개요

• 비선형 유한요소해석기법에 의한 철근콘크리트 구조물의 내화성 평가 수행

해석의 종류

• Thermo -Mechanical Coupled Analysis – 먼저 열해석을 수행하고 여기에서 얻어지는 각 시간단계에서의 열분포를 구조해석의 하중으로 받아들여 구조해석을 수행하는 순서로 해석이 진행

요소의 종류

• 콘크리트 구조물의 슬래브 및 벽체를 여러층으로 나누어진 2차원 평면요소(Plane Strain)로 모델링 – 열전달해석 결과로부터 깊이 별 온도분포에 따른 각각의 층 요소에 구조물성치의 차이를 주기 위함

• 철근은 Bar요소를 사용

재료특성

• 콘크리트의 열전도성과 비열

• 온도 변화에 따른 콘크리트, 철근 강도변화

• 철근 및 콘크리트의 열팽창

• 온도변화에 따른 철근 및 콘크리트의 탄성계수

경계조건

• 구조물이 지중에 있으므로 박스 외측면은 15℃로 균일한 것으로 보고 해석, 화재가 양방향구간에 동시에 발생할 가능성은 매우 적기 때문에 한쪽 구간에만 화재온도하중 적용 – 설계기준에 의한 해석과는 달리 여러 화재상황을 고려할 수 있는 유한요소해석의 장점

하중조건

• BOX : 화재하중(RABT-ZTV Curve(Road)), 사하중, 활하중, 토압

• 터널 라이닝 : 화재하중(RABT-ZTV Curve(Road)), 자중, 이완하중, 잔류수압

해석결과

터널라이닝의 철근 최고온도 도달시 온도분포 의한 온도분포

시간대별 상부슬래브 깊이에 따른 온도

BOX구조의 철근 최고온도 도달시 온도분포

시간대별 상부슬래브 깊이에 따른 온도