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과제기본정보

철도교량 주행 안전 및 승차감 향상을 위한 자갈궤도용 고인성 콘크리트 연결 바닥판 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 19CTAP-C152090-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 궤도토목기술 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 철도교량 주행 안전 및 승차감 향상을 위한 자갈궤도용 고인성 콘크리트 연결 바닥판 개발
주관연구기관 (주)디엠엔지니어링
총괄연구 책임자 성명 이치동
소속 (주)디엠엔지니어링 직위 부사장
기관 대표번호 02-2224-4800 FAX 02-2224-4888
총 연구기간 2019-04-01 ~ 2021-12-31
당해연도 연구기간 2019-04-19 ~ 2019-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 134,000,000 4,470,000 40,200,000 44,670,000 178,670,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 장대레일 안전성 확보를 위해 단순교로 계획하는 철도교는 온도 하강으로 교량 단부의 간격이 넓어지면 교량 단부 위에 설치된 자갈도상이 이완되어 침하하고, 이후 온도가 상승하여도 원상태로 복귀되지 않음
○ 또한 열차하중에 의한 단부 꺽임각도 교량 단부의 도상 이완을 증가시킴
○ 이와같이 계절변화와 밤과 낮 온도승강이 반복되면서 자갈도상의 이완이 심화되면 침목이 들뜨게 되어 승차감 저하는 물론 열차의 주행 안전성에도 영향이 발생하므로 자갈도상을 설치한 교량의 단부는 잦은 유지보수가 시행되고 있음
○ 자갈도상으로 덮힌 교량 단부 덮개(자갈막이)는 누수에 취약하여 거더 하부 교각에 설치된 받침의 내구성을 저하시키며, 이를 방지하기 위한 덮개(자갈 유출 막이)의 교체 또한 매우 곤란함
○ 이와 같은 주행 안전성과 승차감을 저하시키고 구조물의 열화를 야기하는 교량 단부의 개방을 차단하면서도 상부거더의 신축을 허용할 수 있도록 고인성 콘크리트 연결 바닥판을 도입하고자 함
최종목표 ■ 최종목표 : 단순 철도교의 신축을 수용하는 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 개발 및 표준화
=> 교량단부의 궤도침하 방지에 의한 열차의 승차감 및 주행 안전성 향상
○기존 철도교량의 단부를 연속화 할 수 있는 연결 바닥판 개발
○고인성 콘크리트 연결 바닥판의 내구성 증진을 위한 방수상세 개발
○고인성 콘크리트 연결 바닥판과 기존 바닥판과 연결부 변화단면 상세 개발
○고인성 콘크리트 연결 바닥판의 표준계산서 및 표준도 개발
연구내용 및 범위 ■ 세부목표 및 연구내용
○ 세무목표
- 경간장 별 연결 바닥판의 비합성구간과 천이구간의 최적 규모 산정
- 고인성 콘크리트 연결 바닥판과 일반 바닥판의 연결부 상세 개발
- 비합성 구간에서 거더와 비합성되기 위한 효과적 공법 도출
- 고인성 콘크리트 연결 바닥판 적용에 따른 장대레일의 부가축력 저감효과 분석
- 바닥판 연속화에 따른 시제동하중 분산효과 검토
- 교각 강성변화에 따른 연결 바닥판의 안전성 확인
- 고인성 콘크리트 바닥판의 경제적 검토
- 고인성 콘크리트의 배합에 따른 특성분석 및 최적배합 도출
- 바닥판 실규모 실내시험을 통한 구조 거동특성 검토
- 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 현장 시험 부설 계획 수립 및 시공
- 현장 부설 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 궤도 열화 저감 성능 검증
- 고인성 콘크리트 연결 바닥판을 적용한 철도 교량의 궤도 인터페이스 검토

○ 연구내용
- 주관연구기관((주)디엠엔지니어링)
· 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 구조적 거동 분석 및 설계　
· 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 개발 및 표준화
· 현장 시험시공에 의한 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 효과 확인

