KR101830638B1 - 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물 및 그 시공 방법 - Google Patents
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Abstract
철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화한 초고속 튜브철도에서 교량 형식으로 시공되는 콘크리트 슬래브구조체에 편자형 단면 튜브 쉴드를 결속하여 일체화시킴으로써, 콘크리트 슬래브구조체가 하중을 부담하는 주부재 역할을 하므로 강성 확보가 어렵고 구조 설계가 어려운 강관 구조에 비해 통상적인 교량 설계법으로 용이하게 설계 및 시공할 수 있고, 또한, 상대적으로 가격이 싸고 일반적인 건설재료인 콘크리트 구조를 운송관 시공에 적용함으로써 고가 재료이고 현장 용접접합 등의 별도 공정이 요구되는 강관 구조에 비해 비용을 절감할 수 있으며, 공작 제작의 프리캐스트 콘크리트 슬래브구조체를 적용함으로써 시공 및 교체 작업을 강관 구조에 비해 단순하게 수행할 수 있으며, 또한, 튜브 쉴드를 투명 아크릴 또는 강화 플라스틱 쉴드로 단면을 형성함으로써 운송체의 탑승자가 외부를 조망할 수 있고, 투명 재질의 튜브 쉴드 단면 내에 광전변환소자 필름을 배치함으로써 튜브 쉴드 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행할 수 있는, 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물 및 그 시공 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 초고속 튜브철도용 튜브 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화한 초고속 튜브철도에서 튜브 쉴드(Tube Shield)와 콘크리트 슬래브구조체(Concrete Slab)를 일체화시킨 튜브 구조물 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
초고속 튜브트레인(Super-speed Tube Train)은 자기부상열차가 가지는 속도의 한계를 극복하기 위하여 튜브(Tube)라는 밀폐된 공간을 아진공(Partial Vacuum) 상태로 만들어 주행하는 튜브철도 시스템으로서, 철도의 궤도를 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화하여 동일 출력으로 더 큰 속도를 낼 수 있다. 즉, 초고속 튜브트레인은 궤도를 튜브로 감싸고, 예를 들면, 0.05∼0.4기압의 아진공 상태에서 시속 700㎞ 이상으로 달릴 수 있는 것으로, 현재 독일, 일본, 스위스, 한국 등에서 기초기술 확보를 위한 연구가 진행중이다.
기존의 자기부상열차는 공기저항 및 점착 구동방식의 한계로 인하여 열차의 초고속화에 어려움이 있다. 하지만 초고속 튜브트레인 시스템은 튜브 구조물을 만들고 그 안에서 아진공 상태를 유지하여 공기저항을 줄이며, 선형전동기를 이용하여 비점착(No-adhesive) 구동을 함으로써 700㎞/h 이상의 초고속 운행을 가능하게 한다.
이러한 초고속 튜브트레인 시스템은 튜브 내부를 진공 또는 아진공 상태로 유지하므로 고도의 공기역학적 설계 및 정밀 제어 기술이 요구되며, 튜브의 직경은 4.5m~10m정도이다. 이러한 튜브트레인 시스템의 차량은 초고속 자기부상열차가 유력하며, 가이드웨이 상에서 자기력으로 일정한 간격을 유지하면서 차량을 지지하고 선형전동기로 추진하는 구조이다.
예를 들면, 이러한 초고속 튜브트레인 시스템으로서, 스위스메트로 시스템이 있는데, 이러한 스위스메트로 시스템은 내경이 5m의 양방향 두 개의 터널을 갖는 완전한 지하 구조물로서, 추진에 소요되는 에너지소모를 줄이기 위하여 터널 내압을 저진공으로 유지 기능(0.1기압(10,000 Pa)의 저진공 상태를 발생시키는데 24시간이 걸리도록 진공펌프 시스템을 설치하였다.
도 1은 스위스메트로의 흡인식으로 부상 및 안내가 이루어지는 튜브 운송 시스템을 나타내는 도면으로서, 도 1의 a)는 사시도이고, 도 1의 b)는 정단면도이다.
도 1의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 스위스메트로는 튜브(11)를 아진공 상태로 하고, 상기 튜브(11)의 내측 상부에 열차에서 사용되는 전력을 공급하기 위한 유도급전레일(12)이 구비되고, 상기 유도급전레일(12)과 대향하도록 유도급전기(15)가 열차(14)에 형성되어 전력을 공급받고, 상기 열차(14)의 양 측면에 부상장치(16)와 안내장치(13)를 설치하여 상기 튜브(11)의 양측면으로부터 흡인식에 의해 열차(14)를 부상시킨 후 선형동기전동기(17)를 이용하여 추진되어 고속 주행하도록 한다.
