표준화재에 노출된 CFRP 보강근 보강 부분매입형합성보의 휨성능 = Flexural Performance of Partially Encased Composite Beam Reinforced CFRP Re-bar Exposed to Standard Fire

국문 초록 (Abstract)

건축물의 대공간 및 고층화에 대한 요구가 증가함에 따라 부분매입형합성보의 연구가 진행되고 있다. 부분매입형합성보는 휨성능을 증대시키기 위해 내부에 철근을 보강하여 시공한다. 이는 철근의 부식으로 구조물의 내력 저하를 유발한다. 이를 보완하고자 내부식성이 우수하고 고강도인 CFRP 보강근에 대한 연구가 진행 중이다. 하지만 CFRP 보강근은 임계온도가 250℃로 낮기 때문에 적절한 내화피복과 철근량이 필요하다. 따라서 하부철근의 종류와 SFRM 두께를 변수로 표준화재에 노출된 부분매입형합성보의 열전달 해석을 수행하였고 화재에 의한 저감계수를 고려하여 휨내력을 산정하였다. 또한, 열전달해석과 동일한 사이즈의 실험체를 통해 비재하수평가열로 실험을 진행하여 열전달 해석 결과와 비교 분석하였다. 해석 결과 SFRM 30 mm 적용 시 1시간의 내화성능을 확보할 수있다. 또한, 화재 시 하중 조합에 의한 내화성능 평가 시, 무피복임에도 2시간의 내화성능을 가지는 것으로 평가되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As the demand for large open spaces and high-rise buildings grows, research on partially encased composite beams has gained momentum. These beams are typically reinforced with steel rebar to enhance their flexural performance; however, this reinforcement can lead to reduced structural capacity due to rebar corrosion. To mitigate this issue, studies have focused on using carbon fiber reinforced polymer (CFRP) rebar, known for its high corrosion resistance and strength. Despite these advantages, CFRP rebar has a low critical temperature of 250°C, necessitating proper fireproof coatings and careful consideration of rebar quantity. This study conducted a thermal transfer analysis of partially encased composite beams exposed to standard fire conditions, with the type of bottom rebar and the thickness of spray-applied fire-resistive material (SFRM) as variables. Flexural strength calculations were performed, incorporating the reduction factor due to fire exposure. Additionally, non-load-bearing fire tests were conducted on specimens of the same dimensions as those used in the thermal transfer analysis, and the outcomes were compared and analyzed. The results demonstrated that a 30 mm thickness of SFRM provides 1-hour fire resistance. Moreover, when evaluating fire resistance under combined loading conditions during a fire, it was found that the structure could sustain 2-hour fire resistance even without fireproof coating.