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국문 초록 (Abstract)

최근 국내에서 물류창고, 고층빌딩 등 대형 건축물 화재가 다수
발생하여, 건축물의 내화성능에 대한 관심이 증가하고 있다. 화재발생 시
구조부재는 온도상승에 의하여 본래의 강성을 잃고 하중 지지력이
감소한다. 구조부재의 내력 저하는 건축물의 붕괴를 유발하여 인적,
경제적 피해를 야기한다.
만약 화재 이후에도 건축물의 구조성능이 유지된다면, 부재 재사용으로
경제적 피해를 최소화할 수 있을 것이다. 화재 피해를 입은 부재의
재사용을 위해서는 실험과 연구를 통해 학문적 근거가 마련되어야 한다.
그러나 구조부재의 내화성능에 관한 연구는 다수 진행된 반면, 화재 후
잔존강도에 대한 연구는 아직 부족한 실태이다. 따라서 본 연구에서는 주로
중·대형 건축물에 적용되는 합성보 및 합성기둥을 대상으로 내화시험을 진행하였다.
또한, 내화시험 후 동일한 실험체를 대상으로 구조성능실험을 실시하여 화재 후 잔존강도를
평가하였다. 그 결과 내화피복한 U 형 합성보와 CFT 기둥은 2 시간 또는
3 시간의 내화성능을 확보하였으며, 화재 이후 구조성능은 설계기준강도를
적용한 공칭강도 이상을 발휘하는 것으로 확인되었다. 우리나라의 내화구조는
사양설계를 기초로 적용되고 있으나, 최근 국토부 연구과제를 통해 성능설계를 적용할 수
있는 연구결과가 발표되고 있다. 또한, ‘건축물의 피난·방화구조에 등의 기준에 관한 규칙
(국토교통부령 641 호)’의 제 3 조 9 항에 내화구조 성능설계를 적용할 수
있도록 되어있으나, 아직 그 사례가 적다. 따라서 본 연구에서는
내화구조 성능설계에 이바지하기 위하여 U 형 합성보 및 CFT 기둥에
대한 내화해석을 진행하였으며, 내화시험 결과와 비교 분석하였다.
한편, 국내·외에서 지진발생과 그 피해가 증가하고 있어, 건축구조물의
내진설계에 대한 관심이 고조되고 있다. 지진은 지구 내부의 에너지가
지표로 나와 땅이 갈라지며 흔들리는 현상으로서 건축물에 하중으로
작용한다. 지진은 언제 어디서 발생할지 알 수 없으므로 모든 내진설계
대상 건축물은 지진에 견딜 수 있는 일정 강도가 확보되어야 하며, 지진의
흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 연성을 갖춰야 한다. 내진설계의 목표는
지진으로 인한 건축물 붕괴를 막는 것이다. 건축물의 기둥-보 접합부에서 힘의
흐름이 원활하지 못할 경우 건축물이 붕괴되는 주요한 원인이 된다.
따라서 본 연구에서는 합성 기둥-보 접합부 상세를 개발하였으며, 접합부의 내진성능평가를 위해
3 개의 실물 크기 실험체를 제작해서 내진실험을 수행하였다. 그 결과 개발된 합성 기둥-보 접합부
상세를 적용하면 합성중간모멘트골조의 내진성능을 확보하는 것으로 확인되었으며,
충분한 연성을 발휘하여 변형능력, 에너지소산능력 등이 우수한 것으로 나타났다.

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최근 국내에서 물류창고, 고층빌딩 등 대형 건축물 화재가 다수 발생하여, 건축물의 내화성능에 대한 관심이 증가하고 있다. 화재발생 시 구조부재는 온도상승에 의하여 본래의 강성을 잃...

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, several large-scale building fires, such as logistics warehouses and
high-rise buildings, have occurred in Korea, and interest in the fire resistance
performance of buildings is increasing. In the event of a fire, the structural
members lose their original stiffness due to increased temperature, and the
strength decreases. The decline in the structural member's strength causes the
building's collapse, causing human and economic damage. If the structural
performance of the building is maintained even after the fire, economic
damage can be minimized by reusing members.
Therefore, fire resistance tests were conducted on composite beams and
columns applied to large buildings in this study. In addition, structural
performance tests were conducted on the identical test specimens after the
fire resistance test to evaluate the residual strength after the fire. As a result,
the U-shaped composite beams and CFT columns coated with fire-resistant
material secured fire resistance performance of 2 hours or 3 hours. It was
confirmed that the structural performance after the fire exhibits more than the
nominal strength based on the specified design strength.
Fire resistance structures in Korea are applied based on specification design.
However, recent research that can apply performance design has been
published through a research project by the Ministry of Land, Infrastructure
and Transport. Therefore, in this study, fire resistance analysis was conducted
on U-shaped composite beams and CFT columns to contribute to the
performance design of fire resistance structures, compared and analyzed with
the results of fire resistance tests.
Meanwhile, as earthquake damage increases in domestic and overseas
countries, awareness of the seismic design of building structures is increasing.
The goal of seismic design is to prevent building collapse due to
earthquakes. Therefore, in this study, Connection details of the composite
beam-to-column were developed. In addition, to evaluate the connections'
seismic performance, three full-scale test specimens were manufactured, and
seismic performance tests were performed. As a result, It was confirmed that
the seismic performance of the intermediate composite moment frame was
secured by applying the developed composite beam-to-column connection
details

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참고문헌 (Reference)

1 Wang, Y. C., "Composite Beams with Partial Fire Protection", Vol.30, No.4, pp.315-332, 1998

2 Korean Agency for Technology and Standards, "Method of Tensile Test for Metallic Materials", 0802:2018, 2018

3 Kim, S. B., Choi, S. K., and Han, S. H., "Study on the Fire Behaviour of Composite Beam", Vol.22, No.2, pp.84-90, 2008

4 Ahn, J. K., and Lee, C. H., "Experimental and Numerical Study of Fire Resistance of Composite Beams", Vol.27, No.2, pp.143-153, 2015

5 Ghojel, J. I., and Wong, M. B, "Three-sided Heating of I-Beams in Composite Construction Exposed to Fire", Vol.61, No.6, pp.834-844, 2005

6 Kim, S. B., Jeon, Y. H., Cho, S. H., Choi, Y. H., and KIM, S. S., "Seismic Performance of HyFo Beam with High Depth-to-SRC Column Connections", Vol.29, No.2, pp.135-145, 2017

7 Park, S. H., Ryoo, J. Y., Ha, Y. S., Chung, K. S., and Choi, S. M., "A Fulfillment Method for Required Fire Resistances of Concrete-Filled Steel Tube Columns", Vol.27, No.1, pp.57-60, 2007

8 Kim, Y. J., Oh, S. H., and Moon, T. S., "Siesmic Retrofit of Existing Steel Moment Connections Considering Composite Action of Slab", Vol.19, No.9, pp.3-10, 2003

9 Kim, S. B., Kang, M. J., Cho, S. H., and Kim, S. S., "An Experimental Study on Bending and Seismic Performance of New Concept Hybrid Composite Beam", Vol.15 No.4, pp.1-12, 2015

10 Choi, B. J., Kwak, S. S., "An Analysical Study on Composite Beam Performance with Post-Fire Temperature Using ANSYS Program", Vol.20, No.1, pp.391-400, 2019