KR100639477B1 - 고가 레일차량 가이드웨이용 지지 구조물 - Google Patents

Abstract

레일차량 54용 고가 가이드웨이 52를 지지하기 위한 가이드웨이 및 지지 구조물 50은 운반에 용이한 크기의 조립되지 않은 개별의 구성요소를 포함한다. 구성요소들은 주지의 재료 및 방법에 의해 조립식으로 만들어져 설비현장으로 운반되고 서로 조립된다. 지지 구조물 50은 하나 또는 두개의 차량 가이드웨이를 지지하도록 크기가 만들어지며 외팔보형으로 되는 것이 바람직하다. 지지 구조물 50은 지진 발생시에 지지력을 향상시키고 지하배관이나 시설물을 덮거나 방해하지 않으면서 지금의 도로 및 인도에 용이하게 설치하기 위하여 파일 파운데이션(pile foundation) 56을 포함할 수 있다. 가이드웨이 53에 가해지는 하중이 복수의 기둥 60으로 분산되게 하기 위하여 가이드웨이이 복수의 섹션(section)들을 신축 이음(expansion joint) 51을 통해 서로 단단하게 고정하고 연속적인 가이드웨이 53을 형성한다.

고가 레일차량 가이드웨이용 지지 구조물

Description

고가 레일차량 가이드웨이용 지지 구조물{Support Structure for Elevated Railed-Vehicle Guideway}

본 출원은 1998년 4월 8일에 출원된 미국 임시출원 60/081,337호 및 1998년 11월 6일에 출원된 미국 임시출원 60/107,485의 권리를 청구한다.

본 발명은 모노레일 가이드웨이 등의 고가 레일차량 가이드웨이용 지지 구조물에 관한 것이다. 본 발명은, 구체적으로, 운반하기 용이하고 설비현장에서 함께 조립되는 조립식 구성요소들로 형성된 고가 모노레일 가이드웨이 지지 구조물 및 가이드웨이에 관한 것이다. 지진발생시 지지하는 역할을 향상시키고 지하배관이나 시설물을 덮거나 방해하지 않고 기존의 도로나 인도에 용이하게 설치하기 위해서 파일 파운데이션(a pile foundation)을 포함하는 것이 바람직하다.

모놀레일 등의 고가 레일차량 시스템은, 특히 지상 도로가 교통과 버스 등의 종래의 대중 교통수단으로 혼잡하여 현존하는 교통난으로 공간부족과 싸워야 하는 초만원의 도시환경에 대해 많은 장점을 갖는다. 예를 들어, 고가 레일차량 가이드웨이 시스템이 상술한 도시 도로에 이용되는 덕택으로 거리는 교통혼잡으로부터 벗어나게 된다. 도시 주변 사람들이 이동하는데 있어 신속하고 편리하게 하며, 실질적으로 교통혼잡에서 벗어나도록 도와준다.

그러나, 현존하는 고가 레일차량 시스템은 전세계를 통해 그것의 폭넓은 승인을 배제해온 몇 가지 이유가 있다. 첫째, 가이드웨이를 높게 하기 위해 사용해왔던 기존 지지 구조물은 육중하고 지나치게 커서 가설 및 설비시 비용이 많이 든다. 그러한 구조물을 중앙제조실에서 미리 제조한 후에 최종적으로 설치되는 곳으로 운반하는 것은 어려움이 있다. 따라서, 지지 구조물을 사용할 현장에서 직접 개별적으로 제조하여야 한다. 그러한 구조물을 제조하는데 드는 시간과 비용은 고가레일 시스템의 비용이 지나치게 비싸지는 주원인이 된다. 게다가, 각 현장의 제조장비를 지속적으로 이동시키고 설치해야하는 것에 더하여 각 개별 지지 구조물을 제조하는 현장의 날씨 변화, 온도, 및 환경으로 인해 제조된 각 지지 구조물의 품질 및 일관성을 효율적으로 제어하기가 곤란하다.

또한, 도시환경의 공간제약으로 인해, 현존하는 지상도로 위로 고가 레일차량 시스템을 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 그런 경우에, 가이드웨이 아래에 있는 적어도 하나의 차량 차선을 방해하지 않도록 가이드웨이를 지지하는 주지의 지지 구조물을 배치하는 것이 곤란하다. 도로 교통을 방해하지 않는 한 방법은 상술한 지지 구조물을 도로 그 자체 대신에 인도 등의 현존하는 도로 근방에 배치하는 것이다. 상술한 배치로 인해 지지 구조물은 적어도 하나의 차선을 막는 것이 방지된다.

그러나, 주지의 지지 구조물을 도로에 인접하게 배치하는 것은 적어도 두 가지의 이유로 실용적이지 못하다. 첫째로, 주지의 지지 구조물은 넓고 비교적 얇은 파운데이션을 포함한다. 따라서, 이들 파운데이션들이 하수관 및 전선 등의 현존하는 지하시설물들을 덮기 때문에 지금의 도로 근방에 이들을 설치하는 것이 쉽지 않다. 많은 건축법규들에 의해 상술한 시설물 위로 구조 파운데이션을 배치하는 것이 방해를 받는다. 그러나 현장에 상술한 건축법규의 제한이 없더라도, 수톤이나 나가는 비이동성 파운데이션으로 지금의 지하 시설물을 덮는 것은 바람직하지 않다.

