Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.36
no.2
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pp.137-145
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2023
This paper presents the effects of fire-resistant materials on the temperature and vertical deflection of a composite beam exposed to fire through nonlinear thermo-mechanical analysis. The fire was modeled using the standard fire curve proposed in American Society for Testing and Materials (ASTM) E119. Fire-resistant materials were modeled by reducing the heat transfer coefficient from the air layer to the beam. The temperature and vertical deflection of the uncoated composite beam were measured using a laboratory fire test, and the results of the structural fire analysis were verified through comparison with experimental results. By introducing the fire-resistance effect, the reduction in the temperature and deflection of the beam for the ASTM E119 standard fire can be reasonably estimated. Based on a case study of the heat transfer coefficient, the fire-resistant effect on the thermo-mechanical response of a composite beam in the event of a fire is presented.
The cross-sectional shape factor is used worldwide to evaluate the scientific performance of fire-resistant structures. In South Korea, however, a system for applying a cross-sectional shape factor has not been arranged and circular or rectangular steel pipes are commonly used for large-scale steel frame buildings. On the other hand, coating material-spray steel beams and pillars that have received the certification of a fire-resistant structure from recognized organizations are mostly limited to a H-beam. A H-beam is granted a wide range of certifications without size limitations from a non-loading performance test with test standards based on the relevant provisions. Other types of steel pipe are to be certified for fireresistance according to shape. In this study, a cross-sectional shape factor was used to propose standard testing specifications for the application of coating material-sprayed circular and rectangular steel pipes, eventually to set the scope of certification for reasonable fire-resistant structures.
Seo, Bo-Youl;Jang, Woo-Bin;Park, Kye-Won;Hong, Won-Hwa
Fire Science and Engineering
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v.32
no.6
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pp.28-33
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2018
To measure the full scale fire test and heat release rate of bed mattresses according to the building compartment space, a fire test was performed using the Standard test method to determine the heat release rate of mattresses and mattress sets (KS F ISO 12949: 2011). Both test locations showed similar fire growth until approximately 3 minutes after burner ignition. After 3 minutes, the heat release rate in the test room was higher than the open calorimeter. For bed mattresses (SS), the maximum heat release rate in the open calorimeter was 735 kW and the maximum heat release rate in the test room was 992 kW. For bed mattresses (Q), the heat release rate in the test room increased more rapidly than the open calorimeter. The maximum heat release rate in the open calorimeter was 1,087 kW (346 s) and the maximum heat release rate in the test room was 2,127 kW (287 s). The difference between the maximum heat release rate and the measurement time according to the test location was confirmed.
It is considered that vermiculite as an inorganic material is highly effective when it is used as a building finishing material because it is eco-friendly. Vermiculite has excellent properties such as fire resistance, heat insulation, sound absorption as well as prevention of condensation, deodorization and aesthetics. In this study, we developed a finishing board with vermiculite as its main material and mixed with mineral loose wool (VB-L) or mineral powder (VB-P), and conducted fireproof test and insulation test. In addition, fire resistance tests were carried out by applying the two developed vermiculite boards as finishing materials for the standard wall details of light frame wood structures (KS F 1611-1). As a result of the fire resistance test, the VB-L specimen showed better fire resistance than the VB-P specimen. Both vermiculite boards showed sufficient fire resistance performance of 2 hours for a thickness of 30 mm.
Seo, Hyun Jeong;Kim, Nam Kyun;Jo, Jeong Min;Lee, Min Chul
Journal of the Korean Society of Safety
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v.32
no.5
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pp.149-156
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2017
This study investigates fire-retardant performances and combustion/thermal characteristics of fire-retardant treated wood by comparing them with those of fire-retardant untreated wood from the expreimental resutls of cone calorimeter and thermo-gravimetric(TG) analyzer. Hazardousness of combustion product gases for fire-retardant treated wood and untreasted wood were also observed from the results of internal finish material incombustibility test according to the Korea standard code of KS F 2271. In this study, we also tried to improve the fire retardant performance of wood by applying fire-retardant chemical composites, and to secure the fire safety performance in buildings. Red pine (Pinus densiflora) was selected as a test specimen because it is mostly used as a building material in Korea. Fire retardant chemical composites (FRCs) were prepared by mixing boron, phosphorous, and nitrogen species and treated by press-impregnation method. Water-based FRCs were composed of 3% boric acid($H_3BO_3$), 3% borax decahydrate($Na_2B_4O_7$), 8% ammonium carbonate($(NH_4)_2CO_3$), diammonium phosphate ($(NH_4)_2HPO_4$) varied from 10-30% and potassium carbonate($K_2CO_3$) varied from 10-30%. From the test results of cone calorimeter, TG analysis and gas hazard assessments, newly proposed were the optimal composition and production methods of FRCs which can sufficiently meet fire-retardant level 3 based on Korea law of construction. Thus, the FRCs, developed in this study, are anticipated to contribute to the improvement of fire safety and widespread of usage in wood as building materials.
