<DOWNLOAD> FEM Study on the Fire Resistance PErformance of the F-PSRC

서울대 안재권 박사가 수행한 F-PSRC 기둥의 내화성능 FEM 해석자료입니다.

논문이 아닌 결과보고를 위한 ppt파일이므로 업무에 참조하시기 바랍니다.

<DOWNLOAD>

• TSC 합성구조의 개발

– 저자 : 김성배, 김상모, 이창남, 김상섭

합성보 또는 합성구조는 상이한 두 가지 이상의 재료가 복합적으로 조합하여 성능을 향상시킨 구조재료, 부재 및 구조시스템을 총칭하는 명칭으로 CFT(Concrete Filled Tube), RCS(Reinforced Concrete Steel)와 영국의 강구조학회에서 개발한 Slimfloor 등도합성구조의 일종이다. 국내에서도 iTECH 등이 발표 되었으며, 본 고에서는 TSC 합성구조에 대해 소개하고자 한다.
최근 인건비 상승과 공기단축을 통한 공사비 절감을 위해 철골조가 많이 적용되고 있고, 사용공간의 자유도를 높이는 방법으로 강재를 활용한 골조-전단벽식 구조형식도 연구검토 되고 있다. 그러나 강구조 건축물은 원자재비 상승과 층고 증가에 따른 경제성 저하,처짐 진동 등의 사용성에 민감한 부분이 노출되고 있다. 이러한 부분을 상호보완 시키는 방법으로 복합구조인 T형 합성보를 연구 중 이다.
T형 합성보(이하 TSC라 칭함 ; T type Steel Composite beam)는 기둥이나 보의 외곽에 ㄱ형강이나 ㄷ형강을 배치하고, 철근 래티스로 조립한 후 외곽 면에 내화피복을 겸하는 영구거푸집을 설치하여 콘크리트를 부어 넣는 강콘크리트 구조에서 출발하였다(특허 제 0343960호). 그러나 현장에 적용하는 단계에서 국내에 아직 내화재로 지정을 받은 영구거푸집 재료가 없고, 대형 구조물에는 철근 래티스만으로 시공하중에 대응하는데 문제가 있음을 발견하였다. 그로 인해 내화거푸집 대용으로 영구거푸집을 강판으로 제작하여 ㄱ형강이나 ㄷ형강을 필요에 따라 선별적으로 사용하고, 강판을 내구재로 이용하여 설계하는 방법을 적용하게 되었다(출원번호 10-2001-0004409).
보의 형상은 그림 1과 같다. TSC 보는 하부와 웨브, 상부 플레이트로 구성되고, 각 플레이트는 일체화되어 적정한 설계내력을 갖는다. 또한 TSC는 합성보로 거동하기 위해 상부에 스터드, ㄷ형강, 또는 철근 등을 이용한 쉬어 코넥터가 배치되고 하부에는 쉬어키가 설치된다. 하부의 쉬어키는 상부와 같이 내력을 부담하는 것이 아니라 하부 콘크리트에 발생하는 균열이 급진전하여 파단 되는 것을 방지하기 위한 것이다. TSC 보의 상단에는 콘크리트 타설 시 웨브의 벌어짐을 방지하고, 상부 슬래브 작업의 용이성 등을 위해 폭 고정용으로 관통볼트 또는 형강을 부착한다. 또한 하부와 웨브, 상부 플레이트의 제작은 각 부재를 절단하여 용접하거나, 볼트접합 또는 벤딩기를 이용하여 절곡, 성형 등으로 TSC 보가 완성된다. 사진 1∼6은 이러한 방법으로 설계 시공한 TSC 보 적용 예이다. 각각의 예는 TSC 보를 구조물 전체에 사용하였거나, 일부 구간만 설계된 곳도 있다. 또한 일부 현장은 공사가 완료되었고 현재 시공 중인 곳도 있다. 이하에 TSC 보 특성을 지금까지의 연구 성과를 중심으로 간략히 설명하고자 한다.