둘째로, 대부분의 도시에는 도로 근방에 높은 빌딩들이 있다. 도로에 주지의 지지 구조물을 배치하다보면 이들 빌딩에 너무 가깝게 고가 차량 가이드웨이를 배치하는 경우가 빈번하다. 많은 경우에, 상술한 가이드웨이를 달리는 차량이 진행방향을 바꿀 때 빌딩과 접촉하게 된다.

결국, 주지의 넓고 얇은 고가레일 지지 구조물 파운데이션은 지진 등의 지진활동시에 적절하게 지지를 하지 못하게 된다.

도 1 및 도 2는 이러한 특성들을 포함하는 고가레일 차량 시스템 10의 실시예를 보여준다. 시애틀 중심부로부터 미국 워싱턴 시애틀 웨스트레이크 중심까지 이어지는 시애틀 모노레일을 나타낸다. 이 시스템 10은 1962년에 건설되었고, 도로면 (street level) 14아래에 무게가 약 100,000파운드, 높이가 약 4피트(16), 폭이 약 15피트(18), 및 길이가 약 15피트(도시되지 않음)정도의 철근 콘크리트 블록으로 만들어진 종래의 스프레드 파운데이션(spread foundation) 12를 포함한다. T-형 지지부 20은 중심 기둥부 22, 하단 축받이부(lower end pedestal portion) 24 및 상부 T형 말단부 26을 포함한다. 두개의 차량 가이드웨이 28a, 28b는 T-형 말단부 26의 각 단에서 지지된다.

지지부 20은 설비현장에서 철근 콘크리트로 만들어진 하나로 이어진 설비물이며 크레인을 사용하여 올려져서 축받이부가 고정볼트 30으로 파운데이션 12에 단단히 고정된다. 도 2에서처럼, 지지대의 크기 및 어떤 지하시설물도 덮지 않아야 한다는 요구때문에, 지지부 20이 차선 32로부터 연장되게 파운데이션 12를 4차선도로중 하나의 차선 32의 아래에 배치하고, 도로 34위에는 교통에 가능한 세개의 차선만을 남게 한다. 게다가, 차량 38로 인해 도로 34 근방의 빌딩 40을 접촉하지 않도록 하기 위하여, 가이드웨이 28a, 28b를 도로 34 위에 배치하여야한다.

따라서, 고가 레일차량 지지 구조물과 가이드웨이는 현장 밖에서 일관성있고 경제적으로 미리 만들어질 수 있고 설비현장으로 쉽게 운반할 수 있어야 하며, 이로 인해 지금의 지하시설물을 방해하지 않으면서 용이하게 설치될 수 있는 낮은 형상의 파운데이션이 제공되며, 지지 구조물 그 자체가 도로의 어떤 차선도 차지하지 않으면서 차량레일 시스템이 지금의 도로 위로 효율적으로 작동할 수 있다.

본 발명의 주 목적은 상술한 요구를 실행하는 것이다. 보다 구체적인 본 발명의 목적은 지지 구조물 및 가이드웨이가:

(1) 제조, 운송 및 설비하기에 경제적이고;

(2) 내마모성이고, 강하며, 내구성이 있으며;

(3) 주지의 재료와 방법으로 현장 밖에서 미리 제조할 수 있으며;

(4) 운반하고 조립하기 용이한 크기와 형상으로 조립되지 않은 개별적인 구성요소들로 구성되며;

또한 지지 구조물이:

(5) 도로상의 차량이 통행하는 차선을 막지 않으면서 지금의 도로 위로 레일차량용 가이드웨이를 효율적으로 지지하는 고가의 형상이며;

(6) 복수의 레일차량 가이드웨이를 지지할 수 있으며;

(7) 외팔보형으로된 고가 레일차량 가이드웨이를 효율적으로 지지하며;

(8) 지하 시설물들을 덮지 않으면서 지금의 그러한 시설물 근방에 설치될 수 있는 파운데이션을 포함하며;

(9) 지진 활동시에 보다 잘 견디는 파운데이션을 포함하며;

(10) 레일 차량용 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 주지의 문제에 대해 가격이 저렴하며, 유지가 용이하고, 신뢰할 수 있으며, 비교적 단순하고 저렴한 해답을 제공하는 레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명은 주지의 재료와 방법으로 미리 제조되고 운반되며 설비현장에서 함께 조립될 수 있고 운반에 용이한 크기로 된 조립되지 않은 개별적인 구성요소를 포함하는 레일차량용 고가 가이드웨이를 지지하기 위한 개량 가이드웨이 및 지지 구조물이다. 본 지지 구조물은 하나 또는 두개의 차량 가이드웨이를 지지하는 외팔보형이며 이에 맞는 크기로 되는 것이 바람직하다. 본 지지 구조물은 지진활동시에 더 잘 지지하고 지하배관이나 시설물들을 덮거나 방해하지 않으면서 지금의 도로 및 인도에 쉽게 설치하기 위하여 파일 파운데이션을 포함할 수 있다.

