선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 실대형 블록식 보강토 옹벽으 로 지지된 철도 노반을 조성하여, 열차 하중 재하시 궤 도 중심을 기준으로 블록식 보강토 옹벽으로 인한 내부 변형율의 분포 특성, 전면 보강벽과 부분 보강노반의 보강재로 인한 하중 분산 특성, 장기 열차하중 재하 시의 벽체 변위 및 변형 특성 등에 대한 고찰을 하였다.
- 본 논문에서는 부분 보강과 전면 보강한 블록식 보강토옹벽으로 지지된 철도노반을 조성하고 동적 열차하중 재하 실험을 수행하였다. 본 논문을 통해 도출된 결론을 정리하면 다음과 같다.
제안 방법
- 또한 정적 열차하중 재하 실험은 0kN에서 최대 200kN의 하중을 40kN씩 단계적으로 재하하고 다시 200kN에서 40kN씩 단계적으로 제하하는 하중 제어 방식으로 수행하였다. 각 하중 단계별로 약 20분간 하중을 유지하면서 측정값이 일정한 값에 수렴하면 다음 단계의 하중을 재하하는 방법으로 실험을 수행하였다.
- 균질한 다짐도를 가진 실험노반을 조성하기 위해 20cm 높이의 노반을 포설하고 35kN 다짐롤러를 이용하여 다짐횟수를 각각 달리한 시험다짐을 수행하였다. 시험다짐 결과, 무진동 2회, 진동 6회시 소요의 다짐도(95%다짐)를 얻을 수 있었다.
- 동적 열차하중 재하 실험은 Table 4의 값을 이용하여 정적 윤중(Ps)에 속도함수인 충격계수(i=0.6)를 곱하여 동적 윤중(Pd) 200kN을 산정하였고, 반복재하횟수는 경부선의 연간 통과톤수인 약 30MGT (Million Gross Ton)을 근거로 탄·소성변형 한도 및 장기적인 거동특성 고찰을 위해 1백만회를 산정하였다.
- 6에 나타낸 바와 같이 최대와 최소(peak to peak)값을 탄성, 평균값을 소성으로 취하여 실험결과를 분석하였다. 또한 정적 열차하중 재하 실험은 0kN에서 최대 200kN의 하중을 40kN씩 단계적으로 재하하고 다시 200kN에서 40kN씩 단계적으로 제하하는 하중 제어 방식으로 수행하였다. 각 하중 단계별로 약 20분간 하중을 유지하면서 측정값이 일정한 값에 수렴하면 다음 단계의 하중을 재하하는 방법으로 실험을 수행하였다.
- 벽체에 인접해서 지반을 다지게 되면 다짐에너지에 의해 높은 토압이 발생하고 다짐 장비를 제거한 후에도 토압이 잔류하는 것으로 알려져 있다(Sowers 등 [9]; Cousens 등 [10]). 본 논문에서는 다짐에서 유발된 잔류토압의 영향을 최소화하기 위해 궤도부설 후 약 15일간의 방치기간을 두었다.
- 그림의 데이터는 동적 열차 하중 재하시 측정된 연직변위를 나타낸 것이다. 본 논문에서는 이러한 측정데이터를 이용하여 Fig. 6에 나타낸 바와 같이 최대와 최소(peak to peak)값을 탄성, 평균값을 소성으로 취하여 실험결과를 분석하였다. 또한 정적 열차하중 재하 실험은 0kN에서 최대 200kN의 하중을 40kN씩 단계적으로 재하하고 다시 200kN에서 40kN씩 단계적으로 제하하는 하중 제어 방식으로 수행하였다.
- 휨 강성이 상대적으로 큰 Geogrid A를 사용하여 전면 포설한 노반(전면 보강노반)과 휨 강성이 상대적으로 적은 Geogrid B를 사용하여 보강효과를 최소화하기 위해 특별히 띠형태로 제작하여 포설한 노반(부분 보강노반)의 2종류의 실대형 실험 노반을 조성하였다. 본 연구에서는 열차하중 재하시의 블록 벽체 측과 배면 측에서의 철도노반의 거동 특성 고찰이 목적이므로 모든 지오그리드는 5m의 길이로 배치하였다.
