Kim, Hyung-Jun;Lee, Jae-Sung;Kim, Heung-Youl;Cho, Bong-Ho;Xi, Yunping;Kwon, Ki-Hyuck
Steel and Composite Structures
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제15권1호
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pp.103-130
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2013
Fire performance and fire safety of high-rise buildings have become major concerns after the disasters of World Trade Center in the U.S. in 2001 and Windsor tower in Spain in 2005. Performance based design (PBD) approaches have been considered as a better method for fire resistance design of structures because it is capable of incorporating test results of most recent fire resistance technologies. However, there is a difficulty to evaluate fireproof performance of large structures, which have multiple structural members such as columns, slabs, and walls. The difficulty is mainly due to the limitation in the testing equipment, such as size of furnace that can be used to carry out fire tests with existing criteria like ISO 834, BS 476, and KS F 2257. In the present research, a large scale calorie meter (10 MW) was used to conduct three full scale fire tests on medical modular blocks. Average fire load of 13.99 $kg/m^2$ was used in the first test. In the second test, the weighting coefficient of 3.5 (the fire load of 50 $kg/m^2$) was used to simulate the worst fire scenario. The flashover of the medical modular block occurred at 62 minutes in the first test and 12 minutes in the second test. The heat resistance capacity of the external wall, the temperatures and deformations of the structural members satisfied the requirements of fire resistance performance of 90 minutes burning period. The total heat loads and the heat values for each test are calculated by theoretical equations. The duration of burning was predicted. The predicted results were compared with the test results, and they agree quite well.
최근 초고층 건축물의 방재분야에 대한 관심이 증가하고 있으며, 특히 화재발생 시 고층으로 인한 피난시간의 증가에 대비하여 건축물내의 화재전파를 최소로 억제하고자 노력하고 있다. 방화구획은 건축물에서 화재전파를 억제하는 대표적인 방법으로 내화성능이 있는 벽체와 방화문을 이용하여 화재발생 시 해당구획내에서 연소가 종료되거나 타 구획으로의 화재전파시간을 증가시킴으로써 피난시간을 확보하게 된다. 그러나 현행 건축법에는 초고층건축물을 고려치 않은 최대 2시간 내화성능만은 요구하고 있어 초고층 건축물용 방화벽의 개발에 걸림돌이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 내화벽체의 성능등급에 대하여 검토하였으며, 향후 초고층 건축물용 내화벽체 개발을 위하여 내화성능, 시공성, 사용성 등을 고려한 제품개발 방향을 제시하였다.
In this study, fire resistance of steel fiber reinforced concrete was investigated Cylindrical and prismatic specimens made of Ordinary Portland Cement plain concrete and steel fiber reinforced concrete were exposed to heating in accordance with a standard time-temperature curve as specified in KS·F22 57, method of fire resistance test for structural parts of buildings, the period of heating was 1 hour and 2 hours. After the fire resistance test, mechanical properties of specimens such as compressive and bending strength, stress-strain curve, static and dynamic modulus of elasticity and bending toughness were investigated. Also the cracks and spallings of the specimens were observed. From the test results, it was confirmed that steel fiber reinforced concrete has a excellent fire resistance than plain concrete in the view of higher residual strength of concrete and smaller crackings because of steel fibers in concrete.
The physical performance of high-strength concrete deteriorates when exposed to high temperatures such as fire. In particular, in the case of ultra-high-strength concrete, there is a high possibility of explosion due to internal water pressure and thermal expansion due to the tight internal structure. In this paper, a fire resistance certification test was conducted for field application of ultra-high-strength fire-resistant concrete, and the fire resistance performance (temperature rise of main rebar) was compared according to the structural concrete cover thickness. As a result, when the covering thickness was 40 mm, three structures did not meet the certification standards, and when the covering thickness was 50 mm, all structures met the fire resistance certification standards.
