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하이브리드 섬유를 적용한 고강도 내화콘크리트의 단면크기에 따른 내화성능에 관한 실험적 연구
김흥열(Kim, Heung-Youl),김형준(Kim, Hyung-Jun),조범연(Cho, Bum-Yean),민병렬(Min, Byung-Youl),안찬솔(Ahn, Chan-Sol) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.춘계
최근 고강도 콘크리트의 내화성능이 사회적 이슈로 부각되고 국토해양부에서 고강도 콘크리트의 내화성능 관리기준(안)이 고시되면서 국내에서도 고강도 콘크리트의 내화성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 유기질 섬유인 폴리프로필렌섬유(PP섬유)와 강섬유를 하이브리드한 Fiber Cocktail를 혼입한 고강도 내화콘크리트 개발을 위한 연구를 수행하였다. PP섬유는 <TEX>$160^{\circ}C$</TEX>의 온도에서 용융되어 콘크리트 내부에 미세한 통로를 형성하여 고강도 콘크리트 부재 내의 수증기압 및 공극압을 효과적으로 배출하여 고강도 콘크리트의 폭렬발생을 억제시키는 데 효과적이며, 강섬유는 PP섬유가 용융된 후의 고강도 콘크리트 부재의 균열 발생을 억제하며 외부로부터 침투하는 열기를 차단할 수 있다. 100MPa 고강도 콘크리트의 내화실험을 실시하여 최적단면 조건을 도출하기 위해 철근온도를 분석한 결과, 단면이 커질수록 철근온도는 점차 낮아지는 경향이 나타났으며 <TEX>$600{\times}600mm$</TEX>, <TEX>$800{\times}800mm$</TEX> 단면에서 내화성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 이중 경제성을 고려할 경우 <TEX>$600{\times}600mm$</TEX> 단면이 최적단면으로 도출되었다. 또한 도출된 <TEX>$600{\times}600mm$</TEX> 단면에 대해서 철근의 온도를 분석한 결과 PP섬유 <TEX>$1.5kg/m^3$</TEX>와 강섬유 <TEX>$40kg/m^3$</TEX>를 배합한 Fiber Cocktail이 최적배합비로 나타났다.
철골철망 모르타르 보의 재하하중에 따른 내화성능변화에 관한 실험적 연구
김형준(Kim, Hyung-Jun),김흥열(Kim, Heung-Youl),조범연(Cho, Bum-Yean),여인환(Yeo, In-Hwan),민병렬(Min, Byung-Youl) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.추계
국토해양부령 제320호인 건축물의 피난 방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제 3조에서는 내화구조에 관한 세부기준을 정하고 있다. 이러한 법정내화구조 중에서 철골철망 모르타르조의 피복두께에 따른 내화성능 변화를 분석하기 위하여, 본 연구에서는 고온 재하하중조건에서 내화실험을 수행하였다. 철골조의 피복두께를 50 mm <TEX>${\cdot}$</TEX> 60 mm <TEX>${\cdot}$</TEX> 70 mm로 변화하여 내화실험을 수행하였으며, 재하하중비를 변화시킴으로 동일 피복두께에서의 내화성능 변화를 분석하고자 하였다. 실험결과 단면소성모멘트 대비 하중비 0.4 조건에서의 철골철망 모르타르조의 내화성능은 180분이 나왔으며, 피난 방화구조 등의 기준의 별표 1에서 정하고 있는 내화구조의 성능기준 중 최대 내화성능시간인 3시간을 확보하는 것으로 나타났다.
표준화재 고온재하조건 철골철근콘크리트 보의 내화성능평가
김형준(Kim Hyung-Jun),김흥열(Kim Heung-Youl),조범연(Cho Beom-Hyun),여인환(Yeo In-Hwan),민병렬(Min Byung-Yeol) 대한건축학회 2011 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.31 No.2(구조계)
This study evaluates the fire resisting capacity of the beam of the legal fire resistance construction, which establishes the Article 3 of the Regulations on Escape and Fire Resistance of Buildings. There are a total of five structures that we consider as legal fireproof constructions, however, this study has a primary target of the reinforced concrete beam, and tests the fire-resistant performance depend on the covering depth of reinforce concrete. The results showed that it meets the three hours, the maximum statutory fire resistance time, if it was a load ratio of 0.4 and covering depth of 50㎝.
