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쉴드 터널용 프리캐스트 세그먼트 콘크리트 라이닝의 내화성능
한병찬,하라다카즈노리,권영진,김윤용,Han, Byung-Chan,Harada, kazunori,Kwon, Young-Jin,Kim, Yun Yong 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.1
철근콘크리트 쉴드 터널 라이닝은 대형화재 등과 같은 고온에 노출될 경우, 구조체에의 급격한 온도 전달 및 내하력 저하로 구조체 붕괴의 원인이 될 수 있기 때문에 내화성능을 확보해야 한다. 이 연구는 쉴드터널의 프리캐스트 RC 세그먼트 라이닝에 대한 내화성능을 평가하고자 실험/해석적 연구를 수행하였다. 실험적 연구에서는 프리캐스트 RC 세그먼트내의 열적 취약부위를 실험변수로 하여 6개의 실 대형 실험체에 대한 내화실험을 실시하였으며, 화재조건은 RABT 곡선에 의한 온도이력을 이용하였다. 내화실험결과 이 연구에서 제시된 쉴드형 터널의 PP섬유 혼입콘크리트 충전부위는 폭렬이 발생하지 않는 우수한 내화성능을 나타내었다. 해석적 연구에서는 온도의존성을 고려한 재료의 열특성을 고려하여 비정상 유한요소 온도분포해석 기법을 이용하였는데, 실험결과를 잘 모사하는 것으로 검증되었다. Reinforced concrete (RC) shield tunnel lining must be designed for fireproof performance because the lining is sometimes exposed to very high temperature due to traffic accidents. Both experimental and numerical studies are carried out to evaluate fire resistance performance of precast RC tunnel lining systems. In the experimental studies, six full-scale precast RC tunnel segments are exposed to fire in order to examine the influence of various parameters on the fire resistance performance of precast RC tunnel lining. We used the temperature curve of the RABT criteria, which are severe conditions of fire temperatures. The fire test showed that the explosive spalling was not observed by substituting concrete to PP fiber reinforced concrete. A transient heat flow analysis was carried out in consideration of the material properties that change with temperature, and the results showed good agreement with the test results.
지하대공간 구조물의 내화성능확보를 위한 슬래브가열실험 및 열전도해석검토에 관한 연구
강승구(Kang, Seung-Goo),김동준(Kim, Dong-Jun),이재영(Lee, Jae-Young),Harada, Kazunori,한병찬(Han, Byung-Chan),권영진(Kwon, Young-Jin) 한국화재소방학회 2012 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2012 No.춘계
지하대공간은 특수한 가연물 및 높은 밀도의 화재하중을 지닌 가연물이 많으나, 국내 내화성능기준은 이를 고려하지 않고 있다. 이에 본 연구는 슬래브실험체를 제작하여 표준가열곡선(ISO834)과 지하대공간의 화재하중을 고려한 화재조건으로 내화실험과 수치해석을 실시하였으며, 그 결과 모든 실험체에서 0.96~1.03로 10%내의 오차범위에 있는 것을 확인 할 수 있었다.
갤러킨 유한요소해석 방법을 이용한 열전도 해석 모델 구축에 관한 연구
강승구(Kang, Seung-Goo),김동준(Kim, Dong-Jun),이재영(Lee, Jae-Young),Harada, Kazunori,한병찬(Han, Byung-Chan),권영진(Kwon, Young-Jin) 한국화재소방학회 2012 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2012 No.춘계
본 연구는 비선형 비정상 온도분포해석에 대하여 갤러킨 유한요소해석 방법을 응용하고 2차원 삼각형 요소를 사용하였다. 이에 대하여 실험값과 해석값을 비교한 결과 모든 실험체에서 0.96~1.03의 차이가 있었으며 10%의 오차 범위 안에 있었다.
