검증

스티프너 플레이트의 화재 온도 검증

08. 09. 2025

Steel

EN (Eurocode)

Connection

CBFEM

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플레이트, 볼트 및 용접부의 강성과 강도를 저감하는 핵심 상태 변수는 온도입니다. 이 문서의 목적은 IDEA StatiCa의 계산 과정을 공개하고 사용된 CBFEM(구성요소 기반 유한요소법) 방법의 투명성을 높이는 것입니다.

소개

화재 해석은 구조 엔지니어에게 일상적인 작업이 아닙니다. 이 문서는 화재 노출 시 연결 모델의 플레이트 온도를 자동으로 계산하는 IDEA StatiCa의 솔루션을 소개합니다.

용접 및 볼트 구성요소는 연결된 플레이트 중 가장 높은 온도를 적용합니다. 가정에 대한 자세한 내용: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design

모델 & 가정

이 연결 지점에서 스티프너의 온도를 검토합니다. 연결부는 화재에 노출되며 최소 15분 R15를 견뎌야 합니다. 시뮬레이션에 사용된 화재 곡선은 "외부 화재 곡선 (EN 1993-1-2)"입니다. 화재 방호가 적용되지 않았다는 점에 유의하시기 바랍니다.

규정 공식

가정은 비보호 강재에 대한 EN 1993-1-2를 기반으로 합니다. 방호 단열재가 없으므로 재료는 화염의 대류 및 복사열에 직접 노출되어 훨씬 빠르게 가열됩니다.

유로코드는 구조 화재 설계에 사용되는 여러 공칭 온도-시간 화재 곡선을 정의합니다:

표준 화재 곡선 (ISO 834 / EN 1991-1-2, Eq. 3.1)
- 일반적이고 심각한 구획 화재를 나타냅니다.
- 적용: 표준 내화 등급 분류 (R30, R60, R90, …). 일반적으로 규정 설계 및 실험실 시험에 적용됩니다.
탄화수소 화재 곡선
- 빠른 온도 상승으로 5분 이내에 약 1100 °C에 도달합니다.
- 적용: 탄화수소(석유, 가스, 연료 저장, 석유화학 산업, 교통량이 많은 터널)가 관련된 화재.
외부 화재 곡선
- 표준 곡선에 비해 낮은 온도 상승, 최대 약 680 °C.
- 적용: 파사드 및 외벽의 화재 노출.
매개변수 화재 곡선 (IDEA StatiCa에 미포함)
- 구획 크기, 환기 및 화재 하중 밀도를 기반으로 합니다.
- 가열 및 냉각 단계를 나타냅니다.
- 적용: 화재 하중 및 환기가 알려진 실제 건물 구획의 성능 기반 설계.

엔지니어의 화재 곡선 선택 방법

규정 준수/내화 등급 요구 시: → 표준 화재 곡선 사용.

석유화학, 터널, 인화성 액체 저장: → 탄화수소 화재 곡선 사용.

파사드, 외부 화재에 노출된 외부 부재: → 외부 화재 곡선 사용.

현실적인 화재 시나리오 (성능 기반 설계): → 매개변수 화재 곡선 사용 (충분한 입력 데이터가 있는 경우).

단면 계수 Am/V

일반 민감도

단면 계수 (Am/V)는 각 플레이트에 대한 중요한 상수입니다. 지배 방정식에서 분자로 나타나며, 온도 증분이 증가하면 시뮬레이션 종료 시 온도에 영향을 미칩니다. 25씩 증분하여 [50, 300] 범위에서 계수의 민감도를 살펴보겠습니다.

스티프너의 값 계산 방법

스티프너를 참조하는 단면 계수 계산은 스티프너 계산 방법론을 명확히 해야 합니다. 플레이트 모서리와 정렬되지 않은 면이 다른 플레이트로 덮여 있는 경우, 덮인 면적은 단면 계수 계산에서 제외해야 합니다. 이 측면을 무시하면 수동 검증과 비교하여 오해를 불러일으키는 결과가 나올 수 있습니다.