KR200343907Y1 - Ｐｃ 침목 및 이를 이용한 ｐｃ 침목의 배치구조 - Google Patents

Ｐｃ 침목 및 이를 이용한 ｐｃ 침목의 배치구조 Download PDF

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Abstract

본 고안은 PC(prestressed concrete) 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조에 관한 것이다. 보다 상세하게는 부두 크레인 레일과 같이 선로가 주로 직선적이고 차량이 느리게 이동하는 곳에 효과적으로 사용될 수 있는 부두 크레인 레일용 PC 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조에 관한 것이다. 부두 크레인은 이동속도가 일반 열차보다 느리기 때문에 동하중보다는 정하중이 주로 작용한다. 또한 부두 크레인이 이동하는 선로가 주로 직선적이기 때문에 수평하중보다는 수직하중이 주로 작용한다. 본 고안은 이와 같은 특성들을 고려하여 부두 크레인 레일에 적합한 PC 침목을 제공한다. 또한 본 고안은 레일과 침목본체를 결합함에 있어서 2개의 고정부재(제1고정부재와 제2고정부재)를 사용함으로써 레일과 침목본체의 결합을 견고하게 한다. 또한 본 고안은 PC 침목본체에 레일이 1개씩 배치되도록 함으로써 수평하중이 작게 작용하는 선로 구간에 경제적이고 효과적으로 사용할 수 있는 것이다.

Description

ＰＣ 침목 및 이를 이용한 ＰＣ 침목의 배치구조{Prestressed concrete sleeper and the structure of its arrangement}
본 고안은 PC(prestressed concrete) 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부두 크레인 레일과 같이 선로가 주로 직선적이고 차량이 느리게 이동하는 곳에 효과적으로 사용될 수 있는 부두 크레인 레일용 PC 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조에 관한 것이다.
일반적으로 침목은 철도궤도를 구성하는 요소로서 레일의 간격을 유지하고, 레일로부터 전달되는 차량의 하중을 도상으로 분포시키는 역할을 한다. 대개 침목은 침목본체와 상기 침목본체에 레일을 고정시키기 위한 체결부재를 포함하여 이루어진다.
침목본체는 소정의 강도가 요구되기 때문에 주로 콘크리트 제품으로 제작되고 경우에 따라서는 상기 콘크리트 제품에 철근을 배근하기도 한다. 즉 상기 콘크리트 침목본체에 철근을 배근함으로써 인장응력 또는 휨응력에 효과적으로 대응할 수 있는 것이다.
또한, 종래의 침목본체는 일률적으로 직육면체 형상으로 제작되었는데, 선로 및 상기 선로를 주행하는 차량의 특성에 따라 최적의 형상을 갖는 침목본체를 제작할 필요성이 있다. 예를 들어, 동하중보다는 정하중이 주로 작용하고 수평하중보다는 수직하중이 주로 작용하는 경우에는 침목의 양 단부보다는 레일이 놓여지는 부분의 단면을 더 크게 하든지 아니면 보강부재(철근 또는 강선 등)를 더 배치할 필요가 있다.
한편, 침목본체를 레일과 결합시키기 위해 종래에는 레일과 침목본체를 레일 부근에 위치하는 체결부재를 이용하여 고정시켰는데, 이로 인하여 차량이 운행됨에 따라 진동으로 인해 체결력이 약해지는 단점이 있었다.
본 고안은 상기 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 레일과 PC 침목의 체결을 보다 견고히 할 수 있는 체결부재를 가진 PC 침목을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 고안의 다른 목적은 선로가 직선적이어서 수평하중이 작게 작용하고, 차량의 이동속도가 저속이어서 동하중이 작게 작용하는 경우에 적합하게 사용될 수 있는 PC 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 PC 침목을 나타낸 평면도.
도 2는 도 1의 절개선 A-A에 따른 단면구조의 일실시예를 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 절개선 A-A에 따른 단면구조의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 4는 도 1의 B-B 단면도.
도 5는 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 PC 침목을 나타낸 사시도.
도 6은 도 5의 D-D 단면도.(도 5에서는 레일, 제1고정부재, 제2고정부재 등을 도시하지 않았으나, 도 6에서는 설명의 편의를 위해 레일, 제1고정부재, 제2고정부재 등을 도시함.)
