An Experimental Study on Thermal Damage under Tunnel Fire Scenario to Concrete PC Pannel Lining

터널 화재시나리오에 따른 콘크리트 PC패널라이닝의 열적손상에 관한 실험적 연구

In tunnel, though the frequency of fire occurrence is relatively lower than other structures, the characteristics of sealed space tends to cause the temperature to rapidly rise to more than $1000^{\circ}C$ within 5 minutes after fire, which might eventually lead to a large fire that usually results in a loss of lives and the damage to the properties, not to mention a huge cost necessary for repair and maintenance after fire. Referring to foreign tunnel fire scenarios, it clarified the heat transfer characteristics of concrete PC panel lining depending on fire intensity (ISO, MHC, RWS), and to identify the range of thermal damage, the evaluation was carried out using ITA standard. As a result, 39mm under ISO fire condition, 50mm under MHC and 100mm under RWS were measured. And when it comes to spalling, 30mm was measured under RWS. When PC panel was designed to serve the support, a fire resistance to the minimum depth of 100mm of the concrete that might be damaged under the fire shall be maintained, and in case of a non-support structure, PC lining shall have at least 100mm thickness.

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.