This paper describes four step procedures to analyze reinforced concrete members in fire. First step is determining fire temperature using standard fire temperature-time curve such as ISO 830 or ASTM E119. Second Step is the estimation of the rise of surrounding air temperature due to fire. Third Step is the determi-nation of the temperature distributions over cross section during fire. Planer, four-node rectangular finite ele-ments are used in the non-linear tine-dependent thermal analysis of cross section. Final Step is the nonlinear structural analysis. Beam elements with five degrees of freedom per each node are used to model reinforced concrete members in fire. By using fiber section, each segment can have different temperature and material properties and non-mechanical strains. Non-mechanical strains such as thermal, creep, transient strain in con-crete and thermal, creep strain in steel are considered. Both material and geometric nonlinearity are taken into account in this step. A series of validations have been conducted to validate this model. From this research, it can be concluded that the influence of creep in steel on structure member is significant when temperature of steel exceeds 450 so enough concrete cover is important in resisting fire. Also transient strain in concrete is important in understanding behavior of reinforced concrete member in fire.
이 논문에서는 화재 발생에 따른 구조물의 성능 변화를 결정하기 위해 철근콘크리트 부재의 수치모델이 제안되었다. 화재 발생에 따른 구조물의 온도 분포를 결정하기 위해 구조물의 전도, 대류 및 복사열을 고려한 비정상 열전달 해석을 수행하였다. 이를 바탕으로 구조해석을 수행하였으며 철근 콘크리트 단면의 위치에 따른 온도분포와 그에 따른 재료의 비선형성을 고려하기 위해 섬유 단면을 사용하였다. 철근콘크리트 부재의 온도에 의한 영향을 고려하기 위해 단면의 각 섬유마다 온도변형률, 비정상상태 변형률, 크리프 변형률 등을 계산하였으며 그에 따른 철근과 콘크리트의 재료모델을 산정하였다. 철근콘크리트부재의 화재표준실험을 통한 결과와 연구결과를 비교하여 제안된 해석모델의 타당성을 검토하였다. 또한 해석결과를 통해 화재 시의 철근콘크리트 부재의 거동특성을 알아보았다. 그 결과 인장철근의 온도가 약 450도 이상 고온에 노출되어 있을 때 철근의 크리프에 의해 부재의 변위를 급격히 증가시킨다. 따라서 피복두께를 증가시켜 철근이 고온에 노출되지 않도록 하는 것이 철근콘크리트 부재의 내화성능에 도움이 된다고 판단된다. 또한 콘크리트의 비정상상태 변형률은 부재 전체의 변위에 크게 영향을 미칠 뿐만 아니라 압축응력을 받는 부분에서 온도에 의한 콘크리트 팽창을 상쇄시키므로 해석 시 반드시 고려해야 할 것으로 판단된다.