도 7은 본 고안의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 PC 침목의 배치구조를 나타낸 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:레일 11:레일패드
20, 20':침목본체 40:베이스 플레이트
50, 50':제1고정부재 51, 51':제1볼트
52:레일클램프 53:매입전
54:라운드 와셔 60:제2고정부재
61:제2볼트 62, 62':메인 매입전
63:스프링 와셔 70:보강부재
71:강선 72:강선군의 도심
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 PC 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조는, 상부에 레일이 놓여지는 PC 침목본체; 상기 레일과 상기 PC 침목본체 사이에 설치되는 베이스 플레이트; 상기 레일과 상기 베이스 플레이트를 체결시키기 위한 제1고정부재; 및 상기 베이스 플레이트와 상기 PC 침목본체를 체결시키기 위한 제2고정부재;를 구비한다.
바람직하게, 상기 PC 침목본체는, 레일의 길이 방향에 수직한 단면이 레일을 지지하는 평탄부와 상기 평탄부 양측의 하향 경사부가 있는 형상이다.
바람직하게, 상기 제1고정부재는, 천공부가 형성된 레일클램프; 및 상기 베이스 플레이트의 천공부와 상기 레일클램프의 천공부에 삽입되어 상기 레일클램프와 상기 베이스 플레이트를 체결하는 제1볼트와 제1너트;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 상기 제2고정부재는, 상기 PC 침목본체에 설치된 메인 매입전; 상기 베이스 플레이트에 형성된 천공부에 삽입되어 상기 메인 매입전과 체결되는 제2볼트;를 구비한다.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 PC 침목은, 상부에 레일이 놓여지는 PC 침목본체; 상기 레일과 상기 PC 침목본체 사이에 설치되는 베이스 플레이트; 상기 레일과 상기 베이스 플레이트 및 상기 PC 침목본체를 체결시키기 위한 제1고정부재; 및 상기 베이스 플레이트와 상기 PC 침목본체를 체결시키기 위한 제2고정부재;를 구비한다.
바람직하게, 상기 PC 침목본체는, 레일의 길이 방향에 수직한 단면이 레일을 지지하는 평탄부와 상기 평탄부 양측의 하향 경사부가 있는 형상이다.
바람직하게, 상기 제1고정부재는, 상기 PC 침목본체에 설치된 매입전; 천공부가 형성된 레일클램프; 및 상기 레일클램프의 천공부와 상기 베이스 플레이트의 천공부에 삽입되어 상기 매입전과 체결되는 제1볼트;를 구비한다.
바람직하게, 제1고정부재는 숄더 및 레일고정용 스프링클립을 구비하고, 상기 숄더는, 상기 베이스 플레이트의 천공부에 삽입되여 상기 PC 침목본체에 매설되는 스템부; 및 상기 레일고정용 스프링클립과 결합하여 레일을 고정지지하는 헤드부;를 구비한다.
바람직하게, 제2고정부재는, 상기 PC 침목본체에 설치된 메인 매입전; 상기 베이스 플레이트에 형성된 천공부에 삽입되어 상기 메인 매입전과 체결되는 제2볼트;를 구비한다.
바람직하게, 상기 PC 침목본체의 철근군 또는 강선군의 도심은 상기 침목본체 횡단면의 중립축보다 하부(지면쪽)에 위치한다.
본 고안의 다른 측면에 따르면, 적어도 2개 이상의 레일들로 이루어진 선로에 있어서, 상기 각각의 레일 하부에 상기 PC 침목 중 어느 하나가 독립적으로 배치되게 된다.
본 고안의 이러 저러한 실시예들, 양상들, 장점들, 및 특징들은 아래의 상세한 설명에서 밝혀질 것이고, 일 부분은 아래의 상세한 설명을 참조하고 도면들을 참조하거나 본 고안의 실행에 의해 당업자들에게 명백해 질 것이다. 본 고안의 양상들, 장점들, 및 특징들은 수단들, 절차들, 및 첨부된 청구항 및 그 균등물에서 특별히 지적된 결합들에 의해 실현 및 달성된다.
