PURPOSES : This study provides fundamental information on the temperature variations in tunnel structures during severe fire events. A fire event in a tunnel can drastically increase the internal temperature, which can significantly affect its structural safety. METHODS : Numerical simulations that consider various fire conditions are more efficient than experimental tests. The fire dynamic simulator (FDS) software, based on computational fluid dynamics (CFD) and developed by the National Institute of Standards and Technology, was used for the simulations. The variables included single and multiple accidents involving heavy goods vehicles carrying 27,000 liters of diesel fuel. Additionally, the concrete material characteristics of heat conductivity and specific heat were included in the analysis. The temperatures of concrete were investigated at various locations, surfaces, and inside the concrete at different depths. The obtained temperatures were verified to determine whether they reached the limits provided by the Fire Resistance Design for Road Tunnel (MOLIT 2021). RESULTS : For a fire caused by 27,000 liters of diesel, the fire intensity, expressed as the heat release rate, was approximately 160 MW. The increase in the carrying capacity of the fire source did not significantly affect the fire intensity; however, it affected the duration of the fire. The maximum temperature of concrete surface in the tunnel was approximately 1400 ℃ at some distance away in a longitudinal direction from the location of fire (not directly above). The temperature inside the concrete was successfully analyzed using FDS. The temperature inside the concrete decreased as the conductivity decreased and the specific heat increased. According to the Fire Resistance Design for Road Tunnel (MOLIT 2021), the internal temperatures should be within 380 ℃ and 250 ℃ for concrete and reinforcing steel, respectively. The temperatures were found to be approximately 380 ℃ and 100 ℃ in mist cases at depths of 5 cm and 10 cm, respectively, inside the concrete. CONCLUSIONS : The fire simulation studies indicated that the location of the maximum temperature was not directly above the fire, possibly because of fire-frame movements. During the final stage of the fire, the location of the highest temperature was immediately above the fire. During the fire in a tunnel with 27,000 liters of diesel, the maximum fire intensity was approximately 160 MW. The capacity of the fire source did not significantly affect the fire intensity, but affected the duration. Provided the concrete cover about 6 cm and 10 cm, both concrete and reinforcing steel can meet the required temperature limits of the Fire Resistance Design for Road Tunnel (MOLIT 2021). However, the results from this study are based on a few assumptions. Therefore, further studies should be conducted to include more specific numerical simulations and experimental tests that consider other variables, including tunnel shapes, fire sources, and locations.

이 논문은 정적 재하상태에 있는 무피복 강합성보와 내화피복을 적용한 강합성보를 대상으로 화재 시 내부 온도 및 수직처짐에 대 한 내화피복의 영향을 평가한 결과를 제시한다. 열응력해석을 위한 화재하중으로는 American Society for Testing and Materials E119 의 표준화재곡선을 사용했으며, 강재거더 표면에 부착하는 내화재료의 방화효과를 구현하기 위해 외기에서 강합성보로 전달되는 열 의 전달계수를 감소시켰다. 실규모 무피복 강합성보에 대한 구조화재실험에서 내부 온도분포와 수직처짐을 측정하였고 실험 결과와 의 비교를 통해 비선형 구조화재해석 결과의 타당성을 검증하였다. 내화피복이 적용된 강합성보의 구조화재해석 결과로부터 강재거 더 표면에 내화재를 적용할 경우 동일 화재 조건에서 무피복 강합성보에 비해 내부 온도와 수직처짐이 감소함을 알 수 있었다. 또한 열 전달계수의 변화에 따른 열응력 응답으로부터 화재 시 강합성보의 온도 및 구조거동에 대한 내화피복의 영향을 제시하였다.

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.

모듈러 주택은 공장에서 생산되어 현장에서 조립하는 형태로서, 공기 단축, 품질 향상, 비용 절감의 다양한 이점이 있으나, 내화기술 미비 등의 원인으로 국내에서는 아직까지 활성화되지 못하고 있는 상황이다. 내화기술의 경우 국내에서는 모듈러 주택에 적합하도록 개발된 내화구조 기술은 현재까지 부족한 실정이다. 본 연구는 모듈러 주택용 강재의 내화성능 향상을 위한 건식 내화피복 기술 개발을 위한 초기 단계 연구로서 제한된 시험체로 성능평가 및 기술 개발 가능성을 타진하였다. 현재 국내에서 모듈러 주택용 내화기술이 미비하고 내화도료 이외에 별도의 대안이 없는 상황에서, 모듈러 주택 특성을 저해하지 않는 범위에서 경제적이고 제작이 용이한 건식 내화피복 기술은 향후 지속적인 연구를 통하여 최적의 성능조합과 공법 개발이 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 성능 향상 인자 중 최소한의 변수를 고려하여 내화성능을 검토하였다. 건식 내화피복 기술은 구성재료의 다양한 조합에 따라 여러 가지 구조가 제시 가능하며, 본 연구에서 제시한 단열재와 방화석고보드 조합으로 그라스울을 사용한 구조의 경우 53분의 내화성능을 확인하였으며, 미네랄울을 사용한 시험체에서 최대 71분의 내화성능을 확보하였으며, 모듈러 주택용 강재의 내화피복기술로 제시한 대안중 미네랄울과 방화석고보드 구조에서 미네랄울의 경우 단열재의 밀도 보다는 최소 75mm이상의 충전 두께를 확보하는 것이 유리할 것으로 사료되며, 건식 내화피복기술 중 방화석고보드의 성능에 따른 초기 30분까지의 초기 온도 상승 억제 구간의 범위를 확대하기 위해서는 최소한 15mm 이상의 방화석고보들 사용하는 것이 유리한 것으로 고찰되었다.

철골건축물은 화재시 강재의 내력저하로 인해 안전상의 문제가 발생하므로 내화피복을 실시하고 있다. 이때 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 것이 내화뿜칠피복재로 초기제품에 대한 성능평가는 적절히 이루어지고 있으나 내구성에 대한 평가는 전혀 이루어지고 있지 못한 실정이다.이에 내화뿜칠피복재의 장기 내화성능 관리를 위하여 한국건설기술연구원에서는 내화뿜칠피복재의 유지관리지침(안)을 제시하였으나 세부적인 평가방법 보완 및 적용성 평가 등이 요구되었다.따라서, 본 연구에서는 이 내용 중 비교적 단기간에 내구성능평가가 가능한 촉진내구성 평가방법에 대하여 세부기준을 정하고 이에 대해 국내 3개사의 제품에 대한 적용성 평가를 실시하였다.<br>이는 향후 내화뿜칠피복재의 내구성관리에 이용할 수 있는 시험표준 작성의 기초자료가 될 것이며 제정될 표준의 적용성을 확인 할 수 있을 것이다.

The objective of this research is to evaluate the fireproof covering thickness of concrete-filled tube columns(CFT) by finite element results using ABAQUS package program. As a result of this study, there is a huge difference between the analytical results and Korean fire resistance criterion

화재발생시 콘크리트충전 강관(CFT)기둥은 강재의 표면이 고열에 직접 노출되기 때문에 강관의 내화피복에 따라 내화성능에서 많은 차이가 예상된다. 본 연구에서는 내화피복 CFT기둥의 온도분포특성을 파악하기 위하여 내화피복의 종류와 두께 및 내화시간을 변수로 하여 실험을 실시하였다. 실험결과 가열온도를 기준으로 내화성능은 내화뿜칠, 내화페인트, 무내화의 순으로 나타났다. 가열시간-위치별 온도분포는 콘크리트부분은 완만한 증가를 보이고 있으나, 강관외부표면에 도달하면 급격한 온도의 증가를 보이는 것으로 나타났다.