크레인 하중 용어의 정의 및 전방 안정도와 후방 안정도

1. 개요

크레인은 강재의 지주 및 선회장치를 갖는 건설기계로서 화물의 적재, 적하, 선회에 용이하다. 

 

2. 크레인 하중

(1) 안정한계 (Stability Limit)

• 안정한계 상태: 이동식 크레인이 평탄하고 견고한 지면 위에서 화물을 매달아 올려서 유지하는 것이 가능한 한계의 상태
• 안정한계 하중: 각 지브 길이와 각 작업반경에서 안정한계 상태가 되는 화물의 질량
• 안정한계 총하중: 각 붐의 길이 및 작업 반경의 안정한계 상태에서 훅, 그랩, 버킷 등의 매다는 화물의 질량을 포함한 하중

(2) 최대 정격 총하중(Hoisiting Load, 권상하중)

• 이동식 크레인이 구조 및 재료에 대해 견딜 수 있는 최대의 하중
• 지브의 길이를 짧게 하고 경사각을 최대로 한 때 (최소 작업 반경때)에 걸리는 하중에 견딜 수 있는 최대의 하중으로, 훅, 흘블록, 그래브 버킷 등의 총 중량을 포함한다. 
• 권상하중이 30톤인 트럭 크레인의 정의: 아우트리거로 지지하고, 지브를 최단길이, 경사각을 최대로 하여 달아 올림 기구(훅 등)를 포함한 30톤의 하중을 걸어 올릴 수 있는 트럭 크레인

(3) 정격 총하중

크레인 지브의 경사각 및 길이 또는 지브에 따라 훅, 슬링(인양로프 또는 인양용구) 등의 달기구 중량을 포함하여 인양 할 수 있는 최대하중

 

(4) 정격 하중(Crane Rating Load)

• 정격 총하중에서 훅, 슬링 등의 달기구의 중량을 제외한 것으로 실제 인양 가능한 무게
• 각 경사각 및 각 지브의 길이마다 변경된다.

(5) 전도하중(Static Tipping Load)

인양할 수 있는 하중 또는 적재 할 수 있는 하중이 초과되어서 장비가 전도 될 수 있는 하중ㄹ

 

(6) 권상하중(Hoisting Load)

정격하중에 훅, 버킷등 달기구 중량을 합한 하중으로, 크레인의 구조와 재료에 따라 부하 가능한 최대의 하중

 

(7) 충격하중(Impact Load)

인양작업 중 갑작스로운 하중 전이에 의해 순간적으로 충격이 슬링등에 전달되어 부재나 장비에 과도한 동적 변화를 가져오게 하는 하중

 

(8) 안정도 시험(Stability Test)

• 완성검사 등의 검사에 행해지는 시험
• 크레인 정격하중의 1.27배에 상당하는 질량의 화물을 매달아 안정에 관하여 가장 불리한 조건으로 지상으로 들어올려 안정도를 확인하기 위해 실시한다.

(9) 하중시험(Load Tst of Crane)

• 크레인의 안정도를 확인하기 위해 실시되는 시험
• 정격하중의 1.25배에 해당하는 하중을 매달고 인양, 주행, 선회, 트롤리의 횡행 등의 작동을 실시한다.

(10) 임계하중(Critical Load)

크레인이 최대로 인양할 수 있는 하중과 인양할 수 없는 하중의 경계하중을 말한다

• 크레인이 최대하중을 인양했을 때 크레인의 카운트웨이트가 들리려고 하는 순간의 하중
• 임계하중은 크레인의 기종별로 정해진 아우트리거 최대 신장의 기준이 된다.

(11) 임계하중과 아우트리거

아우트리거는 크레인 안전장치의 일종으로 이동식 크레인의 좌우측에 부착되어 있으며 유압식으로 작동한다.

• 지반이 약할때는 단단히 다져야 하며 연약지반일 경우에는 치환하여야 한다.
• 아우트리거를 거치할 때는 최대로 신장시켜야 하며 아우트리거의 발판보다는 넓은 철판 또는 침목 위에 아우트리거를 거치해야 한다.

3. 크레인의 기본 용어

 

(1) 그래브 또는 트롤리

크레인 거더 위에 위치하고 있으며 화물을 들어올리는 권상장치와 이동할 수 이쓴 횡행장치등의 설비를 적절하게 배치한 것.

(2) 호이스트

• 원동기 및 달기구 등을 사용하여 화물을 권상 및 횡행 또는 권상동작만을 행하거나 상하, 횡행 동작만을 하는 양중기

(3) 지브, 붐

• 붐과 지브는 같은 개념의 용어로서 흔히 혼용하여 사용하고 있으나, 지브는 회전식 크레인 등에서 짐을 매달기 위해 돌출한 암을 말하며, 붐은 하중을 도르래, 로프 등을 개입시켜 지지하고 기복, 굽힙에 따라서 작업반경을 바꾸는 기둥 모양의 구조물을 지칭한다.
• 지브는 붐 끝 단에 연결하여 훅 최대 높이와 작업 반경을 증가시킬 목적으로 설치하기도 한다.

(4) 작업반경

• 크레인의 선회 중심에서 포인트 핀 중심 수직선까지의 수평거리이다
• 지브의 길이가 같을 경우, 경사각이 작아질수록 작업반경은 커지고, 경사각이 커지면 작업반경은 작아진다.