본 발명의 수개의 실시예에 따라 형성된 고가 레일차량 가이드웨이 52를 위한 지지 구조물 50이 도 3a~8b에 보여진다.

도 1(종래의 기술)은 종래의 스프레드 파운데이션(spread foundation)을 갖는 종래의 레일차량용 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 2(종래의 기술)는 사용중인 도 1의 종래 기술의 지지 구조물에 대한 등각도이다.

도 3a는 종래의 스프레드 파운데이션 및 두개의 가이드웨이를 지지하는 대칭 Y형 기둥 지지부를 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 3b는 도 3a의 기둥에 대한 입면도이다.

도 3c는 대칭 Y형 기둥 지지부의 작용방향으로 90℃ 회전된 도 3a의 대칭 Y형 기둥 지지부에 대한 입면도이다.

도 4는 두개의 가이드웨이를 지지하는 오프셋 Y형 지지부를 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 5는 하나의 고가 가이드웨이를 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 6a는 종래의 스프레드 파운데이션 및 두개의 차량 가이드웨이를 지지하는 외팔보형 지지부을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 6b는 도 5a의 기둥에 대한 입면도이다.

도 6c는 외팔보형 지지부의 작용방향으로 90℃ 회전한 도 5a의 외팔보 지지부에 대한 입면도이다.

도 6d는 수직 기둥을 부착하기 위한 리세스(recess)를 지닌 다른 바람직한 스프레드 파운데이션을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 7a는 파일 파운데이션 및 하나의 가이드웨이를 지지하는 외팔보형 기둥 지지부을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 7b는 도 7a의 지지 구조물에 대한 측면도이다.

도 8a는 파일 파운데이션 및 두개의 가이드웨이를 지지하는 외팔보형 기둥 지지부을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 8b는 도 8a의 지지 구조물에 대한 측면도이다.

도 8c는 파일 파운데이션 및 하나의 고가 가이드웨이를 지지하는 원형 단면을 갖는 수직 기둥을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 8d는 도 8c의 지지 구조물에 대한 전개도이다.

도 9a는 그 위에 레일차량을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조립식 가이드웨이에 대한 단면입면도이다.

도 9b는 레일차량이 없는 도 9a의 가이드웨이에 대한 단면입면도이다.

도 9c는 도 9a의 가이드웨이의 박스 거더(box girder)에 대한 단면입면도이다.

도 9d는 도 9a의 가이드웨이의 가이드 레일에 대한 단면입면도이다.

도 10a는 종래의 스프레드 파운데이션 및 두개의 조립식 가이드웨이를 지지하는 대칭 Y-형 기둥 지지부을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 10b는 도 10a의 선 10B-10B를 따라서 얻어진 도 10a의 고가 가이드웨이 지지부에 대한 확대부분도이다.

도 10c는 파일 파운데이션 및 두개의 조립식 가이드웨이를 지지하는 탄성 대칭 Y-형 기둥 구조물을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 10d는 도 10c의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 전개도이다.

도 10e는 파일 파운데이션 및 두개의 조립식 가이드웨이를 지지하는 탄성 대칭 T-형 기둥 지지부을 포함하는 본 발명의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 입면도이다.

도 10f는 도 10e의 고가 가이드웨이 지지 구조물에 대한 전개도이다.

도 11은 수개의 고가 가이드웨이 지지 구조물의 가능한 배치와 사용을 보여주는 등각도이다.

도 12a ~ 도 12e는 본 발명의 수직 지지부 및 가이드웨이 지지부의 단면으로 가능한 형상을 보여준다.

일반적인 제조 및 조립

명세서를 장황하게 하지 않고 이해하기 쉽게 기재하기 위하여, 본 명세서는 1973년 1월 16에 공보(issued)된 스벤슨(Svensson)의 미국 특허 3,710,727호 및 1998년 12월 8일에 공보된 스벤슨의 미국 특허 5,845,581호에 기재된 내용을 기초로 작성되었다. 이들을 참조로 고가 레일차량 시스템에 대한 가이드웨이의 구조, 설비, 및 용도에 관한 것이 아주 자세하게 제공된다. 일반적으로, 또한 선로, 트랙, 또는 레일로서 알려진 가이드웨이 52, (52a, 52b참조), 차량 54를 지지하고 가이드하기 위한 소정의 경로를 정하기 위하여 모노레일 등의 레일차량 54(54a, 54b참조)에 의해 사용된다.

