Development and Experimental Performance Evaluation of Steel Composite Girder by Turn Over Process

In Korea, more than 90% of the total number of steel bridges built for 40~70 m span length is a steel box-girder bridge type. A steel box-girder bridge is suitable for long span or curved bridges with outstanding flexural and torsional rigidity as well as good constructability and safety. However, a steel box-girder bridge is uneconomical, requiring many secondary members and workmanship such as stiffeners and ribs requiring welding attachments to flanges or webs. Therefore, in US and Japan, a plate girder bridge, which is relatively cheap and easy to construct is generally used. One type of the plate girder bridge is the two- or three-main girder plate bridge, which is a composite plate girder bridge that minimizes the number of required main girders by increasing the distance between the adjacent girders. Also, for the simplification of girder section, the stiffener which requires attachment to the web is not required. The two-main steel girder plate bridge is a representative type of plate girder bridges, which is suitable for bridges with 10 m effective width and has been developed in the early 1960s in France. To ensure greater safety of two- or three-main girder plate bridges, a larger steel section is used in the bridge domestically than in Europe or Japan. Also, the total number of two- or three-main girder plate bridge constructed in Korea is significantly less than the steel box girder bridge due to a lack of designers' familiarity with more complex design detailing of the bridge compare to that of a steel box girder bridge design. In this study, a new construction method called Turn Over method is proposed to minimize the steel section size used in a two- or three-main girder plate bridge by applying prestressing force to the member using confining concrete section's weight to reduce construction cost. Also, a full scale 20 m Turn Over girder specimen and a Turn Over girder bridge specimen were tested to evaluate constructability and structural safety of the members constructed using Turn Over process.

단면회전방법을 적용한 강합성 소수주거더 개발 및 실험적 성능 평가

현재 국내에서 설계되고 있는 40~70 m 지간의 강도로교 90% 이상이 박스거더교 형식이며 박스거더교는 휨 강성과 비틀림 강성이 뛰어나 장경간이나 곡선을 갖는 교량 형식으로 적합할 뿐만 아니라 가설현장에서의 작업을 최소화 할 수 있어 현장 안전관리 면에서도 유리한 구조형식이다. 그러나 박스거더는 상하 플랜지와 복부판이 수직, 수평보강재로 보강되는 구조로 부재량과 용접량이 많이 소요되어 비경제적인 교량 형식으로 많이 지적되어 왔다. 따라서, 미국이나 일본에서는 상대적으로 부부재를 줄일 수 있는 보다 경제적인 플레이트거더교가 일반적으로 적용되고 있다. 이러한 플레이트거더교의 한 형식인 소수주거더교는 강합성교량의 합리화를 위해 많이 채용되는 형식으로, 주거더 간격을 종래의 3 m 정도에서 2배 정도인 6 m 이상으로 증가하여 주거더의 개수를 최소화시키는 경제적인 교량형식이다. 또한, 거더 단면의 단순화를 위하여 거더의 복부판에 부착되는 수평보강재와 수직보강재를 최대한 생략할 수 있다. 2주거더교는 소수주거더교의 대표적인 형식으로, 유효폭 10 m 전후의 교량에 적합하여 프랑스를 중심으로 유럽에서는 1960년대부터 본격적으로 개발되어왔다. 국내에서는 소수주거더교 적용시 안전율 확보를 위해 유럽이나 일본 등에 비해 많은 강재량을 사용하고 있으며, 설계자들의 친밀도 부족과 박스거더교에 비해 복잡한 설계 등과 같은 여러가지 실무적용 차원에서 적용이 제한되고 있는 실정이다. 이 연구에서는 합리화 강교량 형식인 소수주거더교의 제작방법을 개선하고 구속콘크리트를 활용하여 강교량에서 공사비와 직결되는 강중을 줄일 수 있는 신형식 강합성거더(Turn Over Composite Girder) 구조형식을 제안하고자 한다. 또한 실물 크기인 20 m 단면회전방법을 적용한 강합성 거더시험체 및 교량시험체를 제작하여 제작성을 평가하고 구조성능 실험을 하여 구조안전성을 평가하였다.