1. 레일체결장치 성능 요구조건
(1) 레일체결장치의 성능 및 규격은 본 설계지침 및 편람 「KR C-14060(궤도재료 설계)」 에 따른다.
(2) 일반구간 체결장치의 종방향 저항력은 250km/h 미만의 경우는 레일당 7kN/m, 250km/h 이상의 경우는 9kN/m 이상으로 한다. 다만, 교량상 저체결장치, 활동체결장 치는 별도로 정한다.
(3) 레일체결장치는 궤도 선형을 쉽게 복구할 수 있는 구조로 설계되어야 하고, 부설 후 에도 수평 및 수직 조정이 가능하도록 아래 <표 >에서 정하는 값 이상의 조정여유 를 확보해야 한다.
레일체결장치 조정여유 최소
| 구 분 | 수직 | 수평 |
| 토공구간1) | +30mm, -4mm | ±4m |
| 기타 | 레일체결장치와 해당 구간의 특수성을 고려하여 별도로 정함 | |
1) 체결장치 이외의 방법으로 선형조정이 가능한 경우, 별도의 협의를 통해 조정할 수 있다.
2. 도상 콘크리트층(TCL) 요구조건
(1) 콘크리트 설계기준압축강도는 30MPa을 표준으로 한다.
(2) 현장타설식 연속 철근보강 콘크리트궤도 (CRC 공법) 현장타설식 연속 철근보강 콘크리트궤도에서 도상 콘크리트층(TCL)의 강도와 치수는 구조계산 결과에 따라 정하되 다음의 조건을 고려해야 한다.
① 휨강도: 5.5MPa 이상 (KS F 2408 부속서 중앙점 재하법 적용)
② 철 근 량 : 단면의 0.8～0.9%(흙노반 구간 및 터널 입.출구 구간), 0.4%(터널구간) (교량구간은 별도)
③ 균열폭: 0.5mm 이하
④ 균열제어 : 침목을 사용하지 않는 공법에서는 레일체결 위치에서 균열이 발생하지 않도록 균열간격을 제어할 것. 다만, 위의 조건은 궤도구조, 지지조건 등 설계조건에 따라 조정할 수 있다. 기타 조 건은 아래의 기준에 따른다. ‘철도건설공사 전문시방서(궤도편)’ ‘KCS 14 20 00(콘크리트공사 표준시방서)’ ‘KDS 14 20 00(콘크리트구조 설계기준)’
(3) 프리캐스트 콘크리트궤도 (PC 공법) 사전제작형 콘크리트(PST) 패널의 강도, 치수 및 철근량 등은 구조계산 결과에 따라 정하되 「KDS 14 20 00(콘크리트구조 설계기준, 국토교통부 고시 제 2022-19호)」의 기준을 적용된다.
3. 도상 안정층(HSB) 설계조건
(1) 흙노반 위에 부설되는 콘크리트궤도에서는 도상 콘크리트층(TCL) 하부에 도상 안정층 (HSB)을 설치할 수 있다. 도상 안정층(HSB)은 사용재료에 따라 빈배합 도상 안정층 (HSB)과 일반 도상 안정층(HSB)으로 나눌 수 있다.
(2) 도상 안정층(HSB)의 휨강도는 재령 28일 기준 1.6MPa 이상(KS F 2408 부속서 중앙점 재하법에 의함)으로 하고, 도상 안정층(HSB)의 치수는 구조계산 결과에 따라 정한다. 다만, 궤도 성능이 확보되는 범위 내에서 도상 콘크리트층(TCL)의 구조조건을 고려하 여 도상 안정층(HSB) 설계조건을 달리할 수 있다.
4. 보호콘크리트층(PCL) 및 캠플레이트(Camplate) 기준
보호콘크리트층(PCL)과 캠플레이트(Camplate)의 강도, 치수 및 철근량 등은 구조계산 결 과에 따라 정하고, 「KDS 14 20 00(콘크리트구조 설계기준, 국토교통부 고시 제 2022-19 호)」의 기준이 적용된다.