이러한 스위스메트로의 흡인식으로 부상 및 안내가 이루어지는 튜브 운송 시스템은, 아진공 상태의 튜브(11) 내에 서 열차(14)가 운행되므로 공기 저항 및 소음에서 오는 속도의 한계를 극복할 수 있으나, 흡인식 부상에 필요한 공극(Gap)을 유지하는데 매우 정밀한 제어가 요구되고, 이러한 정밀 제어를 하기 위해서는 튜브 구조물에 대한 정밀시공이 요구되어 공사비가 기하급수적으로 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한, 일반 지하구간이 아닌 해저 터널과 같이 특수한 상황에서 터널을 바다 속에서 부양시킬 경우, 조류에 의한 튜브의 유동에 대처하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1015170호에는 "튜브식 자기부상열차"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 튜브식 자기부상열차를 나타내는 정단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 튜브식 자기부상열차는, 내부를 저압 상태로 유지시키도록 외부와 격리되는 튜브(21); 상기 튜브(21)의 내주면과 대응되게 환형으로 형성되어 주행가능하게 배치되며 내부 객실(22a)을 형성시키는 차량(22); 상기 튜브(21)의 내주면에 구비되는 고정자(23a)와 상기 고정자(23a)에 대응되는 상기 차량(22)의 저부에 구비되는 회전자(23b)를 구비하여 상기 튜브(21)의 길이방향으로 추진력을 발생시키는 선형동기전동기(23); 상기 차량(22)을 자기력으로 상시 부상시키되 상기 차량(22)을 상기 튜브(21) 내의 동심축 상에 배치시키는 부상안내수단(24); 및 상기 튜브(21)의 내주면 상부와 이에 대응되는 차량(22)의 외주면에 설치되어 상기 차량(22)에 유도전력 방식으로 전력을 공급시키는 급전장치(25)를 포함하여 구성된다. 여기서, 부상안내수단(24)은 자성체(24a), 전자석(24b), 제어부(24c) 및 감지센서(24d)를 포함할 수 있고, 도면부호 160은 통신장치를 나타낸다.
종래의 기술에 따른 튜브식 자기부상열차에 따르면, 자기부상열차의 주행 중 대기의 공기저항을 최소화시킴으로써 차량의 주행속도를 최상으로 끌어 올릴 수 있으며, 공기마찰을 최소화시킴으로써 소음공해를 방지할 수 있다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2010-90406호에는 "추진 및 안내 일체형 튜브 운송 시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 종래의 기술에 따른 추진 및 안내 일체형 튜브 운송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 추진 및 안내 일체형 튜브 운송 시스템은, 튜브(40); 및 상기 튜브(40) 내부에서 운행되는 초고속 열차로서의 자기 부상 열차(30)로 구성되며, 구체적으로, 열차(30)는 제1 계자부(33), 제2 계자부(31), 전력변환장치(32), 보조바퀴(34) 및 유도급전장치(35)를 구비한다. 튜브(40)는, 반발식 부상판(41), 반발식 안내판(42), 공심형 선형동기전동기 지상 코일(43), 유도급전레일(45) 및 지지단(46)을 포함한다.
튜브(40)의 단면은 원 또는 타원 형상을 이루는 것이 일반적이며, 내부는 공기 저항을 줄이기 위해 아진공 상태를 유지하도록 구성한다. 상기 튜브(40)가 바다 속에서 부양시켜야 하는 해저 터널 등의 경우에는 원의 형상으로, 지상의 터널 등의 경우에는 상부만 원의 형상을 가지는 반원의 형상으로 구성할 수도 있다.
상기 튜브(40)는, 내부의 하부와 하부 양측면으로부터 중앙부를 향해 돌출되어 한 쌍을 이루며 튜브(40)의 길이 방향을 따라 구비되는 지지단(46); 상기 지지단(46)의 상부에 구비되는 부상력을 제공하기 위한 반발식 부상판(41); 상기 지지단(46)의 양측면에 구비되어 안내를 하기 위한 반발식 안내판(42); 상기 지지단(46)의 양측면에 구비되어 추진력을 제공하기 위한 공심형 선형동기전동기 지상 코일(43); 및 열차에 전력을 공급하기 위한 유도급전레일(45)로 구성된다.
부상력을 제공하기 위한 반발식 부상판(41)과 안내에 사용되는 반발식 안내판(42)은 열차(30)에 구비되는 제2 계자부(31) 및 제1 계자부(33)의 고속 이동 시 유도 전류에 의해 발생되는 자기장에 의해 상기 제1 및 제2 계자부와 반발하도록 하는 반발력을 생성하는 장치를 말한다.
공심형 선형동기전동기 지상 코일(43)은, 열차의 저면 중앙부로부터 일부분이 돌출되어 형성되는 하단부의 양측면에 구비되는 제1 계자부(33)와 대향하는 위치에 구비되며, 상기 열차의 제1 계자부(33)와 상호작용하는 것에 의해 열차의 추진력을 제공한다.
