표제지
국문 초록
목차
기호색인 14
1. 서론 17
1.1. 연구배경 및 목적 18
1.2. 연구내용 및 방법 20
2. 선행연구 및 현행기준 21
2.1. 합성기둥의 구조 설계기준 22
2.1.1. 국내외 합성기둥 구조 설계기준 22
2.1.2. AISC 2022 충전형 합성기둥 구조 설계기준 23
2.1.3. Eurocode 4 충전형 합성기둥 구조 설계기준 30
2.2. 합성기둥의 내화 설계기준 32
2.2.1. 국내 내화 설계기준 32
2.2.2. 화재 시 설계하중 33
2.2.3. 재료특성 34
2.2.4. 고온에서의 합성기둥 설계법 37
2.3. 합성기둥 온도예측 약산법 41
3. 표준화재에 노출된 철근보강 CFT 기둥의 열전달해석 43
3.1. 개요 44
3.1.1. 온도분포 평가 목적 44
3.1.2. 해석계획 44
3.2. CFT 기둥의 열전달해석 47
3.2.1. 해석모델 47
3.2.2. 재료 열적특성 48
3.3. 철근보강 각형 CFT 기둥의 열전달해석 결과 52
3.4. 분석 및 고찰 58
3.4.1. 단면 크기에 따른 온도분포 58
3.4.2. 철근비에 따른 온도분포 61
3.4.3. 철근 배근형상에 따른 온도분포 62
3.4.4. 콘크리트 피복두께에 따른 온도분포 64
4. 표준화재에 노출된 철근보강 CFT 기둥의 구조성능 68
4.1. 개요 69
4.2. 철근보강 각형 CFT 기둥의 압축과 휨 성능 70
4.2.1. 상온에서 압축과 휨 성능 70
4.2.2. 화재 시 압축과 휨 성능 75
4.2.3. 화재 시 잔존성능 79
4.3. 철근보강 각형 CFT 기둥의 내화성능 84
4.3.1. 화재 시 설계하중비 84
4.3.2. 내화성능 평가 86
4.4. 요약 및 고찰 94
5. 결론 96
참고문헌 99
ABSTRACT 101
2. 선행연구 및 현행기준 23
〈표 2-1〉 충전형 각형강관기둥의 폭두께비 제한사항 23
〈표 2-2〉 식 (2-9a,b)에 사용되는 계수 cₚ, cₘ 29
〈표 2-3〉 내화구조의 성능기준 32
〈표 2-4〉 철근 포함 열간압연 탄소강에 대한 온도 θ에서의 감소계수 34
〈표 2-5〉 보통 중량 콘크리트에 대한 온도 θ에서의 감소계수 36
〈표 2-6〉 식 (2-32,33)에 사용되는 비례상수 α₁, α₂ 41
3. 표준화재에 노출된 철근보강 각형 CFT 기둥의 열전달해석 46
〈표 3-1〉 해석모델 일람 46
〈표 3-2〉 열전달해석 결과 53
〈표 3-3〉 단면크기에 따른 기둥 단면의 온도(표준화재에 3시간) 59
〈표 3-4〉 철근비에 따른 기둥 단면의 온도(표준화재 3시간) 61
〈표 3-5〉 철근배근형상에 따른 기둥 단면의 온도(표준화재에 3시간) 63
4. 표준화재에 노출된 철근보강 각형 CFT 기둥의 구조성능 71
〈표 4-1〉 상온에서 500mm CFT 기둥의 압축과 휨강도 71
〈표 4-2〉 상온에서 800mm CFT 기둥의 압축과 휨강도 72
〈표 4-3〉 상온에서 1,000mm CFT 기둥의 압축과 휨강도 73
〈표 4-4〉 콘크리트 피복두께 90mm로 설계 시 안전율 74
〈표 4-5〉 화재 시 500mm CFT 기둥의 압축과 휨강도 77
〈표 4-6〉 화재 시 800mm CFT 기둥의 압축과 휨강도 77
