철골 공작도 작성하기 ㅣ 철골공사 실무

출처: NCS학습모듈, " 강구조시공 공사준비",교육부(20??)

 

철골 공작도 작성하기

 

1) 공작도의 정의

       설계도는 강구조의 종합적인 위치, 형태, 규격을 표현하였다면, 공작도는 설계도에 따라 시공하기 위한 강구조의 부재 형상과 조립 상태에 맞도록 공장 제작하기 위한 도면이다.

구분	내용
공작도의 기능	● 공작도는 공장 제작을 위해 제작 업자에게 공사에 지장이 없도록 필요한 일정 및 내용을 지시하여 충분한 시간적 여유를 가지고 작성한다. ▷ 시공자는 설계도서에 따라 설계 의도를 정확히 반영되는 공작도가 작성되도록 하며, 시공성과 조립세부사항을 고려하여 공작도의 추가 사항을 제작자에게 요청한다. ▷ 공작도는 설계도서를 대신하여 제작, 설치에 대한 지시서의 역할을 수행하는 것이다.
공작도의 작성 기준	● 부재의 부재 번호, 부착 기호를 표시하여 각각의 부재별로 구분한다. ● 부재의 제작 개수, 기본 치수와 관계된 치수, 상세 치수, 용접 치수를 나타낸다. ● 접합 부재와 관계된 부착 상세, 리벳, 볼트의 크기, 소요 재료를 나타낸다. ● 강구조물의 현장 조립을 위해 금 긋기 표시나 기호를 표시한다. ●  기타 제작과 조립 시 주의 사항을 위한 note를 표시한다.

 

2) 공사 순서의 이해

      강구조 공사의 순서는 다음에 따라 진행되며, 전체적인 흐름을 인지하여, 설계도서의 완성 후에 자재의 발주에 따라 공사까지의 기간을 산정하고, 그에 따른 공작도 작성에 대한 필요 기간과 제작 소요 기간을 예측할 수 있다. 공작도는 현장조립 시 현장작업을 최소화하는 공장 가공이 되도록 하고, 품질관리 시스템을 적용하여 완성도를 확보한다.

구분	내용
① 자재발주	● 발주에서 공장 제작, 현장 반입까지의 충분한 조달 기간 확보 ● 특수 규격 및 형상 확인 조달/ Built up 조달기간 확보
② Shop drawing	● 설계도, 시방서에 따른 제작, 운반, 양중, 조립 고려 ● 접합 위치 및 접합 방법 확인
③ 공장제작	● 현장 작업 최소화를 위한 공장 가공/ 품질 관리 시스템 적용 ● 용접공 자격 심사/ 비파괴 검사 및 도막검사
④ 운 반	● 부재의 형상 및 규격 고려/ 차량 제원에 따른 적재 고려 ● 운송 경로 및 시간, 진입 및 적재 장소 고려
⑤ 설계도서검토	● 강재의 재질, 치수, 형상 확인
⑥ 현장설치	● 현장 상황에 맞는 시공법 선정/ 야적 및 장비 이동 고려 ● 공구 분할 및 설치순서에 따른 검토/ 안전 및 공해 방지
⑦ 마감	● 설계도서에 따른 마감 및 전 후 공정 및 협업 작업 고려

 

3) 공작도의 검토

       공작도는 작성 단계에서 설계자와 협의를 하면 공장 제작 단계에서 불분명한 부분이 발생되지 않는다. 설계 단계에서 발견되지 못한 부분에 대하여 공작도 작성 단계에서 충분히 검토하고 적용하여 공작 제작 일정을 준수한다.

• 재질 및 형상의 개선, 고력 볼트 조임, 용접작업, 철근구멍, 슬리브 구멍 등 시공 상의 문제점을 확인한다.
• 문제점이 확인되면 설계자와 협의하여 문제를 해결한 후 다음 공정에 들어간다.
• 최근에는 원척도 공작도 작성 전산 프로그램과 NC(numerical control)를 활용한다.
• 공작도의 작성에 따라 강구조의 제작 순서는 다음 그림에 따라 이루어지며, 공장 제작 후 검사에 따라 현장으로 이동 후 조립한다.

