• 제목/요약/키워드: structural fire analysis

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도심부 대심도 터널의 방재시설 설치 기준에 관한 연구(부산 승학터널 사례를 중심으로) (Installation Standards of Urban Deep Road Tunnel Fire Safety Facilities)

  • 이수범;김정현;김정식;김도훈;임준범
    • 대한토목학회논문집
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    • 제41권6호
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    • pp.727-736
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    • 2021
  • 국내 도로터널은 2010년과 2019년과 비교시 1,300개소, 1,102 km 증가하고 있으며, 연평균 7.6 %씩 증가하고 있는 수치이다. 또한, 도로터널 연장이 3,000 m이상 되는 장대터널도 64개소, 276.7 km에 달하고 있다. 도로터널은 폐쇄적인 공간적 특성으로 인해 화재사고 발생시 대형 인명피해로 연결될 가능성이 높으므로 안전시설 설치를 고려해야 한다. 현재 국토교통부의 지침을 통하여 방재시설 설치 기준이 제시되고 있으나, 대심도의 특성을 반영하는데 한계가 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서는 다양한 피난연결통로의 설치간격과 피난연결문의 폭을 적용한 시뮬레이션을 통하여, 적정한 기준값을 도출하고자 하였다. 안전성의 척도가 되는 피난시간 산정은 피난 분석 시뮬레이션 소프트웨어 building EXODUS Ver.6.3과 화재/연기 분석 소프트웨어 SMARTFIRE Ver.4.1을 활용하였다. 시나리오는 피난연결문 폭 0.9 m, 1.2 m 두 종류와 피난연결통로간격 150~250 m를 20 m간격으로 설정하였다. 또한, 대심도 특성인 경사도를 고려하기 위해서 종단경사 6 %와 0 %를 각각 적용하였다. 피난완료시간이 연기확산시간보다 짧은 경우 "안전"으로 판단하였다. 시뮬레이션 결과 종단경사 6 %인 경우, 피난연결통로 간격이 150 m인 경우에는 피난연결문 너비에 상관없이 연기확산 전에 모든 재실자들이 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사 0 %인 경우, 피난연결통로 간격이 200 m이고 피난연결문의 폭이 1.2 m인 경우 모든 재실자가 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사에 따른 피난 속도의 차이로 0 % 경사에서는 6 %에 비해 대피시간이 114초(190 m연결통로 기준) 단축되는 것으로 나타났다. 피난연결통로 간격이 짧아질 수록 빠르게 대피할 수 있으나 경제적, 구조적인 문제로 연결통로를 촘촘하게 배치하기는 어렵다. 피난연결문의 폭이 1.2 m로 늘어난다면 0.9 m 폭인 경우와 비교하여 재실자들이 더 빠르게 대피가 가능할 것이다. 연결통로간격을 적정하게 유지하면서 1.2 m폭의 연결문을 적용한다면, 피난 안전을 확보하면서 경제성을 높이고 구조적인 안전까지 해결하는 방법이 될 것이다.

Effect of damage on permeability and hygro-thermal behaviour of HPCs at elevated temperatures: Part 2. Numerical analysis

  • Gawin, D.;Majorana, C.E.;Pesavento, F.;Schrelfer, B.A.
    • Computers and Concrete
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    • 제2권3호
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    • pp.203-214
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    • 2005
  • In the Part 1 paper (Gawin, et al. 2005) some experimental results concerning micro-structural tests, permeability measurements and stress-strain tests of four types of High Performance Concrete, exposed to elevated temperatures (up to $700^{\circ}C$) are presented and discussed. On the basis of these experimental results parameters of the constitutive relationships describing influence of damage and temperature upon material intrinsic permeability at high temperature were determined. In this paper the effects of various formulations of damage-permeability coupling on results of computer simulations are analysed and compared with the results obtained by means of the previously proposed approach, that does not take into account the thermo-chemical concrete damage directly. Numerical solutions are obtained using the recently developed fully coupled model of hygro-thermal and damage phenomena in concrete at elevated temperatures. High temperature effects are considered by means of temperature and pressure dependence of several material parameters. Based on the mathematical model, the computer code HITECOSP was developed. Material parameters of the model were measured by several European laboratories, which participated in the "HITECO" research project. A model problem, concerning hygro-thermal behaviour and degradation of a HPC structure during fire, is solved. The influence of two different constitutive descriptions of the concrete permeability changes at high temperature, including thermo-chemical and mechanical damage effects, upon the results of computer simulations is analysed and discussed.

