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NTIS 바로가기韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.28 no.4, 2016년, pp.253 - 261
윤종휘 (부산대학교, 건축공학과) , 이치형 (부산대학교, 생산기술연구소) , 윤성기 (부산대학교, 건축공학과)
In order to evaluate compressive strength of centrally-loaded steel column at elevated temperature, new FE analysis techniques and assumptions of model were applied in this study. It also includes comparison with the existing studies, and a new design equation for centrally-loaded steel column at el...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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고온상태 강재기둥의 압축강도를 직접 계산할 수 있는 대표적인 국외 설계기준은 무엇인가? | 하지만 기둥의 경우 좌굴 거동 특성으로 급격한 구조물의 붕괴를 유발할 수 있기 때문에 강재 기둥의 내화성능은 가장 선행되어야 할 연구 대상이다. 고온상태 강재기둥의 압축강도를 직접 계산할 수 있는 국외 설계기준는 Eurocode 3[3](이하 EC3)와 ANSI/AISC 360[4](이하 AISC)가 대표적이다. 이 설계식들은 강재기둥의 결함조건을 반영하여 유한요소해석을 한 Franssen 등[5]과 Takagi 등[6]의 연구를 통해 각각 제안되었다. | |
중심축 하중을 받는 고온상태 강재기둥의 압축강도에 대한 본 연구와 기존의 다른 연구의 차이점은 무엇인가? | 첫 번째는 상온상태 초기 잔류응력 크기와 고온상태에서의 잔류응력 변화에 대한 가정 차이이다. 상온상태에서의 초기 잔류응력은 세 연구 모두 ECCS 모델 따르지만 Takagi 등의 연구에서는 최대 잔류응력 크기 Fr을 0.2Fy로 가정하였다. 또한 고온상태에서의 잔류응력은 항복강도 감소계수 ky(T) 에 비례하여 감소하는 것으로 가정하였으나, 실제 응력-변형률 관계에 따라 해석을 하면 강재온도에 따른 초기 잔류응력의 변화는 탄성계수 감소계수 kE(T)에 비례하여 감소하는 것으로 확인된다. 따라서 상온상태 초기 잔류응력 가정과 물 성치 감소계수 차이를 고려하면 해석가정의 차이로 인해 500°C에서 48.0%의 잔류응력 크기 차이가 발생할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 두 번째는 필렛의 구성과 요소 종류에 따른 차이이다. Franssen 등의 연구는 1/2 단면을 빔요소로 모델링하였기 때문에 국부변형이 해석에 반영되지 않는다. 반면 Takagi 등의 연구는 쉘요소를 사용함으로써 필렛을 해석모델에서 제외하였으나 단면 전체를 모델링함으로써 국부변형에 대한 영향이 해석에 반영되도록 하였다. 따라서 본 연구에서는 해석의 정확도를 높이고자 솔리드요소를 사용하여 필렛과 단면 전체를 모델링한다. 세 번째는 해석 단면의 차이이다. Franssen 등의 연구는 기성재 단면 대부분을 해석하였으며, Takagi 등의 연구는 단일 단면(W14×90)을 중심으로 설계식을 제안하였다. 하지만 Franssen 연구의 경우 빔요소를 사용함으로써 상대적 정확도가 떨어지고, Takagi 연구의 경우 폭에 대한 높이 비가 1에 가까운 단일 단면만을 해석하여 제안한 설계식이 편중될 가능성을 가진다. | |
대형 건축물에 발생한 화재의 특징은 무엇인가? | 강구조 건축물의 고층화 및 대형화로 많은 거주자를 수용할 수 있는 건축물의 수가 크게 증가하였다. 이와 같은 대형 건축물에 발생한 화재는 일반 건축물에 비해 상대적으로 큰 인적·물적 피해를 발생시킬 수 있으며 경제적 피해 수준 또한 높은 편이다[1]. 따라서 기존의 사양적 내화설계(prescriptive design) 보다 공학적이고 합리적인 내화설계 방법이 필요하게 되었으며, 이에 따라 국외에서는 성능기반 내화설계 (performance-based design)를 도입하고 있는 추세이다. |
최승관 등 (2007) 구조물 성능기반 화재거동 해석 및 설계 기술 연구(I), 연구보고서, 한국건설기술연구원. Choi, S.K., et al. (2007) An Advanced Study on Performance- Based Fire Safety of Structures in Fire(I), Report No. KICT 2007-067, KICT, Korea (in Korean).
국가기술표준원 (2014) 건축 부재의 내화 시험방법- 기둥의 성능 조건(KS F 2257-7). Korean Agency for Technology and Standards (2014) Methods of Fire Resistance of Test for Elements of Building Construction-Specific Requirements for Columns (KS F 2257-7) (in Korean).
European Committee for Standardization(CEN) (2005) Eurocode 3: Design of Steel Structures - Part 1-2: General Rules - Structural Fire Design, Brussels.
American Institute of Steel Construction(AISC) (2010) Specification for Structural Steel Buildings(ANSI/AISC 360-10), Chicago.
Franssen, J.M., Schleich, J.B., and Cajot, L.G. (1995) A Simple Model for the Fire Resistance of Axially-Loaded Members According to Eurocode 3, Journal of Constructional Steel Research, Vol.35, No.1, pp.49-69.
Takagi, J. and Deierlein, G.G. (2007) Strength Design Criteria for Steel Members at Elevated Temperatures, Journal of Constructional Steel Research, Vol.63, No.8, pp.1036-1050.
Franssen, J.M., Schleich, J.B., Cajot, L.G., and Azpiazu, W. (1996) A simple Model for the Fire Resistance of Axially Loaded Members - Comparison with Experimental Results, Journal of Constructional Steel Research, Vol.37, No.3, pp.175-204.
European Convention for Constructional Steelwork (ECCS) Technical Committee 8 - Structural Stability (1984) Ultimate Limit State Calculation of Sway Frames with Rigid Joints, ECCS, Brussels.
국가기술표준원 (2013) 열간 압연 형강의 모양, 치수, 무게 및 그 허용차(KS D 3502). Korean Agency for Technology and Standards (2013) Dimention, mass and permissible variations of hot rolled steel sections(KS D 3502) (in Korean).
European Committee for Standardization(CEN) (2005) Eurocode 3: Design of Steel Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings, Brussels.
Dassault Systemes (2012) Abaqus Analysis User's Manual - Volume IV: Elements, France.
Azpiazu, W. and Unanue, J.A. (1993) Buckling Curves of Hot Rolled H Steel Sections Submitted to Fire, Report No. 97. 798-2-ME/V, LABEIN, Spain.
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