• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.119-125
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• 2010

화재시 콘크리트의 성능저하는 재하조건, 열팽창 및 크리프 등과 같은 여러 가지 요인에 대하여 영향을 받을 수 있다. 1950년대부터 일본, 유럽, 미국과 같은 선진외국에서는 고온을 받은 콘크리트의 특성에 관하여 많은 연구들이 행해지고 있으나 재하조건, 가열방법, 시험체의 크기 및 가열장치의 성능 등과 같은 다양한 요인들이 연구자들의 독자적인 방법에 의해 실험이 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 시험체 크기, 가열속도, 시험방법이 유사한 일본 및 국내의 연구를 바탕으로 가열 및 재하를 받은 콘크리트의 역학적 성능에 대하여 분석하였으며, 상온 및 고온에서의 상관관계분석, 압축강도 추정곡선을 산출하여 CEN 및 CEB code와 비교 평가하였다. 그결과 재하가열을 받은 콘크리트는 $100^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$의 범위에서 역학적 특성에 대한 재평가의 필요성을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.523-532
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• 2010

콘크리트가 충전된 각형강관기둥(이하, 각형 CFT기둥)은 높은 내화성능과 하중저항능력을 보유하고 있지만, CFT기둥의 외부에 내화피복을 함으로써 기둥의 내화성능을 향상시킬 필요가 있다. 본 연구는 내화 피복된 각형 CFT기둥의 온도분포에 대한 실험결과이다. 실험을 위하여 특수 제작된 전기로를 이용하여 축소모형 시험체의 재하가열실험을 수행하였다. 축하중을 받는 내화 피복된 각형 CFT기둥의 온도 분포 특성을 파악하기 위하여 내화피복의 종류와 두께, 강관의 두께 및 가열시간 등을 변수로 설정하였다. 실험결과 전기로의 온도에 따른 시험체별 온도분포와 콘크리트와 강재의 온도분포 특성을 파악하였다. 또한 시험체의 온도변화에 따른 축변위와 국부좌굴 등의 거동을 파악하였다.

• 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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.143-153
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• 2015

본 연구에서는 매립형 합성보와 슬림플로어보의 내화성능평가를 위한 재하가열실험 및 수치해석연구를 수행하였다. 이를 통해 화재 시 합성보의 온도 및 처짐 변화를 분석하고 하중비, 철근, 화재노출면 등의 합성보 설계변수들이 내화성능에 미치는 영향을 비교하였다. 화재실험결과 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 강재의 온도상승이 일반형 합성보에 비해 상당히 지연됨을 확인하였다. 그리고 매립콘크리트 내에 보강된 철근은 최소 90분까지는 상온강도를 발휘할 수 있는 온도이하를 유지하였다. 무보강 매립형 합성보, 철근을 보강한 매립형 합성보와 슬림플로어보의 경우 처짐량 제한 기준만으로도 2시간 이상의 내화성능을 달성하였다. 이는 무피복 매립형 합성보와 슬림플로어보가 강재보의 내화성능을 증진하는 합리적인 대안이 될 수 있음을 시사한다. 합성보 재하가열실험에 대하여 ABAQUS를 활용한 유한요소해석을 수행한 결과 전체적인 처짐 양상 및 내화시간의 예측에 있어서 해석결과가 실제 실험결과를 신뢰성 있게 구현하고 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.99-106
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• 2018

본 연구는 하중 조건에 따른 화해를 입은 중공슬래브의 잔류성능에 대한 실험적 연구이다. 이를 평가하기 위하여, 하중조건을 변수로 하는 2개의 중공슬래브 실험체를 제작하여 ISO 834 표준화재 곡선에 따라 120분간 가열하였으며, 이를 상온으로 냉각하여 잔류 휨 성능을 평가하였다. 실험결과 하중조건에 따라 중공슬래브의 온도분포가 상이한 것으로 나타났으며, 재하 실험체가 비재하 실험체에 비해 전단면에 걸쳐 온도가 빠르게 상승하는 경향을 보임을 확인하였다. 고온으로 가열 후 냉각한 중공슬래브의 잔류 휨 강도의 경우 화해를 입지 않은 중공슬래브에 비해 34%~40% 감소하는 것으로 나타났으며, 휨 강성의 경우 15%~23% 감소하는 것으로 나타났다. 하중을 재하 한 중공슬래브의 경우 재하하지 않고 가열한 중공슬래브에 비해 약 10%의 강도 저감이 발생하였으며, 휨 강성의 경우 15% 감소한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 하중 재하에 따른 휨 균열에 의해 슬래브의 하부 주인장 철근의 온도가 비재하 실험체에 비해 높아지며, 하부철근 피복의 박리현상이 가속화되기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2010년도 추계학술발표회 자료집
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• pp.17-20
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• 2010