추력 2톤급 축소형 칼로리미터 개발 (Development of 2-ton thrust-level sub-scale calorimeter)

  • 조원국;류철성;정용현;이광진;김승한;이수용
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.107-113
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    • 2005
  • 고성능 로켓엔진 연소기의 벽면 열유속 측정을 위하여 추력 2톤급 칼로리미터를 개발하였으며 고온에서 전열특성과 강도특성이 뛰어난 크롬동합금을 연소실 내벽 소재로 적용하였다. 전체적인 냉각성능은 경험식을 기반으로 하는 1차원 해석으로 확인하였으며 국부적인 냉각성능은 3차원 CFD 해석으로 검증하였다. 연소압 53 bar 조건에서 노즐목에서의 열유속은 43 $MW/m^{2}$ 으로 예측되었다. 연소실의 구조적인 안전성은 150 bar에서 2차원 해석과 시편에 대한 변형실험으로 확인하였다. 최종적으로 상온 150 bar에 대한 가압실험으로 안전성을 검증하였고 개발된 칼로리미터와 동일한 냉각성능을 갖는 시험용 노즐을 사용하여 예비시험을 수행하였다. 노즐목에서 측정된 열유속이 설계값에 비하여 10% 높았음에도 연소실 내벽에 열손상은 발생하지 않았다.

사장교 케이블 손상 사나리오에 따른 구조 안전 수준 평가 (Structural Safety Evaluation of Cable Stayed Bridge based on Cable Damage Scenarios)

  • 김가영;서동우
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권7호
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    • pp.105-111
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    • 2018
  • 본 연구는 케이블 시스템의 손상으로 인한 케이블지지 교량의 안전 수준을 평가하여 재난 관리의 활용을 목적으로 한다. 국내에 다양한 형태의 케이블지지 교량(현수교 및 사장교)이 건설되었다. 이러한 교량은 복잡한 구조 요소와 시스템을 가지고 있기 때문에 효율적인 유지 관리가 필요하다. 케이블지지 교량은 종종 인적 또는 자연 재난에 따른 위험을 직면하기도 한다. 2015년 국내 공용중인 사장교에서 번개에 의한 케이블 화재 사고가 발생하였다. 이 사건으로 인해 케이블이 파단이 발생하였고, 교량 붕괴의 위험까지도 고려되었다. 또한 이 사고로 인해 엄청난 사회적 경제적 비용이 요구되었다. 이 사건 이후로 이러한 대형 인프라 시설물에 대한 리스크 기반의 유지관리가 요구되고 있다. 본 연구는 잠재적 인 케이블 피해로 인한 교량의 안전 수준을 평가하기 위하여 수행되었고, 국내의 사장교 1개소를 선정하여 효율적이고 신속한 관리를 위한 의사결정 지원을 목표로 케이블 시스템의 손상 시나리오에 따른 교량 안전 수준을 평가하였다. 사장교의 케이블 손상 시나리오에 따른 안전 수준은 FEM 해석을 통하여 분석되었다.

거주중 공동주택의 지하주차장확대를 위한 흙막이공법 선정 (Selection of Retaining Wall System for Underground Parking Lots Expansion of Apartments)

  • 노영창;이찬식
    • 한국건설관리학회논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.99-107
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    • 2008
  • 경제수준의 향상에 따른 자동차보급율의 급격한 증가는 공동주택단지의 주차공간 부족현상을 심화시키고 있다. 준공 당시에는 주차장 설치기준을 만족하였겠지만, 현재의 법규나 주민의 요구를 만족시키지 못하는 실정이다. 노후 공동주택은 건물구조체의 내구성에 문제가 없음에도 불구하고, 설비의 노후화와 주차공간의 부족으로 기존의 건물을 철거하고 재건축하는 방법을 채택하는 경우도 있다. 이로 인한 국가적 차원의 자원낭비와 자원의 재활용 및 재사용 측면에서 문제가 많다. 또한 주차난으로 인한 화재 사망사고도 발생한 사례가 있다. 공동주택의 주차난은 단순한 불편함이 아닌 안전에 관계된 심각한 문제이다. 단지 전체의 리모델링이 아닌 주차장 확장만을 위한 리모델링이 필요하다. 본 연구는 주민들이 이주를 하지 않고 거주하는 중에 지하주차장 확대를 위한 흙막이 공법선정 방안을 제안하는 것을 목적으로 수행되었다. 흙막이공법 선정시 영향요인을 분석하고, AHP기법을 적용하여 가중치를 산정하였다. 전문가를 대상으로 흙막이공법의 적용성 평가를 실시하여 거주중에 적용 가능한 흙막이공법 선정방안을 제시하고 민감도분석을 실시하였다. 본 연구에서 제안한 공법선정 평가방법은 거주중 지하공사 흙막이공법 선정시 의사결정에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

