• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권6호
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• pp.663-674
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• 2017

This paper presents an approach for evaluating performance of prestressed concrete (PC) bridge girders exposed to fire. A finite element based numerical model for tracing the response of fire exposed T girders is developed in ANSYS. The analysis is carried out in three stages, namely, fire temperature calculation, cross sectional temperature evaluation, and then strength, deformation and effective prestress analysis on girders exposed to elevated temperatures. The applicability of the computer program in tracing the response of PC bridge girders from the initial preloading stage to failure stage, due to combined effects of fire and structure loading, is demonstrated through a case study, and validated by test data of a scaled PC box girder under ISO834 fire condition. Results from the case study show that fire severity has a significant influence on the fire resistance of PC T girders and hydrocarbon fire is most dangerous for the girder. The prestress loss caused by elevated temperature is about 10% under hydrocarbon fire till the girder failure, which can lead to the increase in deflection of the PC girder. The rate of deflection failure criterion is suggested to determine the failure of PC T girder under fire.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제6권3호
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• pp.275-289
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• 1998

The objective of the paper is to present a method whereby the time required for a steel structure to sustain the effects of a prescribed temperature rise according to real fire curves can be calculated. The method is divided into two parts. The first part deals with the post-yield behaviour of steel structures at elevated temperatures. It takes into account the variation of the properties of steel material with temperature in an incremental elastoplastic analysis so that the safety factor of the structure under certain fire conditions can be assessed. The second part deals with the heat transfer problem of bare steel members in real fire. Factors affecting the heat transfer process are examined and a model for predicting the temperature variation with time under real fire conditions is proposed. This model results in more accurate temperature predictions for steel members than those obtained from previously adopted model.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.97-107
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• 2020

본 연구에서는 화재시 매입형 합성기둥의 높은 축력비에 따른 내화성능을 알아보기 위해 유한요소해석 프로그램(ANSYS)을 통한 해석을 실시하였다. 온도에 따른 응력-변형률 곡선을 적용하여 ASTM E 119 가열곡선과 축력비 0.7, 0.6, 0.5에 따른 과도상태 열전달해석 및 정적구조해석을 실시하였으며, 해석조건과 동일한 조건에서의 재하가열실험을 실시하였다. 또한, 기준식(Eurocode 4)에 따라 가열시간에 따른 합성기둥의 공칭압축강도를 산정하고, 축력비로 나타내어 해석값 및 실험값과 비교하였다. 해석 및 실험과 기준(Eurocode 4)을 통해 가열시간에 따른 단면별 온도분포를 확인하고, 이에 따른 내화성능을 측정해 비교분석하였다. 유한요소해석 결과 축력비 0.5에서는 내화시간 180분으로 실험값과 유사한 값이 도출된 반면, 축력비 0.6, 0.7에서 내화시간 150분과 60분이 도출되어 실험결과에 비해 다소 높은 결과가 도출된 것을 알 수 있었다. 그리고 기준식(Eurocode 4)에 따라 산정한 축력비에 따른 내화시간이 실제 실험값에 비해 다소 낮게 평가하고 있다는 것을 확인하였다. 그러나 축력비 0.7에서는 기준(Eurocode 4)이 실험값에 비해 다소 높게 평가하는 것을 확인하였다. 이에 따라 고축력에서의 매입형 합성기둥의 내화특성(시간-축력비 관계)을 확인하고, 도출된 매입형 합성기둥의 실험 및 해석데이터를 Eurocode기준의 검증의 자료로 활용할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.9-19
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• 2008

최근 다른 행정조직에 비하여 연구가 부족했던 소방행정분야에 체계적인 변화가 나타나고 있다. 특히, 소방수요가 증가하고 형태가 다양화되고 있는데, 가장 시급한 일은 소방수요에 맞게 소방력을 확보하는 일이다. 이러한 소방력의 배치는 주민들의 사회적 후생의 만족으로 이어질 것이다. 본 연구의 목적은 소방력의 결정요인을 찾아보고 소방수요가사회 경제적 요인의 영향을 받는지 알아보는데 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 소방력, 소방수요, 사회 경제적 요인, 재정적 요인에 대한 조사를 실시하였다. 그 다음, 이론적 배경과 과거연구를 근거로 4가지 가설을 설정하였다. 가설을 검증하기 위한 통계적 방법은 회귀방정식과 구조방정식분석이다. 본 연구 결과, 소방력은 소방수요와 재정적 요인에 의해서는 양(+)의 유의적인 영향을 받았으나, 사회 경제적인 요인에 의해서는 음(-)의 유의적인 영향을 받았다. 또한 소방수요는 경제적인 요인에 의해서는 양(+)의 영향을 받았으나, 사회적인 요인은 음(-)의 영향을 미친 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권8호
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• pp.3352-3357
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• 2012

본 논문은 열매체(Synthetic Heat Transfer Fluid) 보일러의 화재원인을 분석하기 위하여 3차원 자동설계 프로그램인 CATIA를 활용하여 설계하였다. 또한 3차원 유한요소 코드인 ANSYS를 활용하여 설계된 열매체보일러에 대하여 구조해석을 실시하였다. 구조해석을 통하여 열매체보일러의 정상상태와 화재 후의 최대온도(maximum temperature), 최대응력(maximum stress), 최대변형율(maximum strain) 등을 구하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제9권3호
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• pp.191-208
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• 2009