도 3a 및 도 6a~도 6d를 참조하면, 레일차량 54(54a, 54b참조)용 고가 가이드웨이 52(52a, 52b참조)의 일반적인 지지 구조물 50은 지면 58에 박혀있는 파운데이션 56 및 지면 58 위로 연장되며, 도 3a 및 도 6a에 보이듯이 파운데이션으로부터 연장된 고강도 PS(prestressed)볼트 64를 축받이단 62에 있는 홀 66에 삽입하고 적절한 위치에 볼트로 조이거나, 또는 도 6d에 보이듯이 파운데이션 56내의 컨포밍 리세스(conforming recess) 57내에 축받이단 62를 배치하고 기둥 60을 그라우트로 굳히는 주지의 방법으로 파운데이션 56에 고정된 축받이단 62를 포함하는 수직기둥 60을 포함한다. 기둥 60의 맞은편의 단 68은 가이드웨이 지지부 70내에 삽입되었다. Y형 지지부 70a가 여기에 보인다. 지지부의 말단 72a, 72b는 고강도 PS볼트 74등의 가이드웨이 52a, 52b를 지지부 70에 부착하기 위한 수단을 포함한다. 각 가이드웨이 52a, 52b는 전력 및 통신선 등을 용인하기 위하여 오프닝(opening) 76을 포함하고, 레일차량 54a의 폭 55(도 3a)보다 작은 폭 53(도 3a)을 갖는 것이 바람직하다. 폭 53이 폭 55의 절반 이하이면 더욱 바람직하다.

일반적으로, 파운데이션 56은 주지의 재료 및 방법으로 적절한 위치에 부어진 철근 콘크리트로 형성되는 것이 바람직하다. 볼트 64(도 3a)를 이용하여 기둥 60을 파운데이션 56에 고정할 경우, 볼트 64를 기둥이 고정되기 전에 콘크리트 내에 삽입한다. 그라우팅(grouting) 65는 축받이단 62 및 파운데이션 56사이에 고정된다.

도 3b 및 도 3c에 잘 보이듯이, 수직 기둥 60 및 지지부 70은 개별 구성요소로 되는 것이 바람직하며, 각각의 크기 및 형상은 주지의 재료 및 방법으로, 중앙 제조실 등과 같이 현장 외부에서 조립식으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 기둥 60 및 지지부 70을 철근 콘크리트, 강철, 또는 복합재료로 형성할 수 있으며 설비현장으로 쉽게 운반할 수 있다. 도 9a~도 9d에 잘 보이듯이, 가이드웨이 52는 또한 현장에서 조립되는 조립식 재료로 형성될 수 있다.

도 3a~도 3c에 잘 보이듯이, 지지부 70 및 기둥 60은 설비현장에서 서로 용이하게 부착되도록 부착수단을 포함하는 것이 바람직하다. 주지의 한 부착수단은 기둥 60의 말단 68에 꼭 맞는 크기와 형상으로 된 리세스 80을 가지며 기둥 60에 의해 지지되는 지지부 70을 포함한다. 기둥 60 및 지지부 70은 그라우팅 등의 주지의 재료 및 방법으로 적절한 위치에 고정된다. 그러한 경우, 그라우팅을 쉽게 하기 위하여 지지부 70내에 그라우팅 오프닝 84를 포함하는 것이 바람직하다. 기둥 60 및 지지부 70에 사용된 재료의 종류와 유사한 볼트 또는 다른 파스너(fastener)가 다른 부착수단의 예가 될 수 있다. 대안적으로, 도 10c 및 도 10d에 보이듯이, 기둥 60을 기둥 60내의 리세스 61내에 고정할 수 있다.

지지 구조물 50에 사용된 특정재료는 가이드웨이 52로 운행할 차량 54의 형태, 지지에 필요한 전체 무게, 및 차량 54가 운행할 환경조건에 따라 변할 수 있다. 강철 또는 다른 합금, 강화 플라스틱, 및 합성재료 등이 적절한 대안 빌딩재료가 된다. 예를 들어, 차량 54가 자기부상(magnetic levitation)수단에 의해 구동되는 경우, 가이드웨이 52a, 52b, 및 가능한 지지 구조물 50을 강화 플라스틱 등의 적절한 비자기성 재료로 구성하는 것이 대개는 바람직하다.

도 1 및 도 2에 보이는 주지의 일체형 지지 구조물 20과 비교해 지지 구조물 50을 구성하는 기둥 60 및 가이드웨이 지지부 70 구성요소의 크기가 보다 작아서 이들 구성요소가 경량화되고 운반을 보다 간편하게 할 수 있다. 그러므로, 이러한 구성요소를 중앙 제조실에서 대량으로 제조한 후, 트럭, 기차, 또는 배 등에 탑재하여 전세계로 운반할 수 있다. 기둥 60이 특별하게 길어야 하는 경우에는, 운반을 쉽게 하기 위하여 부분별(section)로 제조하여 현장에서 조립할 수 있다. 운반을 보다 용이하게 하기 위하여, 운반상 각 부분들을 서로 안으로 끼워지는 크기로 할 수 있다. 기후 및 품질이 잘 제어된 중앙제조실에서 이들 구성요소들을 대량생산하면 생산비가 줄어들고 각 지지 구조물 50의 질이 좋아지는 결과를 낳는다.

