본 연구의 목적은 성능적 내화설계를 기반으로 한 철근콘크리트 기둥의 내화성능 평가를 최종 목표로 철근콘크리트 기둥의 열전달 해석을 통한 온도분포와 재하가열실험을 통한 수축량으로 적정 축력비를 도출하여 성능설계를 위한 기초 자료로 활용하고자 하는데 있다. 편심이 전혀 없는 순수축력을 기준으로 축력비 0.30, 0.35, 0.40, 0.47을 재하한 결과, 0.40 이상의 축력비를 확보하여야 내화성능을 만족할 수 있다고 판단하였다.
In recent years, concrete-filled box or tubular columns have been commonly used in high-rise buildings. However, a number of fire test results show that there are significant differences between high strength concrete (HSC) and normal strength concrete (NSC) after being subjected to high temperatures. Therefore, this paper presents an investigation on the fire resistance of HSC filled steel tubular columns (CFTCs) under combined temperature and loading. Two groups of full-size specimens were fabricated to consider the effect of type of concrete infilling (plain and reinforced) and the load level on the fire resistance of CFTCs. Prior to fire test, a constant compressive load (i.e., load level for fire design) was applied to the column specimens. Thermal load was then applied on the column specimens in form of ISO 834 standard fire curve in a large-scale laboratory furnace until the set experiment termination condition was reached. The results demonstrate that the higher the axial load level, the worse the fire resistance. Moreover, in the bar-reinforced concrete-filled steel tubular columns, the presence of rebars not only decreased the spread of cracks and the sudden loss of strength, but also contributed to the load-carrying capacity of the concrete core.
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.
60 MPa급, 100 MPa급 고강도 철근콘크리트 기둥에 대하여 횡구속력 보강공법(와이어로프)과 내화보강공법(Fiber-Cocktail) 적용 유무 및 하중비에 따른 내화성능을 평가하기 위하여 표준화재 재하조건에 내화실험을 실시하였다. 실험결과 60 MPa급 고강도 콘크리트 기둥의 경우 와이어로프를 적용함으로써 화재시 축방향의 연성이 향상되며, 내화성능은 23 % 이상 향상되는 것으로 나타났다. 또한 와이어로프를 적용할 경우 하중은 설계하중의 70 % 수준이 적정하다고 판단된다. 100MPa급 고강도 콘크리트 기둥에 와이어로프와 Fiber-Cocktail을 적용할 경우 띠철근만을 적용한 경우보다 내화성능이 4배 이상 향상되는 것으로 나타났으며, 100MPa급 고강도 콘크리트 기둥에 내화성능을 확보하기 위해서는 하중은 설계하중의 70 % 미만으로 설정하는 것이 적정하다고 판단된다.
While the extruded cement panel has many advantages compared to drywall, it has limited applicability in buildings due to its low fire resistance. However, an extruded panel in which the fire resistance has been dramatically enhanced through the addition of a-hemihydrate gypsum is expected to become widely applied as a partition wall or interior material for buildings. To ensure its applicability, certain safety requirements for use, such as the leaning load by residents, the impact by indoor articles, and the fire, need to be taken into consideration. The purpose of this study is to review the impact load resistance, horizontal load resistance, and fire resistance as required safety properties for the partition wall and interior materials of the extruded panel that includes a-hemihydrate gypsum. The results of this study show that the impact load resistance of the extruded panel that includes a-hemihydrate gypsum achieves SD grade for industrial buildings, and the horizontal impact load resistance achieves HD grade for public buildings. In addition, it provides fire-resistance for approximately 7 minutes longer than the existing extruded cement panel. Based on this result, it is confirmed the extruded panel incorporating a-hemihydrate gypsum has adequate safety properties for use as partition wall or interior material.