Pyrolyzed Fuel Oil/Coal-tar 혼합원료의 열중합 반응에 따른 Pitch 제조 특성 (Characteristics of Pitch Production of Pyrolyzed Fuel Oil/Coal-tar Blending Feedstock by Thermal Polymerization Reaction)

  • 이은별;김형기
    • 공업화학
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    • 제31권3호
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    • pp.328-333
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    • 2020
  • 본 연구에서는 PFO와 Coal-tar의 구조와 열 중합 거동 분석을 통해 PFO와 Coal-tar으로 구성된 혼합 원료의 피치 합성 간 제조 특성을 확인하였다. 원소분석과 FT-IR 분석을 통해, PFO와 Coal-tar 각각 0.355, 0.818로 방향족화도 수치를 확인하였다. 또한, PFO와 Coal-tar의 열중량 분석을 통해 질량 감소곡선의 차이를 확인하였으며, 이러한 현상은 방향족 화도와 관능기 함량에 따른 구조적 안정성에 기인한 것으로 판단된다. 피치 제조 특성은 PFO를 원료로 사용한 피치가 혼합원료로부터 제조된 피치보다 평균적으로 낮은 수율과 높은 연화점을 보임을 확인하였다. 특히 유사한 연화점을 가지는 P360 (138.5 ℃)과 B420 (141.4 ℃)을 비교하였을 때, 두 피치의 탄화수율은 각각 29.89, 49.03 wt%로 Coal-tar가 혼합된 경우 약 20 wt% 향상됨을 확인하였다. 이러한 결과는 다량의 알킬기를 포함하여 높은 피치 중합 반응성을 가지는 PFO와 높은 열적 안정성을 가지는 Coal-tar의 혼합에 기인한 것으로 판단된다.

고인성 모르타르의 내구특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Durability of High-Ductile Mortar)

  • 노형남;김주상;황남순;김재환;이상수;송하영
    • 한국건축시공학회:학술대회논문집
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    • 한국건축시공학회 2007년도 추계 학술논문 발표대회
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    • pp.71-74
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    • 2007
  • With the changes of times the building materials tend to extend the demand for application under the special environment. Since high-ductile mortar is developed, the building materials show excellent performance like toughness, compression, tensile, and bending, etc. in the general concrete from the existing brittle point. And, recently they are widely used as repairing and reinforcing materials both at home and abroad because they are recognized as excellence like durability and fire-resistance. However, it is in a situation of creating problems in durability because it frequently happened deterioration of buildings that have already repaired and reinforced at a time when it requires reconstruction of recently deteriorated construction structure recently. Therefore, in this study improved with a more repair Material development and reinforcement of the second high-ductile mortar products for a variety of basic materials were presented want, research plans used include traditional repair materials and the newly developed PCM (polymer cement mortar) structural reinforcement type indicated that comparison. PCM analysis in order to present a rate depending on the types fiber 0, 1.2 and 2.0(%) at three levels and mixture water according to ratios of weight to Plain in the 2.0 and 1.85(kg) at two levels is set, the results were as follows. 1) This study has shown that PCM had excellent strain hardening behavior at the same time that the bending stress increased according to the fiber contents. 2) This study has shown that it had the durability performance due to the high substance transmission according to the fiber contents.

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고온시 $40{\sim}100MPa$ 범위의 콘크리트 열적특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Thermal Properties of High Strength Concrete in the Range of $40{\sim}100MPa$ at High Temperature)

