한국전산구조공학회 논문집 제32권 5호 (p.313-322)

열전달 해석을 통한 케이블교량 화재 시 케이블의 온도변화 분석

Investigation of Temperature Variation of Bridge Cables under Fire Hazard using Heat Transfer Analysis
키워드 :
cable supported bridge,fire hazard,fire intensity model,heat transfer analysis,케이블교량,화재,화재강도모델,열전달 해석

목차

Abstract
1. 서 론
2. 화재 시나리오 및 화재강도모델
   2.1 화재 시나리오
   2.2 화재강도모델
3. 케이블 열전달 해석
   3.1 체적열원 복사모델
   3.2 대상교량 및 열 유속 산정
   3.3 열전달 해석 개요
   3.4 해석 결과
4. 결 론
References
요 지

초록

교량에서의 화재는 최근까지도 빈번하게 발생되고 있으며, 특히 케이블교량에서 화재가 발생될 시 케이블에 높은 온도상승으로 인해 케이블에 손상 및 파단이 발생될 수 있다. 본 연구에서는 케이블교량에서 발생될 수 있는 화재 시나리오를 설정하였다. 또한 실물차량 화재실험 결과를 토대로 화재강도모델을 제안하여 대상교량 케이블의 열전달 해석을 수행하였다. 해석 결과 단면적이 작은 케이블에서 더 높은 온도상승이 발생되며, 유조차를 제외한 차종의 경우 내화 성능 기준을 초과하지 않는 결과를 나타내었다. 유조차 화재의 경우 갓길에서 발생될 때 최소 단면적 케이블에서 내화 성능 기준을 초과하는 결과 를 보이며, 기준을 초과하는 케이블의 높이는 약 14m로 나타나 이에 따른 대책 및 내화 보강의 필요성을 확인하였다. 본 연구결과를 통해 케이블교량에서 화재가 발생될 때 케이블의 온도변화에 대한 간접적인 평가가 가능한 것을 확인하였으며, 향후 화재 발생 시 바람에 영향을 고려한 열전달 해석과 케이블의 온도상승 시 교량의 사용성에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
Recently, there have been frequent occurrences of bridge fires. Fires in cable-supported bridges can damage and brake cables due to high temperatures. In this study, fire scenarios that can occur on cable-supported bridges were set up. In addition, based on the results of vehicle fire tests, a fire intensity model was proposed and cable heat transfer analyses were performed on a target bridge. The analyses results demonstrated that temperature rises were identified on cables with a smaller cross-sectional area. Furthermore, vehicles other than tankers did not exceed the fire resistance criteria. When the tanker fire occurred on a bridge shoulder, the minimum diameter cable exceeded the fire resistance criteria; the height of the cable exceeding the fire resistance criteria was approximately 14 m from the surface. Therefore, the necessity of countermeasures and reinforcements of fire resistance was established. The results of this study confirmed that indirect evaluation of the temperature changes of bridge cables under fire is possible, and it was deemed necessary to further study the heat transfer analysis considering wind effects and the serviceability of the bridge when the cable temperature rises due to fire.