내화 한계 상태
내화의 한계 상태는 주로 시공 유형에 따라 결정됩니다. 하중 지지 요소인지 비하중 지지 요소인지, 또는 벽, 기둥, 문인지에 따라 달라집니다. 규정은 여러 한계 상태를 정의합니다. 가장 일반적으로 사용되는 네 가지 유형은 R, E, I, W입니다.
(a) R = 저항 및 안정성, (b) E = 일체성, (c) I = 단열 기능, (d) W = 방화벽
한계 상태 „R" (r저항 및 안정성)
한계 상태 'R'은 모든 하중 지지 구조물(화재 구획 내부에 있는 것 포함)에 적용됩니다. 특히 건물 안정성을 확보하는 구조물에 해당합니다. 이러한 구조물은 화재 중에도 하중 지지 기능을 유지해야 합니다. 한계 상태 'R'의 경우, 구조물이 보 유형인지 슬래브 유형인지는 중요하지 않습니다. R 한계 상태는 벽, 기둥, 보, 지붕 트러스, 도리뿐만 아니라 스티프너 등에 의해서도 충족되어야 합니다.
한계 상태 „E" (일체성)
한계 상태 'E'는 방화 분리 구조물의 모든 표면에 적용됩니다. 화재 시, 화염이 통과하거나 고온 가스가 다른 구획으로 침투할 수 있는 균열이 방화 구획 구조물에 형성되어서는 안 됩니다. 화재 일체성은 화재 구획을 분리하는 방화벽 및 천장, 기타 방화 칸막이 또는 소피트(공정 덕트 등이 있을 수 있는 뒤쪽), 그리고 해당하는 경우 방화 폐쇄재(예: 문)에 의해 충족되어야 합니다.
한계 상태 „I" (단열 기능)
한계 상태 'I'는 화재로부터 멀어지는 쪽 공간의 과도한 가열을 방지하기 위한 표면 방화 분리 구조물에 유효합니다. 가열되지 않는 면 위 또는 인접한 재료는 발화되어서는 안 됩니다. 단열 성능은 특히 화재 구획 사이의 방화벽 및 천장과 같이 견고하게 내장된 평면 구조물에 의해 충족되어야 합니다. 이는 구조물의 양쪽에서 화재가 발생할 수 있고 가열되지 않는 쪽의 사람들이 위험에 처할 가능성이 있는 주로 내부 요소임을 의미합니다. 보호된 피난 경로로 열리는 방화 차단재도 한계 상태 'I'를 준수해야 합니다.
한계 상태 "W" (열복사 제한)
열복사 제한은 표면 방화 분리 구조물에 적용되며, "I"와 유사하지만 요구 사항이 덜 엄격합니다. 한계 상태 'W'는 온도 상승을 방지할 수 없으며, 화재로부터 멀어지는 구조물 면에서 복사되는 열 유속을 어느 정도 제한할 뿐입니다. 그러나 이 복사 열 유속은 화재 확산을 유발하거나 해당 구조물 근처에서 대피하는 사람들을 위험에 빠뜨려서는 안 됩니다. 따라서 15 kW/m2로 제한됩니다.
내화 시간
내화 기간은 구조물이 화재의 영향에 저항하거나 요구되는 한계 상태(또는 복수의 한계 상태)를 충족해야 하는 시간으로 정의됩니다. 내화 기간은 분 단위로 결정됩니다. 기본 분류 기간은 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180분으로 설정됩니다.
내화 중 하중
유로코드에 따르면, 화재 중 극한 하중을 간략하게 ULS 하중 조합의 70%로 고려할 수 있습니다.
내화 방법
설계 방법은 접근 방식, 정확도 및 계산의 복잡성에 따라 다양합니다. 중요한 요소를 분석할 때, 가장 보수적인 방법인 표 방법을 사용할 수 있습니다.
