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항타기 전도예방을 위한 임시 철판의 두께에 관한 연구
Minimum Thickness of Temporary Steel Plate to Prevent Pile Driver Overturning 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.21 no.11, 2020년, pp.5 - 10  

방대평 (Hyudai Engineering & Construction Safety Team) ,  박종일 (Department of Safety Engineering, Seoul National University of Science and Technology) ,  기정훈 (Department of Safety Engineering, Seoul National University of Science and Technology)

초록
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건설 현장에서 항타기 전도 사고는 빈도는 낮으나 발생 시 심각한 피해를 야기한다. 항타기 전도 사고의 주원인은 침하에 의한 모멘트 발생임에도 불구하고 KOSHA-C-101-2014, KOSH-A-GUIDE-71-2012, 산업안전보건 기준, NCS 등의 규정에서 철판 사용에 대한 선언적 내용만 있을 뿐 구체적인 요구조건이 명시되어 있지 않다. 이에 항타기 자중, 지반조건에 따라 하부 철판의 제원이 바뀌어야 하지만 현장에서는 임의로 사용되고 있다. 본 연구에서는 수치 해석(Plaxis 2D)을 기반으로 요구되는 최소 철판 두께를 분석 하였다. 토양의 종류(모래, 점토), 하중 분포, 철판 두께(10mm, 20mm, 30mm, 40mm)에 따라 침하 정도와 및 지반 항복 유무를 산출하였으며, 그 결과 모든 조건에서 두께 10mm 철판은 지반 항복을 유발하였다. 두께 20mm부터는 지반 침하로 발생하는 회전각이 허용치인 2° 이내로 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Although pile driver overturning accidents at construction site are not frequent, most leads to serious disasters. The main cause of accidents is uneven settlement of the ground. To prevent this, related guidelines such as KOSHA-C-101-2014, KOSH-A-GUIDE-71-2012, Occupational Safety and Health Standa...

주제어

#항타기   #불균등 침하   #건설안전  

표/그림 (13)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 사고 발생 시 중대 재해 발생빈도가 높으며, 현장에서 빈번하게 사용되고 있는 항타기 사고 발생을 줄이기 위하여 수치해석을 통한 침하발생량 산정과 소요 철판 두께에 대하여 연구하였다.
  • 본 연구에서는 항타기 재해 분석을 통해 전도사고 원인을 제시하고 국내 지침에서 해당 재해 예방 문제점을 분석하였다. 가장 시급히 해결되어야 할 사항으로 하부 철판 두께에 대한 규정 미비를 도출하였으며 현장 조건(흙의 종류, 좌우 궤도 하중분배율, 철판두께, 항타기 총 중량) 별 지반침하량을 수치해석을 통해 분석함으로서 하부 철판의 최소 소요 두께를 제시하고자 한다.
  • 특히 부등침하 발생에 따른 항타기 전도모멘트 작용으로 대다수 전도사고가 발생되고 있는 반면, 가장 기본이 되는 하부 철판에 대한 명확한 지침이 없어, 본 연구에서는 항타기 자중 및 지반상태 그리고 철판 사용두께 변화에 따른 지반침하를 수치해석을 통하여 분석하고 소요 철판 두께를 제시하고자한다.

