Evaluation of Maximum Effective Temperature for Estimate Design Thermal Loads in Steel Box Girder Bridges

In order to obtain a reasonable value for the thermal load to use in designs, a bridge specimen of a full-size steel box girder (bridge) was manufactured. The temperature data were measured at 21 points in the bridge specimen and 19 points in the steel box bridge. The steel box bridge specimen was installed in a similar direction to a nearby real one. The maximum effective temperatures in the bridge specimen and bridge were calculated for air temperatures in the range of $24^{\circ}C{\sim}38^{\circ}C$. The maximum effective temperature of the bridge specimen and bridge showed correlations of approximately 93.2% and 87.4%, respectively, compared with the Euro code. The maximum effective temperature calculated in this study was very close to the Euro code and the maximum temperature of the Highway Bridge Design Criteria. When the effective temperature obtained in the study is combined with the highest temperature calculated from the Contour map for each region, the design criteria for the thermal load in domestic bridge design, taking into consideration the characteristics of each region, can be established.

강상자형교의 설계온도하중을 위한 최고 유효온도 산정

합리적인 설계 온도하중을 산정하기 위하여, 강상자형교의 시험체가 실물 규모로 제작되었다. 박스단면의 크기는 폭 2.0m, 높이 2.0m, 길이 3.0m이며, 슬래브의 두께는 17 cm이다. 온도 게이지를 사용하여 1년간 온도를 측정하였다. 또한 인근에 시험체와 유사한 방향으로 설치된 같은 형식의 실교량에서도 같은 기간에 온도를 측정하였다. 교량시험체는 21지점, 실교량에서는 19지점에서 온도를 측정하고 각 측점에서 측정온도를 통계 처리하여 추세선과 표준 오차를 산정하고, Euro code에서 제시한 대기온도 $24^{\circ}C{\sim}38^{\circ}C$에서 각 지점의 유효온도를 산정하였다. 교량시험체 모형에서는 $35^{\circ}C$이상에서 Euro code와 실교량과 비교하여 유효온도가 $2^{\circ}C{\sim}3^{\circ}C$ 정도 높게 산정되었다. 제시된 시험체와 실교량에서 Euro code에 대한 유효온도의 상관계수는 87.4%, 93.2%로 계산되었다. 국내 도로교설계기준에 따르면 합성교에서 최고기온은 $40^{\circ}C$로 규정하고 있는데 이는 본 연구에서 산정된 실교량과 Euro code의 유효온도와 거의 근접하는 것으로 평가된다. 각 지역별 최고 온도에 대한 Contour map에서 산정한 대기온도별 최고온도와 본 연구에서 제시한 유효온도를 접목하면 국내 교량 설계 시 각 지역의 특성을 고려한 설계기준이 확립될 수 있을 것이다.