Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.17
no.4
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pp.75-83
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2013
This paper presents a series of test result in order to study fire resistance capacity of the Near-Surface-Mounted (NSM) Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) plate, which are tensile test of CFRP under various temperature loading, temperature loading test of epoxy and bond test of NSM CFRP to concrete under various temperature loading. From the tests, it was found that NSM retrofit method had high efficiency in strengthening concrete under ordinary temperature. However, the strength of the system was able to be drastically decreased even a little increase of surrounding temperature. Especially, bond capacity begins to disappear when the surrounding temperature approaches the glass transition temperature of epoxy. Therefore, it is necessary to improve the fire resistance capacity of both fiber reinforced polymer reinforcement and epoxy for bonding in order to develop safe fire resistance design of structure.
The growing use of unprotected or partially protected steelwork in buildings has caused a lively debate regarding the safety of this form of construction. A good deal of recent research has indicated that steel members have a substantial inherent ability to resist fire so that additional fire protection can be either reduced or eliminated completely. A performance based philosophy also extends the study into the effect of structural continuity and the performance of the whole structural totality. As part of the structural system, thermal expansion during the heating phase or contraction during the cooling phase in most beams is likely to be restrained by adjacent parts of the whole system or sub-frame assembly due to compartmentation. This has not been properly addressed before. This paper describes an experimental programme in which unprotected steel beams were tested under load while it is restrained between two columns and additional horizontal restraints with particular concern on the effect of catenary action in the beams when subjected to large deflection at very high temperature. This paper also presents a three-dimensional mathematical modelling, based on the finite element method, of the series of fire tests on the part-frame. The complete analysis starts with an evaluation of temperature distribution in the structure at various time levels. It is followed by a detail 3-D finite element analysis on its structural response as a result of the changing temperature distribution. The principal part of the analysis makes use of an existing finite element package FEAST. The effect of columns being fire-protected and the beam being axially restrained has been modelled adequately in terms of their thermal and structural responses. The consequence of the beam being restrained is that the axial force in the restrained beam starts as a compression, which increases gradually up to a point when the material has deteriorated to such a level that the beam deflects excessively. The axial compression force drops rapidly and changes into a tension force leading to a catenary action, which slows down the beam deflection from running away. Design engineers will be benefited with the consideration of the catenary action.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.6
no.4
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pp.95-102
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2012
The serious issue of tall building is to ensure the fire resistance of high strength concrete. Therefore, Solving methods are required to control the explosive spalling. The fire resistant finishing method is installed by applying a fire resistant material as a light-weight material to structural steel and concrete surface. This method can reduce the temperature increase of the reinforcement embedded in structural steel and concrete at high temperature due to the installation thickness control. This study is interested in identifying the effectiveness of light-weight fire protection material compounds including the inorganic admixture such as fly ash, meta-kaolin and light-weight aggregate as the fire resistant finishing materials through the analysis of fire resistance and components properties at high temperature. Also, this paper is concerned with change in microstructure and dehydration of the light-weight fire protection materials at high temperatures. The testing methods of fire protection materials in high temperature properties are make use of SEM and XRD. The study results show that the light-weight fire resistant finishing material composed of fly ash, meta-kaolin and light-weight aggregate has the thermal stability of the slight decrease of compressive strength at high temperature. These thermal stability is caused by the ceramic binding capacity induced by alkali activation reaction by the reason of the thermal analysis result not showing the decomposition of calcium hydrate. Developed light-weight fire protection materials showed good stability in high Temperatures. Thus, the results indicate that it is possible to fireproof panels, fire protection of materials.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.11
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pp.747-754
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2017
The Concrete-Filled Tube (CFT) system was developed for its excellent structural performance, such as its good stiffness, stress and ductility, which is derived from the mechanical advantages of its composite structure. However, it is known that the flat type of reinforcing plates need stiffeners placed at a certain distance from each other to avoid buckling failure, which increases the cost accordingly. This paper investigates the contribution of the rib elements placed inside the steel tube for the purpose of increasing the bond strength between the steel and concrete and fire performance with no additional protection. The test results also demonstrate the effectiveness of the corrugated rib's shape against fire. The results of this study showed that the buckling prevention and fire resistance performance criteria were satisfied by the application of the inner surface attachment rib, due to the resulting increase in the strength of the CFT column. Therefore, it is considered that the CFT method using the corrugated rib structure reinforcement developed through this study satisfies the structural and fire resistance performance criteria without the need for a refractory coating. Future studies will be needed to make the process efficient and economical for factory production.
