• 한국안전학회지
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• 제25권4호
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• pp.48-60
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• 2010

The fire resistance performance of 2 RC slabs after exposure to the ISO-834 fire standard without loading has been experimentally investigated. A Comparison is made of the fire resistance performance between RC slabs without PP(polypropylene) fibers and RC slabs with PP fibers. From the fire test results, the presence of PP fibers in RC slabs can reduce spalling and enhance their fire resistance. Until now, the determination of fire resistance of reinforced concrete(RC) slabs has essentially been based on tabulated data. According to ACI 216 code and EUROCODE 2, the design of concrete structures is essentially based on tabulated data for appropriate concrete cover and various fire durations. From the comparison between fire test results and codes, current fire design provisions of codes such as the ACI 216 and the EUROCODE 2 are unconservative for estimating mechanical properties of RC slabs at elevated temperatures.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.269-287
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• 2023

The WGJ420 fire-resistant weathering (FRW) steel is developed and manufactured with standard yield strength of 420 MPa at room temperature, which is expected to significantly enhance the performance of steel structures with excellent fire and corrosion resistances, strong seismic capacity, high strength and ductility, good resilience and robustness. In this paper, the mechanical properties of FRW steel plates and buckling behavior of columns are investigated through tests at elevated temperatures. The stress-strain curves, mechanical properties of FRW steel such as modulus of elasticity, proof strength, tensile strength, as well as corresponding reduction factors are obtained and discussed. The recommended constitutive model based on the Ramberg-Osgood relationship, as well as the relevant formulas for mechanical properties are proposed, which provide fundamental mechanical parameters and references. A total of 12 FRW steel welded I-section columns with different slenderness ratios and buckling load ratios are tested under standard fire to understand the global buckling behavior in-depth. The influences of boundary conditions on the buckling failure modes as well as the critical temperatures are also investigated. In addition, the temperature distributions at different sections/locations of the columns are obtained. It is found that the buckling deformation curve can be divided into four stages: initial expansion stage, stable stage, compression stage and failure stage. The fire test results concluded that the residual buckling capacities of FRW steel columns are substantially higher than the conventional steel columns at elevated temperatures. Furthermore, the numerical results show good agreement with the fire test results in terms of the critical temperature and maximum axial elongation. Finally, the critical temperatures between the numerical results and various code/standard curves (GB 51249, Eurocode 3, AS 4100, BS 5950 and AISC) are compared and verified both in the buckling resistance domain and in the temperature domain. It is demonstrated that the FRW steel columns have sufficient safety redundancy for fire resistance when they are designed according to current codes or standards.

• Steel and Composite Structures
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• 제23권5호
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• pp.611-621
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• 2017

This paper presents an investigation on the fire resistance of high strength fiber reinforced concrete filled box columns (CFBCs) under combined temperature and loading. Two groups of full-size specimens were fabricated. The control group was a steel box filled with high-strength concrete (HSC), while the experimental group consisted of a steel box filled with high strength fiber concrete (HFC) and two steel boxes filled with fiber reinforced concrete. Prior to fire test, a constant compressive load (i.e., load level for fire design) was applied to the column specimens. Thermal load was then applied on the column specimens in form of ISO 834 standard fire curve in a large-scale laboratory furnace until the set experiment termination condition was reached. The test results show that filling fiber concrete can improve the fire resistance of CFBC. Moreover, the configuration of longitudinal reinforcements and transverse stirrups can significantly improve the fire resistance of CFBCs.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.137-145
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• 2023

이 논문은 정적 재하상태에 있는 무피복 강합성보와 내화피복을 적용한 강합성보를 대상으로 화재 시 내부 온도 및 수직처짐에 대한 내화피복의 영향을 평가한 결과를 제시한다. 열응력해석을 위한 화재하중으로는 American Society for Testing and Materials E119의 표준화재곡선을 사용했으며, 강재거더 표면에 부착하는 내화재료의 방화효과를 구현하기 위해 외기에서 강합성보로 전달되는 열의 전달계수를 감소시켰다. 실규모 무피복 강합성보에 대한 구조화재실험에서 내부 온도분포와 수직처짐을 측정하였고 실험 결과와의 비교를 통해 비선형 구조화재해석 결과의 타당성을 검증하였다. 내화피복이 적용된 강합성보의 구조화재해석 결과로부터 강재거더 표면에 내화재를 적용할 경우 동일 화재 조건에서 무피복 강합성보에 비해 내부 온도와 수직처짐이 감소함을 알 수 있었다. 또한 열전달계수의 변화에 따른 열응력 응답으로부터 화재 시 강합성보의 온도 및 구조거동에 대한 내화피복의 영향을 제시하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.55-61
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• 2010

건축물 주요구조부의 내화성능은 인명과 재산보호를 위해서 반드시 확보되어야 하고,일정 규모의 가열로에 의한 재하가열시험과 비재하가열시험으로 검증, 적용되고 있다. 이러한 내화성능의 검증에는 많은 비용, 시간이 소요되므로 합리적인 부재와 공법의 개발이 활발하게 이루어지지 못하는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 H형강을 바탕으로 콘크리트 및 방화석고보드를 활용한 기둥부재와 보부재를 제안한 후, 각각을 표준온도가열곡선의 열원으로 강재의 표면온도를 계산하여 내화성능을 예측하였다. 또한 철근콘크리트 바닥을 대상으로 온도해석을 통하여 건축물의 내화성능기준별 적정 내화피복두께를 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.643-654
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• 2006