Shahria Alam, M.;Muntasir Billah, A.H.M.;Quayyum, Shahriar;Ashraf, Mahmud;Rafi, A.N.M.;Rteil, Ahmad
Steel and Composite Structures
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제15권6호
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pp.705-724
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2013
The behaviour of steel column at elevated temperature is significantly different than that at ambient temperature due to its changes in the mechanical properties with temperature. Reported literature suggests that steel column may become vulnerable when exposed to fire condition, since its strength and capacity decrease rapidly with temperature. The present study aims at investigating the lateral load resistance of non-insulated steel columns under fire exposure through finite element analysis. The studied parameters include moment-rotation behaviour, lateral load-deflection behaviour, stiffness and ductility of columns at different axial load levels. It was observed that when the temperature of the column was increased, there was a significant reduction in the lateral load and moment capacity of the non-insulated steel columns. Moreover, it was noted that the stiffness and ductility of steel columns decreased sharply with the increase in temperature, especially for temperatures above $400^{\circ}C$. In addition, the lateral load capacity and the moment capacity of columns were plotted against fire exposure time, which revealed that in fire conditions, the non-insulated steel columns experience substantial reduction in lateral load resistance within 15 minutes of fire exposure.
본 연구의 목적은 성능적 내화설계를 기반으로 한 CFT 구조의 내화성능 설계기술 개발을 최종목표로 CFT 구조의 실증적 실험을 통한 내화성능을 도출하고 내부 콘크리트 압축강도와 하중비를 변수로 하여 수축량과 시험체 내부 온도를 측정하여 내화성능을 도출하여 성능설계를 위한 기초 자료로 활용하고자 하는데 있다. KS F 2257-1과 7의 기준에 따라 CFT 각형 기둥에 24MPa, 40MPa, 하중비 0.9, 0.6, 0.2를 재하하여 내화성능기준에 따른 결과 하중비 변화는 24MPa의 경우 하중비가 0.3 감소시 약 73분의 내화성능 향상효과가 있는 것으로 나타났다. 40MPa은 하중비 0.6, 0.2의 경우 내화성능시간은 31분, 180분으로 나타났다. 시험체 내부 콘크리트 강도 변화에 따른 내화성능평가 결과 강도가 증가할수록 내화성능은 감소하는 것으로 나타났다.
This paper has presented a finite element analysis of structural behaviour of box culvert during and after fires. The fire tests were carried out in a furnace on RC slabs using the ISO 834 standard fire curve. The load capacity after cooling of the RC slab that was not loaded during the fire tests was evaluated by means of additional 3 points bending tests. In the past, stress-strain models of concrete under fire loading have been proposed by several researchers. Comparisons are made with the load-displacement relations of RC slabs after fire loading using the existing stress-strain models with temperature, such as Schneider, EUROCODE 2, Lie, Shi and Nan model. By comparing the load-displacement relations, Lie model was found to result in a maximum load about 2.0% higher than that of test. Based on the fire test results of RC slabs, this paper presents an extensive analytical study on the fire response of box culvert during and after fires.
본 연구의 목적은 성능위주의 화재안전설계법에 따른 구획실 용도별 요구내화시간산정을 실시함으로써 현행 내화성능기준의 문제점도출 및 개선방향을 제시하는 것이다. 내화성능기준에 대한 검토를 위해 본 연구에서는 현재 국내의 시방규정에 의해 결정된 요구내화시간과 등가시간공식에 의해 산정된 화재노출상응시간과 비교하였고, 화재노출상응시간을 산정하기 위해 화재하중밀도, 환기계수, 구조재료의 열적특성 그리고 구획실 형상치수 등을 조사하였다.
A Steel column with damaged spray-applied fire resistive material (SFRM) may exhibit reduced structural performance due to the effects of elevated temperature during fire events. Thus, the fire load behavior of steel columns with removed or reduced SFRM needs to be examined to predict the structural damage by fire. FEM analyses were performed for the flange thinning removal models in which the SFRM was reduced as a constant strip in thickness at the top flange of the column. The temperature results for all models obtained from the heat transfer analyses were included as an initial condition in the FEM structural analyses. In this study, the results of analysis show that even small remnants of SFRM led to an effective reduction of temperature at any given fire duration, and improved significantly the axial load capacity of a column as compared to the complete removal cases of SFRM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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