KR20240061983A - 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240061983A
KR20240061983A KR1020220143958A KR20220143958A KR20240061983A KR 20240061983 A KR20240061983 A KR 20240061983A KR 1020220143958 A KR1020220143958 A KR 1020220143958A KR 20220143958 A KR20220143958 A KR 20220143958A KR 20240061983 A KR20240061983 A KR 20240061983A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concrete
reinforcing bars
railway
collision
precast
Prior art date
Application number
KR1020220143958A
Other languages
English (en)
Inventor
염광수
최진혁
Original Assignee
지에스건설 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지에스건설 주식회사 filed Critical 지에스건설 주식회사
Priority to KR1020220143958A priority Critical patent/KR20240061983A/ko
Publication of KR20240061983A publication Critical patent/KR20240061983A/ko

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B5/00—Rails; Guard rails; Distance-keeping means for them
    • E01B5/18—Guard rails; Connecting, fastening or adjusting means therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/002—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
    • E01B2204/10—Making longitudinal or transverse sleepers or slabs in situ or embedding them

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Refuge Islands, Traffic Blockers, Or Guard Fence (AREA)

Abstract

열차 탈선시 인접 철로나 건축물로의 침범을 방지하기 위해 프리캐스트 콘크리트 패널로 형성되는 철도의 침범 방호시설로서, 신속 시공을 위해 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초가 프리캐스트 콘크리트 패널과 후설치 앵커로 연결되고, 후타설 콘크리트 작업을 통해 신속하게 시공할 수 있으며, 또한, 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 콘크리트 패널을 형성함으로써, 열차 충돌시 충돌에너지를 흡수하고, 콘크리트 파편이 비산되어 인명피해나 2차 손상을 발생시키지 않도록 방지할 수 있고, 또한, 기존 선로의 건축한계 외측에 설치되어 내충격 콘크리트로 열차의 충돌하중을 흡수 및 소산시킬 수 있으며, 또한, 교량 외부로 추락과 역사내 열차 충돌이나 플랫폼으로의 침입을 방지할 수 있고, 급곡선부 과속으로 인한 인접 건축물과의 충돌을 방지할 수 있는, 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법이 제공된다.

Description

철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법 {CONCRETE STRUCTURE OF INTRUSION PROTECTION FACILITY FOR RAILWAY, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 열차 탈선시 인접 철로나 건축물로의 침범을 방지하기 위해서 프리캐스트 콘크리트 패널을 형성한 후, 현장에 기시공된 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초 상에 프리캐스트 콘크리트 패널을 삽입 설치하는, 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
현재 교량 등의 구조물에 설치되는 탈선 방호벽(Derailment Guidance Kerb)은 높이가 낮고 설계 충돌하중이 작기 때문에 탈선된 객차가 인접 철로나 터널 벽 또는 교량 구조물과 충돌을 방지하기에는 부족하며, 단지 주행 궤도 방향으로 탈선 구속에만 일부 효과가 있다.
또한, 지금 운행중인 고속열차의 경우, 양 끝에 배치된 동력대차가 열차 전체를 구동하며, 객차 사이의 관절대차가 앞뒤 대차를 강하게 연결하고, 대부분의 충격을 완화함으로써 열차 전체가 탈선하더라도 주변 구조물이나 인명피해를 유발하는 잭나이프 현상이 발생하지 않았다. 여기서, 잭나이프 현상은 객차간 연결부의 저항이 없어서 각각 객차가 탈선 충격으로 인해 잭나이프가 접히듯이 서로 뭉개어 충돌하는 현상이다. 하지만, 향후 각 객차에 동력기관이 분산된 동력분산식 차량이 도입되면, 객차간 연결이 독립되기 때문에 지금과는 달리 탈선 시 잭나이프 현상이 발생할 우려가 있다.
도 1은 열차의 탈선(Derailment)과 침범(Intrusion)의 개념을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가장 빈번하게 발생하는 탈선의 유형은 과속으로 급커브 구간을 통화할 때 발생하므로, 운행속도를 감속하거나 급커브 구간의 레일 위치를 조정하여 탈선을 방지하고 있으나, 여전히 탈선이 발생할 경우에 대한 대비가 없기 때문에 주변 구조물에 광범위한 피해를 유발할 수 있다. 이것은 교량 상부 또는 과선교 구간에서 열차가 운행 중 탈선할 때 교량 하부로 추락하거나 교량 교각과 충돌하여 붕괴를 유발하기도 한다. 특히, 정차역 구간에서 고속열차의 원활한 운행을 위해 정차로와 별개로 중앙에 2개의 고속주행로를 운영하고 있기 때문에, 탈선시 정차된 열차로의 침범하거나 역사 플랫폼으로 진입할 경우 막대한 인명피해를 유발할 수 있다.
또한, 기존에도 이러한 탈선 후 침범을 막기 위한 탈선방호벽(Derailment kerb)이 설치되어 있으나, 높이가 1.0m 이하로 낮고, 단지 150kN의 충돌하중에 저항하도록 설계되어 있기 때문에 방호성능이 매우 부족한 실정이다. 이러한 탈선방호벽은 저속주행 열차의 탈선 구속에 효과적이지만, 인접 철로의 침범(Intrusion)을 막기 어렵다는 한계가 있다.
도 2는 철도의 침범 방호시설의 역할을 구체적으로 설명하기 위한 도면으로서, 도 2의 a)는 교량 추락 방지를 나타내는 도면이고, 도 2의 b)는 인접 철로의 침범 방지를 나타내는 도면이며, 도 2의 c)는 정차중 열차 충돌을 방지하고 역사 플랫폼 진입을 금지시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 2의 a) 내지 c)에 도시된 바와 같이, 기존의 탈선으로만 정의된 현상을 탈선(derailment)과 침범(intrusion)으로 구분해서 침범을 막기 위한 시설이며, 잭나이프 현상은 침범 이후에 발생하는 현상 중 하나이다.
이러한 침범 방호시설은 발생 가능성과 위험도로 평가되는데, 대표적으로 역사 내의 열차의 침범 가능성은 낮지만, 일단 발생하게 되면 인명 및 재산피해가 매우 커서 위험도는 매우 높아진다. 이러한 사태를 방지하고자 침범 방호시설의 도입이 필요한 실정이다. 또한, 현재 역사내 설치된 벽체 구조물의 경우, 단지 방풍벽으로 열차의 고속주행 중에 역사 내의 승객들에게 작용하는 풍압을 막기 위해서 설치되고 있다.