- 또한 변위계는 최대 50mm까지 측정이 가능한 Tokyo Sokki사의 제품을 사용하였다. 블록 벽체 수평변위 측정을 위해 거치대를 이용하여 벽체 앞면에 변위계를 설치하였고 연직변위 측정을 위해 노반어깨, 침목 직하 및 침목 상부에 연직변위계를 설치하였다. 한편, 블록식 보강노반 내에 설치한 스트레인게이지를 사용하여 Geogrid A와 Geogrid B의 변형율 분포를 측정하였다.
- 블록식 보강노반 내의 열차하중 영향을 세부적으로 고찰하기 위해 사하중을 제외한 열차하중 만에 의한 변형율 증분을 분석하였다. Fig.
- 토압계는 국내에서 제작된 것으로 최대용량 200~300kPa의 스트레인게이지 타입을 사용하였다. 수평토압을 측정하기 위해 블록배면에 직접 볼트로 고정하여 설치하였으며, 열차하중의 연직분포특성을 고찰하기 위해 배면 토체 내에 연직 토압계를 설치하였다. 또한 변위계는 최대 50mm까지 측정이 가능한 Tokyo Sokki사의 제품을 사용하였다.
- 이를 근거로 1층 20cm높이씩 동일 다짐에너지를 가하면서 실험노반을 조성하였다. 실험노반을 조성하면서, Fig. 4에 나타낸 바와 같이 소정의 위치에 토압계, 변위계 및 변형율계를 설치하였다. 그림의 범례의 PV와 PH는 각각 연직토압계와 수평토압계, LV와 LH는 연직변위계와 수평변위계, 그리고 ST는 스트레인 게이지를 의미하며, 전면 보강벽에 대해서는 해당 기호에 RE를 붙여 구분을 하였다.
- 또한 진동 또는 강우에 안정하여야 하며, 열차하중을 지지할 수 있는 강도가 있어야 한다. 이러한 조건에 부합할 수 있는 시료를 선정하기 위해 대상 시료에 대해 기본 물성 시험 및 역학 시험을 수행하였다. Table 1은 시료의 기본 물성시험 및 역학 시험 결과를 정리한 것이다.
- 시험다짐 결과, 무진동 2회, 진동 6회시 소요의 다짐도(95%다짐)를 얻을 수 있었다. 이를 근거로 1층 20cm높이씩 동일 다짐에너지를 가하면서 실험노반을 조성하였다. 실험노반을 조성하면서, Fig.
- 이상의 Geogrid A와 Geogrid B를 보강벽체 배면방향으로 각각 5000mm(B)×5000mm(L), 200mm(B)×5000mm(L)를 매층 30cm높이로 부설하였다.
- 일반적으로 블록식 보강토 옹벽에서는 건설 중에 대부분의 벽체 변위가 발생하는 것으로알려져 있으나, 본 논문에서는 시험 여건 상 시공 중 벽체 변위를 계측할 수 없었으므로 블록식 보강노반의 축조 이후 안정화 단계를 거쳐 정·동적 열차하중 재하시의 벽체 변위만을 기술하였다.
- 블록 벽체 수평변위 측정을 위해 거치대를 이용하여 벽체 앞면에 변위계를 설치하였고 연직변위 측정을 위해 노반어깨, 침목 직하 및 침목 상부에 연직변위계를 설치하였다. 한편, 블록식 보강노반 내에 설치한 스트레인게이지를 사용하여 Geogrid A와 Geogrid B의 변형율 분포를 측정하였다. 사용한 스트레인 게이지는 Tokyo Sokki사의 YFLA-5 모델(게이지 길이 5mm, 폭 2mm, 저항치 120Ω)로서 리드선의 사용온도 범위는 -20℃~80℃이다.
