• Steel and Composite Structures
• /
• 제1권4호
• /
• pp.427-440
• /
• 2001

The growing use of unprotected or partially protected steelwork in buildings has caused a lively debate regarding the safety of this form of construction. A good deal of recent research has indicated that steel members have a substantial inherent ability to resist fire so that additional fire protection can be either reduced or eliminated completely. A performance based philosophy also extends the study into the effect of structural continuity and the performance of the whole structural totality. As part of the structural system, thermal expansion during the heating phase or contraction during the cooling phase in most beams is likely to be restrained by adjacent parts of the whole system or sub-frame assembly due to compartmentation. This has not been properly addressed before. This paper describes an experimental programme in which unprotected steel beams were tested under load while it is restrained between two columns and additional horizontal restraints with particular concern on the effect of catenary action in the beams when subjected to large deflection at very high temperature. This paper also presents a three-dimensional mathematical modelling, based on the finite element method, of the series of fire tests on the part-frame. The complete analysis starts with an evaluation of temperature distribution in the structure at various time levels. It is followed by a detail 3-D finite element analysis on its structural response as a result of the changing temperature distribution. The principal part of the analysis makes use of an existing finite element package FEAST. The effect of columns being fire-protected and the beam being axially restrained has been modelled adequately in terms of their thermal and structural responses. The consequence of the beam being restrained is that the axial force in the restrained beam starts as a compression, which increases gradually up to a point when the material has deteriorated to such a level that the beam deflects excessively. The axial compression force drops rapidly and changes into a tension force leading to a catenary action, which slows down the beam deflection from running away. Design engineers will be benefited with the consideration of the catenary action.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제34권4호
• /
• pp.52-58
• /
• 2020

노인인구의 증가와 맞벌이부부의 증가로 인한 노인부양방식의 변화로 중풍환자와 치매노인을 돌보는 노인의료복지시설이 급증하고 있다. 이러한 노인의료복지시설은 주로 도시의 주변에 설치되고 있으며 점차 고층화 되어가고 있다. 관리자가 최소인 야간에 화재발생 시 스스로 판단하여 대피할 수 있는 입소자들이 거의 없으며 경사로등 입소자를 대피시킬 수 있는 피난로가 없어 대형의 인명피해가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 단위면적당 노인의료복지시설이 가장 많은 고양시를 중심으로 노인의료복지시설의 피난 상의 문제점을 파악하고 이에 대한 대안으로 경사로를 확보하거나 침대피난용 승강기를 확보하고, 입소자들의 침실을 한 시간 내화로 방화구획하며, 계단을 피난계단의 구조로 하며, 구조대 설치 등 피난에 필요한 시설들의 설치 및 주변기관과 화재 시 상호협력 하는 업무협약을 체결할 것을 제안하였다. 국가는 국민의 생명과 재산을 보호하는데 필요한 방안을 제시하여야 한다. 날로 증가되어가는 의료복지시설의 피난안전을 위하여 본 제안의 신속한 적용이 필요하다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2014년도 추계 학술논문 발표대회
• /
• pp.113-114
• /
• 2014

Though polymer cement mortar is widely used to repair or reinforce concrete as it has superior adhesion, dense internal structure, chemical resistance, and workability in comparison to those of general cement mortar, studies on its behaviors in high temperature environment such as fire is urgently required. Accordingly, in this experiment, the degrees of reduction in the compressive strength at different temperatures was grasped applying ISO834 Heating Curve, and the effect of polymer content and type on compressive strength could be determined. As a result of this experiment, it is found that polymer type and content have a big effect on reduction of compressive strength in high temperature range, and not only the dynamic characteristics but also the combustion characteristics in high temperature range are required to be studied considering occurrence of a fire in the future.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2020년도 가을 학술논문 발표대회
• /
• pp.151-152
• /
• 2020

When concrete is exposed to fire, the thermal decomposition of hydrates of Portland cement paste results in critical damage to the concrete structure of a building. Recently, nanosilica arose as the effective nano-additive which can enhance the thermal resistance of the cementitious materials. However, the mechanism of the enhancement was not elucidated specifically. In this study, we investigated the properties of calcium silicate hydrates(C-S-H)of the nanosilica incorporated cement paste after heating to different heating temperatures (200℃, 500℃, and 800℃) by 29Si nuclear magnetic resonance. The results showed that the polymerization of C-S-H of nanosilica incorporated samples was larger than ordinary cement paste after heating to 200℃, and C-S-H formed during heating process to 500℃ due to the pozzolanic reaction during heating process.

• 국제초고층학회논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.31-39
• /
• 2022

The seamless integration of the architecture and structure of a tall building plays a key role in establishing a recognizable and iconic design. The structural system developed for Shenzhen Rural Commercial Bank Headquarters (SRCBH) utilizes enhanced structural innovations unique to the tower's geometry to improve structural and sustainability performance. SRCBH utilizes a steel diagrid system pulled outside of the enclosure line with diaphragm forces resolved primarily by corner diagonal beams. During the design process the structural systems underwent performance based design and optimization for wind and seismic loading. Resiliency was prioritized for structural design as well as fire resistance. More closely integrating the structure of a building with its architecture and sustainability goals can lead to unique and innovative towers with a timeless expression.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제46권2호
• /
• pp.279-292
• /
• 2023