이러한 침범 방호시설은 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초상에 콘크리트를 현장에서 타설하여 형성할 수 있지만, 최근에는 현장에서 콘크리트를 모두 타설해야 하는 방식 대신에 공장에서 사전 제작한 PC(Precast Concrete) 부재를 이용한 건축물의 시공이 활발하게 진행되고 있다. 하지만, PC 벽체의 연결부를 형성하는 것이 용이하지 않기 때문에 건축물의 구조적 안정성과 시공성을 만족하기 어렵다는 한계가 있다. 예를 들면, PC 벽체의 연결부가 협소할 경우, 철근 배근 및 모르타르의 주입이 용이하지 않을 뿐만 아니라 시공상태의 확인이 곤란하기 때문에 연결부를 정밀 시공해야만 한다. 즉, 콘크리트 구조물의 원활한 시공을 위해서는 PC 부재의 연결부에서 발생할 수 있는 시공오차를 극복해야만 한다.
한편, PC 부재의 연결부와 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2001-91697호에는 "루프바를 이용한 피씨 벽체의 이음부위 연결방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 종래의 기술에 따른 클립형 보강재를 사용한 상태의 연결 방법을 나타낸 평면도 및 사시도로서, 시공된 벽체의 단면도를 통해 일측 벽체와 타측 벽체가 연결 시공된 상태를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 클립형 보강재를 사용한 상태의 연결 방법의 경우, 일측 벽체(11)와 타측 벽체(12)의 접합부에 내측으로 오목한 전단 보강부(11a, 12a)를 각각 형성하고, 일측 벽체(11)의 루프바(13)와 타측 벽체(12)의 루프바(14)가 서로 겹쳐지도록 결합한 상태에서 수직 조인트 보강철근(15, 16)을 삽입한 후, 그 위에 다시 클립형 보강재(17)를 끼우고 결합용 모르타르(18)를 충전한다.
이때, 두 프리캐스트 벽체(11, 12)를 연결할 때, 단열성능과 방수성능의 향상은 물론 구조적 일체성을 향상시키고, 시공성 또한 향상시킬 수 있도록, 일측 벽체(11)와 타측 벽체(12)의 루프바(13, 14)를 서로 엇갈리면서 겹치도록 결합한 상태에서 수직 조인트 보강철근(15, 16)을 루프바(13, 14) 사이에 삽입하고, 단단하게 결합된 상태에서 다시 클립형 보강재(17)를 수직 조인트 보강철근(15, 16) 주위에 끼워 넣은 후 모르타르(18)를 충전시킴으로써 안정되고 견고한 결합이 이루어진다.
이때, 일측 벽체(11)와 타측 벽체(12)에 형성되어 있는 전단 보강재(11a, 12a)에 결합용 모르타르(18)가 충전되어 전단 변형을 방지할 수 있다.
종래의 기술에 따른 루프바를 이용한 피씨 벽체의 이음부위 연결방법에 따르면, 프리캐스트 콘크리트 부재의 모서리부가 단순화되어 프리캐스트 부재 공장 제작시 생산효율이 높아지며, 수송 및 조립시에도 파손의 위험이 감소하게 된다. 또한, 시공시에는 연결부가 넓어져서 철근 배근을 정확하게 시공함에 따라 설계에 의한 구조내력을 충분히 확보할 수 있고, 모르타르의 주입이 용이해짐에 따라 밀실하게 충전될 뿐만 아니라 충전상태의 확인도 용이해지고, 또한, 구조 보강이 필요할 경우, 연결부의 추가적인 배근 작업이 용이해진다.
다시 말하면, 종래의 기술에 따른 루프바를 이용한 피씨 벽체의 이음부위 연결방법의 경우, 부재의 루프바와 루프바를 연결할 때, 연결철근들을 이용함으로써 시공시의 부재 오차조절이 가능해져서 구조적 일체성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 구조적 안정성이 향상됨은 물론 시공성을 향상시킬 수 있다.
한편, 아파트나 고층 빌딩 등과 같은 고층의 타워형 건축구조물에서는 지진이나 바람 등의 횡하중에 대한 저항력을 높이기 위하여, 건물 중앙부에 설치되는 계단실 등에는 횡하중에 저항하기 위한 구조벽체를 설치하여, 구조벽체로 하여금 횡하중에 대해 저항력을 발휘하도록 함으로써 건축구조물이 내진성능을 갖도록 형성한다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1109244호에는 "섬유보강 콘크리트로 소성힌지부를 보강한 구조벽체"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4의 a)는 기존의 구조벽체의 소성힌지부에서 인장측 내부와 압축측 내부에 횡구속철근을 배근하여 보강한 상태를 보여주는 개략적인 사시도이고, 도 4의 b)는 종래의 기술에 따른 소성힌지 보강부와 기타 벽체부를 현장에서 분리타설하여 제작되는 구조벽체의 개략적인 투시 사시도이다
도 4의 a)에 도시된 바와 같이, 구조벽체(20)의 소성힌지부 내부에 횡구속철근을 촘촘하게 배근하여 보강하게 되면, 인장측 또는 압축측이 되는 소성힌지부에서의 유효변형률과 강도가 증가하게 되어 소성힌지부의 연성도가 증가되고, 그에 따라 지진 등의 횡하중에 대해서도 안전하게 된다.
그러나 위와 같이 횡구속철근(101)을 이용하여 소성힌지부를 보강하는 종래의 기술은 그 시공성과 반복하중에 대한 저항력에 있어서 문제가 있다. 즉, 얇은 두께를 가지는 구조벽체(20) 내에 횡구속철근(101)을 배근간격을 좁게 하여 촘촘하게 배근하여야 하는데, 이와 같이 좁은 배근간격으로 횡구속철근을 설치하는 경우, 철근의 절곡 작업은 물론이고 철근의 배치 및 종방향 철근과의 결속 작업이 매우 어려워서 시공성이 크게 저하되는 문제점이 있다. 이러한 시공성 저하는 결국 시공비용의 증가뿐만 아니라 공기지연을 가져오게 되어, 시공경제성을 악화시키게 되는 결과를 초래하게 된다
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 도 4의 b)에 도시된 바와 같이, 판 부재로 이루어지는 구조벽체(20)를 구축하기 위하여, 구조벽체(20)의 전체에 대해 종방향 보강철근(21a) 및 상기 종방향 보강철근(21a)과 수직한 횡방향 보강철근(21b)이 각각 간격을 두고 배근된다.
