열차속도 대역별 강화노반 두께 기준(안) 검토

이성혁(Seong-Hyeok Lee),이진욱(Jin-Wook Lee),원상수(Sang-Soo Won) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.5

국내 철도에서의 강화노반 두께는 열차설계속도, 도상조건 등을 고려하여 일반철도와 고속철도, 자갈궤도와 콘크리트 궤도로 구분하여 설계하고 있다. 이는 성능중심의 설계가 아닌 사양중심의 설계로서 열차의 설계속도와 통과톤수 등을 고려하는 최적의 강화노반 두께를 제시하지 못함으로 인해, 궤도건설 시 건설비용이 과다 소요되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 경부고속철도 2단계 구간에 시공된 콘크리트 궤도단면을 조성하여 열차속도 대역별 실대형 실험을 실시하였다. 열차속도에 대응하는 충격계수, 주파수 및 열차 축중을 고려한 반복하중을 재하하여 궤도구조의 침하 및 토압을 측정하였으며, 이에 따른 노반의 거동 및 안정성을 분석하여 열차속도 대역별 강화노반 두께 기준(안)을 검토하였다. The design standard for the thickness of reinforced trackbed is divided into high-speed and conventional railroad, ballasted track and concrete track. And current design standard does not consider train speed and passing tonnage. For this reason, excessive construction costs are required. To solve these problems, in this study, a real-scale test was performed to monitor the dynamic characteristics and stability of concrete track(Rheda 2000, KTX step 2) reinforced trackbed with a thickness of 20㎝(train speed of 200㎞/h, 300㎞/h, 400㎞/h), 30㎝(train speed of 200㎞/h, 300㎞/h, 400㎞/h), 40㎝(train speed of 400㎞/h). And earth pressure and plastic settlement and elastic settlement were analyzed. Study results reviewed the effect of reinforced trackbed thickness and possibility of increasing train speed and reinforced trackbed thickness standard(suggestion).

실대형실험에 의한 아스팔트 직결궤도의 토압 특성

이성혁(Seong-Hyeok Lee),이진욱(Jin-Wook Lee),류태진(Tae-Jin Lyu),원상수(Sang-Soo Won) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11

아스팔트 직결궤도는 노반 표층의 평탄성 확보가 쉽고 시공성이 우수하며 탈선과 지반침하 등의 문제 발생 시 유지보수가 쉬운 장점이 있다. 독일의 경우 아스팔트 직결궤도 부설 이후 20년간 유지보수 사례가 없으며, 콘크리트 궤도와 비교하여 우수한 소음 저감 효과가 있는 것으로 보고하고 있다. 이러한 아스팔트 직결궤도는 침목 또는 콘크리트 슬래브로부터 전달되는 열차하중을 아스팔트 노반이 직접 지지하는 구조로서 아스팔트 혼합물층 두께에 따라 노상에 작용하는 응력수준에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서 본 논문에서는 실제 열차하중 및 현장 조건과 유사하게 재현이 가능한 실대형실험을 통해 아스팔트 두께별 정, 동적 하중 재하 시 작용하는 토압 등을 측정하였다. 이를 통해 아스팔트 두께별 노반의 응력변화를 비교하였으며, 경험식에서 제시하는 노반 허용응력값에 대한 만족여부를 검토하였다. Asphalt directly fastened track has various advantages such as easy secure of surface smoothness, rapid construction, and simple maintenance when derailment and ground settlement occur. In Germany, there has been no maintenance applied to the Asphalt directly fastened track for twenty years after construction, and it has also been reported that the Asphalt directly fastened track, compared with concrete slab track, is effective for noise reduction. Asphalt directly fastened track is a structure in which the Asphalt roadbed directly supports train load transferred from sleeper or concrete slab. The stress level acting on the roadbed in the structure may be affected by the thickness of Asphalt mixture layer. Therefore, in this study earth pressures were measured through a full-scale test under static and dynamic loads, simulating the actual train load and field conditions, by varying the thickness of Asphalt mixture layer. In the experimental study, the stress level measured on the roadbed depending on the Asphalt layer thickness was compared and evaluated whether it satisfies the empirical allowable stress level.