5. 콘크리트궤도 표준단면
5.1 일반사항 (
1) 콘크리트궤도 표준단면은 철도설계참고도(KR DR C-14040, 콘크리트궤도 구조)를 따 른다. 다만, 선구의 특성을 고려하여 궤도구조 형식(분기기 포함)을 결정하는 경우에 는 노반 구조물별로 콘크리트 도상 단면을 검토하여 다르게 적용할 수 있다.
5.2 콘크리트궤도 궤도높이 적용 검토
(1) 콘크리트궤도의 궤도높이 산정은 궤도의 중심선을 기준으로 레일면고(R.L)로부터 구 조물 계획고(E.L) 까지로 한다.
(2) 직선구간에서 궤도구조 형식에 따른 구조물별 콘크리트궤도의 표준높이는 아래 <표>에서 정한 값으로 적용한다. 다만, 레일의 종별, 레일체결장치의 종류, 침목형상 등에 따라 궤도높이를 다르게 적용하는 경우에는 노반과 인터페이스를 통해 구조물 계획고(E.L)를 조정하여야 한다.
콘크리트궤도의 궤도높이(단위: ㎜)
| 구 분 | 구조물 형식 | 비 고 | ||
| 토공구간 | 교량구간 | 터널구간 | ||
| 레일 및 레일체결장치1) | 244 | 244 | 244 | |
| 도상콘크리트층(TCL) | 240 | 2602) | 240 | |
| 도상안정층(HSB) | 300 | - | - | |
| 캠플레이트(Camplate) | - | 130 | - | |
| 보호콘크리트층(PCL) | - | 150 | - | |
| 궤도높이 | 784 | 784 | 484 | |
주1) 레일규격은 60E1레일, KR형 레일체결장치, Bi-block 침목 기준으로 산정함
주2) 교량구간 도상콘크리트층(TCL) 높이는 궤도중심의 캠플레이트(Camplate) 상면으로부터 도상콘크리트층 (TCL) 상면까지의 높이임
주3) 레일 및 레일체결장치를 제외한 구성요소의 두께는 변경할 수 없음
(3) 토공, 교량 및 터널 구조물에 적용되는 콘크리트궤도의 궤도높이 산정은 다음의 사 항을 고려하여 결정한다.
① 레일의 종별에 따른 높이
② 레일체결장치의 종류에 따른 높이
③ 침목의 형상 및 높이
④ 도상 콘크리트층(TCL)의 높이
⑤ 사전제작형 콘크리트(PST) 패널의 두께
⑥ 사전제작형 콘크리트(PST) 패널의 충전층 두께
⑦ 도상 안정층(HSB) 및 보호콘크리트층(PCL)의 높이
⑧ 노반 횡방향 배수 기울기
⑨ 설정캔트
(4) 콘크리트 도상 높이에서 노반 구조물 형식별 시공기면의 시공오차는 고려하지 않는 다. 다만, 콘크리트궤도의 각 층별 두께에 대한 시공 허용범위는 철도설계참고도(KR DR C-14040, 콘크리트궤도 구조)에 따른다.
(5) 곡선구간에서 콘크리트궤도의 표준높이는 철도설계참고도(KR DR C-14040, 콘크리트 궤도 구조)의 궤도높이를 준용하여 적용하되, 세부적인 사항은 설정캔트 값을 고려 하여 노반과 인터페이스를 통해 조정할 수 있다.
6. 흙노반상 콘크리트궤도
(1) 현장타설식 연속 철근보강 콘크리트궤도(CRC 공법) 도상구조해석
① 흙노반에 부설되는 현장타설 콘크리트궤도는 도상콘크리트층(TCL)과 도상안정층 (HSB)의 2개의 층으로 구성되며, 이에 대한 하중 및 적용재료의 조건에 따른 구조적 안정성을 만족하여야 한다
② 현장타설식 연속 철근보강 콘크리트궤도의 설계는 Eisenmann의 설계법에 따라 결합 또는 비결합시스템에 대한 응력계산방식을 적용, 주어진 하중에 대해 도상 콘크리트 층(TCL)과 도상 안정층(HSB)의 응력이 허용응력을 초과하지 않도록 설계한다.