종방향 및 횡방향 보강철근(21a, 21b)이 배근되어 구조벽체(20)의 철근망이 형성된 상태에서 구조벽체(20)의 하부에서, 구조벽체(20)의 폭 방향으로 양측 단으로부터 일정 길이와 높이 부분에, 섬유보강 콘크리트가 타설되어 소성힌지 보강부(21)가 형성된다. 이러한 소성힌지부(21)의 길이와 높이는 구조벽체(20)의 제원과, 구조벽체(20)에 가해지는 하중을 이용하여 통상적인 구조해석을 통해 정해진다.
이와 같이 섬유보강 콘크리트를 타설하여 구조벽체(20)의 철근망 하부 양측에 소성힌지 보강부(21)를 형성하고, 후속하여 구조벽체(20)에서 상기한 소성힌지 보강부(21)를 제외한 나머지 부분 즉, 기타 벽체부(21c)를 위한 보통 콘크리트를 타설하여, 종방향 및 횡방향 보강철근(21a, 21b)으로 이루어진 철근망이 하부 양측은 소성힌지 보강부(21)에 매립되고 철근망의 다른 부분은 별도 타설된 콘크리트에 의한 기타 벽체부(21c)에 매립되는 형태로, 구조벽체(20)가 구축된다.
이에 따라, 섬유보강 콘크리트를 이용한 소성힌지 보강부(21) 및 보통 콘크리트를 이용한 기타 벽체부(21c)가 분리 타설되어 하나의 일체화된 구조벽체(20)를 구축함에 있어서, 소성힌지 보강부(21)와 기타 벽체부(21c)의 일체화를 더욱 강화하고 소성힌지 보강부(21)의 타설을 용이하고 신속하게 수행하기 위하여 접합철물(22)이 이용될 수 있다.
종래의 기술에 따른 섬유보강 콘크리트로 소성힌지부를 보강한 구조벽체의 경우, 소성힌지부 내에 좁은 배근간격으로 횡구속철근을 설치할 필요가 없게 되므로, 철근의 절곡 작업 및 종방향 철근과의 결속 작업 등으로 인한 시공성 저하를 방지할 수 있고, 과다한 양의 철근을 사용하지 않게 되며, 그에 따라 시공비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 공기도 단축시킴에 따라 시공경제성을 향상시킬 수 있다.
한편, 또 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1946601호에는 "부재 연결부를 개선한 더블 PC 벽체 및 그 시공방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 종래의 기술에 따른 부재 연결부를 개선한 더블 PC 벽체에서 패널을 설치하는 것을 나타내는 사시도이다.
종래의 기술에 따른 부재 연결부를 개선한 더블 PC 벽체의 경우, 더블 PC벽체(1)는 제1 PC 패널과 제2 PC 패널로 이루어지며, 제1 PC 패널(31)은 구조물의 내측을 따라 수직으로 설치되어 구조물의 내측벽을 이룬다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 PC 패널(31)은 기초부에 형성된 일측 안착홈(36)을 따라 제1 PC 패널(31)을 안착시켜 설치한다. 여기서, 제1 PC 패널(31)은 기초부의 상부 쪽으로 소정 높이 이격되도록 견인된 상태에서 제1 PC 패널(31)의 저면으로 돌출되는 수직철근(40)이 기초부에 구비된 슬리브관(32)의 위치에 위치되도록 조절하고, 이 상태에서 제1 PC 패널(31)을 서서히 하강시켜 수직철근(40)이 슬리브관(32)의 내부로 삽입되도록 하여 안착홈(33)에 안착된다.
이때, 안착홈(33)의 상면에는 소정 두께를 가지는 복수 개의 쉼플레이트가 미리 설치된 상태에서 제1 PC 패널(31)이 안착홈(33)에 안착되고, 이에 의해 제1 PC 패널(31)의 저면과 안착홈(33) 사이에 소정 간격 이격된 틈이 형성되어 제1 PC 패널(31)이 설치될 수 있다.
종래의 기술에 따른 부재 연결부를 개선한 더블 PC 벽체에 따르면, 제1 및 제2 PC 패널의 하부에 슬리브관이 삽입되지 않으므로 공장에서 제1 및 제2 PC 패널의 제조시 슬리브관을 철근에 일일이 배치하고 슬리브관의 구멍을 막는 작업이 따로 요구되지 않으므로 제조가 용이하면서도 제조비용을 절감할 수 있다.
한편, 또 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-2130115호에는 "철도용 일탈방호시설 패널 및 이를 이용한 충돌하중 측정시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 종래의 기술에 따른 철도용 일탈방호시설 패널의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 종래의 기술에 따른 철도용 일탈방호시설 패널(50)은, 차륜충돌하중 측정패널, 충돌차륜 횡방향접촉 측정판, 로드셀 및 전단게이지 설치앵커(51)를 포함한다.
철도용 일탈방호시설 패널(50)은 콘크리트궤도 슬래브(TCL: Track Concrete Layer: 60) 중앙 상면에, 기존 DCP 패널과 동일한 형태로 제작하되, 일측면에 차륜충돌하중 측정이 가능한 차륜충돌하중 측정패널(ILMP: Impact Loading Measurement Panel)을 전단게이지 설치앵커(SAIA: Shear Gage Installation anchor)(51)을 이용하여 고정 설치하여 형성된다.
이때, 차륜충돌에 의하여 차륜충돌하중 측정패널에는 수평방향의 충돌하중(P2)이 작용하게 되며, 충돌하중(P2)에 의하여 전단게이지 설치앵커(51)에 전단력이 발생하게 되므로, 이를 전단게이지(52)로 측정하여 차륜충돌하중 측정패널 전단거동을 검증할 수 있다.
