R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 200806건설핵심D07 | |||||
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| 연구사업명 | 건설기술연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 콘크리트 충전강관(CFT)구조의 내화성능 설계기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2006-12-20 ~ 2009-12-16 | |||||
| 연구책임자 | 최성모 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
3명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
65명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 339,000,000 원 기업 : 118,500,000 원 계 : 457,500,000 원 |
총연구비 | 정부 : 584,000,000 원 기업 : 202,780,000 원 계 : 786,780,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울시립대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | ||||||
| 주요 내용 |
- 현재 강관콘크리트(CFT) 구조는 강관과 콘크리트의 장점을 극대화시킨 합성구조로 두 소재의 합성효과에 의한 강성, 내력, 변형, 내화, 시공성 등의 여러 측면에서 우수한 특성을 발휘하며, 경제성도 우수하고 범용성이 높기 때문에 중저층 건축에서부터 초고층 건축에 이르기까지 건축물의 용도와 무관하게 적용할 수 있으며 기둥단면의 최소화, 장스팬 등이 가능한 구조 부재임. - 그러나 국내의 경우, CFT구조의 내화성능, 시공성, 경제성 등의 장점에도 불구하고 CFT 관련 내화성능 시험방법 및 성능기준 등이 불분명하여 현행 내화구조 인정제도로는 내화부재로서 현장에 적용되고 있지 못하고 있음. - 따라서 본연구의 최종 목표는 성능적 내화설계에 기초한 CFT구조의 실증적 내화성능 평가 및 내화설계를 통해 인정된 내화부재로서의 현장 적용이 가능하도록 하는 국내 내화설계 기술 개발과 더불어 CFT구조 내화 관련 Code, 지침서 작성 등을 최종 목표로 함. [최종목표] 본 연구는 CFT구조 부재의 내화성능 예측/계산을 위하여 구성재료의 열특성 DB 구축, 화재하중 및 작용하중 산정, 화재성상에 따른 화염의 분포, 화재시 CFT 구조부재의 온도 산정 및 CFT 구조부재의 붕괴온도를 실증적 내화실험 및 성능적 내화설계에 의해 예측계산하고 내화설계 사례분석을 통해 최적의 CFT구조 부재의 내화설계기술을 개발하고자 함. 또한 이와 더불어 CFT 내화설계기술의 국내 현장 적용 및 실용화를 위한 Code 제정, 지침 및 시방서 제정을 최종 목표로 함. [연구내용 및 범위] o CFT 구조부재의 내화성능 및 내화설계 기법의 문헌조사 및 분석 - 콘크리트와 강재의 열적/역학적 특성에 관한 국외 규준 및 기존 연구 조사 - CFT 적용 건축물별(주거시설, 업무시설, 판매시설 등) 내화설계 규준 및 기법 조사 o CFT구조 피복재 유무에 따른 내화설계 현황 및 건설사례 조사 및 분석 - 피복재 사용한 CFT구조의 내화성능설계 분석 - 무피복 CFT구조의 내화성능설계 분석 - CFT구조의 내화설계 적용 건설사례 조사 및 분석 o 내화성능 향상을 위한 새로운 CFT구조상세 적용 가능성 조사 - 내화성능의 목표치 설정 - CFT구조의 내화구조상세의 국외 사례 및 문헌 조사 및 분석 o CFT 구조부재의 구조성능 및 구조설계 기법의 문헌조사 및 분석 - CFT 적용 건축물별(주거시설, 업무시설, 판매시설 등) 구조설계 규준 및 기법 조사 - CFT 구조상세 및 구조형식에 따른 구조설계 규준 조사 o 최근 국내외 CFT구조의 건설현황 분석 및 건설사례 조사 - 건물 규모 및 구조시스템별 CFT구조 국내외 건설현황 분석 - 요구되는 재료(강재, 콘크리트)의 구조성능 분석 - CFT 구조의 국내외 건설사례 조사 o CFT구조 구성재료의 고온특성 DB 구축 및 통합, 열적 특성 평가실험 - 사용 재료별(강재, 콘크리트 등) 국외 고온특성 DB 구축 및 통합 - 화재온도별(20~1,000℃) 국외 고온특성 DB 구축 및 통합 - 물리적/역학적 특성별(비열, 열전도율, 열팽창율, 탄성계수, 압축강도, 항복강도, 응력/변형곡선 등) 국외 고온특성 DB 구축 및 통합 - 사용 재료(강재, 콘크리트)의 열적역학적 특성 평가 실험 통한 국내 재료의 DB 구축 o 재료 열전달해석 및 수치해석을 통한 CFT구조의 화재시 부재온도 산정 - 1차원 열전달해석 - 재료정수도출을 통한 국내 사용재료(강재, 콘크리트)의 열적 특성식 정립 - 해석모델 설정(열전도, 대류 열전달, 방사 열전달 등) - 단부지지조건별, 하중조건별, 화재진행별 CFT구조의 온도 산정 o CFT구조의 구조성능 평가 및 분석 - CFT구조의 재료 단순인장/압축강도 실험 및 강관기둥의 구조성능 평가 실험 - 축소 CFT 구조의 구조성능 평가 실험 - 실대 CFT 구조의 구조성능 평가 실험 - 축소?실대 CFT 구조의 해석(ANSYS)을 통한 구조성능 평가 o CFT구조의 실증적 내화성능 평가 및 분석 - 화재시 CFT구조 단면 내 온도분포 평가 실험 - 축소 CFT구조의 내화성능평가 실험을 통한 내화성능 영향인자 분석 - 실대 CFT구조의 내화성능평가 실험 - 단부지지조건별, 하중조건별, 화재진행별 CFT구조의 내화성능평가 해석 o 국내외 적용 내화설계 사례 분석 - 건물 용도규모별 설계 사례 분석 - 적용 절차/사후 관리기준 정립 o CFT구조 구조부재 붕괴온도 산정 - 붕괴온도 산정을 위한 요소기술 정립(부재 단면형상, 열응력과 가력순서, 붕괴온도 등) - CFT구조 붕괴온도 산정 ○ CFT구조의 실증적 내화성능 평가 및 분석 - 실대 CFT구조의 실증적 내화성능 평가 실험 o CFT구조의 구조성능 평가 및 분석 - 실대 CFT구조의 구조성능 평가 실험 o CFT구조의 구조설계지침 개선안 제시 - size effect를 고려한 CFT구조의 구조성능 신뢰성 및 안전성 평가 - CFT구조의 구조성능설계식 정립 o CFT구조의 구조설계 사례 제시 - 충전강관 기둥 단면형상(원형/각형) 및 단면크기별 구조설계 사례 - 건물 용도규모별 구조설계 사례 o CFT구조 설계기준 제안 및 표준화, 내화성능설계 개발 - 적용범위, 적용재료, 적용기술 - 내화설계 지침서, 표준 Code 및 인증 추진 - size effect를 고려한 CFT구조의 내화성능 신뢰성 및 안전성 평가 - CFT구조 내화성능설계식 정립 o CFT구조 내화설계 사례 제시 - 충전강관 기둥 단면형상(원형/각형)별 내화설계 사례 - 콘크리트 강도별 내화설계 사례 |
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| 색인어 | 한글 | CFT구조 | 내화성능 | 성능적 내화설계 | 고온 | 구조안전성 |
| 영문 | Concrete Filled Steel Tube Column | Fire Resistance | Fire Resistance Design Based Performance | High Temperature | Structural stability | |
| 최종보고서 | 0697_콘크리트 충전강관(CFT)구조의 내화성능 설계기술 개발.pdf | |||||