- 공동연구기관(한국철도기술연구원)
· 고인성 콘크리트 연결 바닥판 적용에 따른 궤도-인터페이스 검토
· 고인성 콘크리트 연결 바닥판 구조 성능 평가
· 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 현장 시험 부설 및 자갈궤도 열화 저감 평가

- 위탁연구기관(충남대학교 산학협력단)
· 철도교 지점부의 바닥판 연결에 적합한 고인성 콘크리트의 성능 요구 조건 도출 및 배합 설계
· 고인성 콘크리트의 최적 배합 도출, 연결 바닥판의 부재단위 실험 계획 수립,
· 현장 시험용 고인성 콘크리트 배합 도출 및 현장 적용성 확인

■연구범위
○ 성능목표 설정 및 설계/성능요구조건, 인터페이스 기술요건 정립
- 단순 철도교의 이동을 수용하는 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 개발 및 표준화
- 경간장별로 비합성 구간과 천이 구간의 최적 길이 산정
- 고인성 콘크리트 연결 바닥판과 기존 일반 바닥판과의 연결부 상세 개발
- 비합성 구간에서 거더와 비합성되기 위한 효과적 공법 도출
- 고인성 콘크리트 연결 바닥판 적용에 따른 장대레일의 부가축력 저감효과 확인
- 연속 경간수와 교각 강성에 따른 연결 바닥판의 안전성 확인
- 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 경제적 효과 사전 확인(교각 규모축소 포함)

○ 고인성 콘크리트 연결바닥판의 시제품개발 (설계 및 시공 표준화)
- 경장장 별, 받침 배치별, 거더 강성별 등 다양한 경우의 철도교에 대한 설계 예제집 작성 및 공개
- 특별한 검토 없이 적용 가능하도록 연결 바닥판, 연결부 상세, 천이구간 처리방안에 대한 표준도 작성 및 제공
- 현장 시공매뉴얼 또는 시방기준 작성 및 제공

○ 고인성 콘크리트 연결바닥판의 현장 적용성 검증
- 고인성 콘크리트의 배합에 따른 특성분석 및 최적배합 도출
- 바닥판 실내시험을 통한 구조 거동특성 확인
- 현장 시험시공을 통한 고인성 콘크리트의 효과 확인
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 - 주관연구기관((주)디엠엔지니어링)
고인성 콘크리트 연결 바닥판의 구조적 거동 분석 및 설계
- 공동연구기관(한국철도기술연구원)
고인성 콘크리트 연결 바닥판 적용에 따른 궤도-인터페이스 검토, 기존 단절된 바닥판이 적용된 철도 교량의 자갈궤도의 열화 현상 분석
- 위탁연구기관(충남대학교 산학협력단)
철도교 지점부의 바닥판 연결에 적합한 고인성 콘크리트의 성능 요구 조건 도출 및 배합 설계 		- 주관연구기관((주)디엠엔지니어링)
○ 경간장 별 비합성 필요구간 산정 및 표준화
· 단순 철도교의 받침배치 방안을 모두 구현할 수 있는 3경간 교량을 대상으로 선정하여 교대부를 포함한 전구간 교량 단부를 고인성 콘크리트 연결 바닥판으로 연속화 할 경우, 각 구조물 및 받침조건별 교량 단부에서 필요한 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 필요길이를 산정하고 검증

○ 경간장 별 최적길이 천이길이 산정
· 천이구간을 상세 모델링하여 거동 분석 또는 기존 연구자료를 활용하여 최적 천이구간 선정

○ 고인성 콘크리트 연결 바닥판과 기존 일반 바닥판과의 연결부 상세 개발
· 고인성 콘크리트 연결 바닥판과 기존 일반 콘크리트 바닥판의 연결부에 대하여 인장재(철근)의 재료 및 형상 등에 따른 균열 발생 패턴 분석 및 최적 연결방안 도출
· 연결부 보강재의 재료 및 형상과 연결부 자체의 재료 등에 대하여 최적방안 검토

