This paper presents a numerical investigation on the structural response of a multi-story building subjected to spreading multi-compartment fires. A recently proposed simple fire model has been used to simulate two spreading multi-compartment fire scenarios in a 10-story steel-framed office building. By assuming simple temperature rising and distribution profiles in the fire exposed structural components (steel beams, steel column and concrete slabs), finite element simulations using a three-dimensional structural model has been carried out to study the failure behavior of the whole structure in two multi-compartment fire conditions and also in a standard fire condition. The structure survived the standard fire but failed in the multi-compartment fire. Whilst more accurate fire models and heat transfer models are needed to better predict the behaviors of structures in realistic fires, the current study based on very simple models has demonstrated the importance and necessity of considering spreadingmulti-compartment fires in fire resistance design of multi-story buildings.
When evaluating energy balance and temperature in reduced-scale fire experiments, which are conducted as an alternative to full-scale fire experiments, it is important to consider the similarity in the scale among these experiments. In this paper, a method considering the similarity of energy balance is proposed for setting the conditions for reduced-scale experiments of mechanically ventilated compartment fires. A small-scale fire experiment consisting of various cases with different compartment geometries (aspect ratios between 0.2 and 4.7) and heights of vents and fire sources was conducted under mechanical ventilation, and the energy balance in the quasi-steady state was evaluated. The results indicate the following: (1) although the compartment geometry varies the energy balance in a mechanically ventilated compartment, the variation in the energy balance can be evaluated irrespective of the compartment size and geometry by considering scaling factor F (∝heffAwRT, where heff is the effective heat transfer coefficient, Aw is the total wall area, and RT is the ratio of the spatial mean gas temperature to the exhaust temperature); (2) the value of RT, which is a part of F, reflects the effects of the compartment geometry and corresponds to the distributions of the gas temperature and wall heat loss.
밀폐된 구획실 화재에서 화원의 면적 및 위치, 화재성장률, 구획 체적의 변화가 열발생률을 포함한 주요 화재특성에 미치는 영향이 검토되었다. 이를 위해 닫힌 개구부가 적용된 ISO 9705 화재실을 대상으로 Fire Dynamics Simulator (FDS)를 활용한 화재시뮬레이션이 수행되었다. 주요 결론으로서, 화원의 면적 및 위치의 변화는 최대 열발생률, 총 열량, 상층부의 최대 온도 및 화학종 농도를 포함한 구획 내의 열적 특성과 화학적 특성에 큰 영향을 주지 않음을 확인하였다. 그러나 화재성장률과 구획 체적의 증가는 최대 열발생률 및 총 열량의 증가를 가져오며, 한계산소농도의 감소 및 최대 CO 농도의 증가를 발생시킨다. 마지막으로 화재성장률과 구획 체적의 함수로 표현된 최대 열발생률의 상관식을 도출하여, 밀폐된 구획실 화재에 대한 화재성장곡선의 적용을 위한 방법론이 제안되었다.
Recently, the buildings have gradually become higher, more massive and more complex with high growth of economy and varieties of the patterns of people's living. Therefore we study a performance and Improving Methods of the fire compartment as a measure to minimize the damage of the people and property from the fire. Currently, under the economic crisis situation, we do not consider about prevention of disaster safety enough; safety investment evasion, safety carelessness, and management relaxation etc. Also in the aspect of regulation system, industrial technology and plan engineering, Korean techniques of preventing fire disasters are far behind of other advanced nations. At this point, we are in need of improving about it. When considering like this situation, we need more studies on the practical improvement in order to assure fire prevention for buildings. The fire compartment prevent from magnifying the fire to the wide area by compartment into specific area. From this, it is possible to minimize fire damage and property and secure emergency exit for life safety. This fire compartment has primary function to extinguish fire easily, and the openings and penetrations are important passage which makes the smoke and fire go away from the fire area to the contiguous space. This study suggests improving methods of domestic fire compartment efficiency standard through comparative analysis of overseas advanced provision and domestic provision about base element of the building fire prevention.