아스팔트 궤도용 직결궤도 광폭침목 전단키 설계

이성혁(Seong-Hyeok Lee),전선표(Seon-Pyo Jeon),정우영(Woo-Young Jung),주부석(Bu-Seog Ju),박성민(Sung-Min Park) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

현재 국내에서 시공된 대부분의 궤도형태는 자갈 도상궤도이다. 자갈 도상궤도는 오랜 기간 동안 사용되어 왔지만 지속적인 궤도 유지보수가 필요함에 따라 유지 보수비가 많이 지출되는 경향이 있다. 기 개발된 콘크리트 도상궤도는 이런 유지보수비용이 절감이 되지만 초기 건설비용이 많이 드는 단점을 지니고 있다. 아스팔트 도상궤도는 콘크리트 도상궤도에 비해 초기 건설비가 적게 들며 유지보수 비용이 적게 든다는 장점으로 인하여 현재 국외에서 많은 연구가 진행되었고 현장시공이 되었기에 현재 국내에서도 원천기술 확보를 위하여 관련연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구는 아스팔트 도상궤도에 적용될 새로운 콘크리트 직결침목에 대한 전단키 설계에 관한 연구이다. Ballast track has been used for a long time, and most tracks available in Korea are ballast track system. One of the drawbacks of using ballast track is the constant maintenance cost. Concrete track, which is the other type of track system, require less maintenance cost, but have high in front-end construction cost. Many researches were conducted to obtain the core technology for alternative track system in Korea: asphalt track system. Asphalt track requires less initial construction cost as well as subsequent maintenance cost than concrete track. Current study focused on the development of shear key against horizontal load on the direct fixation track, which would be applied to asphalt track system.

전단각도변화에 따른 지오그리드 보강재의 전단저항 특성

이정준(Lee jung jun),최정협(Choi Jung Hyup),이성혁(Lee seong hyeok),이상덕(lee Sang Duk) 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

반복하중에 의한 콘크리트 궤도 노반의 누적 소성 변위 예측

원상수(Sang-Soo Won),이진욱(Jin-Wook Lee),이성혁(Seong-Hyeok Lee),정영훈(Young-Hoon Jung) 한국철도학회 2014 한국철도학회논문집 Vol.17 No.1

열차 반복하중에 의한 철도 노반의 소성침하량 예측

원상수(Sang-Soo Won),정영훈(Young-Hoon Jung),이진욱(Jin-Wook Lee),이성혁(Seong-Hyeok Lee) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

반복하중에 의한 노반의 변형은 회복변형과 영구변형으로 나눌 수 있으며, 그 중 영구변형은 회복이 불가능한 소성변형을 뜻한다. 노반의 주된 소성변형 거동은 연직방향의 침하로서 과다 발생시 궤도 구조체의 안정성과 유지보수에 영향을 준다. 따라서 반복적인 열차하중에 의한 소성침하 거동의 예측과 검토가 필요하다. 본 논문에서는 콘크리트 궤도를 대상으로 실대형실험을 수행하여 반복재하에 따른 누적 침하량을 측정하였고, 노반 재료의 반복삼축압축실험 결과와 비교, 분석을 통해 소성 변형률 예측식인 지수 함수모델에 필요한 변수를 산정하였다. 이를 기존의 누적 소성 예측 모델과 비교하여 타당성을 검토한 후, 유한요소해석에 적용하여 표준 성토 단면에 대한 3차원 해석을 실시하였고 반복하중에 의한 노반의 장기적인 누적 소성 침하 거동을 예측하였다. Deformation of roadbed under the cyclic loading can be divided into recoverable and permanent or plastic deformation. The primary plastic deformation behavior of roadbed causing excessive axial settlements affects the stability and maintenance of the track structure. Therefore, it is necessary to predict plastic settlement behavior by cyclic train loading. Herein, full-scale test for the concrete slab track was carried out. The parameters of the power model for permanent plastic deformation were determined. Validity of parameters was confirmed by comparing with the existing models. Three-dimensional finite element analysis using cumulative plastic model for standard roadbed section was conducted.