종래의 기술에 따른 추진 및 안내 일체형 튜브 운송 시스템은, 열차의 저면에 구비되어 부상력을 제공하기 위한 제2 계자부와 튜브의 지지단의 상단에 구비된 부상력을 제공하기 위한 반발식 부상판을 이용하여 반발식 부상을 달성하고, 열차의 저면 중앙의 일정부분이 돌출되어 형성되는 하단부의 양측면에 제1 자계부를 구비하고 상기 제1자계부와 대향하는 위치에 튜브의 지지단의 양측면에 구비되는 공심형 선형동기전동기 지상 코일에 의해 추진되도록 하고, 동시에 제1 자계부와 지지단의 양측면에 반발식 안내판을 구비하여 제1 계자부와 상호작용하여 열차가 안내되도록 구성한다.
종래의 기술에 따른 추진 및 안내 일체형 튜브 운송 시스템에 따르면, 추진과 안내가 일체형으로 이루어져, 안내를 하기 위한 자장을 형성하는 자계원을 따로 구성하지 않아도 되므로, 열차의 구성요소를 간소화할 수 있으며 제작비용 또한 절감시킬 수 있고, 또한, 부상의 갭(gap)을 정밀하게 제어해야 하는 흡인식 부상에 비해서 반발식으로 부상과 안내를 달성하여 튜브 시공시의 건설비를 현저히 줄일 수 있다.
한편, 최근 개발중인 하이퍼루프(Hyperloop) 시스템은 민간 우주개발업체 스페이스X의 창업자 엘론 머스크(Elon Musk)가 2012년 처음 구상한 것으로, 진공에 가깝게 조성된 지름 3.2m 터널을 만들고 28인승 기차 1량이 그 안을 달리는 시스템이다. 이러한 하이퍼루프 시스템은 이론상 최대 시속은 1223㎞로서, 780㎞ 정도인 여객기의 2배에 달한다.
이러한 하이퍼루프 시스템은 열차 아래에는 자석을 부착하고 터널 바닥은 자기장이 흐르도록 설계한다. 마찰을 최대한 줄이기 위해서는 기차가 살짝 뜬 상태로 달려야 하는데, 이를 위해 열차 뒤에 설치된 팬과 압축기로 터널 속에 남은 공기를 빨아들여 밑으로 뿜어내 공중에 뜬 상태를 유지한다. 이러한 방식을 통해 예를 들면, 30t 무게의 기차를 시속 1200㎞ 이상으로 움직이게 한다. 또한, 자기장을 발생시키는 데 필요한 전기를 공급하기 위해 진공 터널 외벽에 태양광 패널을 설치하고 주위에 풍력 발전기를 설치한다. 특히 하이퍼루프의 건설비는 고속철도 대비 10분의 1밖에 되지 않아 운임도 낮출 수 있다. 한편, 국내의 경우, 한국철도기술연구원이 자기부상 기술과 진공압축 기술을 융합하여 독자적으로 한국형 하이퍼루프인 초고속 캡슐트레인을 개발하여, 시속 700㎞ 시험에 성공하였다.
도 4는 하이퍼루프 초고속 열차 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 하이퍼루프 초고속 열차 시스템을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
이러한 하이퍼루프 초고속 열차 시스템은, 도 4의 a)에 도시된 바와 같이, 두 역 사이에 튜브를 설치하고, 진공펌프를 사용하여 튜브 속의 기압을 0.1기압 이하로 낮춰 공기 저항을 최소화하여 진공에 가까운 아진공 튜브 속을 최고 시속 1,200㎞까지 달리게 하는 기술이다.
이러한 하이퍼루프는 전기자동차 제조업체인 테슬라 모터스와 민간 우주업체 스페이스X의 CEO인 엘론 머스크가 제시한 차세대 이동수단이다. 열차처럼 생기긴 했지만, 실제 작동 방식은 기존 열차와 많이 다르며, 도 4의 b)에 도시된 바와 같이, 하이퍼루프는 기본적으로 진공 튜브(51)에서 운송체를 이동시키는 형태의 운송수단으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 하이퍼루프 운송체는 자기장을 이용해 추진력을 얻고, 바닥으로 공기를 분사해 마찰력을 줄인다. 여기에, 필요한 전력은 튜브(51)의 외벽을 감싼 태양광 패널(52)로 얻는다.
한편, 도 6은 종래의 기술에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 구조물을 나타내는 도면이다.
종래의 기술에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 구조물은, 도 6의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 폐합된 원형의 튜브가 궤도를 감싸도록 시공되며, 강관을 연속적으로 접합하여 구성된 원형단면의 튜브(또는 운송관) 내부를 포드 형태의 운송체가 아음속으로 주행할 수 있게 한다.
