콘크리트 충전강관은 국부좌굴을 방지하고 내화성이 향상되기 때문에 건설현장에서 많이 적용되며 휨성능을 향상시 키기 위해 강관 내부에 철근을 보강하여 사용한다. 그러나 철근은 부식되며 내구성이 저하되기 때문에 이를 대신할 소재에 대 한 연구가 진행되고 있다. 탄소섬유보강근은 철근에 비해 경량이며 고강도와 내부식성이 우수하다는 이점이 있다. 그러나 임계 온도가 250℃로 철근의 임계온도인 538℃에 비해 현저히 낮기 때문에 내화피복이 필요하다. 따라서 열전달해석을 통해 탄소섬 유보강근을 사용하였을 때 온도분포를 확인하고 P-M상관도를 도출하여 적용 가능여부를 확인하고자 한다. 해석결과 내화성능을 확보하기 위해 콘크리트 피복두께 40mm, 뿜칠내화피복재 30mm를 적용하거나 콘크리트 피복두께 60mm, 뿜칠내화피복재 20mm 를 적용하면 3시간 내화성능을 만족하는 것으로 평가되었다.

교각의 내구성 증진 및 내진 보강을 위하여 원형철근 콘크리트 교각 외부에 강판을 보강한 경우, 교각 외부에서 발 생하는 화재에 대해 보강된 교각의 내화성능을 정량적으로 평가하였다. 범용유한요소해석프로그램 ABAQUS를 이용하였으며 ISO 834-1의 표준화재곡선을 적용하여 교각의 거동을 해석하였다. 해석 변수로는 강판보강두께와 원형교각 지름의 비, 교각에 수직으로 작용하는 축력비를 적용하였다. 교각의 상부와 하부는 힌지-롤러 경계조건을 고려하여 상부는 수직으로 변위가 발생하 도록 하였으며, 교각 외부 전체에 열하중을 가하였고 편심 없는 순수 축하중을 교각 중앙에 가력하였다. 온도에 따른 콘크리트, 철근 및 강재의 비열, 열전도율, 탄성계수 등을 고려하여 보강에 따른 교각의 내화 성능 향상도를 평가하였다. 강판으로 보강한 원형철근 콘크리트 교각은 콘크리트의 중심부일수록 강판 두께의 영향을 받지 않으며 강판 두께별 축력을 주 었을 때 내화시간은 축력비 0.7에서 최대 약 3분 향상되었다. 또한, 보강두께가 두꺼울수록 내하력이 향상하며 60분 이후에 모 두 내하력비가 1.0 이하로 감소하기 시작하는 것을 알 수 있었다. 강판보강공법은 내화성능을 향상시킬 수 있으며 강판 보강 두 께와 보강 지름의 비가 클수록 화재에 대해 축방향에 대한 변위와 내하력이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 토대로 원형철근 콘크리트 교각의 외부 강판 보강을 통하여 교각의 내화 성능을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 판단할 수 있었다.

Structures of steel frame buildings getting vary depending on the development of construction technology. Fire-resistant steel beams and Columns accredited by accreditation bodies from the performance of various fire-resistant coating is applied to the current pillar method is most H-beams. H-beam has been proposed a non-load test specifications in the relevant regulations, its scope of accreditation to be granted without limitation of size H-beams from the performance of the test specification. However, in the case of the rectangular steel structure is to check its performance and to a separate one of the receive acknowledge and so take advantage of the cross-sectional shape factor in this study to test the performance of the fire-resistant structure proposed for standard test specimen.

SLIM AU(A plus U-shaped) composite beam was developed for reducing the story height in the residential buildings, and saving the cosrtuction cost of floor structures. Structural performance and economic feasibility of the composite beam have been sufficiently approved through the structural experiments and the analytical studies. However, the verification for fire safety is necessary for the practical application of the composite beam. The fire resistance tests with and without loading were performed for the fire safety verification, and the test results were summarized in this paper.

