Effects of Multi-stepwise TPSM on Improving the Behavior of H-beam bridge

H형강 교량의 성능개선을 위한 다단계 온도프리스트레싱 효과 분석

The main girders and cross-beams of an H-beam bridge consisted of factory-made H-beams, providing better conditions for quality control. Also, on-site fabrication works can be minimized and most of the stiffeners can be omitted, enabling simple and economic construction. In this study, the effect of the Multi-Stepwise TPSM (M-TPSM) on improving the maximum span length and section efficiency is analyzed. Compared to a 30-m-long, five-girder conventional plate girder bridge, structural analysis results showed that 50.7~55.1% of the girder height and 24.1~26.2% of the self-weight may be reduced by the application of M-TPSM to a five-girder H-beam bridge constructed with H-$900{\times}300$beams. In case of conventional H-beam bridges without M-TPSM, it was found that seven girders are required for a similar level of load-carrying capacity. Therefore, it is concluded that by the application of the M-TPSM, the H-beam bridge would become one of most cost-competitive options for short- and medium-span bridges.

H형강 교량은 공장에서 압연 제작한 H형강을 주형과 가로보로 사용함에 따라 품질 및 관리가 용이하고 공장제작으로 현장작업 및 공사기간의 단축과 보강재의 설치량이 적은 단순하고 경제적인 교량형식이다. 본 연구는 기존 H형강 교량의 지간 및 단면 효율 개선을 위한 방법으로 다단계 온도프리스트레싱(Multi-Stepwise TPSM) 공법을 H형강 교량에 적용하여 도입효과 및 적용지간을 분석하였다. 구조해석결과 H형강교의 다단계 온도프리스트레싱 효과는 H-$900{\times}300$형강을 이용한 30m 5주형 H형강교량을 기준으로 기존 플레이트 거더 교량의 높이를 50.7~55.1%, 중량을 24.1~26.2% 수준으로 감소시킬 수 있는 것으로 평가되었다. 또한 7주형 H형강교량의 주형수를 5주형으로 감소시켜 경제적인 교량건설이 가능한 것으로 나타나 온도프리스트레싱이 도입된 H형강 교량은 기존 H형강과 비교하여 중소지간용 교량으로 충분한 경제성을 가질 수 있을 것으로 판단된다.