• Steel and Composite Structures
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• 제43권5호
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• pp.673-688
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• 2022

Post-earthquake fire is a major threat since most structures are designed allowing some damage during strong earthquakes, which will expose a more vulnerable structure to post-earthquake fire compared to an intact structure. A series of experimental research on steel-concrete composite beam-to-column joints subjected to fire after cyclic loading has been carried out and a clear reduction of fire resistance due to the partial damage caused by cyclic loading was observed. In this paper, by using ABAQUS a robust finite element model is developed for exploring the performance of steel-concrete composite joints in post-earthquake fire scenarios. After validation of these models with the previously conducted experimental results, a comprehensive numerical analysis is performed, allowing influential parameters affecting the post-earthquake fire behavior of the steel-concrete composite joints to be identified. Specifically, the level of pre-damage induced by cyclic loading is regraded to deteriorate mechanical and thermal properties of concrete, material properties of steel, and thickness of the fire protection layer. It is found that the ultimate temperature of the joint is affected by the load ratio while fire-resistant duration is relevant to the heating rate, both of which change due to the damage induced by the cyclic loading.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.499-509
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• 2014

본 연구에서는 해결방안으로 내부 콘크리트를 강섬유와 혼입하여 기둥자체의 연성과 인성을 증대시키는 것에 중점을 맞추고 있다. 즉, 강섬유 혼입량과 하중조건에 따른 내력 및 변형능력을 종합적으로 파악하여 강섬유 콘크리트와 용접조립각형 강관기둥의 상호작용을 구조, 내화측면에서 분석해 보고자 한다. 동일한 형상과 경계조건(하중비)에서 강섬유 혼입(0.375%)으로 내화성능은 약 1.1~1.3배 향상된 실험결과를 얻을 수 있었다. 강섬유 콘크리트의 균열 억제 특성은 열 하중에 의한 콘크리트의 변형저항 성능을 증가 시키면서 내화성능의 향상을 가져온 것으로 판단된다. 또한, 내부 리브의 열 변형에도 내부 콘크리트 단면은 건전한 상태로 남아있어 하중 분담능력이 증폭된 결과로 분석됐다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.477-480
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• 2008

터널의 경우 타구조물에 비해 화재빈도가 상대적으로 높지는 않으나, 밀폐된 공간이라는 특성상 5분이내 1000도 이상으로 급격한 온도상승이 발생할 수 있으므로, 화재발생시 대형인명피해 및 화재 후 막대한 보수/보강비용이 파생된다. 이에 본 연구에서는 선진외국의 터널화재 시나리오를 준용하여 화재강도(ISO, MHC, RWS)에 따른 콘크리트 PC패널라이닝의 내부 전열특성 규명하였으며, 열손상 범위를 도출하기 위해서 ITA 기준을 적용하여 평가하였다. 연구결과 ISO화재조건에서는 30mm, MHC에서는 50mm, RWS에서는 100mm의 화재손상범위가 도출되었으며, 폭렬깊이는 RWS에서 30mm가 발생하는 것으로 나타났다. PC패널이 지보재의 역할을 할 경우엔 최소100mm깊이의 콘크리트 화재손상범위에 대한 내화성능확보방안이 적용되어야 하며, 비 지보재일 경우 PC패널라이닝의 두께를 100mm이상 확보하여야 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.108-115
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• 2014

GFRP 보강근의 역학적 성능은 고온과 콘크리트의 알칼리 환경에서 크게 감소된다. 본 연구에서는 GFRP 보강근이 열손상 뒤, 알칼리 환경에 추가로 노출되었을 때의 계면전단강도변화를 고찰하는데 집중하였다. 이를 위하여 GFRP 보강근 시편은 270도의 열에 1시간동안 노출된 후 알칼리 용액에 장기간 노출되었으며, 전단시험에 의하여 파괴되었다. 비교를 위하여 열손상이 없는 시편도 같은 기간 동안 알칼리 용액에 노출된 후 전단에 의하여 파괴되었다. 결과에서, 열손상을 받은 GFRP보강근의 계면전단강도의 감소가 열손상이 없는 보강근 보다 훨씬 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 근거로 하여, 열손상을 미리 받은 GFRP 보강근이 알칼리에 노출되었을 때, 장기 잔존계면전단강도의 예측을 위한 2차식을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.759-767
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• 2000

본 연구는 화재발생후에 시간경과에 따른 콘크리트충전 강관기둥의 내력변화를 파악하고 인장강도시험을 통해 내화실험이전과 후의 항복강도, 인장강도, 평균연신율 및 탄성계수 등에 대하여 각 단계별 하중에 따른 변형률을 비교측정하였다. 화재를 입은 강관내의 충전콘크리트의 물성변화(압축강도 및 탄성계수시험)를 파악하기 위하여 화재실험후 강관중심부에서 코아시험체를 채취하여 압축강도를 측정하고 탄성계수의 측정은 응력에 의한 변형률을 측정하였으며, 대상실험체의 화재온도를 추정하기 위하여 시차열분석을 실시하였다. 이러한 실험결과로부터 얻어진 자료를 평가하여, 향후 콘크리트 충전강관의 내화설계 구조규준제정에 필요한 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.66-74
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• 2009

