• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.387-397
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• 2015

국내의 내화성능평가는 대부분 사양적설계 방법인 품질시험을 통해 이뤄지고 있다. 하지만 시험 특성상 많은 비용과 시간을 요구하며 다양한 건축구조에 대한 내화성능평가에는 어려움이 많다. 따라서 본연구에서는 성능적 설계를 위한 연구로 유한요소 구조해석 프로그램인 ABAQUS를 사용해 H형강 휨재를 대상으로 변수에 따른 열응력 해석을 통해 내화성능을 검토하며, 하중비별 한계온도를 제안한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제39권5호
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• pp.529-542
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• 2021

Shear connectors are required to build composite (concrete and steel) beams. They are placed at the interface of concrete and steel to transfer shear and normal forces between two structural components. Such composite beams are sensitive to provide structural integrity when exposed to fire as they loss strength, stiffness, and ductility at elevated temperature. The present study is designed to investigate the shear resistance and the failure modes of the headed stud shear connectors at fire exposure and post-fire exposure. The study includes ordinary concrete and concrete with carbon nanotubes (CNTs) to build composite (concrete-steel) beams with structural steel. Experimental push tests were conducted on composite beams at ambient and elevated temperatures, such as 200, 400 & 600℃. Moreover, push tests were performed on the composite beams after being exposed to 200, 400 & 600℃. Push test results illustrated the reduction of ultimate shear capacity and stiffness of headed stud shear connectors as the temperature increased. Although similar values of ultimate shear were obtained for the headed stud connectors in both ordinary and CNT concrete, the CNT modified concrete reduced the concrete spalling and cracking compared to ordinary concrete and was observed to be effective at temperatures greater than 400℃. All specimens showed a lower shear resistance at fire exposures compared to the corresponding post-fire exposures. Moreover, numerical simulation by Finite Element (FE) analyses were carried out at ambient temperature and at fire conditions. The FE analysis results show a good agreement with the experimental results. In the experimental studies, failure of all specimens occurred due to shear failure of headed stud, which was later validated by FE analyses using ABAQUS.

• 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.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2012년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.331-332
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• 2012

Structural steel has been used as a primary materials to columns and beams since 1960's in Korea with an advantages of excellent of load-bearing capacity and design flexibility, and faster construction. However, if the steel columns made of structural steel exposed to fire the load-bearing capacity is going down steadily and finally reach to collapse. Therefore, building regulation requires fire resistance according to building occupation, scales. The fire resistance can be evaluated two categories. One is prescriptive method that is based on building regulation, specification and so on and the other is performance-based fire engineering method. The latter can be designed based on scientific and engineering consequences. The easiest evaluation way using the fire engineering design is comparing to the limiting temperature and maximum temperature calculated based on heat transfer theory. If the limiting temperature of a column exceeds the maximum temperature of it, the column can carry the load during the fire. Therefore, the database of limiting temperature is very essential for evaluation of column. In this paper, to build the database of column made of rectangular hollow sections 8 fire tests with loading were conducted and the relation between the limiting temperature and the applied loads showed in reverse proportion.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.485-488
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• 2008

터널 화재시 화재강도는 매우 높으며 터널 내부에서 화재 발생은 높은 화재강도에 의해 구조요소인 숏크리트 및 콘크리트 라이닝의 화재 노출표면에서 폭열 발생을 유발시키는 동시에 터널 안정에 있어 중요한 역할을 수행하는 앵커 등의 터널에 매입된 강재 또한 고온의 노출로 인한 열전달로 급격한 응력감소가 발생하게 된다. 따라서 본 실험에서는 화재강도(Modified Hydrocarbon Curve)와 매입된 강재의 내화 유무를 변수로 정하여 콘크리트 라이닝의 내부에 매입된 강재의 열전도를 알아보기 위한 화재시험을 수행하였다. 또한 최근 ITA(International Tunneling Association)에서 연구한 도로 터널내화구조 기준에 따라 강재의 열손상 임계 온도범위를 산정하여 열적 손상 정도를 평가하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제19권3호
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• pp.661-678
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• 2015

Buckling Restrained Braces (BRB) have been widely used in the construction industry as they utilize the most desirable properties of both constituent materials, i.e., steel and concrete. They present excellent structural qualities such as high load bearing capacity, ductility, energy-absorption capability and good structural fire behaviour. The effects of size and type of filler material in the existed gap at the steel core-concrete interface as well as the element's cross sectional shape, on BRB's fire resistance capacity was investigated in this paper. A nonlinear sequentially-coupled thermal-stress three-dimensional model was presented and validated by experimental results. Variation of the samples was described by three groups containing, the steel cores with the same cross section areas and equal yield strength but different materials (metal and concrete) and sizes for the gap. Responses in terms of temperature distribution, critical temperature, heating elapsed time and contraction level of BRB element were examined. The study showed that the superior fire performance of BRB was obtained by altering the filler material in the gap from metal to concrete as well as by increasing the size of the gap. Also, cylindrical BRB performed better under fire conditions compared to the rectangular cross section.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2015년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.149-150
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• 2015

Structural beam plays a key role to carry the applied load on the floors. And then the beam have to sustain the applied load and its load-bearing capacity in fire situation. In this study to know the fire resistance performance of long span beam made of a submarine structural steels, an engineering method is used using mechanical and thermal properties of structural steel at high temperature.

• 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.

• 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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• 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.