가설 설정

  • 하중을 가정하기 위하여 국내 현장에서 가장 많이 사용되는 항타기 중 하나인 DHP-80을 기준으로 하였다. DHP의 제원표에 따르면 전체 자중은 총 79.4ton이며, Pile의 무게는 작업에 따라 상이하나 보수적으로 10ton으로 가정하였다. 따라서 총 중량은 90ton으로 설정하였다.
  • 국내 지질특성을 바탕으로 지반은 모래, 점토 두 종류로 구분하였으며 Mohr-Coulomb에 사용될 입력값은 Tables 4, 5와 같이 가정하였다.
  • NCS에서는 리더의 허용각도를 2°로 규정하고 있으나 항타기 본체 전체에 대한 허용각도를 제시하고 있지는 않다. 따라서 본 연구에서는 리더의 허용각도를 지반침하에 따른 항타기 본체 안정 허용각도로 가정하여 전도 기준으로 설정하였다. 따라서 지반 침하에 의한 전도 위험 기준은 좌궤도와 우궤도의 침하량 차이가 113mm(2° 기준) 이상이거나 Mohr-coulomb 파괴 기준에 의해 지반이 항복하는 경우로 가정하였다.
  • 따라서 지반 침하에 의한 전도 위험 기준은 좌궤도와 우궤도의 침하량 차이가 113mm(2° 기준) 이상이거나 Mohr-coulomb 파괴 기준에 의해 지반이 항복하는 경우로 가정하였다.
  • 항타기 전도예방을 위해 설치하는 철판은 일반적으로 많이 사용되는 SS300로 설정하였다. 상세 제원으로 항복강도는 3x106N/m2, 밀도는 78,600N/m3, 탄성계수는 2.0x106N/m2로 가정한다. 최소 요구 철판 두께를 알기위해 침하량은 두께를 10mm, 20mm, 30mm, 40mm로 변화시키면서 산출되었다.
  • , 2015). 항타기의 경우 옆 방향으로 전도가 주로 발생함으로 평면변형율 상태를 가정하여 2차원 분석을 수행하였다. 흙은 Mohr-Coulomb모델을 적용하였으며, 철판의 경우 항복이 발생할 정도의 하중이 가해지는 경우가 없음으로 linear elastic 모델을 적용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항타기 전도 사고의 주원인은? 건설 현장에서 항타기 전도 사고는 빈도는 낮으나 발생 시 심각한 피해를 야기한다. 항타기 전도 사고의 주원인은 침하에 의한 모멘트 발생임에도 불구하고 KOSHA-C-101-2014, KOSH-A-GUIDE-71-2012, 산업안전보건 기준, NCS 등의 규정에서 철판 사용에 대한 선언적 내용만 있을 뿐 구체적인 요구조건이 명시되어 있지 않다. 이에 항타기 자중, 지반조건에 따라 하부 철판의 제원이 바뀌어야 하지만 현장에서는 임의로 사용되고 있다.
항타기 전도와 관련된 대표적인 사례 중 남부순환로 사고는 왜 발생하였는가? Fig. 1과 같이 하상 현장 구간 내 확장공사를 위해 작업 중인 항타기가 일부 연약지반의 침하와 이동 시 균형상실에 의한 전도모멘트 발생으로 전도되었다. 안전 대책으로 침하 발생 연약지반이 존재하는지 작업 전 점검과 예상 침하량 산정에 따른 소요 철판 두께 산정 및 반입이 이루어 졌어야 한다.
KOSHA-C-101-2014 따른 항타기의 정의는? KOSHA-C-101-2014(항타기･항발기 사용 작업계획서 작성 지침)에서 “항타기”는 리더에 해머 등의 부속장치를 붙여서 PHC-Pile 이나 STEEL-Pile을 타격하여 소요의 관입 깊이를 근입시켜 상부구조물 시공에 따른 안정성을 확보하기 위해 사용되는 건설기계이며, “항발기”는 주로 시공된 Pile을 인발하는데 사용하는 건설기계로 정의하고 있다. 항발기는 항타기와 반대 작업순서로 사용되는 건설기계로 본 연구에서는 항타기 및 항발기를 항타기로 통합 지칭하여 사용한다.
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참고문헌 (11)

  1. Choi, B. I. (2015), Dynamic analysis of 3 different cross-sectional shapes of a fill dam using 3D FEM analysis, Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol. 16, No. 8, pp. 37-43. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. Chung, C. H. (1991), An analysis on the distribution and the engineering characteristics of silty marine clay in Korea, Ph. D thesis, Dongguk University, pp. 89-108. 

  3. Hwang, S., Im, J., Kwon, J., Kang, Y. and Joo, I. (2010), A study on a compression index for settlement analysis of SCP treated ground using back analysis, Journal of the Korean Geoenvironmental Society, Vol. 11, No. 7, pp. 5-14. 

  4. Kim, D., Cho, H., Park, J. and Lim, Y. (2015), Stiffness modulus comparison in trackbed foundation soil, International Journal of Railway, Vol. 8, No. 2, pp. 50-54. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. Kim, G., Ahn, K., Min, K. and Jung, C. (2013), Behavior characteristics of underreamed ground anchor through field test and numerical analysis, Journal of the Korean Geoenvironmental Society, Vol. 14, No. 8, pp. 37-44. 

    상세보기

  6. Korea Construction Equipment Association press release, (2018), Construction machinery registration status. 

  7. National Competency Standards, (2019), Pile driver.Pile drawer guidelines for use. 

  8. "Pile Driver", https://www.csi.go.kr/index.do (2020.5) 

  9. The Korea Occupational Safety and Health Agency (KOSHA), (2017), Case and Countermeasure of Construction Critical Accidents, pp. 113-114. 

  10. The Korea Occupational Safety and Health Agency (KOSHA), (2014), Pile driver.Pile drawer guidelines for use, KOSHA-C-101-2014. 

  11. The Korea Occupational Safety and Health Agency (KOSHA), (2012), Guidelines for working on ready-made concrete files Pile driver Health and Safety, KOSHA-GUIDE-C-71-2012. 

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