• 대한토목학회논문집
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• 제32권4A호
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• pp.245-253
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• 2012

본 연구에서는 장대터널이나 지하차도 등에 시공되는 횡류식 환기시스템을 구성하는 내화패널이 부착된 프리캐스트 풍도슬래브의 구조성능을 평가하기 위해서 실물모형 구조실험을 수행하였다. 또한, 내화패널의 휨강도와 Pull-off test를 통하여 내화패널과 슬래브의 부착성능 등의 기초성능을 우선적으로 확인하였다. 실물모형시험은 내화패널과 프리캐스트 PSC 슬래브의 정적 휨성능과 차량의 통행 시 발생하는 표면압력 이상의 하중에 대한 동적피로부착성능을 평가하였다. 동적피로하중 시험에서 내화패널과 PSC 슬래브 사이의 탈락이나 손상은 발생하지 않았으며, 정적재하시험에서도 매우 안정적인 거동을 보였으며, 하부에 부착된 내화패널의 탈락은 발생하지 않았다. 따라서 시공 중이나 시공 후 외부하중에 의해 내화패널의 탈락은 발생하지 않을 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제27권2호
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• pp.243-253
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• 2018

In recent years, concrete-filled box or tubular columns have been commonly used in high-rise buildings. However, a number of fire test results show that there are significant differences between high strength concrete (HSC) and normal strength concrete (NSC) after being subjected to high temperatures. Therefore, this paper presents an investigation on the fire resistance of HSC filled steel tubular columns (CFTCs) under combined temperature and loading. Two groups of full-size specimens were fabricated to consider the effect of type of concrete infilling (plain and reinforced) and the load level on the fire resistance of CFTCs. 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 results demonstrate that the higher the axial load level, the worse the fire resistance. Moreover, in the bar-reinforced concrete-filled steel tubular columns, the presence of rebars not only decreased the spread of cracks and the sudden loss of strength, but also contributed to the load-carrying capacity of the concrete core.

• 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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• 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.

• 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.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.64-71
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• 2012

60 MPa급, 100 MPa급 고강도 철근콘크리트 기둥에 대하여 횡구속력 보강공법(와이어로프)과 내화보강공법(Fiber-Cocktail) 적용 유무 및 하중비에 따른 내화성능을 평가하기 위하여 표준화재 재하조건에 내화실험을 실시하였다. 실험결과 60 MPa급 고강도 콘크리트 기둥의 경우 와이어로프를 적용함으로써 화재시 축방향의 연성이 향상되며, 내화성능은 23 % 이상 향상되는 것으로 나타났다. 또한 와이어로프를 적용할 경우 하중은 설계하중의 70 % 수준이 적정하다고 판단된다. 100MPa급 고강도 콘크리트 기둥에 와이어로프와 Fiber-Cocktail을 적용할 경우 띠철근만을 적용한 경우보다 내화성능이 4배 이상 향상되는 것으로 나타났으며, 100MPa급 고강도 콘크리트 기둥에 내화성능을 확보하기 위해서는 하중은 설계하중의 70 % 미만으로 설정하는 것이 적정하다고 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권6호
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• pp.491-510
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• 2008

This paper presents a plan and guidelines that were drawn for Korean based research carried out on the fire-resistance of CFT columns. This research was carried out by reviewing the Korean regulations related to the fire-resistance of CFT columns and examining studies which had been made in Korea as well as overseas. The first phase of the study plan was to compare the fire-resistance of square CFT columns without fire protection (obtained through fire-resistance tests and numerical analyses) with estimated values (obtained through fire-resistance design formulas proposed in Korea and overseas). This comparison provided conclusions as outlined below. Fire-resistance tests conducted in this study proved that, when the actual design load is taken into consideration, square CFT columns without fire protection are able to resist a fire for more than one hour. A comparison was made of test and analysis results with the fire-resistance time based on the AIJ code, the AISC design formula and the estimation formula suggested for Korea. The results of this comparison showed that the test and analysis results for specimens SAH1, SAH2-1, SAH2-2 and SAH3 were almost identical with the AIJ code, the AISC design formula and estimation formula. For specimens SAH4 and SAH5, the estimation formula was more conservative than the AIJ code and the AISC design formula. It was necessary to identify the factors that have an influence on the fire-resistance of CFT columns without fire protection and to draw fire-resistance design formulas for these columns. To achieve this, it is proposed that numerical analyses and tests be conducted in order to evaluate the fire-resistance of circular CFT columns, the influence of eccentricity existing as an additional factor and the influence of the slenderness ratio of the columns. It is also suggested that the overall behavior of CFT structures without fire protection within a fire be evaluated through analysis simulation.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권2호
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• pp.121-139
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• 2021

Ultra-high strength concrete (UHSC) encased steel columns are receiving growing interest in high-rise buildings owing to their economic and architectural advantages. However, UHSC encased steel columns are not covered by the modern fire safety design code. A total of 14 fire tests are conducted on UHSC (120 MPa) encased steel columns under constant axial loads and exposed to ISO-834 standard fire. The effect of load ratio, slenderness, stirrup spacing, cross-section size and concrete cover to core steel on the fire resistance and failure mode of the specimens are investigated. The applicability of the tabulated method in EC4 (EN 1994-1-2-2005) and regression formula in Chinese code (DBJ/T 15-81-2011) to fire resistance of UHSC encased steel columns are checked. Generally, the test results reveal that the vertical displacement-heating time curves can be divided into two phases, i.e. thermal expansion and shortening to failure. It is found that the fire resistance of column specimens increases with the increase of the cross-section size and concrete cover to core steel, but decreases with the increase of the load ratio and slenderness. The EC4 method overestimates the fire resistance up to 186% (220 min), while the Chinese code underestimates it down to 49%. The Chinese code has a better agreement than EC4 with the test results since the former considers the effect of the load ratio, slenderness, cross section size directly in its empirical formula. To estimate the fire resistance precisely can improve the economy of structural fire design of ultra-high strength concrete encased steel columns.

• 한국건축시공학회지
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• 제15권3호
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• pp.273-280
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• 2015

본 연구는 3시간 내화성능을 만족할 수 있는 고성능 무내화피복 CFT 기둥 개발을 위한 연구로서, 고로슬래그 미분말 치환율에 따른 성능평가를 실시한 결과 고로슬래그 미분말 치환율이 증가함에 따라 내화성능이 개선되는 것을 확인 할 수 있었으며, 내화성능을 고려한 CFT 기둥용 100MPa 충전콘크리트의 고로슬래그 미분말 적정 사용량은 40%로 나타났다. 이에 따라 고로슬래그 미분말 40% 혼입 100MPa 충전콘크리트를 적용한 CFT 실물 시험체를 대상으로 재하하중별 내화시험을 실시한 결과 재하하중이 증가함에 따라 내화성능 발현시간이 감소하는 것으로 나타났으며, 재하하중 2,000kN에서는 240분 이상의 내화성능을 나타내었고, 3,000kN에서는 184분, 4,000kN에서는 120분의 내화성능을 나타내었다.

• 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.