Observations from experiments and real fire indicate that restrained steel beams have better fire-resistant capability than isolated beams. Due to the effects of restraints, a steel beam in fire condition can undergo very large deflections and the run away damage may be avoided. However disgusting damages may occur in the beam-to-column connections, which is considered to be mainly caused by the enormous axial tensile forces in steel beams resulted from temperature decreasing after fire dies out. Over the past ten years, the behaviour of restrained steel beams subjected to fire during heating has been experimentally and theoretically investigated in detail, and some simplified analytical approaches have been proposed. While the performance of restrained steel beams during cooling has not been so deeply studied. For the safety evaluation and repair of steel structures against fire, more detailed investigation on the behaviour of restrained steel beams subjected to fire during cooling is necessary. When the temperature decreases, the elastic modulus and yield strength of steel recover, and the contraction force in restrained steel beams will be produced. In this paper, an incremental method is proposed for analyzing the behaviour of restrained steel beams subjected to cooling. In each temperature decrement, the development of deformation and internal forces of a restrained beam is divided into four steps, in order to consider the effect of the recovery of the elastic modulus and strength of steel and the contraction force generated by temperature decrease in the beam respectively. At last, the proposed approach is validated by FE method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제12권5호
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• pp.559-572
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• 2001

A numerical model, in the form of a computer program, for evaluating the fire resistance of insulated wide-flange steel columns is presented. The three stages associated with the thermal and structural analysis in the calculation of fire resistance of columns is explained. The use of the computer program for tracing the response of an insulated steel column from the initial pre-loading stage to collapse, due to fire, is demonstrated. The validity of the numerical model used in the program is established by comparing the predictions from the computer program with results from full-scale fire tests. Details of fire tests carried out on wide-flange steel columns protected with ceramic fibre insulation, together with results, are presented. The computer program can be used to evaluate the fire resistance of protected wide-flange steel columns for any value of the significant parameters, such as load, section dimensions, column length, type of insulation, and thickness of insulation without the necessity of testing.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.251-258
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• 2009

개념설계단계에서 전투차량은 크게 화력성능, 기동성능과 체계의 물리적 특성으로 나누어진다. 본 연구에서는 전투차량체계를 구성하는 3가지 특성 중 화력성능의 최적화로 제한한다. 체계의 개념설계 단계에서 화력성능에 영향을 미치는 주요 인자로 파괴효과에 직접적인 영향을 주는 탄의 중량과 원거리 사격을 고려한 최대사거리를 분석대상으로 선정하였다. 최대 사거리 분석을 위하여 강내탄도와 강외탄도해석은 질량 집중 모델, Le Duc모델과 질점탄도모델을 사용하여 분석하였다. 실험계획법과 회귀분석으로 반응표면식을 구성하고 선정된 인자를 반응표면법으로 최적화하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.80-87
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• 2011

합성보의 내화성능을 확인하기 위한 재하가열시험 결과, 내화성능이 부족한 경우 단면의 변경을 통하여 그 성능을 향상시킬 수 있다. 하지만 변경조건이 다양하다면 다수의 실험을 실시해야 하기 때문에 많은 시간 및 비용이 필요하다. 본 연구에서는 비대칭 H형강 합성보 단면에서 내화성능에 가장 큰 영향을 미치는 부분을 열전달해석을 수행하여 확인하고, 이후 단면변경을 통한 내화성능 향상 추세를 열전달해석 및 비선형구조해석으로 확인하여 1시간 내화성능을 가질 수 있는 변경된 단면을 제시하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.283-292
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• 2007

본 연구는 화재에 노출된 철근콘크리트 구조물의 열적 특성 및 구조 거동을 예측할 수 있는 비정상 온도 분포 해석 및 비선형 유한요소해석 기법 개발에 관한 것으로써, 범용 유한요소해석 프로그램인 DIANA를 이용하여 화재에 의한 고온을 받는 철근콘크리트 구조에 대한 수치해석을 수행하고 그 결과를 비교분석하였다. 고온을 받는 철근콘크리트 골조에 대한 수치해석은 시간의존 비정상 온도 분포 해석과 비선형 유한요소해석의 2단계로 진행된다. 비정상 온도 분포 해석에서는 열전도율, 열용량, 열팽창계수에 대한 시간의존 변수를 온도 함수로 표현하여 이를 고려하였으며, 비선형 유한요소해석에 있어서는 콘크리트의 비선형성과 균열을 고려하기 위하여 파괴 역학적 관점을 도입하였다. 또한 철근콘크리트 단순보에 대한 내화 실험을 실시하여, 재료의 열적 특성 및 해석 기법에 대한 검증을 실시하였다. 이러한 해석 기법을 철근콘크리트 골조로 확장하여 열에 의한 콘크리트 및 철근의 역학적 물성 변화 요인을 고려한 해석을 통하여 각각의 변수에 대한 비교 분석을 수행하였다. 본 연구에서의 고온 환경하의 철근콘크리트 구조물에 대한 비선형 유한요소해석기법은 온도에 따른 재료의 열적 특성 및 역학적 성능 및 화재-온도 곡선을 자유롭게 입력하여 고려할 수 있으며, 추후 관련 해석에 용이하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.