<DOWNLOAD>

• 합성구조의 내화구조인정 -TSC 합성보 내화구조인정 사례를 중심으로-

– 저자 : 김성배, 이창남, 이준석

2년 전 모 회사에서 한국건설기술연구원(이하 건기연)에 TSC 합성보의 내화성능 및 내화구조인정 여부에 대한 질의․회신이 있은 후 TSC 합성보의 내화성능 오해로 경제적인 기회손실이 발생하였다. 엔지니어 판단으로 당연시 되었던 내화피복재에 의한 내화성능확보는 관련기관의 유권해석 혼선으로 어려움이 야기되었고, 마침내 2009년 9월 28일 TSC 합성보의 3시간, 2시간 내화구조인정을 획득하였다. 그 동안 내화구조인정을 통해 터득한 단편적인 지식들과 TSC 합성보의 내화성능을 설명하고, 앞으로 있을 합성구조의 내화구조인정 절차에 관한 제언을 하고자 한다.

<DOWNLOAD>

• TSC 보 내화성능에 관한 실험적 연구

– 저자 : 함정태, 김성배, 이창남, 최승관, 민병렬, 김상섭

The purpose of this experiment is to evaluate the fire resistance of TSC beam. TSC beam is a type of composite beams that is enclosed by steel plate and cast inside with concrete. The flre resistance of TSC is expected to be different from that of traditional steel beam because there are some obvious dissimilarities in the shapes of sections between the two beams. in this experiment, we applied small size TSC beam in onginal Size of TSC beam regarding given condition of laboratory, and we applied the most widely used spray -on protection in Korea. Hased on the experiment which is mentioned above, we will provide evaluation results of fire resistance of TSC beam

<DOWNLOAD>

• TSC 보 내화성능에 관한 수치해석적 연구

– 저자 : 최승관, 김성배, 이창남, 김상섭, 김홍열, 신현준

The use of composite floors is now the one of most preferred methods for a wide range of commercial buildings in the world, offering significant advantages, such as speed, slmp!icity and greater accuracy of construction, flexibility of further floor modification and reduction of construction cost. However, since steel is well known to lose its strength and stiffness properties under elevated temperatures, the fire resistance of the composite construction needs to be investigated. This research is organized to numerically study the structural performance of 4.4m TSC beam under a standard ISO fire, which composite system is developed by SEN Structural Engineering Ltd. Steel and concrete properties under elevated temperatures are obtained from Eurocode and the temperature development across the section IS suggested from mathematlcal methods and heat transfer FE analyses. Based on a modified plastic section capacity, the fire performance of the model is also examined

<DOWNLOAD>

• TSC 합성보 내화성능 향상에 관한 실험적 연구

– 저자 : 최승관, 이철호, 김한민, 김성배

3면이 폐쇄된 강판에 콘크리트를 채워 넣은 TSC(The SEN Steel Concrete)구조는 철근콘크리트와 철골구조의 장점을 추출하여 접목시킨 합성구조이다. 합성구조에 대한 화재거동 연구는 강재가 수행하는 인장부의 성능 저감에 따른 거동 분석이 주요 연구 방향이다. 본 연구에서는 TSC 보의 화재성능을 하중비 및 보강철근 함수의 영향을 고려하여 실험적 기법으로 분석하였다.

TSC structure is a type of composite beams, composed of a concrete beam enclosed by steel plates in its three sides. The study of composite structures in fire is generally focused to investigate the structural performance in relation to the effect of strength and stiffness reduction of steel section, at which a tensile block forms. This research aims to experimentally assess the in-fire performance of the TSC beam with respect to load ratio, additional reinforcements.