  • 김흥열;전현규
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2006년도 추계 학술발표회 논문집
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    • pp.425-428
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    • 2006
  • In order to estimate the reduction of laodbearing capacity, followed by the attributive change of heat while high strength concrete structure is revealed on fire it is necessary to evaluate, it is necessary to evaluate the property of material under high temperature such as thermal conductivity, specific heat, compressive strength, modulus of rigidity and diminution figure. Therefore, this study is for the purpose of presenting evaluation data for the analysis of thermal behavior about the high strength concrete material under high temperature, through the experiment by manufacturing concrete(40, 50, 60, 80, 100 MPa) commonly used in the construction field. As a result of the study, in the case of physical attribute, it demonstrates a greater fluctuation of change than the one of 30 MPa concrete. In case of specific heat, the high strength concrete, shown the serious diminution between $500{\sim}600^{\circ}C$, presents the thermal change area corresponding to the change of high strength concrete. In compressive strength, regardless of intensity of concrete, all of them show the first intensity loss between normal temperature and $100^{\circ}C$, the dramatic loss beyond $400^{\circ}C$. The concrete weighing above 50 MPa shows a twice lower dramatic intensity loss than the one weighing $30{\sim}40MPa$. The concrete ranging from $60{\sim}80MPa$, shows the biggest diminution of modulus of elasticity under $400^{\circ}C$, which implies the structural unstability of temperature.

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무당개구리 (Bombina orientalis) 피부 상처치유과정 중 표피의 재형성 (Remodeling of the Epidermis during Skin Wound Healing in Bombina orientalis)

  • 정문진;문명진
    • Applied Microscopy
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    • 제29권2호
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    • pp.201-209
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    • 1999
  • 무당개구리 상처치유 과정 중 재생되는 피부 상피세포의 형태학적 특성을 관찰하기 위하여 투과전자현미경을 이용하였다. 상처유도 추 재형성과정 중의 표피는 재생되는 상피세포에 의해 $3\sim4$층을 형성하였으며, 세포들의 크기는 상충에서 하층으로 갈수록 크게 신장되어 있음이 관찰되었다. 세포 간격 또한 세포층의 기저부를 향할수록 넓어졌다. 기저층에 위치한 세포는 세포질 돌기들을 내어 데스모소옴이 형성되어 있었고, 원주형이었다. 기저막이 형성된 세포들 사이에는 원기세포들이 위치하고 있었으며, 이 세포들은 불규칙한 난형 또는 타원형으로 세포의 크기는 다른 세포들에 비해 작게 관찰되었다. 따라서, 상피조직은 재생될 때 원기세포들의 분열과 이동이 동반되어야 하므로, 무당개구리 상피는 시간이 경과함에 따라 정상조직과 동일하게 재생될 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구에서 상처가 치유된 시점으로 확인된 31일 경의 상피조직의 관찰 결과 역시 추측했던 점과 일치되어 정상과 동일한 조직학적 구성을 이루고 있었다. 또한 재형성 과정 중 상피는 피부가 정상조직으로 형성되기 전까지 수분유실을 막는 방어벽으로서의 기능과 허물을 벗는데 관여하는 것으로 확인되었다.

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전력변환장치 캐비넷에서의 내부발열 개선을 위한 열유동 분석 및 유통안전성 향상을 위한 진동특성 분석 (Theoretical Heat Flow Analysis and Vibration Characteristics During Transportation of PCS(Power Conversion System) for Reliability)

  • 주민정;서상욱;오재영;정현모;박종민
    • 한국포장학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.143-149
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    • 2022
  • PCS needs to freely switch AC and DC to connect the battery, external AC loads and renewable energy in both directions for energy efficiency. Whenever converting happens, power loss inevitably occurs. Minimization of the power loss to save electricity and convert it for usage is a very critical function in PCS. PCS plays an important role in the ESS(Energy Storage System) but the importance of stabilizing semiconductors on PCB(Printed Circuit Board) should be empathized with a risk of failure such as a fire explosion. In this study, the temperature variation inside PCS was reviewed by cooling fan on top of PCS, and the vibration characteristics of PCS were analyzed during truck transportation for reliability of the product. In most cases, a cooling fan is mounted to control the inner temperature at the upper part of the PCS and components generating the heat placed on the internal aluminum cooling plate to apply the primary cooling and the secondary cooling system with inlet fans for the external air. Results of CFD showed slightly lack of circulating capacity but simulated temperatures were durable for components. The resonance points of PCS were various due to the complexity of components. Although they were less than 40 Hz which mostly occurs breakage, it was analyzed that the vibration displacement in the resonance frequency band was very insufficient. As a result of random-vibration simulation, the lower part was analyzed as the stress-concentrated point but no breakage was shown. The steel sheet could be stable for now, but for long-term domestic transportation, structural coupling may occur due to accumulation of fatigue strength. After the test completed, output voltage of the product had lost so that extra packaging such as bubble wrap should be considered.