규정 검토가 만족스럽지 않은 경우, 등온선 500 또는 소위 구역 방법과 같은 더 정밀한 방법으로 진행할 수 있습니다. 구조물의 일부 또는 전체 구조물을 분석하는 경우, 전도, 대류 또는 복사와 같은 수치 시뮬레이션을 사용할 수 있습니다.
표 방법의 기본 가정
- 기본적으로 모든 값은 규산질 골재(화재 영향에 가장 취약)에 대한 것입니다
- 석회석 골재의 경우, 최소 요구 골재 치수를 10% 줄일 수 있습니다
- 콘크리트의 함수율은 3% 미만이어야 하며, 그렇지 않으면 폭발적 박리 위험이 있습니다
- 콘크리트 철근의 임계 온도는 500 °C입니다
- 프리스트레스 철근의 임계 온도는 400 °C(봉강) 또는 350 °C(텐던 및 와이어)입니다
- 표면으로부터 철근의 축 거리는 70 mm 미만이어야 하며, 그렇지 않으면 표면 철근을 고려해야 합니다
- 철근이 여러 층인 경우, 가장자리로부터의 평균 축 거리를 계산하며, 어떤 층의 최소 축 거리도 최소한 R30 기준을 충족해야 합니다
- 표의 값 사이에서 선형 보간이 가능합니다
- 표에 제시된 값은 최솟값이며 유로코드에 따른 설계 원칙도 준수해야 합니다
기둥
기둥은 일반적으로 방법 A 또는 B를 사용하여 규정 검토됩니다. 어떤 방법을 사용할지는 전적으로 엔지니어의 선택에 달려 있습니다. 규정 검토는 주로 수직 압력을 받는 기둥 및 가새 구조물에 유효합니다.
방법 A
- 최대 유효 길이는 3 m입니다.
- 유효 길이는 최상층의 경우 0.7*L, 각 추가 층의 경우 0.5*L입니다.
- 초기 불완전성은 단면 높이의 15% 미만입니다.
- 최대 철근 면적은 콘크리트 단면적의 4% 미만입니다.
방법 B
- 이 방법은 가새 구조물에만 유효합니다.
- 기둥의 유효 길이는 3미터 이상일 수 있습니다.
보
보 요소의 규정 검토는 직사각형, T형 또는 I형 단면에 대해서만 가능합니다. 다음 단계에서는 단순 지지 보 또는 연속 보를 구분해야 합니다.
슬래브
보 요소와 마찬가지로, 단순 지지 슬래브 또는 연속 슬래브 중에서 선택해야 합니다. 또 다른 측면은 벽 또는 기둥에 의해 생성된 지지부를 구분합니다.
a) 1방향 슬래브, b) 2방향 슬래브, c) 연속 슬래브 - 벽, d) 연속 슬래브 - 기둥
벽
- 높이 대 두께 비율은 40 미만이어야 합니다
- 내화 EI – 일체성 및 단열 기능, 비하중 지지
- 내화 REI – 일체성 및 단열 기능, 하중 지지 기능
요약
구조물의 내화 규정 검토를 위해 표 방법이 주로 선호되며, 이를 통해 엔지니어는 매우 빠르게 합격/불합격 상태를 얻을 수 있습니다. 등온선 500 또는 구역 방법과 같은 고급 방법도 자주 사용됩니다. 고급 방법은 기둥, 보, 벽 또는 슬래브와 같은 중요한 요소가 표 방법에서 불합격할 때 사용됩니다. 전도, 대류 또는 복사와 같은 수치 시뮬레이션 방법은 주로 학술 환경에서 적용됩니다. IDEA StatiCa RCS에는 앞서 언급한 표 방법이 포함되어 있습니다. IDEA StatiCa의 개발은 분석을 표 방법에서 수치 방법 수준으로 발전시키고 있습니다. 따라서 가까운 미래에 IDEA StatiCa Member에서 비정상 열전도 분석을 기대할 수 있습니다.