국내 철도노반의 분니실태 조사 및 분석

이진욱(Lee Jin Wook),최찬용(Choi Chan Yong),이성혁(Lee Sung Hyeok),이성욱(Lee Sung Uk) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

실대형실험을 통한 자갈도상궤도 강화노반두께의 영향 평가

원상수(Sang-Soo Won),이진욱(Jin-Wook Lee),이성혁(Seong-Hyeok Lee) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.5

자갈도상궤도는 철도노반이 도상자갈을 직접 지지하고 있는 구조로서 열차운행 시 빈번한 유지보수가 요구 된다. 도상자갈 하부에 위치한 강화노반은 도상으로부터 받는 하중을 분담하여 상부노반의 연약화를 방지하며 궤도를 견고히 지지하는 역할을 한다. 따라서 자갈도상궤도의 유지보수 비용 절감을 위해서는 적절한 강화노반의 두께가 요구된다. 강화노반의 두께는 궤도의 구조와 노반의 강성에 따라 결정되며, 현재 철도 설계기준 노반편에서 제시하고 있는 자갈도상 궤도의 강화노반 두께는 일반철도의 경우 20㎝, 고속철도는 40㎝ ~ 50㎝을 기준으로 하고 있다. 본 논문에서는 자갈도상궤도에 대한 실대형 실험을 실시하여, 노반의 동적거동을 분석함으로써, 현재 자갈도상궤도 강화노반 두께의 적절성과 향후 열차속도 향상 가능성을 검토하였다. The Ballasted track occupying of KTX step 1 is required to frequent maintenance by train service. Reinforced trackbed support track structure by sharing the load of ballast. Therefore, it is necessary for proper thickness of reinforced trackbed to reduce maintenance costs of ballasted track. Thickness of reinforced trackbed is determined by stiffness of trackbed and structure of track. In this paper, a real-scale test was performed to monitor the dynamic characteristics of ballasted track reinforced trackbed with a thickness of 20㎝(train speed of 200㎞/h), 40㎝(train speed of 400㎞/h) and earth pressure and plastic settlement and elastic settlement were analyzed. And circular soil test was performed to analysis effect of rain in reinforced trackbed. Study results reviewed the effect of reinforced trackbeds thickness and possibility of increasing train speed.

토목섬유로 보강된 철도노반 분니억제 효과

이진욱(Lee Jin Wook),최찬용(Choi Chan Yong),이성혁(Lee Sung Hyeok) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

철도터널 하부 여굴처리 방법에 대한 정적 안정성 검토

배상만(Sang-Man Bae),이성혁(Sung-Hyeok Lee),조국환(Kook Hwan Cho) 한국철도학회 2016 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2016 No.10

터널을 굴착하면서 발생하는 여굴은 터널공사에서 공사비 및 안정성에 지대한 영향을 미치게 된다. 여굴은 지지구조를 정확하게 예측하지 못하거나, 적정 장약량을 산정하지 못하는 등 다양한 원인으로 발생한다. 따라서 본 연구에서는 철도터널 바닥부 기초 및 주변지반을 모사한 후 3가지 유형의 여굴채움 재료를 이용하고 시공단계에 따른 안정성 검토를 수행하였다. 여굴채움 재료별 해석결과 모두 정적안정성이 확보된 것으로 해석되었다. Overbreak is an inevitable during tunnel excavation. It significantly affects tunnel construction cost and safety. The overbreak occurs due to incorrect expectations to the geologic structures, excessive charge or strength of explosives, etc. In this study, Numerical analyses were performed to evaluate Stability in three overbreak filling material using a model railway tunnel bottom ground around the foundation. Overbreak filling material analysis results showed that the stability is secured. Additional research for the dynamic stability of tunnels train driving is considered necessary.