A series of fire experiments has been conducted to provide an improved understanding of the fire structure of under-ventilated compartment fires. A comprehensive and quantitative assessment of gaseous species from the fire was made in the upper layer of fire in a 40 % reduced scale ISO 9705 fire compartment. The global equivalence ratio (GER) concept was used to characterize the fire behavior for various fire sizes, fuel types and ventilation conditions. The oxygen concentration in the upper layer reached to zero near the global equivalence ratio of $0.4{\sim}0.6$ while the carbon monoxide concentration increases with increasing the global equivalence ratio. Classification parameters of ISO19706 were also compared with the reduced scale experimental data for under ventilation fire.
최근에 소방안천과 관련된 화재 현상의 수치해석 연구률 위한 컴퓨터의 이용이 크게 중가하고 있는 실정이다. 밀폐된 구획의 창유리(3mm, 4mm 두쩨) 파단시 화재의 동륙성을 초사하기 위하여 zone형 컴퓨터 수치해석 프로그햄인 FASTLite(version 1.1.2)와 창유리 파단 시간 계산 프로그랩인 BREAKl(ver¬S sion 1.0)을 사용하여 foam sofa 화재에 대한 모의 실험융 하였다. 본 연구률 흉하여 개방- 혹온 멀쩨-상태의 구획 화재의 동륙성과 밀떼된 구획의 창유리 파단시 화재 동특성 사이에 큰 차이가 있옴을 확인하였다. 또 4mm 두째 유리의 경우 벼쟁상 연소로 인해 발생 . 축객된 미연소 가연성 가스에 의해 backdraft 현상이 발생합융 볼 수 있었고, 않run와 4mm 두께의 유리 내 . 외면에 온도차가 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 소방대원의 화재진압 혹은 피난을 위한 소방천술과 소방안전 공학도의 구획 화재 관련 컴퓨터 수치 혜석 프로그램의 운영 기법을 향상시키는데 큰 도용이 되리라 생각된다.
한국화재소방학회 1997년도 International Symposium on Fire Science and Technology
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pp.66-76
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1997
In order to investigate the generation of carbon monoxide and heat loss of incomplete combustion in compartment fires, an experiment was conducted in a small scale compartment by using methanol as a fuel. The concentration of carbon monoxide and the toxicity parameter showed high values when the mass air - to - fuel stoichiometric ratio is under 1.0. The constitution of the combustion gas was showed to estimate it from the . The heat loss due to incompleteness of combustion is about one third of heat of combustion in case of under 1.0.
Compartment fire tests were performed using kerosene and Jet A-1 as fire sources to evaluate the relationship between flame temperature and opening size. The tests were performed for a fire caused by the release of kerosene owing to vehicle impact, and for a fire caused by the release of Jet-A-1 owing to airplane collision. The compartment fire tests were performed using a 1/3-scale model of a metal storage cask when the flame temperature was deemed to be the highest. We found the combustion time of Jet-A-1 to be shorter than that of kerosene, and consequently, the flame temperature of Jet-A-1 was measured to be higher than that of kerosene. When the opening was installed on the compartment roof, even though the area of the opening was small, the ventilation factor was large, resulting in a high flame temperature and long combustion. Therefore, the position of the opening is a crucial factor that affects the flame temperature. When the metal storage cask was stored in the compartment, the flame temperature decreased proportionally with the energy that the metal storage cask received from the flame.
This article investigates the different numerical methods, which are widely used for purpose of simulating a fire compartment the particular numerical methods such as finite difference, finite element, control Volume, and finite analysis are discribed in order to understand basic concepts and their applications. The fire simulations using fferent methods for the different physical geometrics have been reported in many recent literatures The convergence rate, the accuracy, and the stability are no simply dependent upon the specific method, The study of popular nu-merical methods by being compared among those is therefore significant to understand the nu-merical simulation of fire compartment.
The theoretical bases on characteristics of heat release rate in compartment of building for scenario of smoke management are introduced and the numerical applications to simple compartment model are carried out. The growth stage which is important for smoke management design is modelled as t-squared fire curve including fire growth coefficient with related to growth rate. The conditions for the happening of flashover is presented such as $600^{\circ}C$ of temperature or $20kW/m^2$ of radiation heat flux. After the flashover happen, the fire in compartment changes to fully developed fire having the characteristics of ventilation-controlled fire. As the result of numerical analysis to simple compartment model, the time to reach 900K under ceiling for condition of medium growth is twice for condition of fast growth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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