표제지

목차

8세세부과제 - 지하구조물 재해손상 대응기술 개발 2

제출문 3

요약문 4

SUMMARY 16

목차 24

제1장 서론 46

제1절 연구개발의 필요성 46

1. 기술적 측면 46

2. 경제·산업적 측면 47

제2절 연구목표 및 연구내용 48

1. 최종 연구목표 48

2. 연구의 내용 및 세부추진계획 48

제3절 연구추진체계 51

제2장 연구개발 수행 내용 및 결과 52

제1절 국내 및 국외의 관련기술 기술동향 52

1.1. 국내 기술동향 52

1.2. 국외 기술동향 54

1.2.1. 지하구조물에서의 재해발생현황 54

1.2.2. 유럽의 기술동향 61

1.2.2.1. EUREKA 프로젝트 61

1.2.2.2. 5th Framework 프로그램 63

1.2.3. 미국 및 일본의 기술동향 66

1.3. 기술동향 분석 결론 68

제2절 지하구조물의 화재손상 개요 70

2.1. 고온하에서 콘크리트의 제반특성 70

2.1.1. 화재시나리오 70

2.1.2. 폭렬(explosive spalling) 71

2.1.2.1. 폭렬의 개요 71

2.1.2.2. 폭렬의 발생메커니즘 72

2.1.3. 고온하에서 콘크리트의 물리적·화학적 성질 73

2.1.4. 고온하에서 콘크리트의 역학적 성질 77

2.2. 국내·외 화재손상실험 79

2.2.1. 국내 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 화재실험 79

2.2.2. HOCHTIEF의 화재실험 80

2.2.3. 일본 교토대학교(Kyoto University)의 화재실험 83

제3절 지하공간 화재 모의시험용 가열로의 제작 88

3.1. 제작 배경 88

3.2. 국외 화재 모의시험용 가열로 조사 89

3.3. 국산 지하공간 화재 모의시험용 가열로의 설계 및 제작 92

3.4. 예비화재시험 97

3.4.1. 화재시험조건 및 과정 97

3.4.1.1. 쉴드터널 콘크리트 세그먼트 시험편 제작 97

3.4.1.2. 가열로 준비 100

3.4.2. 화재시험 결과 및 분석 101

3.4.2.1. 1차 시험 101

3.4.2.2. 2차 시험 106

3.5. 소결론 131

제4절 지하구조물 시공재료별 화재손상실험 134

4.1. 화재 모의시험용 시험체 제작 136

4.1.1. 무근 콘크리트 시험체 137

4.1.2. 철근 콘크리트 시험체 139

4.1.3. 콘크리트 세그먼트 시험체 139

4.1.4. 숏크리트 시험편 142

4.2. 모의 화재시험 방법 145

4.3. 모의 화재시험 결과 147

4.3.1. 시공재료별 화재 온도이력 특성 147

4.3.1.1. 무근 콘크리트 147

4.3.1.2. 철근 콘크리트 150

4.3.1.3. 콘크리트 세그먼트 150

4.3.1.4. 숏크리트 154

4.3.1.5. 정리 156

4.3.2. 시공재료별 화재 손상특성의 모델화 160

4.4. 소결론 193

제5절 내화재료에 의한 싱글쉘 터널의 마감구조 제안 194

5.1. 싱글쉘 터널 194

5.2. 터널용 내화대책 197

5.3. 내화재료에 의한 싱글쉘 터널의 마감구조 개념 199

제6절 화재손상 지하구조물의 손상 조사방법 검토 202

6.1. 온도에 따른 콘크리트의 손상 204

6.2. 화재후 구조물의 손상평가 순서 206

6.3. 화재후 구조물의 손상조사 방법 208

6.3.1. 비파괴조사방법(Non-Destructive Testing) 209

6.3.1.1. 색에 의한 방법 209

6.3.1.2. 반발경도법 211

6.3.1.3. 초음파법 214

6.3.1.4. 충격반향법(Impact echo) 215

6.3.2. 파괴조사방법(Destructive Testing) 216

6.3.2.1. 압축강도시험 216

6.3.2.2. 물리·화학적 방법 217

6.3.3. 국부파괴조사방법(Partial Destructive Method) 219

6.3.3.1. Thermogravimetric test와 Dilatometry test 219

6.3.3.2. Thermoluminescence test(TL) 220

6.3.3.3. 천공저항시험(Drilling resistance test) 221

6.4. 화재후 구조물의 손상평가 223