하지만, 종래의 기술에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 구조물은, 중공 원형의 튜브(또는 운송관) 단면은 I형 또는 박스형 단면에 비해 단면 2차모멘트가 상대적으로 작아 휨 거동이 주된 거동 형태인 교량 구조에서는 불리한 형상이며, 또한, 원형 강관과 궤도 구조간의 합성을 유도하기 위한 별도의 연결재를 두어야 하며, 특히, 튜브(또는 운송관) 교체가 필요한 경우, 부분적으로 강관과 궤도구조 전체를 절단해야 하는 문제가 있다. 또한, 휨에 취약한 중공 원형 단면의 휨강성을 확보하기 위해 후프(Hoop) 형태의 보강재를 두어야 하며, 휨강성 확보를 위해 경간을 짧게 구성해야 하므로 비용이 증가하는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화한 초고속 튜브철도에서 교량 형식으로 시공되는 콘크리트 슬래브구조체에 편자형 단면 튜브 쉴드를 결속하여 일체화할 수 있는, 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 편자형 단면 튜브 쉴드를 투명 아크릴 또는 강화 플라스틱 쉴드로 단면을 형성함으로써 운송체의 탑승자가 외부를 조망할 수 있고, 투명 재질의 튜브 쉴드 단면 내에 광전변환소자 필름을 배치함으로써 튜브 쉴드 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행할 수 있는, 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물은, 튜브트레인이 주행할 수 있도록 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화하는 초고속 튜브철도용 튜브 구조물에 있어서, 교량 형식으로 시공된 교량 하부구조물의 교각 상에 거치되는 콘크리트 슬래브구조체; 편자 형상의 단면을 갖는 튜브 쉴드로서, 상기 콘크리트 슬래브구조체를 감싸도록 거치된 후 상기 콘크리트 슬래브구조체의 양 측면에 결속하여 일체화되는 편자형 단면 튜브 쉴드; 상기 콘크리트 슬래브구조체와 상기 편자형 단면 튜브 쉴드 사이의 기밀성 유지를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체의 양 측면에 부착되는 고무수지 실링재; 및 상기 편자형 단면 튜브 쉴드를 상기 콘크리트 슬래브구조체에 결속시키는 튜브 쉴드 체결부재를 포함하되, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드, 상기 고무수지 실링재 및 상기 콘크리트 슬래브구조체는 상기 튜브 쉴드 체결부재에 의해 폐합 단면을 갖도록 일체화되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드는 투명 재질의 고강도 플라스틱인 아크릴로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 투명 재질의 튜브 쉴드 단면 내에 광전변환소자(Photovoltaics: PV) 필름을 배치함으로써 상기 튜브 쉴드 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드는 종방향 연결을 위해 에폭시 수지 접합제를 사용하여 접착될 수 있다.
여기서, 상기 콘크리트 슬래브구조체는 공장에서 프리캐스트 제작되고, 휨강성을 확보하도록 두께를 조절하고 프리스트레싱 텐던을 도입할 수 있다.
여기서, 상기 콘크리트 슬래브구조체는 상측 단부에 단차부를 갖고, 상기 교각 상에서 상기 콘크리트 슬래브구조체를 인접 콘크리트 슬래브구조체에 대향시켜 거치하여 소정의 신축이음부를 형성하고, 상기 신축이음부가 상기 콘크리트 슬래브구조체의 하부를 상기 교각 상부로부터 밀폐시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 신축이음부는, 기밀성 확보를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체의 단차부 상면에 배치되는 고무수지 플레이트; 상기 콘크리트 슬래브구조체의 밀폐형 연결 구조를 확보하고, 종방향 벌어짐에 대한 저항 강성을 확보하도록 상기 대향된 콘크리트 슬래브구조체 사이에 삽입되는 역오메가형 강재연결 플레이트; 상기 콘크리트 슬래브구조체의 종방향 압축에 대한 강성을 확보하도록 상기 역오메가형 강재연결 플레이트 상에 삽입되는 고무수지 블록; 및 상기 콘크리트 슬래브구조체의 단차부에서 상기 역오메가형 강재연결 플레이트 및 고무수지 플레이트를 수직 관통하여 상기 콘크리트 슬래브구조체에 체결하는 적어도 하나 이상의 체결볼트를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법은, 튜브트레인이 주행할 수 있도록 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화하는 초고속 튜브철도용 튜브 구조물의 시공 방법에 있어서, a) 교량 시공 방식으로 소정 간격마다 교각을 설치하는 단계; b) 상기 교각 상에 프리캐스트 콘크리트 슬래브구조체를 거치하는 단계: c) 상기 콘크리트 슬래브구조체의 하부가 상기 교각 상부로부터 밀폐되도록 인접 콘크리트 슬래브구조체 사이에 신축이음부를 시공하는 단계; d) 상기 콘크리트 슬래브구조체 상에 가이드웨이를 설치하는 단계; e) 상기 콘크리트 슬래브구조체의 양측면에 고무수지 실링재를 부착하는 단계; f) 편자형 단면 튜브 쉴드가 상기 콘크리트 슬래브구조체를 감싸도록 거치하는 단계; 및 g) 상기 편자형 단면 튜브 쉴드 및 상기 콘크리트 슬래브구조체가 밀폐되도록 튜브 쉴드 체결부재를 사용하여 상기 편자형 단면 튜브 쉴드를 상기 콘크리트 슬래브구조체에 결속하는 단계를 포함하되, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드, 상기 고무수지 실링재 및 상기 콘크리트 슬래브구조체는 상기 튜브 쉴드 체결부재에 의해 폐합 단면을 갖도록 일체화되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 c) 단계는, c-1) 상기 