- 열차하중 재하 시 블록식 보강토 옹벽으로 지지된 철도 노반(이하, 블록식 보강노반이라 함)의 보강 정도에 따른 동적 거동 특성을 고찰하기 위해 휨강성이 다른 2종류의 보강재를 사용하였다. 휨 강성이 상대적으로 큰 Geogrid A를 사용하여 전면 포설한 노반(전면 보강노반)과 휨 강성이 상대적으로 적은 Geogrid B를 사용하여 보강효과를 최소화하기 위해 특별히 띠형태로 제작하여 포설한 노반(부분 보강노반)의 2종류의 실대형 실험 노반을 조성하였다. 본 연구에서는 열차하중 재하시의 블록 벽체 측과 배면 측에서의 철도노반의 거동 특성 고찰이 목적이므로 모든 지오그리드는 5m의 길이로 배치하였다.
대상 데이터
- 수평토압을 측정하기 위해 블록배면에 직접 볼트로 고정하여 설치하였으며, 열차하중의 연직분포특성을 고찰하기 위해 배면 토체 내에 연직 토압계를 설치하였다. 또한 변위계는 최대 50mm까지 측정이 가능한 Tokyo Sokki사의 제품을 사용하였다. 블록 벽체 수평변위 측정을 위해 거치대를 이용하여 벽체 앞면에 변위계를 설치하였고 연직변위 측정을 위해 노반어깨, 침목 직하 및 침목 상부에 연직변위계를 설치하였다.
- 열차하중 재하 실험을 위해 한국철도기술연구원이 보유하고 있는 종합 궤도노반 시험장치를 이용하였다. 본 장비는 하중재하장치와 하중반력대, 토조로 구성되어 있다. 하중 재하장치는 미국 MTS사 제품으로 최대 하중 250kN/Actuator, 가진 진동수 0~100Hz, 동적 변위 ±125mm를 구현할 수 있다.
- 한편, 블록식 보강노반 내에 설치한 스트레인게이지를 사용하여 Geogrid A와 Geogrid B의 변형율 분포를 측정하였다. 사용한 스트레인 게이지는 Tokyo Sokki사의 YFLA-5 모델(게이지 길이 5mm, 폭 2mm, 저항치 120Ω)로서 리드선의 사용온도 범위는 -20℃~80℃이다. 스트레인 게이지는 벽체에서 20cm떨어진 지점으로부터 50cm간격으로 10개씩 총 4층 40개를 각각의 보강노반 내에 설치하였다.
- 사용한 스트레인 게이지는 Tokyo Sokki사의 YFLA-5 모델(게이지 길이 5mm, 폭 2mm, 저항치 120Ω)로서 리드선의 사용온도 범위는 -20℃~80℃이다. 스트레인 게이지는 벽체에서 20cm떨어진 지점으로부터 50cm간격으로 10개씩 총 4층 40개를 각각의 보강노반 내에 설치하였다.
- 열차하중 재하 시 블록식 보강토 옹벽으로 지지된 철도 노반(이하, 블록식 보강노반이라 함)의 보강 정도에 따른 동적 거동 특성을 고찰하기 위해 휨강성이 다른 2종류의 보강재를 사용하였다. 휨 강성이 상대적으로 큰 Geogrid A를 사용하여 전면 포설한 노반(전면 보강노반)과 휨 강성이 상대적으로 적은 Geogrid B를 사용하여 보강효과를 최소화하기 위해 특별히 띠형태로 제작하여 포설한 노반(부분 보강노반)의 2종류의 실대형 실험 노반을 조성하였다.
- 열차하중 재하 실험을 위해 한국철도기술연구원이 보유하고 있는 종합 궤도노반 시험장치를 이용하였다. 본 장비는 하중재하장치와 하중반력대, 토조로 구성되어 있다.