Kim, Min Ho;Lee, Seok Hui;Lee, Min Chul;Lee, Sang Kyu;Lee, Ju Eun
Journal of the Korean Society of Safety
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v.35
no.5
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pp.22-29
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2020
In this study, combustion and smoke release characteristics of a non-class 1E cable for nuclear power plants were investigated according to aging period. The aging was reproduced through an accelerated aging method for interval of 10 years :10, 20, 30 and 40 year, which was applied the Arrhenius equation. The cable was subjected to accelerated aging. In order to understand combustion and smoke release characteristics, the cone calorimeter test was performed according to the standard code of KS F ISO 5660-1. Heat release rate, mass loss rate, average rate of heat emission and smoke production rate were examined through cone calorimeter test. Fire performance index, fire growth index and smoke factor were derived from test results for the comparison of quantitative fire risk. When comparing the fire performance index and the fire growth index, the early fire risk tends to decrease as aging progresses, which might be attributed from the fact that the volatile substances of cables were evaporated. However, when comparing the heat release rate, average rate of heat emission and mass loss rate, which represent the mid and late periods of the fire risk, the values of accelerated aging cables were much higher than those of non-aged cable, which signifies the unstable formation of the char layer resulted in the change in the performance of flame retardants. In addition, the results from the smoke characteristics show that the accelerated aging cables were lager than the non-aged cables in terms of overall fire risk. These results can be used as baseline data when assessing fire risk of cables and establishing fire safety code for nuclear power plants.
Fire protection for nuclear power plants should be designed according to the concept of "Defense in Depth" to achieve the reactor safety shutdown. This concept focuses on fire prevention, fire suppression and safe shutdown. Fire prevention is the first line of "Defense in Depth" and the licensee should establish administrative measures to minimize the potential for fire to occur. Administrative measures should include procedures to control handling and use of combustibles. Electrical cables is the major contributor of fire loads in nuclear power plants, therefore electrical cables should be fire retardant. Electrical cables installed in nuclear power plants should pass the flame test in IEEE-383 standard in accordance with NUREG-0800, "Standard Review Plan for the Review of Safety Analysis Reports for Nuclear Power Plants". To assure the fire retardant of electrical cables during design life, both aged and unaged cable specimens should be tested in accordance with IEEE-383. It can be generally thought that the flammability of electrical cables has been increased by wearing as time passed, however the results from fire retardant tests performed in U.S.A and Korea indicate the inconsistent tendency of aging and consequential decrease in flammability. In this study, it is expected that the effective methodology for validation of fire retardant performance would be identified through the review of the results from fire retardant tests.
Lee, Sueng Jae;Kang, Seong Deok;Choi, Seng Kwan;Kim, Myeong-Han;Kim, Sang Dae
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.18
no.5
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pp.643-654
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2006
Thispaper presents the results of an experimental investigation into the fire performances ofsimply supported iTECH composite beams using an ISO834 standard fire. There are very few independent studies on the fire resistance of composite steel and concrete structures of various designs. The iTECH composite beam system has been used in construction, but nothing is known about its influence in a fire. To evaluate the fire resistance performanceof the iTECH beam, a test was conducted for 4.7m-span-length iTECH beams under given conditions in a laboratory. The fire resistance performance of unprotected coatings of the iTECH beam has been examined, and a longer period of fire resistance was achieved by increasing the beam coating's section size and decreasing its load ratio. Coatings for the fire protection of iTECH beams reduce the rate of temperature rise of the beam in case of fire, and the required thickness of spray-on fire protection coatings can be determined by means of tests.
As recent buildings are getting more high-rise and larger, steel structures, not a reinforced concrete structure, for columns and beams among the main structural members in a building are being widely used. Steels used for the main members of a building are constructed with a fire-resistive structure by applying them with fire-resistive coatings. The introduction of a simple test method that can verify the performance of fire-resistive material constructed on a site without conducting a fire-resistant test(real scale fire test) is needed and this study derived a site analysis method possible to make a rapid and scientific analysis through the analysis of components (instrumental analysis) concerning tire-resistive materials. the possibility of application of it in analyzing congruence over site construction materials by recognizing it as a standard material after securing an inherent fingerprint area of tire-resistive materials of which performance was verified in the concrete through thermal analysis was proved through experiments. This research result can be minimize of casualties, who is harmed to building collapse according to structures fire.
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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v.3
no.2
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pp.36-46
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2012
Structure Insulated Panel (SIP) is an wooden structure material with which structure and insulation functions are satisfied. Hence, it would be a cost-effective model to implement low energy house which has higher insulation and structure performance and which the wall thickness is able to be reduced. In this study, performance of thermal insulation and fire resistance were evaluated in order to verify applicability to low energy house. Fire resistance test is performed on vertical load bearing members for partitions, and the test results satisfy one hour of fire resistance condition according to KS F 2257. The members include two layers of fireproof gypsum board with thicknesses of 12.5mm attached to SIP. Thermal insulation performance is satisfied with the 2012 standard ($0.225W/m^2{\cdot}K$). As the performance of resistance and thermal insulation are satisfied, SIP is expected to be applied to low energy building materials. In the future, the structural safety will be confirmed by structural performance and seismic performance test and the guidelines for distribution will be drawn up.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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