철근콘크리트 구조물의 화재 - 기구미 노트

 

기출문제

2021년 124회 4교시 1번 : 철근콘크리트 구조 건축물에 화재발생 시 구조물의 피해조사방법과 복구방법을 설명하시오.

2011년 93회 3교시 3번 : 철근콘크리트 구조물의 화재발생시 구조안전에 미치는 영향을 설명하고, 구조물 피해의 조사내용과 복구방법에 대하여 설명하시오

개요

1. 화재시 시멘트페이스트는 80℃ 정도에서 팽창, 110℃에 수축, 750℃에 팽창 되며
2. 골재는 서서히 팽창이 진행, 철근은 가열에 따라 급격히 팽창 한다.
3. 서로 상이한 열팽창현상에 의해 균열, 박락, 폭열현상이 발생

화재(가열온도)가 콘크리트(구조안전)에 미치는 영향

구분	콘크리트의 변화	구조 변화
300℃ 이하	표면 그을림	강도변화 없음
500℃ 이하	표면 그을림	90%정도 강도 저하
600~800℃	복숭아색 변색 알카리성분 상실	80%정도 강도 저하
800~1000℃	회백색 변색	불건전한 상태
1000℃ 이상	담황색 변색	사용불가
1200℃ 이상	콘크리트 용해	사용불가

화재 후 콘크리트 역학적 성질

1. 콘크리트 강도, 정탄성계수, 탄성계수의 저하
2. 화재 직후 저하된 콘크리트 역학적 성질은 시간 흐름에 따라 상당히 자연회복
3. 철근은 300℃ 이상 인장강도 급격히 저하, 400℃ 이상 항복점 없어짐
   그러나 냉각 후 거의 회복하며 500℃ 정도의 가열에서 조금 저하 될 정도
4. PC강재의 경우 500℃에서 인장강도 50%, 항복점은 30% 정도

화재의 조사

1차 조사(육안관찰)

1. 콘크리트의 변색 : 수열온도 추정
2. 폭열의 유무, 폭 및 깊이
3. 균열의 유무, 폭 및 깊이
4. 들뜸이나 박리의 유무
5. 부재의 휨이나 변형
6. 철근의 상태

2차 조사(1차 조사 후 1급 이외의 경우)

1. 반발경도시험
2. 중성화시험
3. 코어채취시험
4. 철근인발시험
5. 진동시험
6. 재하시험
7. 수열온도추정시험

화재 피해 등급의 판단 기준 및 복구방법

등급	기둥	슬래브	보	복구방법
1급	* 미장면 일부 탈락 * 그을음, 연기가 남음	* 달대 천정의 붕괴 * 다소 폭렬, 그을음	* 그을음, 연기가 남음 * 다소 폭렬, 철근 노출	표면만 수리하여 재사용
2급	* 미장면 완전 피해 * 경미한 Con'c 균열 * 핑크색 표면 변색	* 바닥판 10%이하로 폭렬, 철근은 잘 정착되어 있음	* 단부에 폭렬과 주근이 보이고 경미한 균열 * 흑색, 핑크색 표면 변색	콘크리트 일부 보수 및 보강하여 재사용
3급	* 미장면 완전 탈락 * 국부적 폭렬로 다수 철근이 보이나 좌굴없음 * 담황색 표면 변색	* 10% 이상 폭렬이나, 처짐은 크지 않음 * 핑크색 표면 변색	* 폭렬로 주근 50% 보임, 1개 이하의 주근 좌굴 * 수 mm의 균열 * 담황색으로 표면 변색	정밀조사 후 보수 보강 또는 부재의 완전 교체
4급	* 광법위한 폭렬과 1개 이상의 철근이 좌굴 * 기둥의 비틀림이 보임	* 콘크리트는 완전히 탈락해서 처짐이 큼	* 큰 폭렬, 처짐과 파괴로 몇 개의 주근 좌굴 * 담황색, 회색 표면변색	부재 교체로 정상 콘크리트로 고침

대책

1. 내화성질이 우수한 골재 사용
2. 석영질의 골재사용 억제
3. 충분한 피복두께로 단면증대
4. 내화재료나 단열재로 피복
5. 적절한 보수, 보강으로 내력을 증진

연관문제

폭열현상 - 피복두께 - 철골의 내화공법 - 목재의 내화공법 - 방화재료

참고문헌(출처)

• 시설물의 유지관리 / 김양중
• 철근콘크리트 구조물의 화재조사, 진단방법 및 유지관리방안 / 권영진 외 4