바람직한 가이드웨이 지지부에 대한 상세한 설명

본 발명의 기본 골조(framework)내에서, 단일 또는 수개의 가이드웨이를 수용하고, 기둥 60에 대해 최적의 위치에 가이드웨이 52a, 52b를 배치하도록 지지부 70의 특정형상을 쉽게 수정할 수 있다. 예를 들어, 앞에 설명한 것처럼, 도 3a 및 도 3c는 가이드웨이 52a, 52b를 Y형 지지부 70a의 각 단에 배치될 수 있게 하는 Y형 지지부 70a를 보여준다. 도 10e 및 도 10f는 T형 가이드웨이 지지부 70을 보여준다. 유사하게, 도 12a ~ 도 12e에 보이듯이, 지지부 70 및 기둥 60의 단면 형상을 특정설계, 구조, 재료, 또는 미적요구를 수용하도록 수정할 수 있다.

도 4를 참조하면, 오프셋 Y형 가이드웨이 지지부 70b를 사용할 수 있다. 이러한 지지부 70b를 사용하면, 도시된 소정의 오프셋 75로 인해 두개의 가이드웨이 52a, 52b의 중심선 71이 기둥 60의 중심선 73으로부터 옮겨진다. 오프셋 75으로 인해 가이드웨이중 하나(여기서는 가이드웨이 52a)가 기둥 60에 가깝게 배치되며, 그로 인해 차량 54가 인접한 빌딩 등의 장애물과 접촉하는 위험 없이 기둥 60을 현존하는 구조물에 보다 가깝게 배치할 수 있다.

도 5를 참조하면, 하나의 고가 가이드웨이 52a만을 갖는 것이 바람직한 경우에는, 보이는 것처럼 조립식 기둥에 가이드웨이를 직접 배치할 수 있다.

또한, 도 6a ~ 도 8b에 보이듯이, 가이드웨이 지지부 70c는 도 6a ~ 도 8b에 보이는 것처럼 기둥 60으로부터 외팔보형으로 될 수 있다. 도시된 바와 같이 외팔보형 가이드웨이 지지부 70c로 인해 기둥 60이 도로 85에 인접하게 배치된 파운데이션 56a에 단단히 고정될 수 있으며, 그로 인해, 가이드웨이 52a, 52b 아래에 있는 도로의 모든 차선을 교통차량 87이 사용할 수 있다. 하나(도 7a) 또는 두개(도 6a)의 가이드웨이를 외팔보형 가이드웨이 지지부 70c에 고정할 수 있다.

바람직한 지지 구조물 파운데이션에 대한 상세한 설명

각 지지 구조물 50에 대한 파운데이션 56은 특정 지지 구조물이 설치될 위치의 특정 설치상황에 따라 수정할 수 있다. 많은 경우에 도 1a, 3a, 5a, 및 6a에 이미 도시된 바와 같이 종래의 스프레드 파운데이션 56a를 사용하는 것이 바람직하다. 상기의 넓고 얇은 구조물에, 리바(rebar) 철근 콘크리트를 부어서, 앞에 기술된 모든 가이드웨이 지지부 70a, 70b, 70c(도 3a, 4, 5, 6a, 및 7a)에 접합된 기둥 60을 부착하도록 튼튼하고 안정된 파운데이션을 제공하는 것이 바람직하다.

대안적으로, 도 7a~8b에 보이는 바와 같이, 파일 파운데이션 56b를 사용할 수 있다. 파일 파운데이션 56b는 주지의 재료 및 방법으로 파운데이션 재료로 깊은 원통형 구조 86을 형성하기 위하여 지면 58에 원통형 홀을 뚫고, 홀 안을 강철 리바 (rebar) 철근 콘크리트등의 적절한 파운데이션으로 채움으로서 형성된다. 구멍을 뚫음과 동시에 흙을 파내기 위하여 회전식 드릴을 사용하는 것이 파일 파운데이션 56b를 형성하는 하나의 주지 방법이다. 부분별로 만들어지고 드릴과 직경이 동일한 강철 캐슨 파이프(steel cason pipe)를 흙을 파내는 중에 삽입하여 흙을 파내는 동안 토양을 지지하고 파일을 형성하기 위한 몰드(mold)를 형성하도록 한다. 그런후 이미 만들어진 보강 케이지(reinforcement cage)를 몰드에 삽입하고 콘크리트를 안에 부어 굳힌 후 파일 파운데이션 56b를 형성한다.

구조물 86의 끝단은 보이는 것처럼 철근 콘크리트등의 적절한 파운데이션 재료로 형성된 벨드-아웃(belled-out) 부분 88a, 88b를 포함한다. 기둥 60을 파운데이션 56b에 단단히 고정하기 위하여 볼트 64(도 7a)를 사용하는 경우에는, 콘크리트가 굳기 전에 볼트 64를 상부 벨드-아웃 부분 88a내에 고정한다. 대안적으로, 기둥 60을 도 6d에 보이는 것처럼 파운데이션내의 컨포밍 리세스 57 안에 고정하고 적절한 위치에 그라우트로 굳힐 수 있다.

