An Analytical Study on Prediction Fire Resistance of CFT Column in ISO Fire

표준화재조건 CFT기둥 내화성능예측을 위한 해석적 연구

The heat resistance of steel materials tends to weaken due to its high heat transfer properties, which might result in deteriorated strength because of rapidly rising temperature on surface in a fire. Particularly in case of CFT column that bears tensile stress of the structure on its external steel members, a numerical analysis on deterioration of strength and variation of stress shall be first carried out to ensure the structure will have sufficient fire resistance. In the study, based on values obtained from the high temperature material property test of steel materials and concrete, the test to forecast the fire behavior of CFT column was conducted using a finite element analysis method (ABAQUS). An Analysis in a bid to predict the heat transfer and the behavior characteristics by varying the strength of the concrete filled to the range of 40MPA and 50MPA was carried out. As a result of analysis of CFT column on condition of 180-minute exposure under the standard fire condition, 123mm of strain appeared with 40MPA model, while 91mm contraction with 50MPA model.

강재요소의 경우엔 고온에 노출될 경우 높은 열전도성으로 인해 화재 발생상황에서 단면의 급격한 온도 상승으로 인한 강도저하 현상이 유발된다. 특히 CFT기둥의 경우엔 구조체의 인장응력을 외부의 강재부분이 전담하기 때문에, 내화성능을 확보하기 위하여 이 부분에 대한 강도저하 및 응력변화에 대한 수치해석적 검토가 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 국내에서 수행한 콘크리트 및 강재의 고온재료물성 실험값을 토대로 유한요소해석법(ABAQUS)을 적용하여 CFT기둥의 화재거동을 예측하였다. 해석적용 강재는 SS400을 대상으로 하였으며, 내부 충진된 콘크리트의 강도를 40MPA와 50MPA를 변화시켜 전열특성 및 거동현상을 예측하였다. 표준화재 180분 노출조건으로 CFT기둥 해석결과 40MPA모델의 경우123mm의 변위가 발생하였으며, 50MPa모델의 경우 91mm의 수축량이 발생하는 것으로 해석되었다.