종래의 기술에 따른 철도용 일탈방호시설 패널에 따르면, 기존 DCP 패널과 같이 콘크리트궤도 슬래브(TCL)에 고정 설치되도록 한 상태에서 열차의 탈선에 의한 순간적으로 발생하는 차륜의 충격하중과 충격하중에 의한 전단력을 즉시 측정할 수 있기 때문에 정밀한 철도용 일탈방호시설 패널의 내구성 및 안정성을 검증할 수 있다
한편, 열차의 탈선 이후 완전히 인접 철로나 건축물로 열차가 침범하지 않도록 객차 또는 동력차의 충돌하중에 저항하고 충돌에너지를 소산해서 탈선 전에 운행중인 공간으로 열차를 재진입시켜야 한다. 이에 따라, 충돌에너지를 흡수하고 충돌시 콘크리트 파편이 비산되어 인명피해나 2차 손상을 발생시키지 않는 철도용 침범 방호시설이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허번호 제10-2130115호(등록일: 2020년 6월 29일), 발명의 명칭: "철도용 일탈방호시설 패널 및 이를 이용한 충돌하중 측정시스템" 대한민국 등록특허번호 제10-0674357호(등록일: 2007년 1월 19일), 발명의 명칭: "급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조" 대한민국 공개특허번호 제2019-0078830호(공개일: 2019년 7월 5일), 발명의 명칭: "철도용 일탈방호시설 및 그 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1109244호(등록일: 2012년 1월 17일), 발명의 명칭: "섬유보강 콘크리트로 소성힌지부를 보강한 구조벽체" 대한민국 등록특허번호 제10-1946601호(등록일: 2019년 1월 31일), 발명의 명칭: "부재 연결부를 개선한 더블 PC 벽체 및 그 시공방법" 대한민국 공개특허번호 제2001-91697호(공개일: 2001년 10월 23일), 발명의 명칭: "루프바를 이용한 피씨 벽체의 이음부위 연결방법"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열차 탈선시 인접 철로나 건축물로의 침범을 방지하기 위해 프리캐스트 콘크리트 패널로 형성되는 철도의 침범 방호시설로서, 신속 시공을 위해 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초가 프리캐스트 콘크리트 패널과 후설치 앵커로 연결되고, 후타설 콘크리트 작업을 통해 신속하게 시공할 수 있는, 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 콘크리트 패널을 형성함으로써, 열차 충돌시, 충돌에너지를 흡수하고, 콘크리트 파편이 비산되어 인명피해나 2차 손상을 발생시키지 않도록 방지할 수 있는, 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 기존 선로의 건축한계 외측에 설치되어 내충격 콘크리트로 열차의 충돌하중을 흡수 및 소산시킬 수 있는, 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물은, 후천공 앵커홀이 천공 형성되고, 상기 후천공 앵커홀에 후설치 앵커가 설치되는 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초; 각각 수직 주철근 및 수평철근이 매립된 콘크리트 패널로서, 공장에서 사전에 프리캐스트 제작되며, 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초 또는 기초 상에 기설치된 후설치 앵커에 설치되는 프리캐스트 콘크리트 패널; 및 상기 프리캐스트 콘크리트 패널 사이에 각각 형성되어 상기 프리캐스트 콘크리트 패널을 이음 연결하도록 수평연결 철근이 설치되고, 현장에서 모르타르를 주입하여 형성되는 연결부를 포함하되, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널은 철도의 침범 방호시설로 사용될 수 있도록 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 제작되며; 상기 충돌저항 콘크리트 조성물은, 100중량부의 시멘트, 55~70중량부의 물, 56~70중량부의 슬래그 미분말, 290~350중량부의 굵은골재로 이루어지고, 시멘트와 슬래그 미분말의 0.8~1.5중량%의 고성능 감수제가 첨가되며, 0~1.5%의 부피비를 갖는 유기섬유가 혼입되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 충돌저항 콘크리트는, 열차 충돌에너지를 소산하고 충돌시 콘크리트 파편의 비산을 방지할 수 있도록 휨강도가 5MPa 이상이고 휨 연직 변형이 4㎜ 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 충돌저항 콘크리트에 혼입되는 유기섬유는 길이 12~60㎜의 매크로 유기섬유인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 후설치 앵커는 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초 상에 천공 형성된 후천공 앵커홀과 상기 프리캐스트 콘크리트 패널에 형성된 앵커 삽입홀에 삽입되어 서로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널 각각은, 수직 방향으로 매립되는 수직 주철근; ⊃형태 또는 ⊂형태의 폐합 원형 단부를 갖고 수평 방향으로 매립되는 수평철근; 및 상기 수직 주철근 및 수평철근을 상하로 연결하도록 매립되는 전단철근 또는 간격재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연결부는 ㄷ자형 수평연결 철근을 구비하여 상기 프리캐스트 콘크리트 패널로부터 돌출된 ⊃형태 또는 ⊂형태의 수평철근과 서로 겹침 이음한 후, 모르타르를 주입하여 마감 시공될 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법은, a) 기시공된 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초에 후천공 앵커홀을 천공 형성한 뒤, 상기 후천공 앵커홀에 후설치 앵커를 삽입 설치하는 단계; b) 충돌저항 콘크리트를 사용하여 제작되며, 앵커 삽입홀이 형성된 프리캐스트 콘크리트 패널을 상기 후설치 앵커 위치에 맞게 정렬하여 설치하는 단계; c) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 연결부에 수평연결 철근을 조립 설치하는 단계; d) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 연결부에 격자형 보강재와 거푸집 대용 폴리우레아를 설치하는 단계; 및 e) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 연결부에 모르타르를 타설 및 경화시켜 연결부를 완성하는 단계를 포함하되, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널은 철도의 침범 방호시설로 사용될 수 있도록 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 제작되며; 상기 충돌저항 콘크리트 조성물은, 100중량부의 시멘트, 55~70중량부의 물, 56~70중량부의 슬래그 미분말, 290~350중량부의 굵은골재로 이루어지고, 시멘트와 슬래그 미분말의 0.8~1.5중량%의 고성능 감수제가 첨가되며, 0~1.5%의 부피비를 갖는 유기섬유가 혼입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법은, f) 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초 상에 형성된 프리캐스트 콘크리트 패널에 콘크리트를 타설하거나 실링재를 주입하여 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공을 완료하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열차 탈선시 인접 철로나 건축물로의 침범을 방지하기 위해 프리캐스트 콘크리트 패널로 형성되는 철도의 침범 방호시설(Intrusion Protection Facility)로서, 신속 시공을 위해 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초가 프리캐스트 콘크리트 패널과 후설치 앵커로 연결되고, 후타설 콘크리트 작업을 통해 신속하게 시공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 콘크리트 패널을 형성함으로써, 열차 충돌시, 충돌에너지를 흡수하고, 콘크리트 파편이 비산되어 인명피해나 2차 손상을 발생시키지 않도록 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존 선로의 건축한계 외측에 설치되어 내충격 콘크리트로 열차의 충돌하중을 흡수 및 소산시킬 수 있고, 탈선한 열차의 침범을 방지할 수 있으며, 또한, 교량 외부로 추락과 역사내 열차 충돌이나 플랫폼으로의 침입을 방지할 수 있고, 급곡선부 과속으로 인한 인접 건축물과의 충돌을 방지할 수 있다.