<DOWNLOAD>

• 합성보의 화재거동에 관한 실험적 연구

– 저자 : 한상훈, 최승관, 김성배, 박원섭, 이철호

본 연구는 H형강과 콘크리트 슬래브로 구성된 합성보의 화재시 구조거동에 관한 연구 중에서 실험적 연구에 해당하는 부분으로, 내화실험으로 계획된 시험체 단면에 대하여 합성율과 재하율의 영향을 파악하는 것을 목적으로 한다. 시험체는 동일한 단면으로 설계된 단순지지의 평슬래브 합성보이며, 전단연결재의 간격으로 완전 및 부분합성력을 갖도록 조절하였다. 무피복 표준화재실험을 실시하여 하중율이 다른 재하조건에서 한계처짐에 도달하는 내화시간을 측정하였다. 또한 강재와 콘크리트 및 스터드에 설치된 열전대에 기록된 보 단면의 온도 분포를 나타내었다.

This paper is an experimental study from the whole research of the composite beam’s flexural capacity and structural behaviour in fire conditions. It is measured the fire resistance time of the specimen which are consisted with steel beam and concrete plat slab, same section dimensions and moment strength but various number of connectors. It was tested with degrees of shear connection and load ratios at simple support condition. Also, it shows the temperature distributions of the unprotected beam section and stud from gauged thermocouples in several parts of its section

<DOWNLOAD>

• 하중재하에 의한 T형 합성보의 내화성능에 관한 연구

– 저자 : 유덕수, 김상섭, 김성배

In this study, the fire resistance performance of a simple support composite beam, which was sprayed with fire protection coatings, was evaluated. Primary valuables of the study are loading and unloading, shape of composite beam
and metal lath of the web. The thickness of the fire protection coating to the three hour resistance is 40mm, but the fire resistance test was performed with 25mm coatings. The test result showed that TSC composite beams with 25mm fire
protection coatings can resist on fire for three hours at the both loading and unloading tests. Average and maximum temperatures were less than 250℃ and 310℃ respectively, compared with the standard temperatures for fire resistance on
the loading and unloading tests.

<DOWNLOAD>

• TSC 합성보의 내화성능에 관한 연구

– 저자 : 김성배, 최승관, 이창남, 김상섭

복합 구조 시스템은 강재와 콘크리트의 합성으로 내화성능이 우수할 것으로 판단된다 그러나 복합구조의 내회정능에 대한 연구는 아직 초기 단계로 기퉁과 보 등의 부재에 대한 내화실험 결과가 일부 발표 되었으나 합성보에 대한 자료는 거의 없다 이에 본 연구에서는 TSC 합성보의 내회정능 평가를 위해 내화실험과 수학적 및 수치 해석적인 방법을 통해 평가하였다 내화실험은 형상의 종류와 가력 하중， 내화피복재 보강방법 등을 변수로 실험을 실시하였다 또한 수치 해석 중 강재와 콘크리트의 재료특성은 Eurocode 에 준하였으며 온도의 변화는 열전도 FE 해석과 수학적인 방볍을 사용하였다，

The purpose of this paper is to evaluate the fire resistance of the TSC beam, a composite beam composed of a concrete beam enclosed by steel plates. Since a discrepancy was observed between the structural mechanisms of TSC and typical composite beams, the fire performances of the two beams are likewise believed to be partially dissimilar.
In this experiment, small and medium-sized TSC beams were tested under 밍ven conditions in the laboratory, with/without one of the most widely used spray-on fire protections in Korea. Furthermore, based on the steel and concrete properties under elevated temperatures that were obtained from Eurocode , temperature development across the section was suggested, using mathematical methods and the results of heat- transfer FE analyses. To determine the capacity of a modified plastic section. the fire performance of the model was also examined.

<DOWNLOAD>

• TSC 합성보 화재시 거동 및 전열특성에 관한 실험적 연구

– 저자 : 최승관, 김성배

TSC composite beam is a type of innovative composite structures, composed of a concrete beam enclosed by steel plates in its three sides. The study of composite structures in fire is generally focused to investigate the structural performance in relation to the effect of strength and stiffness reduction of steel section, at which a tensile block forms in its flexural mechanism. This research also aims to experimentally assess the in-fire performance of the TSC composite beam with respect to various structural aspects such as load ratio, additional reinforcements, insulation.