결과적으로 수도관 90 또는 하수관 92등의 지하 시설물을 덮지 않으면서 길고 좁은 파운데이션 56b를 용이하게 배치할 수 있다. 따라서, 파일 파운데이션 56b는 특히 인도 밑에서 작동하는 수개의 지하 시설물을 포함하는 인도 94에 지지 구조물 50을 배치하는데 유용하다. 게다가, 파운데이션 56b는 깊게 들어가고 그것의 벨드-아웃 단부 88a, 88b에 있어서 파운데이션의 전체적인 안전성이 증가되며, 특히 지진 등의 지진상태에 견딜 수 있다.

바람직한 가이드웨이의 상세한 설명

지지 구조물 50은 1973년 1월 16일 공보된 스벤슨의 미국 특허 3,710,727호 및 1998년 12월 8일에 공보된 미국 특허 5,845,581호에 기재된 사항들을 포함하는 매우 많은 가이드웨이 52를 지지할 것이다.

가이드웨이는 현장 외부에서 쉽게 제조하고 설비장소로 쉽게 운반할 수 있는 비교적 작고, 경량인 구성요소들로 형성된다. 도 9a ~ 도 9d에 그러한 가이드웨이 52 하나를 도시한다. 박스 거더 어셈블리 128(box girder assembly)을 형성하기 위하여 서로 평행하게 배치되고 스티프너 플레이트(stiffener plate) 112로 서로 고정된 한 쌍의 조립식 박스 거더, 또는 종방향 I빔 110a, 110b는 사이에 연장되고 이어진(successive) 지지 구조물 50에 의해 지지된다. 상술한 것처럼 모든 가이드웨이 지지부 70a ~ 70c, 또는 기둥 60으로 직접 박스 거더 어셈블리를 지지할 수 있다. 필요한 경우, 도 10a 및 도 10b에 도시된 것처럼 이들 구조물의 측면에 박스 거더 어셈블리를 부착할 수 있다.

바람직하게 긴 I빔으로 형성되고 상부와 외부 방향으로 연장된 헤드 (head) 120을 포함하는, 가이드 레일 118은 도 9a에 도시된 것처럼 상술한 한 쌍의 박스 거더 110a, 110b 사이의 중앙 상부에 고정된다. 바람직하게 강철 보강 콘크리트로 만들어진 차도 122는 보이는 것처럼 박스 거더 110a, 110b의 상부와 가이드 레일 118에 인접하게 배치된다. 박스 거더 110a, 110b, 가이드 레일 118, 스티프너 플레이트 112 및 차도 122는 강철, 보강 플라스틱, 복합 재료, 또는 강도가 높고 가느다란 프리스트레스 콘크리트를 포함하는 임의의 적절한 재료로 만들어질 수 있다.

복수의 구동휠(drive wheel) 124 및 가이드 휠 126을 갖는 레일차량 54는 차도 122를 따라 운행한다. 특히, 차도 122는 구동휠 124를 지지하고, 한편 가이드휠 126은 가이드 레일 118의 상부 바깥쪽으로 연장된 헤드 120을 따라 움직인다.

조립식 구성요소를 사용한다는 면에서, 현장에서 가이드웨이 52를 조립하는것이 간단해진다. 첫째, 박스 거더 어셈블리 128를 형성하기 위하여 볼트 또는 솔더링등의 주지의 방법으로 싸으로 된 박스 거더 110a, 110b를 스티프너 플레이트 112로 서로 단단하게 고정한다. 박스 거더 어셈블리 128은 원격지 또는 현장에서 조립될 수 있다. 그런 후에 박스 거더 어셈블리 128을 수평으로 놓일 위치에 들어올리고 두개의 이어진 지지 구조물 50 사이에 올려 매단다. 그런 후에 박스 거더 어셈블리 128을 각 지지 구조물 50에 고정한다. 다음, 용접 또는 볼트 등의 주지의 수단 및 방법으로 가이드 레일 118을 박스 거더 어셈블리 128의 상부의 적절한 위치에 고정한다. 마지막으로, 몰드를 형성하고 몰드 내에 충분한 두께만큼 정확하게 콘크리트를 부어서 박스 거더 어셈블리 128 위에 차도 122를 만든다.