교각 상에서 소정의 신축이음구간을 갖도록 각각 상측 단부에 단차부를 갖는 콘크리트 슬래브구조체를 대향시켜 거치하는 단계; c-2) 기밀성 확보를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체의 단차부 상면에 고무수지 플레이트를 배치하는 단계; c-3) 상기 콘크리트 슬래브구조체의 밀폐형 연결 구조를 확보하고, 종방향 벌어짐에 대한 저항 강성을 확보하도록 상기 대향된 콘크리트 슬래브구조체 사이에 역오메가형 강재연결 플레이트를 삽입하는 단계; c-4) 상기 콘크리트 슬래브구조체의 종방향 압축에 대한 강성을 확보하도록 상기 역오메가형 강재연결 플레이트 상에 고무수지 블록을 삽입하는 단계; 및 c-5) 상기 콘크리트 슬래브구조체의 단차부에서 적어도 하나 이상의 체결볼트를 사용하여 상기 역오메가형 강재연결 플레이트 및 고무수지 플레이트를 수직 관통하여 상기 콘크리트 슬래브구조체에 체결하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화한 초고속 튜브철도에서 교량 형식으로 시공되는 콘크리트 슬래브구조체에 편자형 단면 튜브 쉴드를 결속하여 일체화시킴으로써, 콘크리트 슬래브구조체가 하중을 부담하는 주부재 역할을 하므로 강성 확보가 어렵고 구조 설계가 어려운 강관 구조에 비해 통상적인 교량 설계법으로 용이하게 설계 및 시공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상대적으로 가격이 싸고 일반적인 건설재료인 콘크리트 구조를 운송관 시공에 적용함으로써 고가 재료이고 현장 용접접합 등의 별도 공정이 요구되는 강관 구조에 비해 비용을 절감할 수 있으며, 공작 제작의 프리캐스트 콘크리트 슬래브구조체를 적용함으로써 시공 및 교체 작업을 강관 구조에 비해 단순하게 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 튜브 쉴드를 투명 아크릴 또는 강화 플라스틱 쉴드로 단면을 형성함으로써 운송체의 탑승자가 외부를 조망할 수 있고, 투명 재질의 튜브 쉴드 단면 내에 PV(Photovoltaics, 광전변환소자) 필름을 배치함으로써 튜브 쉴드 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초고속 운송체를 위한 밀폐 단면의 운송체 구조 시공에 용이하게 적용할 수 있다.
도 1은 스위스메트로의 흡인식으로 부상 및 안내가 이루어지는 튜브 운송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 튜브식 자기부상열차를 나타내는 정단면도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 추진 및 안내 일체형 튜브 운송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 하이퍼루프 초고속 열차 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 하이퍼루프 초고속 열차 시스템을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 기술에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 구조물을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 정단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물을 예시하는 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 도면부호 A 부분의 상세도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 튜브식 자기부상열차를 나타내는 정단면도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 추진 및 안내 일체형 튜브 운송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 하이퍼루프 초고속 열차 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 하이퍼루프 초고속 열차 시스템을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 기술에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 구조물을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 정단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물을 예시하는 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 도면부호 A 부분의 상세도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 정단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물을 예시하는 사시도이며, 도 9는 도 8에 도시된 도면부호 A 부분의 상세도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물은, 튜브트레인(110)이 주행할 수 있도록 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화하는 초고속 튜브철도용 튜브 구조물로서, 편자형 단면 튜브 쉴드(120), 튜브 쉴드 체결부재(130), 고무수지 실링재(140) 및 에폭시 수지 접합제(150)를 포함하며, 또한, 가이드웨이(210), 콘크리트 슬래브구조체(220), 교각(230) 및 교좌장치(240)를 포함한다.
콘크리트 슬래브구조체(220)는 교량 형식으로 시공된 교량 하부구조물의 교각(230) 상에 거치된다. 이때, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 공장에서 프리캐스트 제작되고, 휨강성을 확보하도록 두께를 조절하고 프리스트레싱 텐던을 도입할 수 있다.