제7절 현장용 지하구조물 화재손상 평가기법의 개발 226

7.1. 실내시험용 천공 조사장치 제작 226

7.1.1. 1차 제작장비 227

7.1.2. 1차 수정된 장비 230

7.1.3. 2차 수정 장비 231

7.2. 시험체 제작 234

7.3. 시험방법 235

7.4. 천공 저항시험의 측정조건설정 238

7.4.1. 분당회전수(rpm)의 설정 238

7.4.2. 비트크기 및 관입속도의 결정 239

7.5. 시험결과 요약(3차년도) 242

7.5.1. 반발경도시험결과 247

7.5.2. 초음파속도시험 248

7.5.3. 압축강도시험결과 250

7.5.4. 천공저항시험결과 251

7.5.4.1. 모르타르블록시험체의 결과 251

7.5.4.2. 콘크리트블록시험체의 결과 252

7.5.5. 각 시험결과의 비교 255

7.6. 천공저항시험에 의한 화재손상 구간 추정 259

7.6.1. 화재시험편 제작 259

7.6.2. 화재시험편에 대한 화재손상 구간 추정 260

7.6.3. 다층 모르타르시험체에 대한 임계구간 추정 263

7.7. 현장 화재손상 평가 기법의 보완(4차년도) 266

7.7.1. 개요 266

7.7.2. 천공저항시험법의 제안과 현장용 천공저항시험장비의 제작 267

7.7.2.1. 천공저항시험법의 개념 267

7.7.2.2. 천공저항시험장비의 제작 269

7.7.3. 천공저항시험장비의 D/B보완 272

7.7.4. 천공저항시험장비의 현장적용 280

7.8. 소결론 283

제8절 지하구조물 화재손상구간의 안정성 평가 286

8.1. 화재에 의한 구조물의 손상 286

8.2. 지하구조물 화재손상구간에 대한 기존의 안정성평가 방법 288

8.3. 지하구조물 화재손상구간의 안정성평가를 위한 해석기법의 개발 291

8.3.1. 요소제거모델(element elimination model or null model)개발 291

8.3.2. 열전달해석 이론과 유한요소 정식화 294

8.3.3. 요소제거모델을 적용한 열-역학 연동해석 과정 297

8.3.4. 요소제거모델의 적용을 위한 변수해석 299

8.3.4.1. 입력변수 및 해석조건 299

8.3.4.2. 변수해석 302

8.4. 지하구조물 화재손상구간 안정성 평가 310

8.4.1. NATM 터널라이닝 구조해석 310

8.4.2. 열-역학 연동해석에 의한 NATM 터널라이닝의 화재 후 안정성 평가 314

8.4.3. 쉴드 세그먼트 터널라이닝 구조해석 318

8.4.4. 열-역학 연동해석에 의한 쉴드 세그먼트 터널라이닝의 화재 후 안정성 평가 322

8.4.5. BOX 구조물 구조해석 325

8.4.6. 열-역학 연동해석에 의한 개착터널 BOX구조물의 화재 후 안정성 평가 329

8.5. 화재규모와 지하구조물 형식에 따른 구조물 벽면의 화재온도이력 도출 334

8.5.1. 개요 334

8.5.2. CFD(Computational Fluid Dynamics) 334

8.5.3. 이산화 방법 336

8.5.4. 난류모형(Turbulence model) 336

8.5.5. 부력항 모델 337

8.5.6. 화재 모델 338

8.5.7. FLUENT 338

8.5.8. 해석입력값 및 프로그램 기법 339

8.5.9. 지하구조물 형식 340

8.5.10. 화재 및 제연시나리오 342

8.5.11. CFD해석결과 345

8.5.14. 화재온도이력 도출 결과 요약 351

8.6. 화재규모와 지하구조물 형식별 열-역학연동해석결과 352

8.6.1. 개요 352

8.6.2. 새로운 대류열전달계수 도출 353

8.6.3. 화재규모와 지하구조물 형식별 열-역학연동해석 357

8.7. 소결론 362

제9절 지하구조물의 보수보강 364

9.1. 보수보강의 개요 364

9.2. 보수·보강의 목적 및 주요 고려사항 366

9.3. 현행 보수·보강공법의 조사 및 검토 370

9.3.1. 현행 지하구조물 화재손상 구간의 진단과정 370

9.4. 보수·보강 설계 374

9.4.1. 보수·보강 설계절차 및 흐름 374

9.4.2. 보수·보강의 범위 376

9.4.3. 보수설계 376

9.4.4. 보강설계 377

9.5. 구조물 보수·보강공법 378

9.5.1. 보수공법 378

9.5.1.1. 보수공법의 분류 378