Structure Insulated Panel (SIP) is an wooden structure material with which structure and insulation functions are satisfied. Hence, it would be a cost-effective model to implement low energy house which has higher insulation and structure performance and which the wall thickness is able to be reduced. In this study, performance of thermal insulation and fire resistance were evaluated in order to verify applicability to low energy house. Fire resistance test is performed on vertical load bearing members for partitions, and the test results satisfy one hour of fire resistance condition according to KS F 2257. The members include two layers of fireproof gypsum board with thicknesses of 12.5mm attached to SIP. Thermal insulation performance is satisfied with the 2012 standard (0.225W/㎡·K). As the performance of resistance and thermal insulation are satisfied, SIP is expected to be applied to low energy building materials. In the future, the structural safety will be confirmed by structural performance and seismic performance test and the guidelines for distribution will be drawn up.

국내 건축법에는 표준 내화구조인 KS F 1611-5에서 1시간 내화성능을 갖는 각형강관에 대한 사양적 기준만을 제시하고 있어 각형강관에 적용되는 모듈러 건축물을 중⋅고층에 적용하기 위해서는 한계가 있다. 따라서 내화성능 평가를 통해 2시간 인정을 받은 모듈러 구조에 한하여 중⋅고층 건축물에 적용이 가능하다. 본 연구에서는 KS F 2257-1 및 KS F 2257-4 기준에 의거하여 실대형 내화실험을 수행하였다. 평가결과 OW-01 및 OW-02 실험체의 경우 각형강관의 온도상승 및 강도 저하로 인해 면외좌굴이 발생하여 2시간 내화성능을 확보하지 못하였으나, 피복 및 각형강관 두께를 보완한 IW-01 및 OW-03 실험체의 경우 충분한 차열성능으로 인해 2시간 내화성능을 확보하여 중고층 모듈러 건축에 적용하는 것이 가능한 것으로 판단되었다.

본 연구의 목적은 해석적 방법을 통하여 내화 재료의 특성을 파악하고 섬유 강화 폴리머로 보강된 철근콘크리트의 보의 적절한 내화설계 방법을 제안하는 것이다. 이를 위해, 내화재료의 가열실험을 실시하고 유한요소해석을 통해 열전도율과 비열을 구하고 또한 고온에서 FRP로 보강된 철근콘크리트 보 실험체에 대한 유한요소 해석을 통해 실험결과와 해석결과를 비교하였다. 이 과정에서 실험과 해석적 접근의 신뢰성을 확인하였다. 최종적으로 FRP로 보강된 철근콘크리트 보의 열적특성을 제안된 해석 방법으로 분석하고 고온으로 감소된 휨내력을 계산하였다. 최종적으로 제안된 방법을 이용하여 FRP로 보강된 부재에서 고온 노출시 열특성을 반영한 부재의 열전도를 파악하고 이를 이용하여 내력을 산정할 수 있는 것으로 나타났다.

방화구획 내 벽체에는 콘크리트, 조립식 패널, 건식벽체 등을 사용한 내화구조가 주로 적용되고 있으나 근래에 들어 시야 확보 및 미적 관점에 대한 관심이 증가하여 유리로 구성된 벽체의 수요가 발생하고 있다. 본 연구에서는 차열 유리를 적용한 스틸 내화벽체에 관한 것으로써 내부 방화구획에 적용 가능한 60분 내화벽체와 외부 벽체 및 커튼월에 적용 가능한 90분 내화벽체에 대하여 내화시험 및 성능분석을 수행 하였다. 시험 결과, 각 시험체의 요구 내화성능을 충족하는 것으로 나타났으며, 추가적으로 유한요소해석을 통한 유리벽체의 내화성능을 평가 하였으며 그 결과 1차적으로 시험체의 내화성능을 예측하는 것이 가능한 것으로 판단되었다.

To improve the shear bonding capacity of deckplate and concrete, we retrofit shape of 150 TU deck and performed fire resistance test. Fire resistance test results show 90 minutes fire resistance capacity for 6kN/m2 live load condition.

