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표준화재 3시간에 노출된 Steel/CFRP Re-bar 배근 콘크리트 기둥의 압축과 휨 성능 KCI 등재
Compressive and Flexural Performance of Concrete Columns Reinforced with Steel/CFRP Re-bars Exposed to 3 Hours Standard Fire
pp.1-12
콘크리트 구조물은 시간이 경과함에 따라 Steel Re-bar 부식 등이 원인이 되어 주요 구조부재의 내력이 저하된다. 이 를 방지하기 위해 아연도금, 에폭시 코팅, 피복두께 증가 등의 방법이 사용되지만 근본적인 문제가 해결되지 않는다. 최근 들어 Steel Re-bar를 대체할 복합섬유에 대한 연구가 활발히 수행된다. CFRP Re-bar는 경량이며 고강도이고 내식성이 우수하다. Steel Re-bar의 임계온도는 538℃인 반면 CFRP Re-bar의 임계온도는 250℃로 화재에 취약하다. 따라서 건설현장에 적용하기 위한 내 화피복 방안이 필요하다. 본 연구에서는 콘크리트 피복두께(40, 60, 80mm), SFRM(0, 15, 30mm)두께를 변수로 CFRP Re-bar가 배 근된 표준화재 3시간 노출된 콘크리트 기둥 단면의 온도분포를 확인하고, 온도상승에 따른 소재 강도 감소를 고려하여 P-M상관 도를 도출하였다. 이를 통해 건설현장에 CFRP Re-bar를 사용하기 위한 내화피복 두께를 제안하고자 한다. 1시간 내화성능을 만 족하기 위해 콘크리트 피복두께가 60mm 필요하며, 2시간은 80mm가 필요하다. SFRM 15mm를 도포하면 400×400 단면의 경우 2 시간, 600×600과 800×800 단면의 경우 3시간 내화성능을 만족한다.
Over time, concrete structures lose strength in key structural members because of the corrosion of steel rebars. Therefore, galvanizing, epoxy coating, and increasing the thickness of the covering are used, but they do not solve the underlying problem. CFRP rebars are lightweight, high strength, and corrosion resistant. The critical temperature of steel rebar is 538°C, whereas the critical temperature of CFRP rebar is 250°C, which is vulnerable to fire. Therefore, developing a fireproof cladding method for application in construction sites is necessary. In this study, the temperature distribution of the cross-section of a concrete column exposed to a standard fire for 3 h using a CFRP rebar as a variable of concrete sheathing thickness (40, 60, and 80 mm) and SFRM thickness (0, 15, and 30 mm) was checked, and the P–M curve was derived considering the decrease in material strength caused by temperature increase. In this study, the thickness of the fireproof covering for the use of CFRP rebar in construction sites was proposed. In achieving a 1-h fire resistance performance, a concrete cover thickness of 60 mm is required, and 80 mm is required for 2 h. If 15-mm-thick SFRM is applied, then the fire resistance performance is 2 h for 400 × 400 sections and 3 h for 600 × 600 and 800 × 800 sections.
1. 서 론
2. 콘크리트 기둥 내화기준 및 압축과 휨성능
2.1 기존 연구
2.2 상온 시 콘크리트 기둥의 압축과 휨 성능
2.3 화재 시 구조소재별 강도 저감
3. 표준화재 시 CFRP Re-bar가 배근된콘크리트 기둥의 열전달 해석
3.1 개요
3.2 해석계획
3.3 해석모델
3.4 재료 열적특성
3.5 해석모델 검증
3.6 열전달 해석 결과
4. 온도 상승을 고려한 콘크리트 기둥의압축과 휨 성능
4.1 개요
4.2 화재 시 콘크리트 기둥의 압축과 휨 성능
5. 분석 및 고찰
5.1 Steel/CFRP Re-bar 배근 시 압축과 휨 성능
5.2 단면크기별 CFRP Re-bar 배근을 위한 적절한콘크리트 피복두께 제안
5.3 CFRP Re-bar가 배근된 콘크리트 기둥의 SFRM두께 제안
5.4 화재에 노출된 상태에서 구조성능을 극대화시키기 위한 콘크리트 기둥의 배근 형상
5.5 CFRP Re-bar의 임계온도와 잔존 축력비에 의한콘크리트 기둥의 내화성능평가법 고찰
6. 결 론
감사의 글
REFERENCES
국문초록