공장 제작의 순서

 

4) 공작도 작성 전산 프로그램

① 전산 프로그램의 적용
       강구조 제작을 위한 공작도는 공장 제작을 위한 가장 마지막 단계의 설계 도면이므로 건축물의 구조 및 전체 형상에 대한 정확한 이해가 요구되며, 작성 과정 중에서 연결 부재의 정확성이나 제작 편의성, 시공성을 모두 고려하여 작성해야 한다. 충분한 작업 기간과 숙련된 기술 인력의 확보가 중요하다. 하지만, 실제적으로 공작도의 중요성의 인식 부족과 실제 투입 인건비 상쇄로 부족한 실행 예산과 숙련 기술인력 부족을 이유로 공작도 작성 업체의 영세성이나 단순 반복적인 작업 방식이 비효율적이다. 그래서, 이제는 대부분 전산프로그램을 적용하여 공작도를 작성하고 있다.

② 전산 프로그램의 활용
       이러한 공작도의 작성을 효율적으로 하고 품질의 완성도를 위해 공작도 작성 전산 프로그램을 운영한다. 컴퓨터로 축척된 복합적 자료를 활용하여, 자동화 입력방식으로 신속하고 오류 없는 공작도를 작성을 할 수 있다. 아래 그림은 공작도 작성 전산 프로그램의 하나의 사례이며, 도면을 생성하기 위해 작성 기준을 입력하는 상태이다.

공작도 작성 전산프로그램

 

③ 전산 프로그램의 기능
       공작도의 작성과정에 따라 진행 단계를 비교하면 도면의 작성 단계가 줄고, 진행 과정이 단순화되어 최적화 되어 다음과 같은 장점이 있다.

• 설계도서에 따른 기준 수립 및 반영 사항의 정확한 적용
• 부재의 형상 및 규격에 맞는 접합 방법의 적용 및 자동화 블록 적용
• 공작도의 부호 및 치수 등의 오류 배제
• 3d modeling 생성을 통한 물량 산출 가능
• 수정 시 연계 데이터 및 도면의 자동 수정 가능

공작도 작성 전산 프로그램

 

5) 공작도 작성하기

       공작 제작을 위한 공작도는 설계도서와 공사를 위해 중요한 역할을 한다. 공작도에는 공장에서 제작되고 가공하는 부재의 형상을 구체적으로 표시하고, 가공 부재의 조립을 위해 필요한 시공내용을 금 긋기 표시나 기호를 표시한다.

구분	내용
공작도의 목록과 내용	(1) 강구조 바닥구조도, 가구도, 부재 목록 등 (2) 강구조 부재의 세부 형상, 치수, 부재 부호, 제품 수량, 제품 부호, 재질 등 (3) 용접 및 고력 볼트, 접합부의 형상, 치수, 이음 매부호, 볼트 종류, 등급 등 (4) 설비 관련 부속 철물, 철근 관통구멍, 가설 철물, 파스너 등
공작도의 종류	① 공작 일반도 ● 건물의 규모와 형태를 알 수 있고 공작이 필요한 부재의 배치, 부재의 접합 위치를 표시하며 기둥, 보가 표현된 구조 평면도와 골조입면도가 있다.
	② 공작 기준도 ● 시공의 난이도 및 부재의 접합 방법에 따라 기준 설정이 필요한 것이 선정되며, 각 부분별 공정별로 기준을 확인 될 수 있는 용접 기준도, 이음 기준도, 부재 접합 기준도, 기본 치수도가 있다.
	③ 공작 상세도 ● 주가구도에 대하여 제작 과정과 조립 과정에 필요한 부분 상세도와 부속 철물의 접합 부분 상세도인 각 부위별 상세도가 있다. 모든 부재의 치수구멍의 위치, 가셋 플레이트등의 접합 모양 및 수량 등을 표시한다.
	④ 조립도 ● 현장 강구조 세우기에 필요한 도면으로서 현장 감독원과 협의한 공정에 따른 발송단위로 부재 번호를 기입하여 세우기 및 조립 작업 시 착오 없도록 작성한다

 

6) 공작도 검토하기

       공작도는 모든 부분을 상세하게 나타내어 공작이 가능하도록 확인한다. 간단한 공작도는 현치수 검사할 때에 결정할 수 있다. 기둥, 보, 지붕틀의 부호 및 건물의 방위와 부호는 공장 제작사별로 공통적이지 않을 수 있다. 공작도의 검토 세부항목은 다음과 같다.