본 연구에서는 철근콘크리트 구조의 FRP를 이용한 보강에서 낮은 내화성능을 개선하기 위한 방안을 찾기 위하여, 보강된 FRP의 외부를 내화보강하는 방법에 대한 내화실험을 실시하였다. 특히 철근콘크리트 부재의 피복에 홈을 형성하여 FRP를 매입하는 보강 즉, NSM보강을 대상으로 하였다. 실험에서의 주요 변수는 보강방법과 사용 내화재료로서, Perlite계 재료를 표면에 분사하여 보강하는 방법, Calcium silicate계 보드로 표면에 부착하는 방법, 그리고 추가로 홈내부에 Polymer mortar 또는 Calcium silicate조각을 삽입하여 보강하는 방법으로 보강한 뒤 가열로 내부의 온도변화에 따른 열전달을 관찰하였다.실험결과, Perlite계 내화뿜칠로 표면을 보강하는 경우보다 Calcium Silicate계 내화보드로 표면을 보강하는 방법이 효과적인 것으로 나타났다. 홈 내부의 에폭시가 유리전이온도에 도달할 때의 외부 표면온도 820℃까지 내화단열성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

In this research, we evaluate the workability of 100 MPa concrete for CFT column thru Batch plant test. Also, we evaluate the fire resistance performance of steel composite column.

최근 구조물의 초고층화 추세에 따라 고강도 콘크리트의 사용이 증대되고 있다. 그러나 고강도 콘크리트는 고온에서 부재 표면이 박리 및 탈락하는 폭렬 현상이 발생하는 등 화재안전성이 저하되는 단점이 있는 것으로 보고되고 있다. 이에 고강도 콘크리트의 내화성능 및 잔존내력을 확보하기 위한 방안으로, 탄소저감형 재료(고로슬래그, 제올라이트 등)로 구성된 영구거푸집의 단열성능에 의해 내화성능을 확보할 수 있는 영구거푸집 겸용 내화시스템 기술을 개발하고 있다. 본 기술은 영구거푸집의 단열효과에 의해 화재 발생 시 콘크리트로의 열전달을 적극적으로 차단하여 폭렬을 제어하는 손상저감형 기술로서, 화재 발생 후에도 잔존내력 손실을 최소화하여 구조안전성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 영구거푸집을 적용한 80MPa 고강도 콘크리트 기둥부재 내화성능평가를 통하여 영구거푸집 겸용 내화시스템의 내화성능을 검증하였다. 공인인증 기관인 한국건설기술연구원에서 KS 2257-7에 의거하여 수행되었으며, Fig. 1과 같이 20mm 영구거푸집을 이용한 600×600×1,500mm 기둥부재를 제작하여 ISO 834-1 표준시간-가열온도 곡선에 따라 3시간 비재하 가열실험을 실시하였다. 80MPa 내화시스템 내화성능평가 결과, 주철근의 평균온도 및 최고온도는 각각 195도, 476도이며, Fig. 2와 같다. 국토해양부 고시에서 제안하고 있는 내화구조 성능기준 538도, 649도를 모두 만족하였다. 또한 내화성능평가 전후 실험체 형상을 비교･분석한 결과, 내화시험 65분 경과시점에서 미세한 폭렬로 인해 영구거푸집의 부분 탈락이 발생하였으나, 내부 콘크리트의 균열 및 파손정도는 매우 미미한 수준으로 내부 콘크리트 및 철근의 구조적 성능에는 큰 문제가 없을 것으로 사료된다. 영구거푸집을 적용한 80MPa 콘크리트 기둥부재의 내화성능을 평가한 결과, 내화성능 및 단열성능이 우수한 영구거푸집이 외부 고온이 콘크리트 내부로 전달되는 것을 차단함으로 주철근 및 콘크리트의 온도상승을 제어 가능하였으며. 이에 80MPa급 고강도 콘크리트 기둥부재에 대한 화재안전성을 충분히 확보하는 것으로 판단된다.

