수치해석과 경험식을 이용한 트램용 매립형궤도의 소성침하 평가

초록

향후 국내에는 친환경 교통수단으로써 본격적인 트램의 도입이 예상된다. 트램용 선로의 경우 도심지 구간에서는 레일이 노면에 매립되는 매립형궤도가 사용된다. 일반적으로 콘크리트 슬래브에 레일이 매립되는 매립형궤도의 경우는 침하로 인한 사용성 저하가 크기 때문에, 침하에 대한 보다 엄격한 대처가 요구된다. 특히 반복되는 하중에 의해 발생하는 노반의 소성변형 축적에 의한 장기 침하를 예측하는 것은 매립형궤도의 합리적인 설계와 유지관리를 위해 필수적이다. 일반적으로 탄성침하는 수치해석을 통해 비교적 정확한 예측이 가능하지만, 반복하중에 의해 축적되는 소성침하의 경우는 현재까지 개발된 수치해석 기법을 통해서는 정량적이고 실질적인 예측치을 얻기 어려운 상황이다. 본 논문에서는 3차원 유한차분법을 이용하여 트램하중에 의해 매립형궤도 하부에 발생하는 지중응력 상태를 파악하고, 산정된 응력 분포를 소성변형 예측을 위한 경험식에 적용함으로써 매립형궤도에서 발생하는 장기 소성침하를 산정하였다. 산정 결과에 의하면트램에 의한 반복 하중으로 인하여 매립형궤도 하부지반에 발생하는 소성침하는 매우 작으므로, 이로 인한 궤도의 사용성 측면의 문제는 없을 것으로 예측되었다. 이는 트램의 작은 축중과 설계속도에도 불구하고 콘크리트 슬래브가 설치되어 열차하중이 지중에 고르게 분포될 수 있기 때문인 것으로 판단된다.