③ 흙노반 위에부설되는 콘크리트궤도에서는 도상 콘크리트층(TCL) 하부에 도상 안정층 (HSB)을 설치한다. 도상 안정층(HSB)은 사용재료에 따라 빈배합 도상 안정층(HSB)과 일반 도상 안정층(HSB)으로 나눌 수 있다.
(2) 도상 안정층(HSB)의 휨강도는 재령 28일 기준 1.6MPa 이상(KS F 2408 부속서 중앙점 재하법에 의함)으로 하고, 도상 안정층(HSB)의 치수는 구조계산 결과에 따라 정한다. 다만, 궤도 성능이 확보되는 범위 내에서 도상 콘크리트층(TCL)의 구조조건을 고려 하여 도상 안정층(HSB) 설계조건을 달리할 수 있다.
(3) 사전제작식 콘크리트궤도(Precast Concrete 공법) 도상구조 해석
① 흙노반에 부설되는 사전제작식 콘크리트궤도는 사전제작형 콘크리트(PST) 패널, 충전 재층, 도상 안정층(HSB)의 3개의 층으로 구성되며, 이에 대한 하중 및 적용재료의 조 건에 따른 구조적 안정성을 만족하여야 한다.
② 사전제작식 콘크리트궤도의 단면설계는 「KDS 14 20 00(콘크리트구조 설계기준, 국 토교통부 고시 제 2022-19호)」에 따라 강도설계법을 적용하는 것을 원칙으로 하고, 온도변화에 의한 모멘트와 수직하중에 의한 모멘트를 조합하여 설계모멘트를 산정한 다. 또한 온도변화와 건조수축에 의한 균열을 제어할수 있는 최소한의 철근량을 확보 하여야 한다.
③ 콘크리트노반 대신 철근보강하지 않은 도상 안정층(HSB)을 적용하는 경우에는 비결 합 조건에서 도상 안정층(HSB)에 작용하는 응력은 허용응력을 초과하지 않도록 해야 한다. 특히 충전재층과 도상 안정층(HSB)의 연결부 위치에서 발생하는 도상 안정층 (HSB)의 응력에 대해 검토해야 한다. 사전제작식 콘크리트궤도라 하더라도 사전제작 형 콘크리트(PST) 패널의 연속화를 통해 연속 철근보강 콘크리트궤도로 설계하는 경우에는 위의 규정에 따라 설계할 수 있다.
7. 터널부의 콘크리트궤도
(1) 터널부에 부설되는 현장타설 콘크리트궤도는 터널보조도상 상면에 도상 콘크리트층 (TCL)으로 구성되며, 사전제작식 콘크리트궤도는 터널보조도상 상면에 사전제작형 콘크리트(PST) 패널과 충전재층으로 구성된다. 이에 대한 하중 및 적용재료의 조건에 따른 구조적 안정성을 만족하여야 한다.
(2) 터널 내에 부설되는 콘크리트궤도는 흙노반 위에 부설되는 콘크리트궤도의 설계를 변경 없이 적용할 수 있다.
(3) 슬래브 하부에서 터널바닥에 작용하는 힘이 허용지압력을 초과하지 않는 경우에 한 하여 단면 두께의 축소를 허용하며, 연속 철근보강 콘크리트궤도 공법의 경우, 진출 입부(터널 경계로부터 최소 100m)를 제외한 터널 내부에서는 온도응력 등의 감소를 고려하여 단면적의 0.4%까지 철근량을 줄일 수 있다. 사전제작식 콘크리트궤도 공법 에서도 지압력 및 휨모멘트 계산결과에 따라 단면설계를 수정할 수 있다.
