본 연구는 고강도 콘크리트 부재의 고온 하에서의 내화성능을 평가하기 위하여 내부증발 및 크리프를 고려한 해석적 모델들을 제시하였다. 내화성능의 평가는 열팽창, 수분확산, 크리프 모델 및 구조해석을 통하여 폭렬진행과 내화시간의 2가지 단계로 구분하였으며, 해석프로그램을 사용하여 사전재하조건에서부터 화재에 따른 부재의 폭렬 및 파괴까지의 전반적인 해석을 수행하였다. 콘크리트가 화재에 노출되면 콘크리트 표면에서의 수분뿐만 아니라 콘크리트 내부에서의 수분도 수분의 평형 및 전달조건에 의하여 증발이 발생된다. 화재시 콘크리트 부재 내부의 수분변화를 예측하기 위하여 부재 내부의 임의의 위치에서의 상대함수율을 산정하기 위하여 유한요소방식을 적용하였다. 이러한 해석적 모델 및 해석프로그램의 정확성을 검증하기 위하여 해석적 결과와 다른 연구자들에 의한 여러 가지의 실험데이터와 비교하였으며, 그 결과 해석프로그램은 하중, 단면조건, 부재길이, 콘크리트 강도 등 여러 가지 변수들에 대하여 고강도 콘크리트 부재의 내화성능을 해석적으로 잘 평가하고 있는 것으로 나타나고 있다.

A numerical model considering the internal vaporization and the creep effect, in the form of a analytical program, for tracing the behavior of high strength concrete(HSC) members exposed to fire is presented. The two stages, i.e., spalling procedure and fire resistance time, associated with the thermal, moisture flow, creep and structural analysis, for the prediction of fire resistance behavior are explained. The use of the analytical program for tracing the response of HSC member from the initial pre-loading stage to collapse, due to fire, is demonstrated. Moisture evaporates, when concrete is exposed to fire, not only at concrete surface but also at inside the concrete to adjust the equilibrium and transfer properties of moisture. Finite element method is employed to facilitate the moisture diffusion analysis for any position of member, so that the prediction method of the moisture distribution inside the concrete members at fire is developed. The validity of the numerical model used in this program is established by comparing the predictions from this program with results from others fire resistance tests. The analytical program can be used to predict the fire resistance of HSC members for any value of the significant parameters, such as load, sectional dimensions, member length, and concrete strength.

• 이태규(우송대학교 철도건설시스템학과 교수) | Lee, Tae Gyu Corresponding author