김동준(Kim, Dong-Joon),김정희(Kim, Jeng-Hee),이재영(Lee, Jae-Young),Kazunori, Harada,권영진(Kwon, Young-Jin) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.추계
본 논문은 초고강도콘크리트의 폭렬현상을 연구해 보고자 실리카흄 유무와 PP섬유의 혼입량을 변수로 하여 공시체와 벽체의 폭렬현상을 관찰한 후 변수가 초고강도콘크리트에 어떠한 영향을 주는지를 실험적으로 규명하는 것을 목적으로 하였다. KS F 2257 화재온도이력곡선을 30분 적용하여 콘크리트의 초기 폭렬특성을 실험적으로 검토하였다. 그 결과 공시체의 경우 압축강도가 100 MPa 초고강도콘크리트의 경우에는 실리카흄 여부와 PP섬유 혼입량이 폭렬억제에 관계되는 주요 인자인 것을 알 수 있었으며, 벽체의 경우에는 벽체 시험체의 부분 가열 및 전면 가열 실험을 실시했다. 폭렬 최대 깊이, 시간, 소리 발생 회수를 비교하면 부분 가열이 전체 가열에 비해 폭렬이 빠르고 깊게 발생하는 것으로 나타났다.
김동준(Kim, Dong-Joon),이재영(Lee, Jae-Young),Harada, Kazunori,권영진(Kwon, Young-Jin) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.춘계
본 연구는 고강도콘크리트의 폭렬성상과 공극구조와의 관계를 실험적으로 규명하는 것을 목적으로 하였다. 실험변수는 양생방법, 압축강도, 공극구조로 설정하였으며, ISO834 화재온도이력곡선을 15분 적용하여 콘크리트의 초기 폭렬특성을 실험적으로 검토하였다. 그 결과 50 MPa급 이상의 고강도 콘크리트 시험체의 경우, 가열 이후에도 <TEX>$0.05{\mu}m$</TEX> 이하의 공극이 많이 존재하고 있는 것을 알 수 있었으며, 가열을 받은 고강도 콘크리트는 고강도화될수록 공극이 세공화 되어 탈수 현상이 지연되는 것을 도출 할 수 있었다.
고온에 노출된 고강도콘크리트 휨부재의 2면가열에 관한 실험적 연구
김동준(Kim, Dong-Jun),강승구(Kang, Seung-Goo),이재영(Lee, Jae-Young),Harada, Kazunori,권영진(Kwon, Young-Jin) 한국화재소방학회 2012 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2012 No.춘계
화재는 콘크리트 구조물의 역학적 특성에 치명적 손상을 일으켜 건축물의 안전성을 급격하게 감소시킬 수 있다. 특히 고강도콘크리트는 폭렬이 발생하여 심각한 단면 손실과 노출된 철근으로 인하여 건축물의 안전성에 치명적인 영향을 미친다. 이러한 폭렬에 대하여 다양한 연구가 진행되고 있지만, 폭렬의 발생원인은 명백하게 밝혀지진 않았다. 이에 본 연구는 콘크리트의 함수율과 열응력이 폭렬에 미치는 영향을 분석하여 폭렬로부터 구조물의 안전성을 확보하기 위한 기초 자료를 제시하였다.
이동진(Lee, Dong-Jin),김동준(Kim, Dong-Joon),권영진(Kwon, Young-Jin),이재영(Lee, Jae-Young),Kazunori, Harada 한국화재소방학회 2010 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.추계
화재시 고온에 고강도콘크리트가 노출되었을 경우에는 심각한 성능저하 및 손상이 발생할 가능성이 매우 높다. 화재시 고강도 콘크리트는 수밀성으로 인해 폭렬 현상이 더욱 심하게 발생할 것으로 판단된다. 열전도율은 전반적으로 물질과 열의 이동에 의존하며, 콘크리트 내부에서 물리 화학적 반응이 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 콘크리트의 공기량을 비교하면 실험값과 일치하는 해석 결과를 얻을 수 있었고 공극 중에서 함수와 온도를 고려해 해석하면 실험값과 일치하는 결과를 얻었다. 또한, 콘크리트의 열전도율의 해석 결과 <TEX>$200^{\circ}C$</TEX>이상의 고온에서 실험값과 일치하는 결과가 도출 되었다.