This paper introduces a numerical approach to evaluate RC structural members exposed to fire, and the introduced numerical approach is composed of two analysis procedures of the heat transfer analysis and proceeding nonlinear structural analysis. After determination of the temperature distribution across the section through the heat transfer analysis, the nonlinear analysis is followed. Material nonlinearities induced from cracking of concrete and yielding of steel are considered on the basis of the fiber section approach which can effectively take into account the change in material properties depending on the temperature. In advance, non-mechanical strains such as thermal strain and creep in concrete and steel and transient strain in concrete are implemented in defining the strain field. Correlation studies between experimental data and numerical results are performed to verify the efficiency of the introduced numerical method. And, comparison studies with design codes of ACI 216R-89(Guide for determining the fire endurance of concrete elements) and EN1992-1-2(EUROCODE2, Design of concrete structures part 1-2: General rules-structural fire design) is also added to check the relative conservativeness in design codes for RC members such as Beam, Columns. Moreover, Conduct research for the fire behavior of RC frame structures exposed to fire.
본 논문에서는 화재에 노출된 철근콘크리트 구조물의 거동 연구를 위한 수치 해석 접근법을 소개하였다. 본문에서 제안한 수치 해석 접근은 열전달해석과 비선형구조해석으로 나뉜다. 먼저, 열전달해석을 통해 시간에 따른 단면 온도 분포를 산정한다. 그리고 단면 온도 정보를 비선형 구조 해석에 활용한다. 콘크리트 균열, 철근의 항복 및 온도에 따른 각 섬유 단면에서의 재료 성질 변화 등 재료 비선형을 고려하였다. 그리고 섬유단면 내 온도 분포를 이용하여 콘크리트의 열팽창 변형률, 크리프 변형률, 비정상상태 변형률과 철근의 열팽창 변형률, 크리프와 같은 비역학적 변형률을 고려하였다. 제안한 수치 모델을 검증하기 위해 부재 화재 실험값과 수치 해석값의 비교 연구를 수행하였다. 그리고 화재에 노출된 단순보와 기둥 부재를 대상으로 ACI 216R-89(Guide for determining the fire endurance of concrete elements), EN1992-1-2(EUROCODE2, Design of concrete structures part 1-2: General rules-structural fire design) 와 같은 설계 규준을 활용하여 계산한 설계값과 해석값을 비교함으로써 제시하고 있는 설계 규준이 상대적으로 보수적인지 아닌지 확인하였다. 더 나아가 화재에 노출된 철근콘크리트 프레임 구조물의 거동에 대해서 연구하였다.
