화재 중 원형강관의 탄성좌굴 거동 분석

Abstract

Fire resistance of steel structure was very important because it rapidly changed according to temperature. Buckling behavior of steel structure under fire was imperative because it can local buckling failure by reduction of elastic modulus. In this paper, Elastic buck-ling behavior of circular steel tube under fire was investigated through finite element analysis. Parameters for this analysis were selected diameter-thickness ratio, fire exposure area, and fire scenarios. Elastic buckling strength of circular steel tube was rapidly reduced when it was exposed fire. Local buckling was occurred that this can be lead global failure. When fire resistance design of cir-cular steel tube was performed, buckling behavior must be considered.

강재는 온도에 따라서 급격하게 그 물성치가 변하기 때문에 강구조물의 내화설계가 매우 중요하다. 강구조물의 경우 항복파괴도 중요하지만 화재에 의한 국부 혹은 전체의 탄성계수 감소에 의하여 급격한 좌굴강도의 감소가 발생할 가능성이 크기 때문에 이에 대한 거동 분석이 필수적이다. 본 연구에서는 화재 시 원형강관의 직경-두께비, 화재 노출 정도 그리고 화재시나리오에 따른 탄성좌굴특성을 유한요소해석 프로그램을 이용하여 분석하였다. 화재가 발생하여 원형 강관이 화재에 노출될 경우 원래 탄성좌굴 강도에 비해 급격하게 감소하였다. 이와 같이 강구조물에 화재가 발생할 경우에는 국부적인 화재에도 좌굴파괴에 취약해 지기 때문에 전체계의 붕괴로 이어질 수 있어 내화성능 평가 시 좌굴 거동 분석이 반드시 수행되어야 한다.