이어지는 상세한 설명에서, 일 부분을 형성하는 첨부된 도면들에 참조부호가 부여되고, 고안이 실행될 수도 있는 특정한 실시예들을 설명하는 방식으로 보여준다. 이러한 실시예들은 당업자가 고안을 실행할 수 있을 만큼 충분히 상세히 설명되고, 다른 실시예들이 이용될 수도 있다는 것과, 본 고안의 범위를 벗어나지 않고 구조적인 변화가 가능하다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 이어지는 상세한 설명은 한정된 의미로 새겨서는 안되고, 본 고안의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 한정된다. 본 고안의 설명에 있어서, 여러 가지 표시는 도면들과 설명의 문맥에 있어서 상대적인 의미로 여겨야 하고, 그 절대적 의미로 해석해서는 안 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 PC 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조를 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 PC 침목의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 PC 침목은, 상부에 레일이 놓여지는 PC 침목본체; 상기 레일과 상기 PC 침목본체 사이에 설치되는 베이스 플레이트; 상기 레일과 상기 베이스 플레이트를 체결시키기 위한 제1고정부재; 및 상기 베이스 플레이트와 상기 PC 침목본체를 체결시키기 위한 제2고정부재;를 구비한다.
도 2는 도 1의 절개선 A-A에 따른 단면구조의 일실시예를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 절개선 A-A에 따른 단면구조의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 도 2 및 도 3의 차이점은 아래에서 설명된다.
상기 PC 침목본체(20)는 통상적인 콘크리트로 제조되고, 상부에 메인매입전(62)이 설치된다. 또한, 경우에 따라서는 침목본체(20)에 매입전(53)이 설치될 수 있다.(도 3 참조) 상기 메인 매입전(62) 또는 매입전(53)은 내부에 암나사가 형성되어 볼트와 체결될 수 있다. 상기 메인 매입전(62) 또는 매입전(53)은 콘크리트를 타설하기 전에 미리 형틀 속에 설치하여 타설한 콘크리트가 경화됨에 따라 콘크리트와 일체가 되어 결합된다. 레일(10)과 베이스 플레이트(40) 사이에 설치되는 레일패드(11)는 상기 레일로부터 오는 하중을 베이스 플레이트(40)로 전달하는 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 상기 제1고정부재(50)는 레일(10)과 PC 침목본체(20)를 체결시키는 것으로서, 천공부가 형성된 레일클램프(52) 및 베이스 플레이트(40)의 천공부와 상기 레일클램프(52)의 천공부에 삽입되어 레일클램프(52)와 베이스 플레이트(40)를 체결하는 제1볼트(51)와 제1너트를 구비한다. 레일클램프(52)는 더블과 싱글이 있는데 도 2에서는 더블이 사용되었다. 제1볼트(51)와 레일클램프(52)사이에 라운드 와셔(54)를 추가로 설치하여 상기 제1볼트(51)가 효과적으로 체결될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 상기 라운드 와셔(54)는 볼트가 헛도는 것을 방지하는 역할을 하거나, 볼트가 과도하게 조여진 경우에는 레일클램프가 손상되는 것을 막는 역할을 한다. 상기 레일클램프(52)는 제1볼트(51)와 제1너트로 체결되어 레일(10)을 고정시키는 역할을 한다.
본 고안에 따른 제1고정부재의 다른 변형예를 도시한 도 3을 참조하면, 제1고정부재(50')는 도 2의 제1고정부재(50)에 비하여 PC 침목본체(20)에 설치된 매입전(53)을 더 구비한다. 즉 제1볼트(51')는 레일클램프(52)의 천공부와 베이스 플레이트(40)의 천공부에 삽입되어 상기 매입전(53)에 체결되기 때문에 레일(10)과 PC 침목본체(20)를 더욱 견고히 체결시킬 수 있다.
도 3에서 도시하지는 않았지만, 상기 제1고정부재로 숄더와 레일 고정용 스프링 클립을 사용할 수도 있다. 상기 숄더의 스템부를 PC 침목본체에 매입하고, 레일 고정용 스프링 클립을 숄더의 스프링 클립 결합공에 삽입하여 레일을 고정할 수 있다. 즉, 숄더는 콘크리트 레일 침목 속으로 매립 고정되는 스템부와, 상기 침목 상부로 돌출하여 상기 레일 고정용 스프링 클립과 결합하여 레일에 대한 고정지지 작용을 제공하는 헤드부를 일체로 하여 주조 형성된 것이다. 이와 같이 본 고안의 PC 침목은 상기한 볼트, 매입전 등의 고정부재 이외에도 상기한 숄더 및 레일 고정용 스프링 클립을 사용할 수 있다.