Recently, retrofit by using fiber reinforced polymer (FRP) has been widely applied to building structure. However, it loose the retrofit contribution under high temperature due to fire because of its low glass transition temperature. In this manner, this paper presents a study on the development of fire resistant capacity in FRP retrofit system. Thermal transition of various fire resistant materials were verified by performing high temperature loading test. As a result, it was found that calcium silicate and alumino silicate had high resistance on the heat transition.

A new system to ensure fire resistance of high strength concrete column in high-rise building with an permanent formwork made of insulation materials has been being studied. In this study, the fire resistance performance of the permanent formwork to the mixture of materials was estimated

In this study, the fire test was performed under loading conditions, applied to a new concept reinforced fire protection that is suitable also to the reinforced concrete members by using the wire rope that can secure the lateral confinement of reinforcing bars, mixed with polypropylene fiber that is a reducing material of explosive fracture developed by the existing studies, steel fiber and hybrid fiber-cocktail in order to create a method to ensure the fire resistance efficiency for high-strength concrete of 60MPa. As a result of analysis, 60MPa strength concrete column recorded 146 minutes of fire-resistance performance under the hoop, and 180 minutes under wire the rope application.

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.

미국, 영국 등 외국에서는 설치되는 위치 및 내화성능 시간 등에 따라 방화유리 또는 내화유리의 사용을 명확히 규정하고 있는 반면, 국내 건축법에서는 방화유리를 발코니 방화벽 등 일부에만 사용할 수 있도록 규정하고 있다. 그러므로 국내에서 유리부재를 방화구획 등에 사용하려 하여도 관련 규정이 명확하지 않아 그 사용에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 국외의 방화유리 및 내화유리 관련 기준 및 시험방법을 고찰하여, 화재시 건축물에서 유리부재의 적절한 방화성능기준 수준을 평가하고자 하였다. 연구된 자료는 유리부재 설치에 대한 규정 개정의 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 철도터널내 화재시 터널내 구조체의 내화성능을 평가하기 위한 시간-온도곡선의 기준을 제시하고자 실시하였다. 현재 국내에서는 철도터널건설과 터널의 수가 빠른 속도로 증가하고 있으며, 터널연장이 길어짐에 따라 터널 내 화재사고가 갈수록 높아지고 있는 상황이다. 철도터널의 화재빈도수는 적지만 화재시 인명과 교통차단으로 인한 사회적 피해는 막대하다. 하지만 우리나라에서는 철도터널 화재에 대한 적합한 시간-온도 곡선을 규정하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 철도의 통행량, 차량 종류 등을 고려한 열방출율을 기초로 외국에서 제시된 시간-온도 곡선을 검토해 보았으며 국재 실정에 가장 적합한 설계화재 모델을 제시하였다. 탄화수소(HC)시간-온도 곡선이 국내 철도터널의 설계화재모델로 가장 적합하였으며, 탄화수소 시간-온도곡선에 의한 철도터널 구조체의 온도분포를 예측하기 위하여 유한요소해석을 통하여 콘크리트터널 구조체의 구조성능을 검토하였다.

본 연구에서는 RC구조물의 내구 및 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성 모르타르 (FR-ECC)를 개발하여, 이를 RC구조물의 보수재료로서 사용하기 위한 실험적 연구를 실시하였다. 즉, FR-ECC를 이용하여 제조한 콘크리트 시험체의 강도, 열적특성, 모의부재의 철근부식특성, 내화성능 등에 대하여 검토하였으며, FR-ECC의 현장적용 가능성에 대해서도 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 기존 보수 모르타르에 비해 우수한 강도 및 내구성능을 보유하고, 휨균열 발생 후에도 외부열화 인자의 침입을 억제하여 철근부식을 방지하는 것으로 나타났다. 또한 FR-ECC를 적용한 부재는 ISO 834 가열조건에서도 우수한 내화성능을 갖는 것으로 나타났으며, 뿜칠성능 등의 현장시공 성능에서도 우수한 특성을 나타냈다.