〈표 4-7〉 화재 시 1,000mm CFT 기둥의 압축과 휨강도 78
〈표 4-8〉 상온과 화재 시 설계하중 85
〈표 4-9〉 CFT 기둥의 축력비 및 내화성능시간 88
〈표 4-10〉 내화성능 확보를 위한 CFT 기둥의 설계 시 추가 보강비 91
2. 선행연구 및 현행기준 24
〈그림 2-1〉 콘크리트 충전에 따른 국부좌굴모드 변화 24
〈그림 2-2〉 폭두께비에 따른 공칭압축강도 26
〈그림 2-3〉 폭두께비에 따른 공칭휨강도 27
〈그림 2-4〉 조밀단면 부재의 P-M 상관도 28
〈그림 2-5〉 비조밀/세장단면 충전형 합성기둥의 P-M 상관도 29
〈그림 2-6〉 고온에서 강재의 응력-변형률 곡선 35
〈그림 2-7〉 고온에서 콘크리트의 응력-변형률 곡선 35
〈그림 2-8〉 온도 상승에 따른 강재와 콘크리트의 강도저감계수 36
〈그림 2-9〉 화재에서 가새로 된 골조의 기둥 좌굴 길이 lfi[이미지참조] 39
〈그림 2-10〉 각형 CFT 단면에서 원형 CFT 단면으로의 형상 변경 42
3. 표준화재에 노출된 철근보강 각형 CFT 기둥의 열전달해석 48
〈그림 3-1〉 표준화재 곡선 48
〈그림 3-2〉 콘크리트의 열전도율 49
〈그림 3-3〉 콘크리트의 비열 용량 50
〈그림 3-4〉 강재의 열전도율 51
〈그림 3-5〉 강재의 비열 용량 51
〈그림 3-6〉 CFT 기둥의 단면 크기에 따른 온도 측정 위치 52
〈그림 3-7〉 500mm CFT 기둥의 단면 온도분포 비교 55
〈그림 3-8〉 800mm CFT 기둥의 단면 온도분포 비교 56
〈그림 3-9〉 1,000mm CFT 기둥의 단면 온도분포 비교 57
〈그림 3-10〉 CFT 기둥 단면의 온도 비교 위치 59
〈그림 3-11〉 CFT 기둥의 단면크기에 따른 시간-온도곡선 60
〈그림 3-12〉 철근 배근형상 및 온도 비교 위치 63
〈그림 3-13〉 CFT 기둥의 철근 배근형상에 따른 시간-온도 곡선 63
〈그림 3-14〉 철근 배근형상이 각형인 경우 콘크리트 피복두께에 따른 철근의 시간-온도곡선 66
〈그림 3-15〉 철근 배근형상이 원형인 경우 콘크리트 피복두께에 따른 철근의 시간-온도곡선 67
〈그림 4-1〉 상온에서 500mm CFT 기둥의 P-M 상관도 71
〈그림 4-2〉 상온에서 800mm CFT 기둥의 P-M 상관도 72
〈그림 4-3〉 상온에서 1,000mm CFT 기둥의 P-M 상관도 72
〈그림 4-4〉 화재 시 500mm CFT 기둥의 P-M 상관도 76
〈그림 4-5〉 화재 시 800mm CFT 기둥의 P-M 상관도 77
〈그림 4-6〉 화재 시 1,000mm CFT 기둥의 P-M 상관도 78
〈그림 4-7〉 화재 시 500mm CFT 기둥의 잔존압축성능(Pₙ) 81
〈그림 4-8〉 화재 시 500mm CFT 기둥의 잔존휨성능(Mₙ) 81
〈그림 4-9〉 화재 시 800mm CFT 기둥의 잔존압축성능(Pₙ) 82
〈그림 4-10〉 화재 시 800mm CFT 기둥의 잔존휨성능(Mₙ) 82
〈그림 4-11〉 화재 시 1,000mm CFT 기둥의 잔존압축성능(Pₙ) 83
〈그림 4-12〉 화재 시 1,000mm CFT 기둥의 잔존휨성능(Mₙ) 83