편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 편자 형상의 단면을 갖는 튜브 쉴드로서, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)를 감싸도록 거치된 후 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 양 측면에 결속하여 일체화된다. 예를 들면, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 투명 재질의 고강도 플라스틱인 아크릴로 형성되고, 이때, 상기 투명 재질의 튜브 쉴드(120) 단면 내에 광전변환소자(Photovoltaics: PV) 필름을 배치함으로써 상기 튜브 쉴드(120) 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 종방향 연결을 위해 에폭시 수지 접합제(150)를 사용하여 접착될 수 있다.
고무수지 실링재(140)는 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)와 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120) 사이의 기밀성 유지를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 양 측면에 각각 부착된다.
튜브 쉴드 체결부재(130)는 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)를 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 결속시키며, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 튜브 쉴드 체결부재(130)에 의해 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120), 상기 고무수지 실링재(140) 및 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 폐합 단면을 갖도록 일체화된다. 예를 들면, 상기 튜브 쉴드 체결부재(130)는 체결볼트일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 볼트와 너트 방식으로 체결할 수도 있다.
구체적으로, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 상측 단부에 단차부를 갖고, 상기 교각(230) 상에서 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)를 인접 콘크리트 슬래브구조체(220)에 대향시켜 거치하여, 도 8의 도면부호 A로 도시된 바와 같이, 소정의 신축이음부를 형성하고, 상기 신축이음부가 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 하부를 상기 교각(230) 상부로부터 밀폐시킬 수 있다.
상기 신축이음부는, 역오메가형 강재연결 플레이트(160), 고무수지 플레이트(170), 고무수지 블록(180) 및 체결볼트(190)를 포함할 수 있다.
고무수지 플레이트(170)는 기밀성 확보를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부 상면에 배치된다.
역오메가형 강재연결 플레이트(160)는 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 밀폐형 연결 구조를 확보하고, 종방향 벌어짐에 대한 저항 강성을 확보하도록 상기 대향된 콘크리트 슬래브구조체(220) 사이에 삽입된다.
고무수지 블록(180)은 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 종방향 압축에 대한 강성을 확보하도록 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 상에 삽입된다.
체결볼트(190)는 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부에서 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 및 고무수지 플레이트(170)를 수직 관통하여 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 체결한다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 다른 예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물은, 도 10에 도시된 바와 같이, U형 궤도(250)에도 적용될 수 있다. 즉, 편자형 단면 튜브 쉴드(120)를 콘크리트 슬래브구조체(220)의 양 측면에 결속하여 일체화시킬 수도 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물은, 강성 확보가 어려운 기존의 중공 강관구조에서 일반적인 교량 형태, 즉, 콘크리트 슬래브구조체로 구성되는 교량 형태로 운송관을 시공함으로써 설계 및 시공에 유리한 운송관 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물은, 일정 간격으로 배치되는 교량 하부구조물의 교각 상에 콘크리트로 제작된 프리캐스트 콘크리트 슬래브구조체를 거치하고, 밀폐 단면을 얻기 위해 투명 아크릴 또는 강화 플라스틱 계열의 튜브 쉴드를 덮어 볼트 체결 등으로 일체화함으로써 튜브 형태의 폐단면 운송관 구조를 제작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물은, 운송체의 하중을 부담하는 콘크리트 슬래브구조체는 고전적인 교량 설계법으로 설계할 수 있으며, 슬래브 두께 조절 및 프리스트레싱 텐던 도입 등을 통하여 휨강성을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물은, 외부 조망을 할 수 없는 강관 단면 운송관과 달리 투명 아크릴 또는 강화 플라스틱 쉴드로 단면을 구성함으로써 운송체의 탑승자가 외부 조망을 할 수 있고, 또한, 투명 재질의 튜브 쉴드 단면 내에 광전변환소자(Photovoltaics: PV) 필름을 두어 튜브 쉴드 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 할 수 있다.
[초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법]
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법은, 튜브트레인(110)이 주행할 수 있도록 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화하는 초고속 튜브철도용 튜브 구조물의 시공 방법으로서, 먼저, 교량 시공 방식으로 소정 간격마다 교각(230)을 설치한다(S110).
다음으로, 상기 교각(230) 상에 프리캐스트 콘크리트 슬래브구조체(220)를 거치한다(S120). 예를 들면, 상기 교각(230) 상에 교량받침인 교좌장치(240)를 설치하고, 상기 교좌장치(240) 상에 각각 인접하는 콘크리트 슬래브구조체(220)를 거치한다.