본 연구에서는 iTECH 합성보 실험체에 대한 온도와 변형에 대한 내화성능을 ISO834 표준화재와 BS476-20 및 KSF2257 기준에 근거하여 평가하였다. 국내외적으로 복합구조의 내화성능을 규명하기 위한 연구는 지극히 미흡한 실정이며, 따라서 본 연구에서는 iTECH 합성보의 내화성능을 평가하기 위해 1.5m의 슬래브를 포함한 4..7m의 스팬길이에 대하여 실험을 수행하였다. 변수는 실험체의 단면크기, 피복재 보강방법과 보강두께, 그리고 하중비로 하여 내화실험을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.335-344
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• 2007

기존 합성기둥의 장점을 유지하면서 콘크리트 충전 시 거푸집 공사의 절감과 충전상태의 육안 확인이 가능한 철골 콘크리트 합성기둥(이하 SC 합성기둥)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. SC 합성기둥은 콘크리트가 철골의 웨브를 둘러싸고 있어 화재 발생시 높은 열이 웨브까지 전달되는 시간을 지연시켜 뛰어난 내화성능을 가질 것으로 예상할 수 있다. 본 연구에서는 SC 합성기둥에 대해 열전달 해석을 수행하였고, 이를 바탕으로 P-M 상관 곡선을 이용하여 내화성능을 평가를 하였고, 이때의 해석변수는 콘크리트 면적비와 내화피복두께로 하였다. 또한 열전달 해석 방법을 검증하기 위해서 실제 수행된 실험 결과와 비교하여 이의 적절성을 검증하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.47-53
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• 2011

건축물 적재가연물은 종류 및 양 등의 특성에 따라 화재지속시간과 화재규모 등에 크게 기여한다. 서점은 다른 건축용도보다 가연물이 다량 적재되어 있으므로 화재발생시 화재위험성이 클 가능성이 있다. 그러나 한편으로는 서점 내부의 서적은 연소하면 탄화층이 형성되고 적재가연물량에 비해 노출표면적이 작기 때문에 화재시 열분해가스의 생성이 작을 가능성도 있다. 이러한 가능성을 다양한 실험을 통해 파악하여 서점의 화재안전설계에 합리적으로 반영할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 서점의 성능위주설계에 활용하기 위하여 적재가연물을 재현한 시험체를 가열로에 넣고 ISO834-1:1999 표준가열곡선에 따라 가열하는 일련의 실험을 실행하였다. 이 실험 결과를 바탕으로 서점의 적재가연물의 연소발열성상을 파악하고 성능위주설계에 필요한 연소속도 및 열방출률 등을 제시하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.76-84
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• 2011

건축물 화재는 인명과 재산피해가 동시에 유발될 수 있는 인위 재해이며, 피해의 최소화하기 위해서는 건축물 설계단계부터 화재안전에 관한 요구사항 특히 내화성능을 충족해야만 한다. 강구조물에서의 보부재는 수평하중 전달과 바닥하중을 축부재로 전달하는 주요 구조부재이며, 주로 H형강으로 시공되고 있다. H형강의 내화성능은 내화피복 시공에 의해서 만족되고 있으나, 구조성능과 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 콘크리트 충전 보부재의 내화성능에 관한 연구 그리고 작용 하중비에 따른 내화성능 연구는 미진한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 H형강 보부재와 H형강 웨브에 보통강도 및 고강도 콘크리트가 충전된 H형강 보부재를 대상으로 내화성능과 하중비에 따른 한계온도 자료를 확보하여 향후 성능적 내화설계의 기초자료로 활용하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.188-197
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• 2010

본 연구에서는 전단보강근 비율이 다양한 철근콘크리트 보에 대하여 가열시간을 각각 달리한 후 그 구조성능변화를 실험적으로 연구하였다. 또한 기존의 기준에서 적용하고 있는 부재의 내력산정방법에 대한 검증을 통하여 화재손상된 철근콘크리트 강도예측을 위한 자료를 제공하고자 한다. 이를 위하여 9개의 철근콘크리트 보를 제작하여 표준가열곡선에 따라 가열로에서 가열시험을 실시하고, 이들 손상된 보에 대한 파괴실험을 통하여 구조성능의 변화를 관찰하였다. 또한 부재와 동일한 피복을 가진 철근에 대하여 가열후 철근강도변화를 관찰하여 가열에 따른 철근의 물성변화를 파악하였다. ACI기준과 Eurocode 기준을 분석하고 실험결과와의 비교를 통하여 화재손상된 RC부재의 구조성능변화를 평가하였다. 연구결과, 1시간과 2시간 가열된 실험체가 무가열실험체들에 비하여 매우 취성적인 파괴양상을 보였고, 이러한 양상은 전단 보강근비가 작아질수록 그리고 가열시간이 증가할 수록 심하게 나타났으며, 화재에 의한 재료손상의 정확한 예측이 가능할 경우, 부재의 구조성능변화는 충분히 평가가능한 것으로 나타났다.