화재가 발생할 경우 터널 구조물은 일정하중 재하조건에서 화재로 인한 온도상승으로 인해 강도저하가 유발되며, 이러한 강도저하에 의해 축력비가 변화하게 되어 구조체에 변형이 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 일정하중 재하조건과 터널화재구현이 가능한 재하연동 가열로를 개발하여 콘크리트 라이닝의 화재 실증실험을 수행하였다. 실험체는 EFNARC에서 규정한 소규모 실물실험체 형상조건을 준용하였으며, 배합강도는 일반강도인 24MPa와 고강도인 40MPa 50MPa를 선정하여, 강도에 따른 열적특성을 분석하고자 하였다. 하중 재하비는 20%와 40%를 기준으로 가열시 일정재하조건을 부여하였으며, 터널화재곡선 중 가장 급격한 온도상승으로 인해 콘크리트의 열 충격효과가 구현될 수 있는 MHC Fire를 선정하여 가열실험을 수행하였다. 실험수행결과 동일한 하중비에서 고강도로 갈수록 균열이 증가되었으며, 폭렬은 고강도인 50MPa 실험체에서 발생하였다. ITA의 한계온도조건 콘크리트 라이닝의 성능기준에 따른 화재손상부위는 전체 200mm 라이닝에서 가열면으로부터 평균 50mm 깊이가 기준에 미 부합되는 것으로 도출되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권5호
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• pp.757-781
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• 2016

The results of diagnostics and analysis of an industrial hall located on the premises of a thermal power plant severely damaged by fire are presented in the paper. The comprehensive failure-related diagnostics, non-destructive and destructive tests of steel and concrete materials, geodetic surveying of selected structural members, numerical modelling, static analysis and reliability assessment were focused on two basic goals: The determination of the current technical condition of the load bearing structure and the assessment of its post fire resistance as well as assessing the degree of damage and subsequent design of reconstruction measures and arrangements which would enable the safe and reliable use of the building. The current mechanical properties of the steel material obtained from the tests and measured geometric characteristics of the structural members with imperfections were employed in finite element models to study the post-fire behaviour of the structure. In order to compare the behaviour of the numerically modelled steel roof truss, subjected to the effects of fire, with the real post-fire response of the damaged structure theoretically obtained resistance, critical temperature and the time at which the structure no longer meets the required reliability criteria under its given loading are compared with real values. A very good agreement between the simulated results and real characteristics of the structure after the fire was observed.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.51-56
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• 2004

철근콘크리트구조물에 화재가 발생하게 되면 콘크리트내의 시멘트 수화물과 골재의 상반된 거동으로 조직이 연화되며 열응력 등으로 균열이 발생하여 부분적 혹은 전체구조시스템에 심각한 영향을 끼칠 수 있는 손상이 발생하여, 철근 콘크리트 구조물의 내구성을 현저히 저하시키게 된다. 콘크리트의 화재피해 상황은 콘크리트에 사용된 혼화재료 및 골재 등 사용재료의 영향을 받게 되며 설계기준 강도에 따라 그 피해 상황 역시 다르게 나타나기 때문에 화재피해를 입은 콘크리트 구조물의 열화 진단은 화재에 의한 열화 메커니즘을 바탕으로 이루어져야 하며, 이를 위해서는 고온에 노출된 콘크리트의 공학적 특성에 관한 기초자료가 반드시 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 설계기준 강도 및 사용재료에 따라 콘크리트를 제조 하여 고온환경에 노출시켜 폭열상태, 초음파속도, 압축강도 등을 측정하여 화재로 열화된 콘크리트 구조물의 재사용 여부 및 피해 등급 결정을 위한 정밀 진단과 보수ㆍ보강공법의 선정을 위한 기초 자료로 제시하고자 한다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2019년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.120-121
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• 2019

In this study, FT-IR analysis was performed by exposing cement paste to high temperature in order to characterize the change of hydration behavior of concrete structure damaged by fire accident. As the holding time increased, the Al-O vibration region increased due to the increase of Si-O symmetric Ca₂(SiO₄) and Brownilerite, and the OH stretching region tended to increase due to thermal decomposition of Ca(OH)₂.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.77-84
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• 2024

도로 하부의 노후하 된 매설물이 손상되면 공동 및 지반 함몰 등의 재해가 발생할 가능성이 있고 이는 사회적인 비용을 발생시킨다. 본 연구의 목적은 적외선 카메라를 활용하여 공동 위치에 따른 열적 특성을 평가하고 CNN 알고리즘으로 각 공동 위치에 적합한 분류를 수행하고자 하였다. 가로×세로×깊이가 400cm×50cm×40cm인 대상 부지에서 PVC pipe를 상부, 중부 그리고 하부에 매설하여 공동을 조성하였다. 실험부지의 상부에는 포장층을 모사하기 위하여 콘크리트 블록을 설치하였고, 오후 4시부터 다음날 12시까지 측정이 진행되었다. 적외선 카메라로 측정된 초기 온도는 각각 43.7℃, 43.8℃ 그리고 41.9℃로 관측되었고, 측정값은 대기온도 변화가 반영되었다. CNN 알고리즘으로 분류를 진행하기 위해서는 이미지 데이터가 필요하며, 해당 연구에서는 RP 알고리즘을 통해 수치데이터를 이미지로 변환하였다. RP 알고리즘은 4가지 방법을 활용하여 이미지를 생성하였고, 각각의 이미지는 10,000×10,000, 2,000×2,000, 1,000×1,000 그리고 100×100 픽셀로 구성된다. CNN 학습 정확도는 각각 99%, 97%, 98% 그리고 96%로 매우 높게 나타났다. 제안된 방법의 신뢰성은 수치데이터의 정확도와 비교하였으며, 신뢰성이 약 20% 이상 향상된 결과가 나타났다. 이와 같은 결과는 RP 알고리즘으로 전환된 데이터가 적외선 측정된 값의 신뢰성 있는 결과 제공이 가능함을 시사한다.