도 2 및 도 3의 상기 제2고정부재(60)는 침목본체(20)에 설치된 메인 매입전(62)과, 베이스 플레이트(40)에 형성된 천공부에 삽입되어 상기 메인 매입전(62)과 체결되는 제2볼트(61)를 구비한다. 상기 베이스 플레이트(40)와 제2볼트(61) 사이에는 스프링와셔(63)가 설치된다. 상기 스프링와셔(63)는 베이스 플레이트(40)와 상기 제2볼트(61) 사이에 위치하여 상기 제2볼트가 헛도는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 PC 침목은 2개의 고정부재(제1고정부재와 제2고정부재)를 이용하고, 제2고정부재(60)를 제1고정부재(50, 50') 바깥쪽에 위치시킴으로써 차량 이동시의 진동에 따른 체결력 약화를 최대한 방지하는 효과가 있다.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 PC 침목은 침목본체(20) 내부에 철근 또는 강선을 배근하여 강도를 보강한다. 즉, 침목본체(20)의 형틀에 콘크리트를 타설하기 전에 철근군 또는 강선(71)군을 상기 형틀에 설치하고 프리스트레스를 가한 상태에서 콘크리트를 타설한다. 타설한 콘크리트가 어느 정도 경화되고 나면 상기 콘크리트 침목 양 단부에 있는 상기 철근 또는 강선을 절단한다. 이렇게 되면 상기 철근 또는 강선에 가해졌던 인장응력이 콘크리트에 가해지게 되어 상기 PC 침목은 휨응력(인장응력)에 더 강하게 된다. 이와 같이 상기 철근군 또는 강선(71)군은 콘크리트 침목에 작용하는 인장응력(휨응력)에 저항하는 역할을 한다. 따라서, 상기 철근군 또는 강선(71)군의 도심은 PC 침목본체(20)의 횡단면의 중립축보다 하부(지면 쪽)에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 도 4에서 C-C 선은 콘크리트 침목의 횡단면의 중립축을 나타낸다. 도심(72)은 무게중심을 뜻한다. 단면의 중립축은 중립축을 중심으로 한쪽은 인장응력이 작용하고 다른 한쪽은 압축응력이 작용하는 축이다.
침목본체에 배근되는 철근 또는 강선의 갯수나 크기(철근 또는 강선 단면의 지름)는 원하는 강도를 얻기 위해 적절히 증감할 수 있음은 물론이다.
본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 PC 침목은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같다. 도 6은 도 5의 D-D 단면도이다. 도 5에서는 레일, 제1고정부재, 제2고정부재 등을 도시하지 않았으나, 도 6에서는 설명의 편의를 위해 레일, 제1고정부재, 제2고정부재 등을 도시하였다. 도 6에 도시된 바와 같이, 레일(10)의 길이 방향에 수직한 단면의 형상이 레일이 놓여지는 부분 주위의 일정부분은 평평하고 상기 PC 침목본체의 양단부로 갈수록 상기 PC 침목본체의 횡단면의 크기가 작아진다. 적어도 레일이 놓여지는 부분은 평평한 것이 바람직하다. 상기 평평한 부분의 너비는 차량의 하중, 수평하중 및 수직하중을 고려하여 결정할 수 있다. 도 5 및 도 6에서 도면의 참조번호가 도 1 내지 도 4의 참조번호와 동일한 부재는 동일한 기능을 하는 동일한 부재이다.
도 5 및 도 6에서와 같이 레일이 놓여지는 가운데 부분의 두께를 양단부의 두께보다 크게 함으로써 레일로부터 오는 하중에 더 효과적으로 대처할 수 있다. 이는 같은 하중을 받더라도 단면의 크기가 커지면 응력이 작아지기 때문이다. 도 6과 같은 단면을 가진 침목은 선로가 주로 직선적이어서 수평응력이 작고 수직응력이 상대적으로 크고, 또한 차량의 주행속도가 저속이어서 동하중보다는 정하중이 크게 작용하는 경우에 더 효과적이다. 왜냐하면, 수직응력과 정하중이 주로 작용하는 경우에는 레일 직하부에 작용하는 응력이 크고 침목의 양단부로 갈수록 작용하는 응력은 작아진다. 도 6의 PC 침목은 레일이 놓여지는 부분의 단면이 양단부보다 상대적으로 크기 때문에 수직하중과 정하중에 효과적으로 대처할 수 있다. 도 6은 제1볼트(51)가 레일클램프(52) 및 베이스 플레이트(40)를 체결한 것을 나타내고 있지만, 제1볼트(51')를 사용하여 PC 침목본체까지 체결할 수 있다. 즉, PC 침목본체에 매입전을 설치한 후 제1볼트(51')로 상기 레일클램프(52) 및 베이스 플레이트(40)를 관통하여 상기 매입전과 체결하게 할 수 있다. 또한, 제1고정부재로 상기에서 설명한 숄더와 레일 고정용 스프링 클립을 사용할 수도 있다.