(5) 정격속도

이동식 크레인에 정격하중을 걸고 들어올려 선회 등의 작동을 하는 경우 각각의 최고속도를 말한다.

 

(6) 안정도

 

전방안정도

• 크레인의 종류에 따라 정격하중의 1.15~1.27배에 상당하는 하중을 걸어서 안전시험에 합격하여야 한다.
• 이동식 크레인의 정방 안전도는 일반적으로 안정 모멘트를 분자로 하고 전도 모멘트를 분모로 표시하며, 전도 모멘트는 하중과 지브의 중량에 관계되며 전방 안정도의 값은 클수록 일정하다.
• 크레인의 전방안정도 규정( 산업안전보건법/이동식 크레인에 관련 기술 지침): 다음 계산값이 1.15이상의 전방 안정도를 가져야한다
• Sf = Wp + Wa + Wc / (Wp + Wa), Sf: 전방안정도, Wp: 지브 중량 중 등가중량(ton), Wa: 정격하중의 달기구의 중량 더한값(ton), Wc: 안정여유하중(ton)
• 전방 안정도에 영향을 주는 중량은 크레인의 전방 안정에 관하여 가장 불리한 상태에 있는 것으로 한다.
• 견고한 수평면에 있는 상태로 한다.

후방안정도

• 기중기에 지나치게 많은 평형추를 다는 것을 피하고 기중기의 후방에 안정성을 주기 위하여 전후축으로 배분된 하중이며, 크레인 안정도의 척도로 사용
• 권상용 와이어로프가 절단되었을 때와 같이 하중이 걸리는 방향과 반대방향으로 힘이 작용 할때의 안정성을 표시하는 것으로 과도한 평형추를 부착하면 무부하 시의 후방 안정성을 나쁘게하고 권상용 와이어로프가 끊어지거나 비상시 로프를 떼어 낼때 상당히 위험하게 된다.

1) 후방안정도 유지조건: 이동식 크레인에서는 아웃트리거가 장착된 경우 아우트리거를 제거하고, 훅 블록 등 달기구를 장착하지 않은 최소 작업반경(지브 최단길이, 최대경사각)의 상태에서 크레인 중량의 15% 이상의 지브축의 전도지점에 남아야 하는것으로 규정된다.

• 무한궤도식: 붐이 향하는 방향의 전도지선에 걸리는 하중의 한계가 건설기계 무게의 15% 이상 안정도를 유지하여야 함
• 타이어식 좌우방향: 붐이 크레인의 주행 방향과 직각으로 될 경우 그붐이 향하는 쪽의 앞바퀴에 걸리는 하중의 합계는 그 건설기계 전체 중량의 15% 이상 안정도를 유지하여야함
• 타이어식 전후방향: 붐이 크레인의 주행 방향과 일치될 경우 앞바퀴에 걸리는 하중은                                     건설기계의 무게의 15% x 평균륜간거리/축간거리 x 100% 이상일것
• 기중기 후방 안정도 시행: 평탄하고 단단한 지반에서 시행, 최소 작업반경 내에서 시행, 달아올림 기구에 하중이 가해지지 않는 상태(무부하 상태)에서 시행, 아우트리거 장착 차량은 이를 제거한 상태로 시행

4. 크레인의 운동

(1) 권상(권하)

• 권상: 화물을 달아올리는것
• 권하: 화물을 내리는 것
• 권상 동력이 더 크므로 권상만으로 표현하기도 한다

(2) 주행

• 크레인 또는 이동식 크레인의 기계 전체가 이동하는것
• 천장 크레인이나 교량형 크레인 등 레일 상에 설치된 크레인은 레일 위를 이동하는 것이며, 이동식 크레인에서는 지상, 작업대 위 또는 수상을 이동하는 것

 

(3) 횡행

• 크레인 거더의 레일을 따라 트롤리가 이동하는 것
• 보통 횡행 운동방향은 주행 방향에 직각이다.
• 지브 크레인의 수평지브를 따라 트롤리가 이동하는 것도 횡행이라 한다.

(4) 선회

• 수직 축을 중심으로 하여 지브 등이 회전하는 운동
• 선회하는 고정식 지브크레인 등에 주행을 하거나 또는 횡행을 하면 화물을 이동시킬 수 있는 범위는 확대된다.

(5) 기복

• 크레인의 지브가 그 지브를 중심으로 하여 상하로 운동하는 것(즉, 달아올린 화물을 상하 운동시키는 경우)
• 지브 크레인 경우, 지브 경사각이 커지도록 운동하는 경우는 지브가 올라가고 그반대의 경우는 지브가 내려간다.

(6) 인입

달아올린 화물을 그 높이를 바꾸지 않고서 지브의 기둥 쪽으로 끌어당기거나 밀어내는 운동

 

5. 결론

크레인은 발전 및 석유화학 플랜트, 기타 산업설비에서 아주 많이 사용하는 양중기계로서 건설공사에 있어서 꼭 필요한 건설기계이다.

크레인의 형식 선정: 플랜트 부주의 지역적 특성, 지반조건, 접근성, 고소작업 유무, 작업반경등을 고려하여 선정

크레인의 사양 결정: 프로젝트 공사물량, 최고 인양고, 최고 중량물의 무게, 인양물의 제원 및 설치 위치, 크레인의 작업 반경등을 고려하여 Rigging plan을 작성하여 가장 안전하고 경제적인 크레인을 선정