여러 가지를 고려하여 단일 크기로 선택하는 것이 경제적이다.

 

4) 싱가포르의 타워 크레인이 인근 건물에 넘어가서는 안 된다. 따라서 짧은 카운터 지브와 유연한 지브 길이가 필요하다. 때에 따라 선회 잠금장치를 사용해야 하므로 매우 짧은 지브 조건에서 더 쉽다.

 

5) 도심에서 건설 중 환경 영향을 최소화하는 것이 더욱 중요 해지고 있다. 싱가포르에서는 건설 산업의 근무 시간이 엄격하게 규제된다. 토요일 22시부터 월요일 07시까지 업무는 허용되지 않는다. 소음 제한에는 주거 지역 15미터 이내에서 65dBA를 1시간 이상 연속 소음을 내서는 안 된다. 기술적으로 가능한 한 현장에서 이산화탄소 배출과 교통량을 줄여야 한다.

6) Luffers는 매우 좁은 영역에서 진정한 가치를 보여줍니다. 그러나 대부분은 지브 길이가 짧고 현장 조건에 적합한 소형 hammerhead crane이 더 비용적으로 효율적입니다. 제조 시간이 최대 40% 단축되고 장비가 더 빠르며, 또한, 이 크레인은 일반적으로 반응력을 낮추고 전력 소비를 낮추며, 충돌 방지 관리를 간소화할 수 있다.

7) hammerhead crane을 사용하는 경우, 대부분 빠른 설치 시간과 전체 높이가 낮아서 평평한 상판 설계가 선호됩니다. flat top crane은 펜던트(pendants)가 없어서 지브 길이와 카운터지브 길이를 쉽게 변경할 수 있다.

 

8) 전형적인 PPVC 구조에서 모듈 취급은 대부분의 작업 시간 동안 크레인의 최대 하중 모멘트를 사용함을 의미합니다. 지브의 전체 길이를 사용한다는 것은 단일 트롤리가 바람직하다는 것을 의미합니다. 또한, 크레인의 최대 가용 범위까지 모듈을 배치하기 위해 가용 지브 길이를 모두 사용하는 것이 좋습니다. 따라서 saddle jib crane을 사용할 때 다른 무거운 리프트 타워 크레인 설계에서 일반적인 이중 트롤리 배열 대신 단일 트롤리가 선호된다.

 

9) 정확한 리프팅이 속도보다 중요하다. 마이크로 이동 제어 기능이 있는 소프트 스타트 주파수 인버터 시스템(Soft start frequency inverter systems)이 필요하다. 후크 블록을 따르는 카메라 시스템과 호이스트 로프 스풀링을 보여주는 카메라 시스템도 인기가 있다. 리프팅 프레임에서 스마트 GPS 센서를 사용하면 실시간 정보를 건설 소프트웨어로 전송할 수 있다. 데이터 기록을 통해 전체 크레인 작동을 조사할 수 있다.  스마트 크레인에는 각 블록으로 형성된 모듈에 고유 무선 주파수 식별 기능이 있어 설치와 해체를 추적할 수 있으며, 각 하중에 대한 크레인의 이상적인 리프팅 경로를 계산할 수 있다. 이는 생산성이 10~20% 향상되었으며 최대 30%의 시간 절약이 이루어졌다.

 

10) 싱가포르는 최대 40m의 free standing을 허용하며, 도로 운송의 경우 최대 구성 요소 치수는 3x3m 크기이다.

 

• 더 작은 공간

유럽에서 영국의 건설 산업은 PPVC 원칙에 따라 주거용 타워를 올리는 가장 진보된 방법을 보여주었다. 런던에서 101 조지 스트리트의 135m 높이, 44층 건물인 546개의 아파트에서 시연됩니다. 

이 작업에서 1 베드룸 아파트는 거실과 주방을 위한 모듈과 침대와 욕실을 위한 모듈로 구성됩니다. 23개의 다르게 구성된 모듈은 현장에 도착하면 95% 완료됩니다. 32주 프로그램으로 배송 및 설치는 하루 10~12개의 모듈 속도로 이루어집니다. 

 

• 가벼운 짐

보다 환경적으로 고려되는 모듈식 건축 자재가 테스트 되고 있다. 노르웨이 베르겐(Bergen)에 있는 14층짜리 목재 프레임 럭셔리 아파트 블록은 Potain MD365를 사용하여 세워졌다. 14 톤의 목재 모듈과 12톤의 라미 네이 티드 목재 프레임 워크를 건물 구조에 보강했다. 완성은 2015 년에 이루어졌으며 이제는 또 다른 화려한 18층 목조 아파트 건물이 드로잉 보드에 있다. 토론토 트리 타워는 몬트리올 서식지 67 건물에서 영감을 받았다. 그러나 이번에 조립식으로 제작된 크로스 라미네이트 목재 모듈은 레고 장난감 조립 세트의 벽돌과 유사한 방식으로 조립되도록 설계되었다.

대부분의 PPVC 프로젝트는 전통적인 건축과 비교할 때 건축현장에서 건설 시간이 50% 단축되지만 결국 10% 저렴합니다. 필요한 대형 리프팅 장비 때문이 아닙니다. 이보다 더 많은 PPVC 프로젝트를 수행하고 모듈식 구성을 주류로 만들어 생산성을 향상시켜야 한다는 것을 나타냅니다.

모듈 형 타워 크레인 설계 덕분에 싱가포르의 까다로운 시장 요구 사항도 대부분의 주요 크레인 제조업체가 신속하게 해결할 수 있습니다. 2021년에는 2018년과 2019년의 호황기에 비해 PPVC 건설을 위한 새로운 대형 타워 크레인의 공급이 적을 것으로 예상합니다. 그러나 다른 핵심 시장에서는 노동력 부족과 주택에 대한 충족되지 않은 대규모 수요가 교차하여 모듈식 구조의 아이디어를 만들 것입니다. 싱가포르 및 전 세계의 다른 PPVC 시험적 프로젝트에서 수집한 경험을 통해 효율적으로 환경을 고려한 리프팅 장비의 비용을 조정할 수 있습니다.