9.5.1.2. 보수공법상세 380

9.5.1.3. 보수재료 385

9.5.2. 보강공법 388

9.5.2.1. 보강공법의 종류 389

9.5.2.2. 보강재료 400

9.4. 소결론 402

제3장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 403

제1절 연구개발목표 및 평가의 착안점 403

1. 최종 목표 403

2. 연차별 연구목표 및 내용 404

3. 평가의 착안점 405

제2절 연구개발 목표의 달성도 407

1. 연구개발 목표의 달성도 407

2. 계획대비 수행실적 411

3. 연구성과 412

제4장 연구개발결과의 활용계획 415

제1절 추가연구의 필요성 및 타 연구에의 응용 415

제2절 연구의 파급효과 및 기대효과 416

1. 기술적 측면 416

2. 경제·산업적 측면 416

제3절 활용계획 417

제4절 연구개발계획서 대비 실적 419

제5장 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 420

제6장 참고문헌 423

부록 427

〈부록 I〉 화재규모와 지하구조물 형식별 구조물 단면의 온도분포 427

〈부록 II〉 화재시나리오와 지하구조물 형식별 구조물 단면에서의 온도와 등가응력 449

판권기 458

9세세부과제 - 터널구조물 내화설계 요소기술개발 459

제출문 460

요약문 461

SUMMARY 471

목차 484

Table of Contents 493

제1장 서론 504

제1절 연구개발의 필요성 504

1. 기술적 측면 505

2. 경제적 측면 506

제2절 연구목표 및 범위 507

1. 최종 연구목표 및 범위 507

2. 연구목표 및 범위(3차년도: 2005.12~2006.12) 508

3. 연구목표 및 범위(4차년도: 2006. 12 ~ 2007. 12) 508

4. 연구목표 및 범위(5차년도: 2007. 12 ~ 2008. 12) 508

제3절 연구추진체계 509

제2장 국내·외 기술개발 현황 511

제1절 국내기술동향 511

제2절 국외기술동향 512

제3장 연구개발 수행내용 및 결과 514

제1절 도로터널 화재사고사례 및 기술동향분석 514

1. 국내 도로터널 화재사고사례 514

2. 국외 터널화재 사고사례 분석 518

3. 주요터널 화재사고 분석결과 525

제2절 터널방재 실물실험 인프라 구축(시설&장비) 527

1. 터널방재 실물화재 실험시설 구축 527

2. 터널화재 콘크리트 폭렬실험장비(재하연동) 535

제3절 콘크리트 터널라이닝 화재실증실험 539

1. 콘크리트 내부 수분함유량 측정실험 540

2. 터널화재조건 콘크리트 라이닝 공극압력 측정실험 542

3. 화재강도에 따른 콘크리트 고온 화재성상실험 545

4. 하중재하조건 터널라이닝 폭렬실험 551

5. 터널화재조건 콘크리트 라이닝 내화성능확보조건 도출실험 556

제4절 터널구조물 내부 열역학적 특성예측(FDS) 563

1. 전산해석 이론식 및 제반조건 564

2. 자동차 화염원에 의한 내부 열환경 예측(6MW) 577

3. 도로터널 방재시설기준에 의한 내부 열환경 예측(20MW) 581

4. Runner Hammer 실물실험기준 내부 열환경 예측(200MW) 587

제5절 콘크리트 터널라이닝 FE수치해석 594

1. 콘크리트 폭렬메카니즘 이론적 고찰 594

2. 터널라이닝 FE수치해석기법 확립 597

제6절 콘크리트 터널라이닝 내화시험규격작성 605

1. 적용범위 605

2. 인용규격 605

3. 용어정리 606

4. 화재하중 606

5. 시험 조건 607

6. 시험체 크기 607

7. 콘크리트 재료물성 기준 608

8. 열전대 609

9. 시험체 준비 및 보관 613

10. 가열로 615

11. 화재시험 절차 616

12. 시험 수행중 주요 고려 항목 617

13. 부가적 고려 항목 619

14. 시험성적서 620

제7절 도로터널 구조물 내화설계 지침제시 623

1. 총칙 624

2. 도로터널 구조물 한계온도 및 내화설계 지침 626

3. 도로터널 구조물 제반조건에 따른 화재시나리오 적용기준 629

4. 도로터널 내화자재 유형별 성능기준 631

5. 도로터널 내화자재 시공지침 633