도 1은 열차의 탈선과 침범의 개념을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 철도의 침범 방호시설의 역할을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 클립형 보강재를 사용한 상태의 연결 방법을 나타낸 평면도 및 사시도이다.
도 4의 a)는 기존의 구조벽체의 소성힌지부에서 인장측 내부와 압축측 내부에 횡구속철근을 배근하여 보강한 상태를 보여주는 개략적인 사시도이고, 도 4의 b)는 종래의 기술에 따른 소성힌지 보강부와 기타 벽체부를 현장에서 분리타설하여 제작되는 구조벽체의 개략적인 투시 사시도이다
도 5는 종래의 기술에 따른 부재 연결부를 개선한 더블 PC 벽체에서 패널을 설치하는 것을 나타내는 사시도이다.
도 6은 종래의 기술에 따른 철도용 일탈방호시설 패널의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물을 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 프리캐스트 콘크리트 패널의 외형도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 수평철근 및 수직 주철근이 개별적으로 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 매립되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 수평철근 및 수직 주철근이 조립되어 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 매립되는 것을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 전단철근이 매립되는 것을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 간격재가 매립되는 것을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 의 시공방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 15a 내지 도 15d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법을 구체적으로 설명하기 위한 사시도들이다.
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.
[철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물을 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물을 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)은, 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110), 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 및 제1 및 제2 연결부(150, 160)를 포함하여 구성된다.
콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110)는 후천공 앵커홀(h)이 천공 형성되고, 상기 후천공 앵커홀(h)에 후설치 앵커(111)가 설치된다.
제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)은 각각 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)이 매립된 콘크리트 패널로서, 공장에서 사전에 프리캐스트 제작되며, 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110) 상에 기설치된 후설치 앵커(111)의 위치에 막제 정렬하여 설치된다. 즉, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)은 철도의 침범 방호시설로 사용될 수 있도록 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 제작된다.
제1 및 제2 연결부(150, 160)는 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 사이에 각각 형성되어 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 이음 연결하도록 수평연결 철근(151)이 설치되고, 현장에서 모르타르를 주입하여 제1 및 제2 연결부(150, 160)가 완성된다.
또한, 후술하는 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 각각은 충돌저항 콘크리트로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)의 저면에는 앵커 삽입홀(h1)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)의 경우, 후술하는 바와 같이, 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)이 전단철근(123) 또는 간격재(124)과 조립된 조립 철근이 매립될 수 있다.
이에 따라, 후설치 앵커(111)가 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110) 상에 천공 형성된 후천공 앵커홀(h)과 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)에 형성된 앵커 삽입홀(h1)에 삽입되어 연결될 수 있고, 이후, 후술하는 제1 및 제2 연결부(150, 160)의 시공이 완료된 후, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널에 콘크리트를 타설하거나 실링재를 주입하여 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110)와 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 일체화시킬 수 있다.
제1 및 제2 연결부(150, 160)는 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 사이에 각각 형성되어 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 이음 연결하도록 수평연결 철근(151)이 설치되고, 현장에서 모르타르를 주입하여 연결부가 완성된다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)의 경우, 신속 시공을 위해서 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 사전 제작한 후, 현장에서 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)과 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110)를 후설치 앵커(111)로 연결할 수 있고, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)의 연장방향으로 제1 및 제2 연결부(150, 160)를 설치하고, 수평연결 철근(151)으로 조립하고 모르타르를 주입 및 경화시킴으로써 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)을 시공할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)의 경우, 열차 충돌에너지를 소산하고 충돌시 플랫폼 등으로 콘크리트 파편의 비산을 방지하기 위해서, 휨강도가 5MPa 이상이고 휨 연직 변형이 4㎜ 이상인 충돌저항 콘크리트로 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 형성하되, 상기 충돌저항 콘크리트 조성물은 유기섬유 중에서 매크로섬유와 마이크로섬유를 추가할 수 있으며, 길이 12~60㎜의 매크로(macro) 유기섬유를 적용하는 것이 바람직하다.
아래의 [표 1]은 본 발명의 실시예에 따라 매크로섬유를 혼입한 충돌저항 콘크리트와 일반 콘크리트 및 마이크로섬유를 혼입한 섬유보강 콘크리트의 휨연성을 비교하기 위한 콘크리트 배합표이다.
예를 들면, 제1 실시예로서 [표 1]에 나타난 비율로 배합하되, 유기섬유를 혼입하지 않은 일반콘크리트 조성물로 제조하였다. 또한, 제2 실시예로서, 제1 실시예에 추가적으로 마이크로섬유를 부피비로 0.25% 혼입한 유기섬유보강 콘크리트 조성물을 제조하였다. 또한, 제3 실시예로서, 제1 실시예에 추가적으로 매크로섬유를 부피비로 1.0% 혼입한 충돌저항 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이와 같이 제1 내지 제3 실시예에 따라 제조된 콘크리트 조성물은 20℃ 조건에서 28일간 표준양생 후 KS F2566 또는 ASTM C1609의 휨인성 시험방법에 따라 휨인성과 압축강도를 측정하였다. 실험결과에 따르면, 제1 실시예에 추가적으로 매크로섬유를 혼입한 제3 실시예가 본 발명의 실시예에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널용 충돌저항 콘크리트에 대한 휨인성과 압축강도를 만족하는 것으로 나타났다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 프리캐스트 콘크리트 패널의 외형도로서, 도 9의 a)는 프리캐스트 콘크리트 패널의 외형을 나타내고, 도 9의 b)는 프리캐스트 콘크리트 패널의 하부에 앵커 삽입홀이 형성된 것을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 제1 프리캐스트 콘크리트 패널(120)의 경우, 도 9의 a)에 도시된 바와 같은 형태로 공장에서 프리캐스트 제작되며, 이때, 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초에 설치된 후설치 앵커가 삽입될 수 있도록 앵커 삽입홀(h1)이 미리 형성될 수 있다.