다음으로, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 하부가 상기 교각(230) 상부로부터 밀폐되도록 인접 콘크리트 슬래브구조체(220) 사이에 신축이음부를 시공한다(S130). 구체적으로, 상기 교각(230) 상에서 소정의 신축이음구간을 갖도록 각각 상측 단부에 단차부를 갖는 콘크리트 슬래브구조체(220)를 대향시켜 거치하고, 다음으로, 기밀성 확보를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부 상면에 고무수지 플레이트(170)를 배치하며, 다음으로, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 밀폐형 연결 구조를 확보하고, 종방향 벌어짐에 대한 저항 강성을 확보하도록 상기 대향된 콘크리트 슬래브구조체(220) 사이에 역오메가형 강재연결 플레이트(160)를 삽입하며, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 종방향 압축에 대한 강성을 확보하도록 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 상에 고무수지 블록(180)을 삽입하고, 이후, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부에서 적어도 하나 이상의 체결볼트(190)를 사용하여 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 및 고무수지 플레이트(170)를 수직 관통하여 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 체결한다.
다음으로, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220) 상에 가이드웨이(210)를 설치한다(S140).
다음으로, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 양측면에 고무수지 실링재(140)를 부착한다(S150).
다음으로, 편자형 단면 튜브 쉴드(120)가 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)를 감싸도록 거치한다(S160). 예를 들면, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 투명 재질의 고강도 플라스틱 계열의 아크릴로 형성되며, 상기 투명 재질의 편자형 단면 튜브 쉴드(120) 단면 내에 광전변환소자(Photovoltaics: PV) 필름을 배치함으로써 상기 튜브 쉴드(120) 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 종방향 연결을 위해 에폭시 수지 접합제(150)를 사용하여 접착시킬 수 있다.
다음으로, 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120) 및 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)가 밀폐되도록 튜브 쉴드 체결부재(130)를 사용하여 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)를 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 결속한다(S170). 이에 따라 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120), 상기 고무수지 실링재(140) 및 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 상기 튜브 쉴드 체결부재(130)에 의해 폐합 단면을 갖도록 일체화된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화한 초고속 튜브철도에서 교량 형식으로 시공되는 콘크리트 슬래브구조체에 편자형 단면 튜브 쉴드를 결속하여 일체화시킴으로써, 콘크리트 슬래브구조체가 하중을 부담하는 주부재 역할을 하므로 강성 확보가 어렵고 구조 설계가 어려운 강관 구조에 비해 통상적인 교량 설계법으로 용이하게 설계 및 시공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상대적으로 가격이 싸고 일반적인 건설재료인 콘크리트 구조를 운송관 시공에 적용함으로써 고가 재료이고 현장 용접접합 등의 별도 공정이 요구되는 강관 구조에 비해 비용을 절감할 수 있으며, 공작 제작의 프리캐스트 콘크리트 슬래브구조체를 적용함으로써 시공 및 교체 작업을 강관 구조에 비해 단순하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 튜브 쉴드를 투명 아크릴 또는 강화 플라스틱 쉴드로 단면을 형성함으로써 운송체의 탑승자가 외부를 조망할 수 있고, 투명 재질의 튜브 쉴드 단면 내에 PV(Photovoltaics, 광전변환소자) 필름을 배치함으로써 튜브 쉴드 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초고속 운송체를 위한 밀폐 단면의 운송체 구조 시공에 용이하게 적용할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 튜브트레인
120: 편자형 단면 튜브 쉴드
130: 튜브 쉴드 체결부재
140: 고무수지 실링재
150: 에폭시 수지 접합제
160: 역오메가형 강재연결 플레이트
170: 고무수지 플레이트
180: 고무수지 블록
190: 체결볼트
210: 가이드웨이
220: 콘크리트 슬래브구조체
230: 교각
240: 교좌장치
250: U형 궤도
120: 편자형 단면 튜브 쉴드
130: 튜브 쉴드 체결부재
140: 고무수지 실링재
150: 에폭시 수지 접합제
160: 역오메가형 강재연결 플레이트
170: 고무수지 플레이트
180: 고무수지 블록
190: 체결볼트
210: 가이드웨이
220: 콘크리트 슬래브구조체
230: 교각
240: 교좌장치
250: U형 궤도
Claims (12)
- 튜브트레인(110)이 주행할 수 있도록 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화하는 초고속 튜브철도용 튜브 구조물에 있어서,
교량 형식으로 시공된 교량 하부구조물의 교각(230) 상에 거치되는 콘크리트 슬래브구조체(220);
편자 형상의 단면을 갖는 튜브 쉴드로서, 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)를 감싸도록 거치된 후 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 양 측면에 결속하여 일체화되는 편자형 단면 튜브 쉴드(120);
상기 콘크리트 슬래브구조체(220)와 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120) 사이의 기밀성 유지를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 양 측면에 부착되는 고무수지 실링재(140); 및
상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)를 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 결속시키는 튜브 쉴드 체결부재(130)를 포함하되,
상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120), 상기 고무수지 실링재(140) 및 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 상기 튜브 쉴드 체결부재(130)에 의해 폐합 단면을 갖도록 일체화되는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화되며,