내화도료는 화재 시 발포를 통해 단열 성능을 향상시켜 철골 구조의 열전달을 저감하기 위해 사용되고 있는데, 만일 표준규격을 만족시키지 못하는 내화도료가 사용된다면 철골 구조의 내화 성능에 문제가 발생할 우려가 있다. 내화도료의 내화 성능은 육안으로는 평가가 어려워 현장을 대상으로 하는 간편하면서도 정확한 평가방법의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 X-선 분석법(XRF, XRD)을 이용한 내화도료의 화재안전성 평가 방법에 대한 기초연구를 수행하였다. X-선 분석법을 적용한 결과 실제 화재시험을 통한 내화 성능에 따라 특정 성분이 검출되는 것을 확인하였다. X-선 형광분석(XRF)을 통해 인(P)과 염소(Cl) 원소 성분이 일반도료에 비해 내화도료에 훨씬 많이 함유되어 있는 것을 알 수 있었다. X-선 회절분석(XRD)을 통해 내화도료의 주된 결정성 물질로 확인된 폴리인산 암모늄(ammonium polyphosphate)이 일반도료에는 포함되어 있지 않는 것으로 나타났다. X-선 분석법은 휴대용 XRF와 XRD 분석 장비를 통해 머지않아 현장평가방법으로의 적용이 가능할 것으로 예상된다.
Due to the nature of modern society, buildings are becoming larger and more complex. As a result, the design conditions of the building are changing. However, despite the complexities of buildings, the fire resistance performance is still equalized to one hour without considering fire engineering analysis in Korea, so there is a risk according to actual fire design conditions. Therefore, the purpose of this study is to calculate the required fire resistance time for actual fire through fire mechanics analysis and case study.
건축용 내화강재가 적용된 양단 고정단 보부재의 고온 시 최대 내력과 처짐을 해석적으로 평가하였으며, 이 결과를 일반강재 적용 정정 보부재와의 비교평가를 통하여 안전성을 평가한 결과, 건축용 내화강재 적용 부정정 보부재의 내화성능을 일반 강재 정정 보부재로 평가되는 것은 안전측이었으며, 부재길이가 길어지면 처짐의 증대와 최대 내력의 감소가 유발되는 등 이에 대한 보완책이 요구되는 것으로 나타났다.
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.
This study examines the physical characteristics of self-regulating heating cables caused by increased temperature and fire risk due to local degradation. A thermo hygrostat system, a convection dryer, a digital multimeter (Agilent 34465 A), NI DAQ, and the LabVIEW program were used to assess the physical properties in response to temperature fluctuations. As the temperature increases, the resistance of the self-regulating heating cable increases; however, when the critical point is exceeded, the resistance sharply decreases. A problem arises when the resistance value cannot return to its original state even though the temperature is lowered to the initial state. Moreover, when the ambient temperature rises while power is applied, the resistance value initially increases, and the flowing current decreases, maintaining a constant state. However, when the critical temperature is exceeded, the flowing current increases because of a rapid decrease in the resistance value, progressing to ignition. When the resistance value decreases because of the deterioration of one local area, the total resistance value becomes less than the initial resistance value. Therefore, the flowing current increases and an ignition problem occurs at one location where deterioration occurs. Despite the sustained flames and arcs resulting from the changes in the overall physical properties of the self-regulating heating cable and resistance variations due to local decline, the fire continued as the flowing current was lower than the operating current of the circuit breaker, failing to cut the power. In the case of self-regulating heating cables and heating wires, which are the leading causes of fires in winter, efforts are needed to ensure the need for periodic maintenance and the use of KS-certified products.
In this study, we aimed to identify changes in fire resistance according to the type of sleeves used for pipe penetrations and to examine their accreditation of fire resistance performance and use them as basic data. The test results of fire resistance according to the type of sleeve used in non-metallic pipe facilities showed that the temperature on the support side was higher for sleeves with higher thermal conductivity. For the temperature on the surface of the pipes, in the case of galvanized steel plates, steel pipes, and structures without sleeves, the highest temperature was observed after the expansion of the firestop material for 46 to 53 minutes and then decreased. PVC sleeves showed a steady increase in temperature until 53 minutes, after which the temperature did not increase further. In addition, for non-metallic pipes, the effect of the type of sleeve on fire resistance is considered to be insignificant because the lower part (heating direction of the furnace) under the support structure is cut off to block the heat during the two-hour fire resistance test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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