또한, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 수평철근 및 수직 주철근이 개별적으로 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 매립되는 것을 나타내는 도면으로서, 도 10의 a)는 수평철근이 매립된 프리캐스트 콘크리트 패널을 나타내고, 도 10의 b)는 수직 주철근이 매립된 프리캐스트 콘크리트 패널을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 제1 프리캐스트 콘크리트 패널(120)의 경우, 도 10의 a)에 도시된 바와 같이, 수평철근(122)만 매립된 형태로 제작되거나, 또는 도 10의 b)에 도시된 바와 같이, 수직 주철근(121)만 매립된 형태로 제작될 수 있다.
또한, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 수평철근 및 수직 주철근이 조립되어 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 매립되는 것을 나타내는 도면으로서, 도 11의 a)는 수평철근 및 수직 주철근의 조립 철근을 나타내고, 도 11의 b)는 수평철근 및 수직 주철근의 조립 철근이 매립된 프리캐스트 콘크리트 패널을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)에서 제1 프리캐스트 콘크리트 패널(120)의 경우, 도 11의 a)에 도시된 바와 같이, 수평철근 및 수직 주철근을 결합하여 조립 철근을 형성할 수 있고, 또한, 도 11의 b)에 도시된 바와 같이, 수평철근 및 수직 주철근이 결합된 조립 철근을 매립하여 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작할 수 있다.
또한, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 전단철근이 매립되는 것을 나타내는 도면으로서, 도 12의 a)는 전단철근을 나타내고, 도 12의 b)는 전단철근이 매립된 프리캐스트 콘크리트 패널을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)에서 제1 프리캐스트 콘크리트 패널(120)의 경우, 도 12의 a)에 도시된 바와 같은 형태의 전단철근(123)을 사용하여 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)과 조립할 수 있으며, 또한, 도 12의 b)에 도시된 바와 같이, 수직 주철근(121), 수평철근(122) 및 전단철근(123)이 조립된 조립 철근을 제1 프리캐스트 콘크리트 패널(120)에 매립할 수 있다. 즉, 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)을 용접 연결하지 않고도 상기 전단철근(123)을 사용하여 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)을 결합시킬 수 있다.
또한, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에서 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 간격재를 매립되는 것을 나타내는 도면으로서, 도 13의 a)는 간격재를 나타내고, 도 13의 b)는 간격재가 매립된 프리캐스트 콘크리트 패널을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)에서 제1 프리캐스트 콘크리트 패널(120)의 경우, 도 13의 a)에 도시된 바와 같은 형태의 간격재(124)를 사용하여 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)과 조립할 수 있으며, 또한, 도 13의 b)에 도시된 바와 같이, 수직 주철근(121), 수평철근(122) 및 간격재(124)가 조립된 조립 철근을 제1 프리캐스트 콘크리트 패널(120)에 매립할 수 있다. 즉, 상기 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)을 용접 연결하지 않고도 간격재(124)를 사용하여 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)을 결합시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에 따르면, 철도용 침범 방호시설인 프리캐스트 콘크리트(PC) 방호벽으로서, 열차 탈선 이후 완전히 인접 철로나 건축물로 열차가 침범하지 않도록 열차의 침범을 방지할 수 있다. 이때, 신설역사의 경우 침범 방호시설은 현장 타설로 제작되며, 기존 역사의 경우는 전술한 기존의 방풍벽을 해체한 후 신속한 교체 시공을 위해 프리캐스트 콘크리트 패널로 시공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에 따르면, 열차 탈선시 침범을 방지할 수 있다. 이때, 프리캐스트 콘크리트 패널 내에 기본적으로 배근되는 수평철근(122) 및 수직 주철근(121) 외에 추가적으로 전단철근(123) 및 간격재(124)가 더 구비되어 열차충돌 하중에 저항할 수 있다.
[철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법]
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 의 시공방법을 나타내는 동작흐름도이고, 도 15a 내지 도 15c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법을 구체적으로 설명하기 위한 사시도들이다.
도 14, 도 15a 내지 도 15c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 의 시공방법은, 먼저, 도 15a에 도시된 바와 같이,기시공된 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110)에 후천공 앵커홀(h)을 천공 형성한 뒤, 상기 후천공 앵커홀(h)에 후설치 앵커(111)를 삽입 설치한다.
다음으로, 도 15b에 도시된 바와 같이, 충돌저항 콘크리트를 사용하여 제작되며, 앵커 삽입홀(h1)이 형성된 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 상기 후설치 앵커(111)의 위치에 맞게 정렬하여 설치한다(S120). 이때, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)에는 각각 앵커 삽입홀(h1)이 형성되도록 프리캐스트 제작한다.
다음으로, 도 15c에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 제1 및 제2 연결부(150, 160)에 수평연결 철근(151)을 조립 설치한다(S130). 여기서, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 각각은, 수직 방향으로 매립되는 수직 주철근(121); ⊃형태 또는 ⊂형태의 폐합 원형 단부를 갖고 수평 방향으로 매립되는 수평철근(122); 및 상기 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)을 상하로 연결하도록 매립되는 전단철근(123) 또는 간격재(124)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널로부터 돌출된 ⊃형태 또는 ⊂형태의 수평철근(122)을 서로 겹치게 한 후, ⊃형태 또는 ⊂형태의 수평철근(122)을 함께 관통하여 설치되는 ㄷ자형 수평연결 철근(151)을 구비하여 겹침 이음한 후, 제1 및 제2 연결부(150, 160)에 모르타르를 주입하여 마감 시공할 수 있다.