Structural design against the progressive collapse has been a vital necessity for decades due to occasional tragic events. The question of whether designed structures against the progressive collapse are still robust if subjected to multi-hazard scenarios containing column removal and successive localized fires is ad-dressed in the current study. Two seven-story steel structures with an identical area but different structural configurations of 4- and 5-bays are designed against the progressive collapse; the structural components are also fireproofed for a 60 min fire resistance. The structures are then subjected to different column re-moval scenarios over different stories followed immediately by localized fires. Results indicate that the structures are not able to keep their stability under all of the considered scenarios; the 4-bay structure is more vulnerable than the 5-bay structure. It is also indicated that upper stories are more sensitive toward the considered scenarios than lower stories. To advance structural safety, two strategies are adopted: in-creasing the thickness of the insulation materials to reduce the thermal effects, or, increasing the safety fac-tor (ΩN) of the structures when designing against the progressive collapse. As for the first strategy, provid-ing a 35% and a 25% increase in the insulation thicknesses of the structural components of the 4-bay and 5-bay structures, respectively, can prevent a progressive collapse to trigger. As for the second strategy, in-creasing ΩN by 10% can enhance the structural integrity to where no collapse occurs under all of the sce-narios.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제37권4호
• /
• pp.300-309
• /
• 2009

목재를 이용한 구조의 효율적인 사용은 자원의 낭비를 줄이고 세계 환경을 보호할 수 있다. 이 연구는 대단면 목조건축을 위해 강재와 구조용 집성재를 이용한 내화성능을 지닌 복합재료의 개발을 목적으로 한다. 내화 시험에 앞서 구조용 강재와 구조용 집성재를 이용한 복합재료의 휨강도 특성을 확인하고자 한다. 구조용 강재 보(H type)와 구조용 집성재 보, 구조용 강재와 구조용 집성재를 이용한 복합재료 보의 휨시험을 시행하였다. 구조용 집성재간의 접착제로는 레졸시놀계를 사용하였으며 구조용 강재와 구조용 집성재 간의 접착제로는 폴리우레탄 수지를 사용하였다. 휨시험은 KS F 2150에 의거하여 시행하였으며 각각의 평균 최대하중은 복합재료가 137.5 kN, 구조용 집성재가 106.5 kN, 구조용 강재가 48 kN을 나타내었다. 구조용 집성재가 높은 휨탄성력을 지니고 있기 때문에 복합재료를 사용할 경우 구조적 안정성을 부여할 뿐 아니라 친환경적인 재료로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제2권2호
• /
• pp.100-106
• /
• 2014

고강도 콘크리트는 구조적으로 우수하며 사용성 및 내구성이 뛰어나 건축물에서 그 활용성이 꾸준히 증가하고 있다. 그러나 화재처럼 고온에서 고강도 콘크리트는 폭렬이 발생될 가능성이 있으며, 폭렬 원인은 콘크리트 내부의 수증기압이 가장 큰 원인으로 알려져 있다. 콘크리트의 폭렬을 제어할 수 있는 일반적인 방법은 콘크리트 표면에 내화피복을 사용하여 화재 시 부재의 온도상승을 억제하는 방법이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 각종 골재와 유기섬유를 사용하여 콘크리트 내화피복용 모르타르를 제조하고 그 고온 성상을 파악하고자 한다. 실험결과 퍼라이트와 폴리프로필렌 섬유를 사용한 모르타르는 내부공극과 밀도를 변화시켜 내부온도 상승을 지연시킨다. 그 결과 고강도 콘크리트의 폭렬을 방지할 수 있는 내화 피복재로 활용 가능하다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제7권4호
• /
• pp.286-293
• /
• 2011

최근 건축구조물은 초고층화, 대형화에 따라 고강도 및 고성능콘크리트의 사용이 증가하고 있는데, 고성능콘크리트는 화재 시 발생하는 폭렬현상에 취약한 문제가 있다. 폭렬은 화재 시 콘크리트 피복의 손실을 초래하여 내부콘크리트와 철근의 열전달률(rate of heat transmission)을 높여 콘크리트와 철근의 온도를 상승시키는 작용을 한다. 이러한 고강도콘크리트의 화재 시 폭렬을 막기 위하여 여러 가지 연구들이 진행되고 있으며 대표적으로 폴리프로필렌(Polypropylene)섬유, 강섬유를 사용한 연구들이 폭렬제어성능을 입증되었으나 유동성 저하에 따른 시공성 문제점이 제기되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 위와 같은 문제를 에스테르계 윤활제 및 비이온성 계면활성제를 포함한 코팅액으로 코팅된 polyamide 섬유를 혼입하여 내화성능을 확보하였으며 강도영역별 최적 조건을 실험을 통하여 도출하였다. 13mm의 polyamide 섬유 적용시 강도영역별 적정 섬유 혼입량은 160MPa는 2.5kg이상에서 폭렬제어가 가능할 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.39-44
• /
• 2002

Standby mode에서 출화된 콘센트의 화염 패턴 및 전기적 특성에 대해서 분석하였다 탄화 패턴을 분석한 결과 불꽃은 약 50～70cm 정도 방사되었다. 가연물에 착화된 후 약 150sec 경과하였을 때 온도가 약 $300^{\circ}c$까지 상승했으며, 화염은 ceiling jet을 형성하며 급속도로 확산되었다. 트래킹은 극간의 최단거리를 형성하며 이루어졌으며 저항 값은 약 100～300$\Omega$을 나타냈다. 칼받이를 금속 현미경으로 분석한 결과 정상 부분은 비정질 구조를 나타냈으나, 트래킹에 의해 소손된 부분은 수지상 조직(dendrite structure)과 보이드(void)가 고르게 분포되어 있음을 알 수 있다. 용융된 칼받이를 SEM 및 EDX로 분석한 결고 ㅏ정상 부분과 용융된 부분의 구조와 조성 변화에 차이가 있다.