(4) 터널 내에서만 적용되는 콘크리트궤도의 경우 별도의 설계를 실시해야 한다. 일반적 인 경우 수직하중에 대해 슬래브 하부에서 터널 바닥에 작용하는 힘이 허용지압력 을 초과하지 않는지 검토하는 것으로 충분하지만, 슬래브 하부에 탄성받침을 적용하 여 플로팅슬래브 구조로 하는 경우는 슬래브를 휨부재로 간주하여 「KDS 14 20 00 (콘크리트구조 설계기준, 국토교통부 고시 제 2022-19호)」에서 정하는 바에 따라 단 면설계를 실시해야 한다. 이 때 온도변화에 의한 하중은 고려하지 않는다.
(5) 무근 콘크리트 슬래브를 적용하는 경우에도 수화열에 의한 온도변화 및 건조수축에 의한 균열을 제어하기 위해 최소한의 철근이 필요하며, 철근량의 산정은 「KDS 14 20 00(콘크리트구조 설계기준, 국토교통부 고시 제 2022-19호)」의 기준을 적용한다.
8. 교량상 콘크리트궤도
(1) 교량상에 부설되는 현장타설 콘크리트궤도(또는 사전제작식 콘크리트궤도)는 도상 콘크리트층(TCL)[또는 사전제작형 콘크리트(PST) 패널]과 보호콘크리트층(PCL)의 2 개의 층으로 구성되며, 이에 대한 하중 및 적용재료의 조건에 따른 구조적 안정성을 만족하여야 한다.
(2) 교량 위에 부설되는 콘크리트궤도의 구조는 교량의 길이와 교량 위에서 콘크리트궤 도의 지지방식에 따라 다르게 할 수 있다.
(3) 도상 콘크리트층(TCL) 및 보호콘크리트층(PCL) 등의 강도, 치수 및 철근량 등은 구 조계산 결과에 따라 정하고, 「KDS 14 20 00(콘크리트구조 설계기준, 국토교통부 고 시 제2022-19호)」의 기준을 준용하여야 한다.
(4) 교량 위에 부설되는 콘크리트궤도의 설계에서는 다음의 작용력을 고려해야 한다.
① 수직하중 및 온도변화에 의한 교량 상부구조의 휨(교축방향 및 교축직각방향)
② 종방향 힘(온도변화 및 건조수축에 의한 구속력+외력)
③ 횡방향 힘 ④ 열차수직하중에 의해 궤도에 직접 작용하는 힘
(5) 도상 콘크리트층(TCL), 보호콘크리트층(PCL) 및 캠플레이트(Camplate) 등 각 부재의 단면설계는 「KDS 14 20 00(콘크리트구조 설계기준, 국토교통부 고시 제 2022-19 호)」에 따라 실시한다.
(6) 교량 위에서는 콘크리트궤도로부터 작용하는 수평력을 교량의 하부구조로 전달하기 위한 하중전달구조를 갖도록 설계해야 한다.
(7) 본 지침의 궤도/교량 종방향 상호작용에 따라 평가된 상호작용력에 대하여 지지구조 가 안전한지를 검토해야 하며, 교량 상부구조 단부의 회전 또는 단차에 의해 발생하 는 상향력에 의해 도상 콘크리트층(TCL)의 부상이 발생하지 않도록 도상 콘크리트 층(TCL)과 궤광의 자중이 상향력의 적어도 1.3배 이상임을 입증하여야 하며, 만약 이 값을 만족하지 못할 경우에는 도상 콘크리트층(TCL)과 보호콘크리트층(PCL)을 앵커 등으로 연결시키는 등 도상 콘크리트층(TCL)의 부상을 방지하기 위한 조치를 취해야 한다. (8) 교량 상부구조 단부에서의 궤도 설계
① 토공부와 교대 사이에 조인트를 설치함으로써 여유를 두어야 하며, 토공부의 도상 안 정층(HSB)의 움직임으로 인해 교대부의 손상을 막기 위해 적절한 조치를 강구해야 한다.
(9) 강교에서는 다음의 사항을 고려하여야 한다.
① 수평방향 힘의 전달구조
② 횡거더의 간격을 고려한 도상 콘크리트층(TCL)의 치수 결정
③ 탄성매트를 사용하는 경우, 부식방지 시스템과의 적합성 검증
④ 방음및방진
출처-국가철도공단KRC-14040