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필로티 구조물에서 자동차 화재시 바닥 구조물의 거동 및 내화성능 비교
이호정(HoJeong Lee),박지혜(JiHye Park),최인락(InRak Choi),민정기(JeongKi Min),최성모(SungMo Choi) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.추계
도심형 생활주택의 필로티 구조는 건물의 주차장으로 주로 사용되며, 다수의 차량이 주차되어있어 화재발생시 연소확대의 위험성이 있다. 본 연구에서 필로티 구조 공간에서 자동차화재가 발생할 때 화재양상은 수평보다 수직이 빠르기 때문에, 바닥 구조체의 내화성능을 확인하기 위해 유한요소해석 프로그램인 SAFIR를 사용하여 해석을 진행하였다. KS F 2257-1 기준의 표준화재 곡선과 필로티 구조 공간에서 주차공간과 유사한 형상의 2.9m×5.4m 프레임에 자동차의 화재상황을 구현하여 얻어진 화재곡선을 적용하여 화재시 필로티 바닥구조물의 거동을 확인하였다. 도심형 생활주택의 바닥하중을 내화설계 하중조합에 적용하였다. 실험조건과 같은 구조체의 경계조건을 입력하였다. 유한요소해석을 통해 구조물 해석 진행하여 슬래브의 처짐을 비교하고, 내화성능 판정식을 통해 내화성능시간을 확인하여 건물의 안정성을 확인하고자 한다.
표준화재에 3시간 노출된 CFRP Rebar로 보강된 콘크리트 충전강관기둥의 압축과 휨 성능
한슬기(Seulgi Han),다시뎀베렐 너럽바담(Dashdemberel Norovbadam ),김선희(Sunhee Kim),최인락(Inrak Choi),최성모(Sungmo Choi) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.추계
건축물이 복합화, 고층화됨에 따라 콘크리트충전강관기둥(Concrete Filled Steel Tube, 이하 CFT기둥)의 사용이 증가한다. CFT기둥은 강관의 콘크리트를 구속함에 따라 국부좌굴을 방지하며 콘크리트 축열효과로 일정한 내화성능을 보유하고 있다. 기둥의 축, 휨 성능을 보강하기 위해 CFT기둥 내부에 철근을 배치한다. 철근대체재로서 내부식성이 우수한 탄소섬유보강근(Carbon Fiber Reinforced Plastic, 이하 CFRP Rebar)의 사용 빈도가 증가하고 있다. 탄소섬유(Carbon Fiber)는 임계온도가 250℃이고 수지(Resin)의 유리전이온도는 60~80℃로 철근의 임계온도 기준인 평균온도 538℃, 최대온도 649℃에 비해 현저하게 낮아 내화성을 담보하면서 구조성능을 유지하도록 배치에 대한 주의가 필요하다. 본 연구에서는 CFT기둥에 CFRP Rebar를 보강했을 때 온도를 확인하기 위해 범용 유한요소프로그램인 ABAQUS를 사용하여 열전달해석(Heat Transfer)을 진행하였다. 뿜칠내화피복재(Spray-Applied Fire Resistive Material, SFRM) 0, 10, 20, 30mm와 콘크리트 피복두께 40, 60, 80, 100mm를 변수로 설정하여 CFT기둥 단면의 온도분포를 확인하였다. 온도 상승에 따른 재료 저감계수를 적용하여 기둥의 축, 휨 내력 P-M상관도를 도출하였다. CFRP Rebar의 기둥 내측으로 배치하면 휨 성능효과는 감소되지만 피복두께 확보로 온도 최소화 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.
표준화재에 3시간 노출된 뿜칠피복 모듈러 각형강관기둥의 압축과 휨 성능
다시뎀베렐 너럽바담(Dashdemberel Norovbadam ),한슬기(Seulgi Han),신진원(Jinwon Shin),최인락(Inrak Choi),최성모(Sungmo Choi) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.추계
모듈러 공법은 공장에서 제작 후 현장에서 설치하여 공정을 최소화 및 공기를 단축하고 품질을 향상시킨다. 현재 국내에서는 주택, 학교, 기숙사를 비롯한 모듈러 고층 건축물 시공이 활발히 진행되고 있다. 건축물의 주요구조 부재에는 화재 발생 시 피난과 구조물의 붕괴를 방지하기 위해 도료, 뿜칠, 보드 등의 피복재가 사용되고 있다. 본 연구에서는 화재 시 모듈러 각형강관 기둥의 단면 온도분포를 확인하기 위해 KS F 2257-1 기준에서 제시하는 3시간 표준화재곡선에 따라 범용 유한요소프로그램인 ABAQUS 열전달해석(Heat Transfer)을 진행하였다. H형강과 각형강관 강재에 대해 내화뿜칠피복재(Spray-Applied Fire Resistive Material, 이하 SFRM) 0, 30, 45mm 도포, 각형강관 내부 몰탈 충전 여부, 마감용 몰탈 충전 강관의 유무를 변수로 계획하였다. 화재 발생 후 시간 경과에 따른 모듈러 각형강관기둥의 열전달해석을 통해 단면 내의 온도분포를 확인하였다. 온도에 상승에 따른 강도저감계수를 적용하여 모듈러 각형강관 기둥의 축, 휨 내력을 평가하였다.