Observations from experiments and real fire indicate that restrained steel beams have better fire-resistant capability than isolated beams. Due to the effects of restraints, a steel beam in fire condition can undergo very large deflections and the run away damage may be avoided. However disgusting damages may occur in the beam-to-column connections, which is considered to be mainly caused by the enormous axial tensile forces in steel beams resulted from temperature decreasing after fire dies out. Over the past ten years, the behaviour of restrained steel beams subjected to fire during heating has been experimentally and theoretically investigated in detail, and some simplified analytical approaches have been proposed. While the performance of restrained steel beams during cooling has not been so deeply studied. For the safety evaluation and repair of steel structures against fire, more detailed investigation on the behaviour of restrained steel beams subjected to fire during cooling is necessary. When the temperature decreases, the elastic modulus and yield strength of steel recover, and the contraction force in restrained steel beams will be produced. In this paper, an incremental method is proposed for analyzing the behaviour of restrained steel beams subjected to cooling. In each temperature decrement, the development of deformation and internal forces of a restrained beam is divided into four steps, in order to consider the effect of the recovery of the elastic modulus and strength of steel and the contraction force generated by temperature decrease in the beam respectively. At last, the proposed approach is validated by FE method.
With the increasing use of concrete-filled steel tubes (CFST) as structural members, there is a growing need to provide suitable measures for possible strengthening or repair of these kinds of structural elements. Fibre reinforced polymer (FRP) jacketing is a recent method and is particularly attractive in which it does not significantly increase the section size, and is relatively easy to install. Thus, it can be used to enhance strength and/or ductility of CFST members. Very little information is available on the performance of FRP-strengthened CFST members under fire conditions. This paper is an attempt to study the fire performance of CFST columns strengthened by FRP. The results of fire endurance tests on FRP-strengthened circular CFST columns are presented. Failure modes of the specimens after exposure to fire, temperatures in the cross section, axial deformation and fire resistance of the composite columns are analysed. It is demonstrated that the required fire endurance can be achieved if the strengthened composite columns are appropriately designed.
The purpose of thisanalytical study of an iTECH composite beam subjected to fire conditions is to determine the beam's fire resistance performance using its load ratio and fire protection as parameters. A composite structural system is expected to have a safer and more economical fire safety design than a mere collection of isolated members.heat transfer analysis was performed on the basis of the finite element program ANSYS 10.0 using an ISO834 standard fire, following the main guidelines proposed by EC1 Part 2.2 and EC4 Part 1.2. To validate the analytical simulation of the iTECH composite beam, comparison of the experimental tests was proposed.
In this paper, the standard fire resistance test under load and associated numerical study were carried out to evaluate the fire resistance of unprotected partially encased beams and slimfloor beams. The temperature evolution and the deflection increase of the composite beam specimens were investigated and the effects of the key behavioral parameters including the load ratio, the reinforcement, and the fire exposure were analyzed. The test results showed that the temperature rise of the partially encased beams and slimfloor beams is considerably slow compared to the conventional H-shape composite beams. Up to at least 90 minutes, the reinforcements in the partially encased composite beams maintained below the temperature at which the cold steel strength is sustained. Unprotected partially encased beams and slimfloor beams in the experimental program achieved the fire resistance more than 2 hours according to the limiting deflection criteria. This implies that unprotected partially encased beams and slimfloor beams can be very promising alternatives to enhancing the fire resistance of steel beams. This study also conducted the fully coupled thermal-stress analysis by using the commercial code ABAQUS to the thermal and structural behaviour of composite beams in fire. The numerical predictions provide acceptable correlations with the experimental results.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.20
no.6
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pp.84-90
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2016
Various form of membrane structures are being built in recent years. However, there is no appropriate fire proofing standards which can be applied each specific membrane structures. Therefore, existing fire protection standards are in establishment state and they need to be revised. In the current study, commonly used membrane materials(ETFE, PVF, PTFE) has been selected to investigate its fire resistance behavior with the change of fire duration time. In addition to this, heat generation rate of the membrane materials in correlation with the height of membrane has been investigated. And these fire combustion characteristics of membrane materials can be used in future practice for the fire prevention regulations of membrane structures.
Weight-bearing building materials are substantially weakened under high temperatures, and this is evident through the collapse of structures once engulfed by fire. Currently, there is no scientific or technological process of evaluating the real-time structural stability of a building whcih is engulfed by flame. There are many building design specifications which aim to reduce the risk of fire, but little consideration given to fire officer safety while operating in a dangerous building. This paper aims to provide direction within building policy in order to ensure the safe evacuation of fire-fighters in case of an impending building collapse. This paper suggests evaluation criteria for buildings which are damaged due to fire, autilizing current information on fire-resistant building design and a fire-resistant capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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