6. 국내·외 침매터널 내화설계 CASE 분석 636

제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 641

제1절 연구개발 목표 및 평가의 착안점 641

1. 최종목표 641

2. 연차별 연구목표 및 평가의 착안점 641

제2절 연구개발 목표의 달성도 642

1. 연구개발 목표의 달성도 642

2. 상기평가의 착안점에 따른 달성도 자체평가 643

3. 계획대비 수행실적 645

4. 연구성과 646

제5장 연구개발결과의 활용계획 648

제1절 추가연구의 필요성 및 타연구에의 응용 648

제2절 연구의 파급효과 및 기대효과 649

1. 기술적 측면 649

2. 경제·산업적 측면 650

제3절 활용계획 651

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 655

제1절 화재관련 국외 주요 수치 해석적 연구 655

제2절 화재관련 FE 수치해석 프로그램 특성 고찰 658

1. VULCAN(FE 수치해석 프로그램 ) 658

2. SAFIR(FE 수치해석 프로그램) 659

3. ABAQUS (상용 FE 프로그램 ) 660

제3절 선진 외국의 Eurocode제정을 통한 설계지침 제시 661

제7장 참고문헌 665

판권기 671

8세세부과제 - 지하구조물 재해손상 대응기술 개발 31

표 1.1. 일본 도로터널에서의 차종·원인별 화재발생 상황(1977~1994) 57

표 1.2. 일본 철도터널에서의 화재발생상황 (1977~ 1994) 57

표 1.3. 일본 터널연장에 따른 화재사고 발생빈도 58

표 1.4. 국외 지하구조물의 대형화재발생사고 현황 60

표 1.5. 일본의 대표적인 터널화재실험 66

표 2.1. 시멘트 경화체나 골재의 화학적 변화 74

표 2.2. 부재의 표준적인 사용한계온도 79

표 2.3. 시험체 및 폴리프로필렌 섬유의 특성 79

표 3.1. 해외의 대표적인 터널화재실험 사례 89

표 3.2. 지하공간 화재 모의시험용 수평 가열로의 주요 사양 92

표 3.3. 화재시험에 사용된 콘크리트 세그먼트 시험편의 배합설계 97

표 3.4. 콘크리트 시험편 가열면으로부터의 열전대 깊이 98

표 3.5. 2차 시험시의 주요 측정 결과 108

표 3.6. 각종 부재의 표준 사용한계온도 108

표 3.7. 시멘트 경화체와 골재의 화학적 변화 109

표 3.8. 2차 화재시험후 시험편에서 회수된 코어길이와 폭렬 추정 심도 116

표 3.9. XRD 및 SEM 시편의 구분 120

표 3.10. 수화생성물 및 반응생성물의 주요 피크 지표 121

표 4.1. 지하구조물 시공법에 따른 시공재료와 용도 134

표 4.2. 화재시에 예상되는 지하구조물의 피해와 주변에의 영향 135

표 4.3. 2차년도의 주요 연구수행 내용 136

표 4.4. 철근 및 무근 콘크리트 시험편의 배합설계(설계강도 24kgf/cm2) 138

표 4.5. 세그먼트 콘크리트 시험편의 배합설계(설계강도 420kgf/cm2) 141

표 4.6. 숏크리트 시험편의 배합설계 (설계기준강도 4.5N/mm2) 142

표 4.7. 시공재료별 최대 단면손실 깊이 157

표 4.8. 경과시간에 따른 무근 콘크리트 시험체 내부의 온도변화에 대한 모델 상수 162

표 4.9. 경과시간에 따른 철근 콘크리트 시험체 내부의 온도변화에 대한 모델 상수 163

표 4.10. 경과시간에 따른 쉴드 세그먼트 콘크리트 시험체 내부의 온도변화에 대한 모델 상수 164

표 4.11. 경과시간에 따른 숏크리트 시험체 내부의 온도변화에 대한 모델 상수 165

표 4.12. 목표온도에 따른 시공재료별 평균 중량손실율 171

표 4.13. 목표온도 단계별 설계강도 24MPa 콘크리트의 역학적 특성 변화 172

표 4.14. 목표온도 단계별 설계강도 40MPa 콘크리트의 역학적 특성 변화 172

표 4.15. 목표온도 단계별 숏크리트의 역학적 특성 변화 173

표 6.1. 부재의 표준적인 사용한계온도 205

표 6.2. 각 국의 콘크리트 부재 사용한계 온도기준 206

표 6.3. 터널 구조용부재의 사용한계온도(ITA, 2004) 206

표 6.4. 표면최대온도에 따른 콘크리트의 영구변색 208

표 5.5. 화재후 콘크리트 구조물의 점검방법 210