○ 시제동하중 분산에 의한 교각강성 축소 및 축소에 따른 경제적 효과 검토
· 수평력이 큰 시제동하중을 저항하는 철도교는 큰 하부 강성이 요구되어 규모가 큰 교각을 적용하고 있으나, 상부 바닥판을 연속화 하면 시제동하중이 분산 재하 되므로 하부 교각의 규모를 축소할 수 있음
· 축소가능한 교각의 규모 계산 및 규모 축소에 의한 공사비 절감 효과 검토

○ 고인성 콘크리트 연결 바닥판의 경제적 효과 검토
· 일반 교량신축이음과 고인성 콘크리트 연결 바닥판과의 초기투자비 및 생애주기 비용을 분석하여 경제성 사전 검토

- 공동연구기관(한국철도기술연구원)
○ 연결 바닥판 적용에 따른 궤도-인터페이스 검토
· 궤도-교량 상호작용 해석을 통한 교량 및 궤도 거동 분석
· 열차-교량 동적 상호작용 해석을 통한 열차 승차감 및 주행 안전성 검토
· 열차-교량 동적 상호작용 해석을 통한 고인성 콘크리트의 동적거동 특성 분석

○ 기존 단절된 바닥판이 적용된 철도 교량의 자갈궤도의 열화 현상 분석
· 기존 자갈궤도 교량의 현황 및 유지보수 현황 분석
· 교량 단부 자갈궤도 열화에 따른 영향 분석

- 위탁연구기관(충남대학교 산학협력단)
○ 철도교 연결 바닥판의 필요성능 구현을 위한 배합변수 도출
· 철도교 연결 바닥판에 사용될 고인성 콘크리트에 필요한 요구 성능 검토
· 요구 성능 달성을 위한 배합설계 기본 개념 도출

○ 배합 변수에 따른 고인성 콘크리트의 특성분석 및 후보 배합 도출
· 소규모 공시체 단위의 실험 검증을 수행하고 최적 배합 도출을 위한 1차 결과 도출
연구성과 기술적 기대성과 -교량 단부 자갈도상의 이완 방지로 주행 안전성과 승차감 증진
-거더와 레일간 상대변위를 축소하여 장대레인 안전성 증대
-교량 전구간 상면이 단절되지 않으므로 노면 배수 우수
-교량 단부를 연속화 하므로 누수에 의한 하부구조 및 교량받침 열화 방지
-인성 및 강도가 큰 콘크리트 구조 이므로 별도의 유지관리 불필요
-해외시장 진출을 위한 기술적 우위 확보 가능
사회 경제적 파급효과 -기존 교량신축장치 대비 건설비와 유지관리비 절감 가능
개소당 절감액은 크지 않지만 개소수가 많아 전체 경제적 효과는 매우 클 것으로 판단
활용방안 ○신설 철도교 자갈도상에 적용하며 60m 이하인 단순 철도교의 단부 개선
○교량 구간 전구간 연속화로 자갈궤도의 교량 단부 열화 방지
○레일과 교량 간 상대변위 최소화하여 장대레일 축력 저감
○교량 단부 상면 바닥판 연속화로 누수를 원천차단하여 교량 하부구조 열화 방지
○연속화에 따른 시제동하중 분산으로 교각 규모 축소 등 경제성 제고
○ 실용화 전략
· 실용화 전략 1단계 : 현장 시험시공을 통한 신뢰성 확보
· 실용화 전략 2단계 : 연결 바닥판 적용 활성화를 위한 설계 및 시공 표준화
· 실용화 전략 3단계 : 국내의 철도교 및 해외시장 경쟁력 강화를 위한 기술 고도화
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 연속 바닥판 고인성 콘크리트 궤도 안전성 유지관리 최소화 교각 규모 축소
영문 Link Slab ECC Track Safety Minimize Maintence Reduced Pier Size
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 03 [최종보고서] 철도교량 주행 안전 및 승차감 향상을 위한 자갈궤도용 고인성 콘크리트 연결 바닥판 개발(개인정보 보호).pdf   다운로드

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