- 그림의 범례의 PV와 PH는 각각 연직토압계와 수평토압계, LV와 LH는 연직변위계와 수평변위계, 그리고 ST는 스트레인 게이지를 의미하며, 전면 보강벽에 대해서는 해당 기호에 RE를 붙여 구분을 하였다. 토압계는 국내에서 제작된 것으로 최대용량 200~300kPa의 스트레인게이지 타입을 사용하였다. 수평토압을 측정하기 위해 블록배면에 직접 볼트로 고정하여 설치하였으며, 열차하중의 연직분포특성을 고찰하기 위해 배면 토체 내에 연직 토압계를 설치하였다.
- 토조 크기는 5m(B)×22m(L)×3m(D)이며, 토조 내로 장비 진입이 용이하도록 입구에 비탈 구배가 설치되어 있다.
성능/효과
- (1) 정적 열차하중 재하의 영향 범위를 분석한 결과, 전면 보강노반이 부분 보강노반에 비해 열차하중의 분산폭이 크다.
- (2) 동적 열차하중 재하 시 상대적으로 구속압이 낮은 벽체 상부에서 철도노반 진동에 의한 흙과 보강재간의 마찰력의 감소로 인해 변형율이 감소하고 있다.
- (3) 블록식 보강노반의 최대 인장 변형율은 부분 보강노반이 0.3%, 전면 보강노반이 0.23%로서 현행 설계시의 한계 설계변형율 5%에 비해 매우 낮은 값을 보인다.
- (4) 연직토압은 깊이에 따라 선형적으로 증가하고 있으며, 보강 효과에 따른 열차하중의 분산으로 전면 보강노반이 부분 보강 노반에 비해 연직토압이 작은 것을 알 수 있다.
- 9mm 보다 작게 측정되었다. 또한 전면 보강노반과 부분 보강노반 모두 0.35H에서 각각 2.02mm, 1.87mm로 최대 누적변위가 발생하였으며, 최대 누적 변위는 전면 보강노반은 벽체 높이(H)에 대해 0.009%~0.078%, 부분 전면 보강노반은 0.03%~0.072%의 미소한 벽체변위를 보였다.
- 62H(3층)이다. 또한 정적 열차하중 재하에 따른 재하압력 분포 범위를 고찰하기 위해 궤도 중심을 기준으로 각 층별 변형율이 0이 되는 지점을 열차 하중의 분포 범위로 가정을 하여 산정하면, 그림에 나타낸 바와 같이 0.85H와 0.62H에서의 변형율이 0되는 지점이 부분 보강노반은 각각 1.55m, 1.8m인 것에 대해 전면 보강노반은 각각 2.15m, 2.2m로 부분 보강노반보다 열차하중이 보다 넓게 분포하고 있는 것을 알 수 있다.
- 균질한 다짐도를 가진 실험노반을 조성하기 위해 20cm 높이의 노반을 포설하고 35kN 다짐롤러를 이용하여 다짐횟수를 각각 달리한 시험다짐을 수행하였다. 시험다짐 결과, 무진동 2회, 진동 6회시 소요의 다짐도(95%다짐)를 얻을 수 있었다. 이를 근거로 1층 20cm높이씩 동일 다짐에너지를 가하면서 실험노반을 조성하였다.
후속연구
- 벽체 측과 배면 측의 궤도 중심을 기준으로 열차하중 작용 시의 거동을 고찰하고자 5m 길이의 보강재를 배치하였음에도 불구하고 그림에 보인 바와 같이 부분 보강노반의 경우는 벽체 변위는 수렴하지 않고 있으며, 전면 보강노반은 벽체 변위가 40만회에서 수렴하고 있는 것을 알 수 있다. 두가지 타입의 보강노반 모두 동적 열차하중 재하 초기인 20만회에서 약 80%이상의 변위가 발생하고 있으므로 블록식 보강노반의 축조 완료 후 열차 공용에 앞서 보강노반의 안정화를 위한 방치 또는 시험운행의 필요성이 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.