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철도교 설계를 위한 궤도-교량 상호작용 해석
Analysis of Track-Bridge Interaction for Design of Railway Bridge 원문보기

전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea, v.32 no.1, 2019년, pp.15 - 24  

장승엽 (한국교통대학교 교통대학원 교통시스템공학과)

초록이 없습니다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 유럽에서는 궤도-교량 상호작용 검토에 관한 기준을 세부적으로 규정하고 있으며(UIC 774-3, EN 1991-2), 우리나라에서도 유럽 규정을 준용하여 철도설계지침(KR C-08080)에 반영한 바 있다. 여기서는 궤도-교량 상호작용의 개념과 주요 변수, 해석방법, 설계기준 등을 살펴보고 현재 설계기준이 가지고 있는 문제점과 그 개선방향을 짚어 보고자 한다.
  • 이상 본 기사에서는 궤도-교량 상호작용에 대한 개념과 해석방법, 설계기준 등에 대해 간단히 살펴보았다. 현재 기준은 몇 가지 측면에서 문제점이 제기되고 있다.

가설 설정

  • 열차하중으로는 수직하중과 시·제동하중을 고려한다. 시제동하중은 등분포하중으로 레일 두부 상면에 작용하는 것으로 가정한다. 열차 수직하중 역시 철도설계기준(노반편)(2015)에 규정된 하중선도와 등가인 분포하중으로 적용하며 충격계수는 적용하지 않는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
장대레일을 부설하는 이유는? 현대 철도에서는 레일의 이음매를 없애 진동, 소음, 충격을 줄임으로써 궤도와 구조물의 수명을 높이고 승객의 승차감을 향상시키기 위해 장대레일(continuously welded rail, CWR)을 부설하고 있다. 장대레일이 부설된 교량에서 철도 교량의 설계에 중요한 영향을 미치는 요소 중의 하나는 궤도와의 상호작용이다.
부동구간이란? 장대레일이 부설된 궤도에서는 레일 양 끝의 자유 신축부(expansion zone or breathing zone)로부터 일정 거리 떨어지면 레일 변위는 발생하지 않고 레일 응력만 발생하는 부동구간(fixed zone)이 형성된다. 부동구간 내에 구조물이 있는 경우에는 구조물의 거동으로 인하여 궤도에 변위가 발생하게 되고 토공 구간에 있는 부동구간과는 달리 그림 2와 같이 레일의 변위와 추가 응력이 발생하게 된다.
철도교의 설계에서는 반드시 궤도와의 상호작용을 고려해야 하는 이유는? 장대레일이 부설된 교량에서 철도 교량의 설계에 중요한 영향을 미치는 요소 중의 하나는 궤도와의 상호작용이다. 교량의 변형은 필연적으로 궤도 구성요소의 변형과 힘을 발생시키므로 궤도의 변형 또는 힘의 한계가 교량 변형의 구속조건이 된다. 따라서 철도교의 설계에서는 반드시 궤도와의 상호작용을 고려하여야 한다.
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참고문헌 (8)

  1. CEN/TR 17231 (2018) Eurocode 1 - Actions on Structures. Traffic Loads on Bridges. Track-Bridge Interaction, Technical Report, CEN/TC 250, Committee for European Standards (CEN). 

  2. UIC 774-3R (2001) Track/bridge interaction. Recommendations for calculation, 2nd edition, International Union of Railways (UIC). 

  3. EN 1991-2 (2006) Eurocode 1: Actions on structures. Part 2. Traffic loads on bridges, Committee for European Standards. 

  4. KR C-08080 (2017) 궤도-교량 상호작용 해석, 한국철도시설공단. 

  5. KR C-08090 (2014) 교량 단부 콘크리트궤도 사용성 검토, 한국철도시설공단. 

  6. Yang, S. C., Jang, S. Y. (2016) Track-bridge interaction analysis using interface elements adaptive to various loading cases, Journal of Bridge Engineering, ASCE. DOI: 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000916. 

    상세보기 crossref

  7. Rhodes, D. (2017) Track-Bridge Interaction, Presentation at Korea Railroad Research Institute. 

  8. 철도설계기준(노반편) (2015) 국토교통부. 

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