다음으로, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 제1 및 제2 연결부(150, 160)에 격자형 보강재와 거푸집 대용 폴리우레아를 설치한다(S140). 여기서, 상기 격자형 보강재는 와이어메쉬 또는 FRP 그리드일 수 있고, 상기 격자형 보강재 상에 급속경화 고인성 폴리우레아를 뿜칠하여 거푸집 대용으로 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 제1 및 제2 연결부(150, 160)에 모르타르를 타설 및 경화시켜 연결부를 완성한다(S150). 즉, 상기 격자형 보강재와 폴리우레아를 거푸집 대용으로 사용하여 모르타르를 타설함으로써 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 제1 및 제2 연결부(150, 160)를 완성할 수 있다.
다음으로, 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110) 상에 형성된 프리캐스트 콘크리트 패널에 콘크리트를 타설하거나 실링재를 주입하여 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)의 시공을 완료한다(S160).
여기서, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)은 철도의 침범 방호시설로 사용될 수 있도록 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 제작되며, 상기 충돌저항 콘크리트 조성물은, 100중량부의 시멘트, 55~70중량부의 물, 56~70중량부의 슬래그 미분말, 290~350중량부의 굵은골재로 이루어지고, 시멘트와 슬래그 미분말의 0.8~1.5중량%의 고성능 감수제가 첨가되며, 0~1.5%의 부피비를 갖는 유기섬유가 혼입되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 충돌저항 콘크리트는, 열차 충돌에너지를 소산하고 충돌시 콘크리트 파편의 비산을 방지할 수 있도록 휨강도가 5MPa 이상이고 휨 연직 변형이 4㎜ 이상으로 형성하며, 또한, 상기 충돌저항 콘크리트에 혼입되는 유기섬유는 길이 50㎜ 이상의 매크로 유기섬유인 것이 바람직하다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 철도용 침범 방호시설인 콘크리트 구조물로서, 열차 탈선 이후 완전히 인접 철로나 건축물로 열차가 침범하지 않도록 열차의 침범을 방지할 수 있다. 이때, 프리캐스트 콘크리트 패널 내에는 기본적으로 배근되는 수평철근 및 수직 주철근 외에 추가적으로 전단철근과 간격재가 더 구비되어 열차충돌 하중에 저항할 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.
100: 침범 방호시설의 콘크리트 구조물
110: 콘크리트 베이스 슬래브(Concrete Base Slab) 또는 기초
120, 130, 140: 제1,2,3 프리캐스트 콘크리트 패널
150, 160: 제1, 제2 연결부
111: 후설치 앵커 121: 수직 주철근
122: 수평철근 123: 전단철근
124: 간격재 151: 수평연결 철근
h: 후천공 앵커홀 h1: 앵커 삽입홀

Claims (10)

  1. 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물에 있어서,
    후천공 앵커홀(h)이 천공 형성되고, 상기 후천공 앵커홀(h)에 후설치 앵커(111)가 설치되는 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110);
    각각 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)이 매립된 콘크리트 패널로서, 공장에서 사전에 프리캐스트 제작되며, 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110) 상에 기설치된 후설치 앵커(111)에 설치되는 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140); 및
    상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 사이에 각각 형성되어 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 이음 연결하도록 수평연결 철근(151)이 설치되고, 현장에서 모르타르를 주입하여 형성되는 제1 및 제2 연결부(150, 160);를 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)은 철도의 침범 방호시설로 사용될 수 있도록 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 제작되며; 상기 충돌저항 콘크리트 조성물은, 100중량부의 시멘트, 55~70중량부의 물, 56~70중량부의 슬래그 미분말, 290~350중량부의 굵은골재로 이루어지고, 시멘트와 슬래그 미분말의 0.8~1.5중량%의 고성능 감수제가 첨가되며, 0~1.5%의 부피비를 갖는 유기섬유가 혼입되는 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충돌저항 콘크리트는, 열차 충돌에너지를 소산하고 충돌시 콘크리트 파편의 비산을 방지할 수 있도록 휨강도가 5MPa 이상이고 휨 연직 변형이 4㎜ 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충돌저항 콘크리트에 혼입되는 유기섬유는 길이 12~60㎜의 매크로(macro) 유기섬유인 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 후설치 앵커(111)는 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110) 상에 형성된 후천공 앵커홀(h)과 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)에 형성된 앵커 삽입홀(h1)에 삽입되어 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 각각은,
    수직 방향으로 매립되는 수직 주철근(121);
    ⊃형태 또는 ⊂형태의 폐합 원형 단부를 갖고 수평 방향으로 매립되는 수평철근(122); 및
    상기 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)을 상하로 연결하도록 매립되는 전단철근(123)과 간격재(124)를 포함하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연결부(150, 160)는 ㄷ자형 수평연결 철근(151)을 구비하여 상기 프리캐스트 콘크리트 패널로부터 돌출된 ⊃형태 또는 ⊂형태의 수평철근(122)과 서로 겹침 이음한 후, 모르타르를 주입하여 마감 시공되는 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물.