상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 상측 단부에 단차부를 갖고, 상기 교각(230) 상에서 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)를 인접 콘크리트 슬래브구조체(220)에 대향시켜 거치하여 소정의 신축이음부를 형성시키되,
상기 신축이음부는, 기밀성 확보를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부 상면에 배치되는 고무수지 플레이트(170); 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 밀폐형 연결 구조를 확보하고, 종방향 벌어짐에 대한 저항 강성을 확보하도록 상기 대향된 콘크리트 슬래브구조체(220) 사이에 삽입되는 역오메가형 강재연결 플레이트(160); 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 종방향 압축에 대한 강성을 확보하도록 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 상에 삽입되는 고무수지 블록(180); 및 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부에서 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 및 고무수지 플레이트(170)를 수직 관통하여 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 체결하는 적어도 하나 이상의 체결볼트(190)를 포함하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 투명 재질의 고강도 플라스틱인 아크릴로 형성되는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물. - 제2항에 있어서,
상기 투명 재질의 튜브 쉴드(120) 단면 내에 광전변환소자(Photovoltaics: PV) 필름을 배치함으로써 상기 튜브 쉴드(120) 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물. - 제2항에 있어서,
상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 종방향 연결을 위해 에폭시 수지 접합제(150)를 사용하여 접착되는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 공장에서 프리캐스트 제작되고, 휨강성을 확보하도록 두께를 조절하고 프리스트레싱 텐던을 도입하는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물. - 제1항에 있어서,
상기 신축이음부가 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 하부를 상기 교각(230) 상부로부터 밀폐시키는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물. - 삭제
- 튜브트레인(110)이 주행할 수 있도록 철도의 궤도를 밀폐된 튜브로 감싼 후 진공 또는 아진공 상태로 만들어 공기저항을 최소화하는 초고속 튜브철도용 튜브 구조물의 시공 방법에 있어서,
a) 교량 시공 방식으로 소정 간격마다 교각(230)을 설치하는 단계;
b) 상기 교각(230) 상에 프리캐스트 콘크리트 슬래브구조체(220)를 거치하는 단계:
c) 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 하부가 상기 교각(230) 상부로부터 밀폐되도록 인접 콘크리트 슬래브구조체(220) 사이에 신축이음부를 시공하는 단계;
d) 상기 콘크리트 슬래브구조체(220) 상에 가이드웨이(210)를 설치하는 단계;
e) 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 양측면에 고무수지 실링재(140)를 부착하는 단계;
f) 편자형 단면 튜브 쉴드(120)가 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)를 감싸도록 거치하는 단계; 및
g) 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120) 및 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)가 밀폐되도록 튜브 쉴드 체결부재(130)를 사용하여 상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120)를 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 결속하는 단계를 포함하되,
상기 편자형 단면 튜브 쉴드(120), 상기 고무수지 실링재(140) 및 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)는 상기 튜브 쉴드 체결부재(130)에 의해 폐합 단면을 갖도록 일체화시키며,
상기 c) 단계는, c-1) 상기 교각(230) 상에서 소정의 신축이음구간을 갖도록 각각 상측 단부에 단차부를 갖는 콘크리트 슬래브구조체(220)를 대향시켜 거치하는 단계; c-2) 기밀성 확보를 위해 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부 상면에 고무수지 플레이트(170)를 배치하는 단계; c-3) 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 밀폐형 연결 구조를 확보하고, 종방향 벌어짐에 대한 저항 강성을 확보하도록 상기 대향된 콘크리트 슬래브구조체(220) 사이에 역오메가형 강재연결 플레이트(160)를 삽입하는 단계; c-4) 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 종방향 압축에 대한 강성을 확보하도록 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 상에 고무수지 블록(180)을 삽입하는 단계; 및 c-5) 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)의 단차부에서 적어도 하나 이상의 체결볼트(190)를 사용하여 상기 역오메가형 강재연결 플레이트(160) 및 고무수지 플레이트(170)를 수직 관통하여 상기 콘크리트 슬래브구조체(220)에 체결하는 단계를 포함하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법. - 제8항에 있어서,
상기 f) 단계의 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 투명 재질의 고강도 플라스틱 계열의 아크릴로 형성되는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법. - 제9항에 있어서,
상기 투명 재질의 편자형 단면 튜브 쉴드(120) 단면 내에 광전변환소자(PV) 필름을 배치함으로써 상기 튜브 쉴드(120) 구조 자체가 태양광 발전패널 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법. - 제9항에 있어서,
상기 f) 단계의 편자형 단면 튜브 쉴드(120)는 종방향 연결을 위해 에폭시 수지 접합제(150)를 사용하여 접착되는 것을 특징으로 하는 초고속 튜브철도용 튜브 쉴드와 콘크리트 슬래브구조체를 일체화시킨 튜브 구조물의 시공 방법. - 삭제
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