고온화재조건 콘크리트 라이닝의 하중비에 따른 폭렬영향성 및 화재손상특성에 관한 실험적 연구

An Experimental Study on the Thermal Property of Concrete under the Load Ratio Condition in Fire

  • 투고 : 2010.05.13
  • 심사 : 2010.06.11
  • 발행 : 2010.06.30

초록

터널의 화재는 초동진압에 실패할 경우 터널의 내부는 상당한 화재하중이 존재하고, 제연설비의 영향으로 화재전파속도가 빨라 단시간 내에 화재의 확산과 함께 고온으로 발전하여 터널 구조체 및 인명에 대한 피해를 증대시킨다. 이에 본 연구에서는 초기 가장 급격한 온도상승이 발생하는 시나리오인 MHC(Modified Hydrocarbon) 화재곡선을 대상으로 하중비를 0, 20, 40, 60, 70%를 조정한 화재실험을 수행하여 하중재하에 의한 콘크리트 폭렬영향성 및 화재손상범위에 대한 열적특성을 규명하고자 하였다. 실험체는 EFNARC에서 규정한 소규모 실물실험체 형상조건을 준용하였으며, 배합강도는 일반강도인 24MPa로 실험제반조건을 선정하였다. 실험수행결과 비재하조건의 라이닝의 경우 16mm의 폭렬이 발생하였으나 하중비 20%와 40%에서는 폭렬이 발생하지 않았다. 재하 하중비를 증가시킨 60%의 경우 24mm의 폭렬이 발생하였으며, 70% 재하조건의 경우 가열시작 10분 이후에 파괴되었다.

The fire in tunnel, when failed to extinguish at early stage, tends to easily develop to high temperature and spread to entire area of the tunnel because of considerable level of fire load and smoke control facility within the tunnel, resulting in severe damage to the people and tunnel structure. This study was intended to carry out the fire test with MHC fire curve, a scenario, which has the most rapid fire rise, on assumption of load ratio of 1, 20, 40, 60 and 70%, so as to identify the thermal characteristics of the concrete against spalling and the range of fire damage. The specimen was small scale sample as defined by EFNARC and the mixing ratio was based on 24 MPa, which is considered to be the normal strength. As a result of test, 16mm spalling was occurred on the lining under the non-load condition, while no spalling was occurred with 20% and 40% of load ratio. In case of 60% of load ratio, 24 mm of spalling was occurred and it failed in 10 minutes after heating in case of 70% load condition.

키워드

참고문헌

  1. 국토해양부, 터널구조물 내화설계 요소기술개발 5차년도 최종보고서, 한국건설기술연구원, pp.12-14(2008).
  2. 지하공간 환경개선 및 방재기술연구단, 터널구조물 내화설계 및 화재손상 복구지침(안), 한국건설기술연구원, 부록 pp.1-33(2008).
  3. World Road Association (PIARC), PIARC Proposal on Design Criteria for Resistance to Fire for Road Tunnel Structures, Paris, Revision 1(2002).
  4. ITA Working Group No.6, "Guidelines for Structural Fire Resistance for Road Tunnels", International Tunnelling Association, ITA, pp.36-41(2004).
  5. 김형준, 한상훈, 최승관, "화재시 콘크리트요소 폭렬 영향성 고찰", 한국화재소방학회 논문지, Vol.21, No.2, pp.1-6(2007).
  6. 김흥열, 김형준, 조경숙, 이재승, 권기혁, "터널화재시 콘크리트 라이닝의 폭렬 및 화재손상에 관한 실험적 연구", 한국화재소방학회 논문지, Vol.23, No.3, p.112 (2009).
  7. 김형준, 김흥열, 박경훈, 정재영, 권기혁, "화재시 하중재하에 따른 콘크리트의 열적특성에 관한 실험적 연구", 한국화재소방학회 논문지, Vol.23, No.6, pp.66-74(2009).
  8. 한국표준협회, "건축 구조부재의 내화시험 방법 - 일반요구사항(KS F 2257-1)", 한국산업규격, pp.3-13 (1999).
  9. EFNARC, Specificationa and Guidelines for Testing of Passive Fire Protection for concrete Tunnels Linings, pp.15-27(2006).
  10. 한국표준협회, "포틀랜드 시멘트(KS L 5201)", 한국산업규격, pp.1-8(2006).
  11. L.T. Phan and N.J. Carino, "Effects of Test Conditions and Mixture Proportion on Behaviour of High-strength Concrete Exposed to High Temperatures", ACI Material Journal(2002).
  12. F. Arita, K. Harada, and K. Miyamoto, "Thermal Spalling of High-performance Concrete During Fire", 2nd International Work shop on Structures in Fire, Christchurch, March(2002).