기존의 무량판 구조와 동일한 이방향 슬래브구조인 TVS(two-way void slab)공법은 구조적 하중지지 성능이 불필요한 슬래브 단면상의 중앙부 콘크리트를 제거하여 슬래브의 자중을 줄이고 무량판 구조의 단점을 보완하여 장점을 극대화시킨 구조형식이다. 그러나 이러한 장점을 보유한 공법을 현장적용하기 위해서는 내화성능평가를 통해 화재안전성을 확보하여야 하므로, 이에 대한 화재 실증실험을 수행하여 현장적용을 위한 최소 요구내화 시간에 따른 내화성능 확보방안의 도출이 제시되어야 한다. 이에 본 연구에서는 TVS공법의 실제 스팬길이로 슬래브 피복두께에 따른 화재거동 영향성 분석을 위하여 화재실험을 수행하였다. 하중조건은 고정하중과 적재하중을 고려하여 실험체에 등분포 조건으로 사전재하하였으며, 표준화재조건으로 재하가열 실험을 수행하였다. 슬래브의 화재가열 노출면으로부터의 깊이별 온도변화와 처짐변형 특성을 측정하였으며, KS F 2257-1 평가기준에 의거하여 슬래브의 내화성능을 평가하였다. 실험결과 피복두께 50 mm를 확보할 경우, EPS중공체로 제작한 실험체의 경우 약 2시간정도의 내화성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 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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• 제25권6호
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• pp.64-72
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• 2011

기존의 무량판 구조와 동일한 콘크리트 중공슬래브구조는 구조적 하중지지 성능이 불필요한 슬래브 단면상의 중앙부 콘크리트를 제거하여 슬래브의 자중을 줄이고 무량판 구조의 단점을 보완하여 장점을 극대화시킨 구조형식이다. 본 연구에서는 콘크리트 중공슬래브 공법의 실제 스팬길이인 7.5 m에서 슬래브 피복두께에 따른 화재거동 영향성 분석을 위하여 화재실험을 수행하였다. 하중조건은 고정하중과 적재하중을 고려하여 실험체에 등분포 조건으로 사전 재하하였으며, 표준화재조건으로 재하가열 실험을 수행하였다. 슬래브의 화재가열 노출면으로부터의 깊이별 온도변화와 처짐변형 특성을 측정하였으며, KS F 2257-1 평가기준에 의거하여 슬래브의 내화성능을 평가하였다. 실험결과 피복두께 50 mm를 확보할 경우, EPS 중공체로 제작한 실험체의 경우 약 2시간 정도의 내화성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.51-59
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• 2011

높은 축력비가 적용된 무피복 CFT기둥은 보통 중저층 건물에서 2시간 이하의 내화성능을 확보하는데 적용 가능하나, 고층건물에서 요구되는 3시간의 내화성능을 만족시키지는 못한다. 따라서 고층건물에 무피복 CFT기둥을 적용하기 위해서는 추가적인 내화성능 향상방안이 제시되어야 한다. 이에 본 연구에서는 무피복 CFT기둥의 내화성능 향상방안으로써 Double CFT기둥을 설정하였다. 본 연구에서는 실대크기의 무피복 CFT기둥과 Double CFT기둥에 대한 재하가열실험을 수행하였다. 이를 통해, Double CFT기둥의 적용에 따른 내화성능 향상 효과 및 강관의 단면형상 변화에 따른 영향을 비교 평가해 보고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.558-567
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• 2022

고준위방사성폐기물의 지중저장 안정성 평가의 일환으로 가열 중인 화강암의 온도변화와 열응력 발생 양상을 파악하기 위하여 가열실험을 실시하였다. 폐기물의 붕괴열 발생조건을 가정하고 정육면체 형태의 화강암 시편에 적용하여 온도와 변위의 분포를 측정하였다. 시편의 온도는 가열봉에서 발생하는 전도로 인하여 즉각적으로 상승하지만 동시에 외기에 노출되거나 하중재하장치에 접촉되어 있는 표면을 통하여 상당한 양의 열에너지가 소산되었다. 해당 실험에 대한 분석과 이해를 위해 실험조건을 삼차원 유한요소 수치해석으로 재구현하였다. 실험에서 관찰된 열-역학 연계 현상과 주변조건의 변화를 해석에 적용하고 이를 실내실험 결과와 비교하여 검증하였다. 이를 통해 가열실험에 영향을 주는 인자들을 분석하고 향후 관련 연구에서 고려되어야 할 부분을 요약하였다.