선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 강관 내부 및 콘크리트 깊이에 따른 온도구배를 보다 정확히 평가할 수 있는 방안을 모색하여 대안식을 제시하고 이를 내화설계에 활용하고자 한다. 다음 절에서는 온도구배를 결정하는 CFT 기둥의 설계요소를 분석하고 검증된 열전달해석을 통한 변수해석을 실시하였다.
- 본 연구에서는 위와 같은 콘크리트 온도구배의 특성에 근거하여 온도분포 예측식을 제안하였다. 각 설계변수별 온도분포 그래프(상용로그 스케일)에서 선형구간의 기울기를 구하면 Table 5와 같다.
- 본 연구에서는 표준화재노출에 따른 강관 외부면과 강관콘크리트 경계면의 온도예측식을 제안하였다. CFT 기둥은 단면크기에 비해 강관의 두께가 얇으므로 강관내외부면의 온도는 정상상태에서의 1차원 열전도 지배방정식에 의해 강관 두께를 따라 선형성을 보인다(식 (8)).
- 본 연구에서는 표준화재하의 무피복 CFT 기둥의 내화성능을 해석적으로 평가하는데 활용가능한 단면온도분포 예측식을 개선하고자 하였다. 이를 위하여 선행 연구자들이 제시한 무피복 CFT 기둥 단면온도평가식을 분석하고 실험결과 및 열전달해석과의 비교를 통하여 한계점을 지적하였다.
- 이에 본 연구에서는 고비용의 실험을 대체하고 향후 성능 기반 내화설계의 수단으로 활용할 수 있도록 표준화재하의 무피복 CFT 기둥의 내화성능을 해석적으로 평가하는 개선된 단면온도분포 예측식을 제시하고자 하였다. 우선 Lawson과 Newman[3], Wang[4]이 기존에 제안한 CFT 기둥의 단면온도산정법의 한계를 논의하였다.
- ⑤ 화재노출시간이 다름에도 불구하고(30, 60, 90, 120분), 단면의 온도 구배 그래프의 형태는 매우 유사하다. 특히 강관과 콘크리트 온도 분포는 다른 양상을 보이고 있다는 점에서, 복잡한 비선형의 CFT 단면 온도분포를 강관 온도와 콘크리트 온도로 분리하여 제안하고자 한다.
가설 설정
- 일정한 단면폭에 대하여 강관두께를 변화시켜가며 열해석을 수행한 결과를 그래프에 나타내어 보면 몇 가지 특징을 알 수 있다: ① 강관의 온도와 콘크리트의 온도는 다른 양상을 보인다. ② 콘크리트 단면의 깊이가 작으면 강관 두께의 영향을 많이 받아 온도 변화가 크다. ③ 콘크리트 단면 내부의 온도 분포에 대한 강관 두께의 영향은 미미하다.
- ② 콘크리트 단면의 깊이가 작으면 강관 두께의 영향을 많이 받아 온도 변화가 크다. ③ 콘크리트 단면 내부의 온도 분포에 대한 강관 두께의 영향은 미미하다. ④ 고온(화재노출시간 90분 이상)에서 강관 두께의 영향은 거의 없다.
- 를 사용하여 과도상태(transient state) 열전달해석을 하였다. 노출되는 화재 온도는 기둥의 길이방향으로 균일하고 일정하다고 가정하였다. 강관은 쉘, 콘크리트는 솔리드로 모델링하였으며 각각 열전달해석요소 DS4, DC3D8을 사용하여 분할하였다.
- Table 2와 Table 3에서는 CFT 기둥 단면의 크기를 100mm 단위로 나누고 각 단면의 층별 온도분포를 20mm 간격으로 나누어 정보를 제공하고 있는데, 여기서 제시하지 못하는 단면과 깊이에 대하여 선형 보간하여 온도분포를 산정하는 과정에서 불확실성이 커지게 된다. 또한 70mm를 초과하는 깊이에 대하여 일정한 온도를 가정하였는데, 이는 기둥의 단면폭이 클 때 내부로 갈수록 낮은 온도가 될 것이므로 보수적인 가정이 될 수밖에 없다.
- Ding 등[11]은 강관과 콘크리트 경계면에서의 열전달을 고려하고자 공기 틈(air gap)을 모델링에 반영하여 더욱 실제적이고 정확한 열 전달해석을 수행하였다. 본 연구에서는 기존 연구를 토대로 강관과 콘크리트 사이의 공기 틈의 크기를 1mm, 공기 틈의 대류열전달계수를 100(W/m2K)으로 가정하였다.
- 3은 항복강도(Fy)가 235MPa인 강재의 온도상승에 따른 응력-변형률 관계의 변화를 보여주고 있다. 여기서의 응력-변형률 관계는 강재의 변형경화를 고려하지 않은 탄소성 상태를 가정한 것이다.
- 식 (12)의 제안식에서는 온도가 100℃ 이하인 콘크리트 중심부 부근에서는 보수적으로 그 깊이 이상의 중심부 전체를 100℃로 고려하였다. 이는 실제 Fig. 12-13과 같이 이선형화 온도분포를 보이는 열전달해석결과를 온도분포 제안식에 반영함과 동시에 실제로 콘크리트가 상온에서 100℃까지는 역학적 물성치의 변화가 거의 없기 때문에 설계 및 내력평가를 목적으로 하는 본 제안식의 성격상 부재 내력산정에 영향을 미치지 않을 것으로 판단하여 보수적으로 가정한 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.