구분	내용
건물의 기준선 검토	● 건물의 기준선과 강구조물의 기준선의 관계를 확인한다.
기준 치수 검토	● 스팬보 사이와 층높이 등의 기준 치수와 그 기준선과 기둥, 보, 지붕틀의 트러 스등과 위치관계와 바닥에서 베이스 플레이트 하단까지의 치수를 확인한다. ● 그리고 기둥 , 보, 지붕틀의 모양과 치수 및 구성 부재의 모양과 치수를 확인한다.
각부의 상세 검토	● 기둥과 보의 맞춤 상세, 베이스 둘레의 마무리, 슬래브 관통 부분의 용접 작업 가능 여부 등을 확인한다.
접합 부분에 대한 비교	● 고장력 볼트와 리벳지름, 수량, 게이지, 피치 등을 확인한다. ● 용접의 종류와 리벳의 모양, 크기, 길이, 위치 등을 확인한다. ● 앵커 볼트의 지름과 길이, 수량, 위치 등을 확인한다.
강재의 재질 표시 검토	● 강재를 사용할 때는 사용 강재의 종류별로 재질을 표시하여 확인한다.
철근 공사의 위치 검토	● 철근의 관통 위치와 지름, 수량을 확인한다.
설비 배관 공사의 위치 검토	● 슬래브 위치와 크기, 덕트, 배관 등의 계통을 확인하고 슬래브의 수와 크기가 부족하지 않도록 확인, 검사하며 ● 강구조 부근에 교차하는 배관의 계통과 보완 피복재 등이 시공에 방해가 되는 지 검토한다.  ● 그리고 배관이 기둥 및 보 부근에서 방향이 바뀔 때에 주의 한다.
기타 공사와의 관계 검토	● 내 외장 재료는 강구조에 지장이 없고, 플로어 힌지, 셔터 케이스 등의 창호류를 위한 매립 철물의 마무리를 확인한다.
가설 공사와의 관계 검토	● 크레인 설치와 중량물의 적재, 토압에 대한지지 등의 강구조 보강은 설계자와 협의하여 검토 후 적용한다.
가설 자재와의 관계 검토	● 안전 트랩과 피스 달아 올리기, 비계용 피스 등 가설 자재 관계를 확인한다.

 

7) 공작도 작성 전산 프로그램 활용하기

       공작도 전산 프로그램은 기존의 상용화된 CAD(computer aided design)를 기반으로 3rd party 프로그램으로 확장된 기능을 제공하여 다음과 같이 활용하여 도면 작성을 효율적으로 하도록 한다.

• 다양한 연결부(joint) 라이브러리로 복잡한 단면을 작성할 수 있고, 작성된 연결부의 설계 검토가 가능하다.
• 강구조 제작을 위한 제작도(shop drawing)와 강재수량(bom)을 자동으로 생성하여, 부재 간의 간섭 체크가 가능하다.

• 구조 모델(revit structure, staad)등을 그대로 도면화하고, 구조 모델과 도면 작업이 동시에 가능하다.
• nc file 생성을 통한 nc machine과 연결하여 공장 제작과 연계가 가능하다.
• 3d 강구조 구조물로 column, floor 보 부재, bracing, girth and stairs 등을 설계한다.
• Connection 데이터베이스를 활용하여 3d 강구조 구조물 설계와 간섭 체크가 가능하다.
• 다음과 같이 재료표 생성 및 다양한 도면 작성과 관리가 가능하다.

 

• 다음과 같이 3d CAD 도면을 이용한 isometric views, elevations, floor plan, section, assembly or single part 도면의 자동 생성이 가능하다.