피복두께에 따른 철골철망 모르타르조 슬래브의 내화성능에 관한 연구
조범연(Cho Bum-Yean),김흥열(Kim Heung-Youl),민병렬(Min Byung-Yeol),김형준(Kim Hyung-Jun),여인환(Yeo In-Hwan) 대한건축학회 2011 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.31 No.2(구조계)
Besides Korea, some foreign countries such as Japan, the United States and Germany describe in their building codes the legal fire resistance structure as a commonly used member at the construction sites, which doesn’t need a investigation of the fire resistance performance. On this, it is required an economic and efficient system improvement based on the evaluation results of the Steel Wire Mortar Structure. This study suggests some ways to improve the domestic legal fire resistance construction, analyzing the national and international criteria related.
표준화재 재하조건에서 법정슬래브의 내화성능에 관한 실험적 연구
조범연(Cho, Bum-Yean),여인환(Yeo, In-Hwan),김흥열(Kim, Heung-Youl),민병렬(Min, Byung-Yeol),김형준(Kim, Hyung-Jun) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.추계
본 연구에서는 현재 법정내화구조로 규정되어 있는 철근콘크리트(RC: Reinforced concrete)조 및 철골철망모르타르(SWM: Steel & Wire Mortar)조 슬래브에 대하여 재하조건에서 구조별 내화성능을 검토하고, 철골철망모르타르조 슬래브에 대해서는 피복두께별 내화성능을 검토하고자 표준화재조건에서 내화실험을 실시하였다. 실험결과 동일피복 두께일 경우 철근콘크리트조 슬래브가 내화성능이 우수한 것으로 나타났으며, 철골철망 모르타르조 슬래브의 경우 피복두께가 10mm 증가 시 7%의 내화성능이 향상되는 것으로 나타났다. 가열 이면온도는 슬래브의 두께가 늘어날수록 낮은 것으로 나타났다.
여인환(Yeo, In-Hwan),조범연(Cho, Bum-Yean),민병렬(Min, Byung-Yeol),김흥열(Kim, Heung-Youl) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.춘계
이 연구에서는 내화천장구조 재료의 고온 열특성을 파악하여, 건축물 화재시 천장구조에 대한 보다 정확한 화재성상예측을 위한 실험적 자료로 제시하고자 한다. 건축물의 화재성상 예측은 내화설계 시 반드시 필요하며, 화재성상예측을 위해서는 화재하중, 작용외력, 안전계수 및 설계용 정수의 합리적인 설정이 중요하다. 화재하중 및 작용외력 등은 건축물의 부재가 지니는 하중조건에 대한 화재시의 부재 안정성 예측에 관계되는 부분이며, 설계 시 필요한 데이터 중 내화천장구조 재료의 고온 열특성 값은 화재발생 구획의 화재온도가 주요 구조부재에 전달되는 정도를 예측할 수 있는 인자로 볼 수 있다. 따라서 내화천장구조 재료의 고온 열특성 값 설정은 화재발생 공간의 온도범위(<TEX>$20{\sim}1000^{\circ}C$</TEX>)에 걸쳐 평가 및 분석되어야만 정확하고 신뢰성 있는 화재발생 예상 공간의 부재 온도 및 안전성 분석이 가능하다. 이에 국내 건축구조물에 사용되고 있는 대표적인 내화피복 재료인 방화석고보드, 텍스, 암면에 대해서 <TEX>$20^{\circ}C{\sim}900^{\circ}C$</TEX>까지의 열전도율을 측정하였다. 실험결과 방화석고보드와 텍스의 경우 약 0.15 W/m K까지 일정하게 증가하였다. 암면의 경우 약 <TEX>$700^{\circ}C$</TEX>까지는 방화석고보드나 텍스에 비해 열전도율이 낮게 나타났지만, <TEX>$800^{\circ}C$</TEX> 지점부터 용융 및 탄화가 진행되면서 열전도율이 급격히 상승하는 것으로 나타났다.
조남욱(Cho Nam-Wook),이종천(Lee Jong-Cheon),김흥열(Kim Heung-Youl),민병렬(Min Byung-Yeol) 대한건축학회 2008 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.28 No.1(구조계)
The purpose of this study is to comparative study of the fire test for the complex materials like a sandwich panel. There are two fire test methods using the oxygen consumption principle. One is a cone-calorimeter method(KS F ISO 5660-1) and the other is a single burning item(so called SBI, BS EN 13823). Cone calorimeter method is a bench-scale test and SBI test is a intermediate scale test. Several sandwich panels composed by a steel plate and flammable organic core materials are tested by a cone calorimeter and SBI. The result of those tests show that SBI is not applicable to the complex material like a sandwich panels.