한편, 상기 도 1 또는 도 5의 PC 침목을 이용하여 PC 침목을 배치한 구조를살펴보면 도 7과 같다. 즉, 도 7은 도 1 또는 도 5의 PC 침목을 배치한 구조를 나타낸 평면도이다. 즉, 각 PC 침목 상부에 1개의 레일(10)만을 위치시킨 경우이다. 도 7과 같은 PC 침목의 배치는 차량의 속도가 저속이고, 철로 구간이 주로 직선이어서 차량 주행시에 수직응력이 주로 작용하고 수평응력은 작게 발생하는 구간에 적합하다. 이와 같은 PC 침목의 배치구조는 부두 크레인 레일용으로 적합한데, 이는 크레인 차량의 속도가 저속이고 이동하는 경로가 주로 직선적이기 때문이다.
상술한 바와 같이 본 고안에 따른 PC 침목 및 이를 이용한 PC 침목의 배치구조는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 고안은 2개의 고정부재(제1고정부재 및 제2고정부재)를 사용함으로써 레일과 PC 침목의 체결을 보다 견고히 할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 고안은 부두 크레인용 레일처럼 선로가 직선적이어서 수평하중이 작게 작용하고, 차량의 이동속도가 저속이어서 동하중이 작게 작용하는 경우에 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 상부에 레일이 놓여지는 PC 침목본체;
    상기 레일과 상기 PC 침목본체 사이에 설치되는 베이스 플레이트;
    상기 레일과 상기 베이스 플레이트를 체결시키기 위한 제1고정부재; 및
    상기 베이스 플레이트와 상기 PC 침목본체를 체결시키기 위한 제2고정부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PC 침목본체는,
    레일의 길이 방향에 수직한 단면이 레일을 지지하는 평탄부와 상기 평탄부 양측의 하향 경사부가 있는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1고정부재는,
    천공부가 형성된 레일클램프; 및
    상기 베이스 플레이트의 천공부와 상기 레일클램프의 천공부에 삽입되어 상기 레일클램프와 상기 베이스 플레이트를 체결하는 제1볼트와 제1너트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2고정부재는,
    상기 PC 침목본체에 설치된 메인 매입전; 및
    상기 베이스 플레이트에 형성된 천공부에 삽입되어 상기 메인 매입전과 체결되는 제2볼트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  5. 상부에 레일이 놓여지는 PC 침목본체;
    상기 레일과 상기 PC 침목본체 사이에 설치되는 베이스 플레이트;
    상기 레일과 상기 베이스 플레이트 및 상기 PC 침목본체를 체결시키기 위한 제1고정부재; 및
    상기 베이스 플레이트와 상기 PC 침목본체를 체결시키기 위한 제2고정부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PC 침목본체는,
    레일의 길이 방향에 수직한 단면이 레일을 지지하는 평탄부와 상기 평탄부 양측의 하향 경사부가 있는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    제1고정부재는,
    상기 PC 침목본체에 설치된 매입전;
    천공부가 형성된 레일클램프; 및
    상기 레일클램프의 천공부와 상기 베이스 플레이트의 천공부에 삽입되어 상기 매입전과 체결되는 제1볼트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    제1고정부재는 숄더 및 레일고정용 스프링클립을 구비하고,
    상기 숄더는,
    상기 베이스 플레이트의 천공부에 삽입되여 상기 PC 침목본체에 매설되는 스템부; 및
    상기 레일고정용 스프링클립과 결합하여 레일을 고정 지지하는 헤드부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    제2고정부재는,
    상기 PC 침목본체에 설치된 메인 매입전; 및
    상기 베이스 플레이트에 형성된 천공부에 삽입되어 상기 메인 매입전과 체결되는 제2볼트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  10. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 PC 침목본체의 강선군의 도심이 상기 PC 침목본체 횡단면의 중립축보다 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 PC 침목.
  11. 적어도 2개 이상의 레일들로 이루어진 선로에 있어서, 상기 각각의 레일 하부에 상기 제2항 또는 제6항의 PC 침목이 독립적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 PC 침목의 배치 구조.
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