가이드웨이 52의 어어지는 섹션들을 동일한 방법으로 형성하고 결합하여 연속적으로 이어진 가이드웨이 53을 형성한다. 도 11에 보이는 것처럼, 신축 이음 51(이중 신축기둥이 바람직함)이 확장된 가이드웨이 53를 따라 소정의 거리(가이드웨이 52의 매 4 내지 6섹션이 바람직함)에 제공된다. 그런 경우, 도 10c ~ 도 10d 및 도 11b에 잘 보이는 것처럼, 적절한 재료를 사용하여 지지부 70a, 70b의 크기와 형상을 가이드웨이 53에 가해지는 하중에 맞게 약간 편향하거나 굽도록 만들어 건설한다. 상술한 하중은 기차가 운행하고 정지하는데 걸리는 하중, 온도효과에 따른 재료 팽창, 및 파운데이션을 노멀 세틀링(normal settling)하는데 있어서의 약간의 변위를 포함한다. 상술한 확장된 가이드웨이를 가지면, 정지, 바람, 및 온도하중 등의 세로하중이 신축 이음 51 사이에 가이드웨이 52의 네개의 섹션을 포함하는 확장된 가이드웨이 53에 대하여 다섯개의 기둥 60으로 분산되고, 신축 이음 사이에 가이드웨이 52의 여섯개의 섹션을 포함하는 확장된 가이드웨이 52에 대해서는 일곱개의 기둥으로 분산된다. 이들 하중이 복수의 기둥 60으로 분산되기 때문에 각 기둥이 종래의 기둥보다 가늘고 가벼워질 수 있다.

또한, 곡선형 박스 거더 110a, 110b 및 가이드레일을 곡선 가이드웨이 섹션을 만드는데 사용할 수 있다.

바람직한 특정실시예에 대한 설명

다양한 가이드웨이 지지부 형상 70a,b,c 및 유용한 지지 구조물 파운데이션 56a,b의 견지에서, 이들 구성요소들을 다양하게 조합하면 주어진 프로젝트에 걸맞는 특정 지지 구조물을 수용할 수 있다. 이들 구성요소들의 다양한 조합에 대한 대표적인 예를 다음에 설명하지만, 그것으로 한정되지는 않는다.

구성요소의 첫번째 바람직한 조합이 도 3a ~ 도 3c에 보여진다. 두개의 가이드웨이 52a,b를 지지하는 대칭 Y형 가이드웨이 지지부 70a가 특징이다. 이 지지부은 종래의 스프레드 파운데이션 56a에 놓여진 기둥 60에 고정된다.

도 4는 기둥 60이 두개의 가이드웨이 52a,b를 지지하는 오프셋 Y형 가이드웨이 지지부 70b를 포함하며 종래의 스프레드 파운데이션 56a에 놓이는 두번째 바람직한 조합을 나타낸다. 세번째 바람직한 조합은 도 5에 도시되며, 그 사이에 어떤 독립된 가이드웨이 지지부도 없이 단일 가이드웨이 52a를 지지하는 도 4의 기둥 60 및 파운데이션 56a와 동일하다.

네번째 바람직한 조합이 도 6a~도 6c에 보이며, 외팔보형 가이드웨이 지지부 70c는 두개의 가이드웨이 52a,b를 지지한다. 지지부 70c는 종래의 스프레드 파운데이션 56a에 놓인 기둥 60에 고정된다.

다섯번째 바람직한 조합이 도 7a ~ 도 7b에 보이며, 하나의 가이드웨이 52a를 지지하는 외팔보형 가이드웨이 지지부 70c가 보이며, 지지부 70c는 파일 파운데이션 56b에 놓인 기둥 60에 의해 지지된다. 도 8a ~ 도 8b에 도시된, 여섯번째 바람직한 조합은 다섯번째 바람직한 조합의 기본형상을 포함하나, 외팔보형 가이드웨이 지지부 70c가 두개의 평행한 가이드웨이 52a, 52b를 지지한다.

바람직한 지지 구조물의 건설방법

상술한 바와 같이, 중앙제조실에서 기둥 50 및 가이드웨이 지지부 70a,b,c를 대량생산하는 것이 바람직하다. 대량생산을 하는 특정 방법은 사용되는 재료의 종류에 따라 다르다. 그러나, 강철 리바 철근(steel rebar reinforcement)이 안에 박힌 콘크리트를 사용하는 것이 바람직한 경우에는, 대량 생산과정에 다음 단계가 포함하는 것이 좋다.

첫째, 주지의 재료와 방법으로 기둥의 몰드와 가이드웨이 지지부을 만든다. 둘째, 강철 리바를 몰드에 배치하고 최적의 위치를 정하여 최종 생산물에 최고의 강도를 제공하도록 한다. 셋째, 콘크리트를 몰드에 부어넣고 굳힌다. 넷째, 철근 콘크리트 기둥 및 지지부을 몰드로부터 떼어낸다. 이런 공정을 여러번 반복하여 복수의 기둥 및 지지부을 얻는다. 마지막으로, 상술한 바와 같이 현장에서 조립하기 위하여 충분한 양의 기둥 및 지지부들을 제조실로부터 최종 설비현장까지 운반한다.

바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 원리를 설명하였지만, 이들 실시예는 본 발명의 원리를 벗어나지 않으면서 배치 및 상세한 부분들이 수정될 수 있음을 명백하다. 예를 들어, 기둥 60 및 가이드웨이 지지부 70a,b,c을 쉽게 운반되고 서로 조립될 수 있는 수개의 구성요소 부분들로 형성할 수 있다. 유사하게, 기둥 60, 가이드웨이 지지부 70a,b,c 또는 파운데이션 56a,b의 전체적인 형상을 특정 미학(美學)이나 장애물을 수용하도록 수정할 수 있다. 또한, 원한다면, 기둥 50, 파운데이션 56a,b 및 가이드웨이 지지부 70a,b,c의 크기와 형상을 두개 이상의 가이드웨이를 수용하도록 할 수 있다.