  7. 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법에 있어서,
    a) 기시공된 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110)에 후천공 앵커홀(h)을 천공 형성한 뒤, 상기 후천공 앵커홀(h)에 후설치 앵커(111)를 삽입 설치하는 단계;
    b) 충돌저항 콘크리트를 사용하여 제작되며, 앵커 삽입홀(h1)이 형성된 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)을 상기 후설치 앵커(111) 위치에 맞게 정렬하여 설치하는 단계;
    c) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 제1 및 제2 연결부(150, 160)에 수평연결 철근(151)을 조립 설치하는 단계;
    d) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 제1 및 제2 연결부(150, 160)에 격자형 보강재와 거푸집 대용 폴리우레아를 설치하는 단계; 및
    e) 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 제1 및 제2 연결부(150, 160)에 모르타르를 타설 및 경화시켜 연결부를 완성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140)은 철도의 침범 방호시설로 사용될 수 있도록 충돌저항 콘크리트로 프리캐스트 제작되며; 상기 충돌저항 콘크리트 조성물은, 100중량부의 시멘트, 55~70중량부의 물, 56~70중량부의 슬래그 미분말, 290~350중량부의 굵은골재로 이루어지고, 시멘트와 슬래그 미분말의 0.8~1.5중량%의 고성능 감수제가 첨가되며, 0~1.5%의 부피비를 갖는 유기섬유가 혼입되는 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    g) 상기 콘크리트 베이스 슬래브 또는 기초(110) 상에 형성된 프리캐스트 콘크리트 패널에 콘크리트를 타설하거나 실링재를 주입하여 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물(100)의 시공을 완료하는 단계를 추가로 포함하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 충돌저항 콘크리트는, 열차 충돌에너지를 소산하고 충돌시 콘크리트 파편의 비산을 방지할 수 있도록 휨강도가 5MPa 이상이고 휨 연직 변형이 4㎜ 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 충돌저항 콘크리트에 혼입되는 유기섬유는 길이 12~60㎜의 매크로 유기섬유이며, 상기 제1 내지 제3 프리캐스트 콘크리트 패널(120, 130, 140) 각각은, 수직 방향으로 매립되는 수직 주철근(121); ⊃형태 또는 ⊂형태의 폐합 원형 단부를 갖고 수평 방향으로 매립되는 수평철근(122); 및 상기 수직 주철근(121) 및 수평철근(122)을 상하로 연결하도록 매립되는 전단철근(123)과 간격재(124)을 포함하며,
    상기 c) 단계에서 프리캐스트 콘크리트 패널로부터 돌출된 ⊃형태 또는 ⊂형태의 수평철근(122)을 서로 겹치게 한 후, ⊃형태 또는 ⊂형태의 수평철근(122)을 함께 관통하여 설치되는 ㄷ자형 수평연결 철근(151)을 구비하여 겹침 이음한 후, 연결부에 모르타르를 주입하여 마감 시공하는 것을 특징으로 하는 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물의 시공방법.
KR1020220143958A 2022-11-01 2022-11-01 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법 KR20240061983A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220143958A KR20240061983A (ko) 2022-11-01 2022-11-01 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220143958A KR20240061983A (ko) 2022-11-01 2022-11-01 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240061983A true KR20240061983A (ko) 2024-05-08

Family

ID=91074105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220143958A KR20240061983A (ko) 2022-11-01 2022-11-01 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240061983A (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010091697A (ko) 2000-03-17 2001-10-23 배종렬 루프바를 이용한 피씨 벽체의 이음부위 연결방법
KR100674357B1 (ko) 2006-10-13 2007-01-30 주식회사 삼안 급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조
KR101109244B1 (ko) 2010-02-25 2012-01-30 대림산업 주식회사 섬유보강 콘크리트로 소성힌지부를 보강한 구조벽체
KR101946601B1 (ko) 2018-08-23 2019-02-11 제일피씨텍 주식회사 부재 연결부를 개선한 더블 ｐｃ벽체 및 그 시공방법
KR20190078830A (ko) 2017-12-27 2019-07-05 한국철도기술연구원 철도용 일탈방호시설 및 그 시공방법
KR102130115B1 (ko) 2019-07-19 2020-08-05 한국철도기술연구원 철도용 일탈방호시설 패널 및 이를 이용한 충돌하중 측정시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010091697A (ko) 2000-03-17 2001-10-23 배종렬 루프바를 이용한 피씨 벽체의 이음부위 연결방법
KR100674357B1 (ko) 2006-10-13 2007-01-30 주식회사 삼안 급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조
KR101109244B1 (ko) 2010-02-25 2012-01-30 대림산업 주식회사 섬유보강 콘크리트로 소성힌지부를 보강한 구조벽체
KR20190078830A (ko) 2017-12-27 2019-07-05 한국철도기술연구원 철도용 일탈방호시설 및 그 시공방법
KR101946601B1 (ko) 2018-08-23 2019-02-11 제일피씨텍 주식회사 부재 연결부를 개선한 더블 ｐｃ벽체 및 그 시공방법
KR102130115B1 (ko) 2019-07-19 2020-08-05 한국철도기술연구원 철도용 일탈방호시설 패널 및 이를 이용한 충돌하중 측정시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017185906A1 (zh) 一种中低速磁浮低置线路道岔区与非道岔区过渡段结构
Alampalli et al. Fiber reinforced polymer composites for the superstructure of a short-span rural bridge
JP6652754B2 (ja) 急速施工用プレキャストコンクリート床版の接合構造およびその施工方法
CN108867310A (zh) 先张法预应力混凝土矮肋t梁桥及其施工方法
KR101256130B1 (ko) 프리캐스트 거더 및 이를 이용한 교량 구조물
KR100603901B1 (ko) 기존 거더의 일부를 활용한 판형교 유도상 구조 및 시공방법
CN105821750A (zh) 一种预制预应力双t板及其使用方法
CN112900255A (zh) 一种新型桥面连续跨缝板结构及其施工方法
CN104775351B (zh) 与桥台分体的桩柱框架弹簧组合式桥路过渡段结构
CN103614975A (zh) 针对失效后的装配式空心板梁铰缝的剪力键加固方法
KR20240061983A (ko) 철도용 침범 방호시설의 콘크리트 구조물 및 그 시공방법
CN109403160B (zh) 一种地震大变形区段高速铁路隧道内的轨道变形控制结构
CN113202017A (zh) 一种预制拼装式墩柱与顶帽间连接结构及施工方法
JP4162291B2 (ja) 鉄道工事桁用受台、及び鉄道工事桁用受台の施工方法
JP2021042610A (ja) カルバート構造物、及び、その構築方法
CN105803923A (zh) 城际铁路简支t梁人行道组合结构及组合方法
WO1996033311A1 (fr) Construction a sections articulees pour un pont gerber
CN105951997B (zh) 大跨预应力双坡混凝土框架
CN212103643U (zh) 一种预制拼装式墩柱与顶帽间连接结构
KR102130115B1 (ko) 철도용 일탈방호시설 패널 및 이를 이용한 충돌하중 측정시스템
CN113981794A (zh) 组合预制拼装式空心板梁及其施工方法
CN209873560U (zh) 采用超高性能混凝土的桥面连续连接结构
CN102587223A (zh) 一种复合型预制混凝土轨道板
CN206667292U (zh) 一种紧邻桥墩圆桩基础扶壁式挡墙车站路基结构
CN219059720U (zh) 一种应用于小箱梁的装配式横向连接结构