본 발명의 원리를 다양한 실시예에 적용할 수 있다는 면에서, 상세한 실시예만을 기술하나 본 발명의 범위를 한정하지 않음이 명백하다. 첨부된 특허청구범위 및 그와 유사한 것들의 범위 내에서 어떠한 변형실시예도 본 발명에 포함된다.

Claims (19)

1. 파운데이션(foundation);

   상기 파운데이션에 부착되는 크기와 형상을 한 한 단과 마주하는 단을 포함하는 긴 수직기둥; 및

   상기 파운데이션 위에 올려지도록 상기 마주하는 단에 고정된 레일 차량의 폭보다 폭이 좁은 가이드웨이를 포함하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물에 있어서,

   상기 기둥 및 가이드웨이는 서로 조립되지 않은 상태에서 종래의 운반법으로 용이하게 운반할 수 있는 크기와 형상으로 미리 제조되고 개별 구성요소로 형성되고,

   상기 기둥 및 상기 가이드웨이중의 하나는 삽입 리세스(mounting recess)를 포함하고,

   상기 기둥 및 상기 가이드웨이중의 나머지 하나는 상기 리세스에 돌출부를 삽입함으로써 기둥 및 가이드웨이가 실질적으로 서로 고정되는 상기 삽입 리세스에 꼭 맞는 크기의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가이드웨이는 지지부 및 가이드웨이 부분을 포함하며, 상기 지지부는 상기 마주하는 단 및 상기 가이드웨이 부분 사이에 연장됨을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
3. 제 2항에 있어서, 상기 지지부는 상기 기둥으로부터 외팔보형으로 됨을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
4. 제 2항에 있어서, 상기 지지부는 적어도 두개의 가이드웨이를 지지함을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
5. 제 4항에 있어서, 상기 지지부는 Y-형상임을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
6. 제 4항에 있어서, 상기 지지부는 T-형상임을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
7. 제 1항에 있어서, 상기 파운데이션은 스프레드 파운데이션(spread foundation)임을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
8. 제 1항에 있어서, 상기 파운데이션은 파일 파운데이션(pile foundation)임을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
9. 제 8항에 있어서, 상기 파일 파운데이션은 세로 중심선을 갖는 긴 기둥몸체 (shaft), 두개의 말단부, 및 중심부를 포함하고,

   상기 중심부는 외부단을 갖는 단면을 포함하며,

   각 말단부는 기둥의 중심선으로부터 기둥몸체의 중심부의 외부단보다 멀게 형성된 포인트(point)까지 외부로 연장된 벨드-아웃(belled out)부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
10. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 부분은:

    박스 거더를 형성하기 위하여 서로 평행하게 배치되고 함께 고정된 한 쌍의 수평 정렬 조립식 박스 거더(a pair of horizontally aligned prefabricated box girders);

    상기 박스 거더의 상부에 고정된 헤드(head)를 지지하는 수직 웨브 (web)를 포함하는 가이드 레일; 및

    상기 한 쌍의 박스 거더 중 상기 박스 거더의 상부에 위치하는 차도(vehicle runway)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
11. 제 10항에 있어서, 상기 한 쌍의 조립식 박스 거더가 스티프너(stiffener)로 서로 결합됨을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
12. 제 1항에 있어서, 상기 기둥은 서로 결합되어 기둥을 형성할 수 있는 개별 구성요소들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
13. 제 1항에 있어서, 복수의 상기 지지 구조물은 서로 결합되어 고가 가이드웨이를 형성하고, 신축 이음(expansion joint)은 상기 가이드웨이에 인접한 가이드웨이 섹션(section)들 사이에 연장됨을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
14. 제 2항에 있어서, 복수의 상기 지지 구조물은 서로 결합되어 고가 가이드웨이를 형성하고;

    복수의 상기 가이드웨이는 서로 단단하게 결합되어 가이드웨이 섹션을 형성하며;

    상기 지지부는 그 위에 가해지는 하중에 대하여 약간 편향되도록 유연한 재질로 형성되며;

    신축 이음은 상기 가이드웨이의 인접한 가이드웨이 섹션들 사이에 연장됨을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
15. 제 9항에 있어서, 상기 중심부의 단면이 실질적으로 원형임을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
16. 제 2항에 있어서, 상기 지지부의 하나와 상기 기둥이 중공(hollow)임을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
17. 제 2항에 있어서, 상기 지지부의 하나와 상기 기둥이 사각단면을 갖는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
18. 제 2항에 있어서, 상기 지지부 및 상기 기둥 중의 하나가 I-빔인 것을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.
19. 제 2항에 있어서, 상기 지지부 및 상기 기둥 중의 하나가 적어도 다섯개의 측면을 갖는 단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량을 위한 고가 가이드웨이 지지용 지지 구조물.

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