표 6.6. 타격 방향에 따른 보정 212

표 6.7. 재령에 대한 보정(재령계수, α) 213

표 6.8. 초음파 전달속도와 콘크리트의 품질 215

표 6.9. 코어강도의 높이/직경비에 의한 보정계수 217

표 6.10. 외관조사를 통한 콘크리트 구조물에서의 화재손상 등급 224

표 6.11. 안전점검 및 정밀안전진단 평가기준 225

표 6.12. 안전점검 및 정밀안전진단지침 5.1항(건설교통부 고시 제1999-409호, 99.12) 225

표 7.1. 실내시험용 천공 조사장치 주요구성품의 사양 227

표 7.2. 실내시험용 천공 조사장치 주요구성품의 사양(2차 수정) 232

표 7.3. 모르타르 및 콘크리트 배합표 234

표 7.4. 측정조건별 평균, 표준편차 및 분산계수 241

표 7.5. 반발경도시험 결과 247

표 7.6. 초음파속도시험결과 249

표 7.7. 압축강도시험결과 250

표 7.8. 시험체별 천공결과의 평균 및 표준편차, 분산계수 252

표 7.9. 콘크리트블록시험체에서 거리에 따른 반력값의 변화면적 255

표 7.10. 무근 콘크리트 시험편의 배합설계(설계강도 240 kgf/cm2) 259

표 7.11. 제작된 천공저항시험 장치의 주요 사양 270

표 7.12. 모르타르에 대한 천공저항시험결과 274

표 7.13. 모르타르의 역학적 특성 측정결과 275

표 7.14. 콘크리트에 대한 천공저항시험 결과 276

표 7.15. 콘크리트의 역학적 특성 측정결과 277

표 8.1. 부재의 표준적인 사용한계온도 288

표 8.2. 화재시 차량별 발생가능한 최대온도(PIARC,1999) 289

표 8.3. 열-역학 연동해석에 사용된 입력변수 300

표 8.4. 온도에 따른 콘크리트의 역학적 특성 변화 (설계강도 24MPa) 301

표 8.5. 온도에 따른 콘크리트의 역학적 특성 변화 (설계강도 40 MPa) 301

표 8.6. 각 라이닝의 수치해석을 위한 설계 일반사항 310

표 8.7. 허용응력산정 311

표 8.8. 지반반력계수산정 311

표 8.9. NATM 터널 라이닝에 대한 작용하중 조합 312

표 8.10. NATM 터널 라이닝의 작용하중 산정 312

표 8.11. NATM터널 라이닝의 단면력 최대치 산정결과 314

표 8.12. NATM터널 라이닝 작용응력 검토 314

표 8.13. 각 화재시나리오에서 NATM 터널라이닝에 발생하는 최대응력과 최종 해석단계에서의 최대응력 317

표 8.14. 최종 해석단계에서의 NATM 터널라이닝 최대응력과 허용응력의 검토(RABT) 317

표 8.15. 최종 해석단계에서의 NATM 터널라이닝 최대응력과 허용응력의 검토(RWS) 318

표 8.16. 쉴드 세그먼트 라이닝의 허용응력산정 318

표 8.17. 쉴드 세그먼트 라이닝에 대한 지반반력계수산정 318

표 8.18. 쉴드 세그먼트 라이닝 작용하중 조합 319

표 8.19. 쉴드 세그먼트 라이닝의 작용하중 산정 319

표 8.20. 쉴드 세그먼트 터널라이닝의 최대 단면력 산정결과 320

표 8.21. 쉴드 세그먼트 라이닝의 발생응력 검토 321

표 8.22. 각 화재시나리오에서 쉴드 세그먼트 터널라이닝에 발생하는 최대응력과 최종 해석단계에서의 최대응력 325

표 8.23. 최종 해석단계에서의 세그먼트 라이닝의 최대응력과 허용응력의 검토(RABT 시나리오) 325

표 8.24. 최종 해석단계에서의 세그먼트 라이닝의 최대응력과 허용응력의 검토(RWS 시나리오) 325

표 8.25. 지하수위에 따른 지반의 단위중량과 지반물성치 326

표 8.26. 개착터널 BOX구조물 작용하중 조합 327

표 8.27. 개착터널 BOX구조물의 작용하중 산정 327

표 8.28. 강도 감소계수 329

표 8.29. 개착터널 BOX구조물의 소요강도와 설계강도 329

표 8.30. 각 화재시나리오에서 개착터널 BOX구조물에 발생하는 최대응력과 최종해석단계에서의 최대응력 332

표 8.31. 최종 해석단계에서의 세그먼트 라이닝의 최대응력과 허용응력의 검토(RABT 시나리오) 333

표 8.32. 최종 해석단계에서의 세그먼트 라이닝의 최대응력과 허용응력의 검토(RWS 시나리오) 333

표 8.33. 지하구조물 내부의 가스(gas)에 대한 열전달관련 물성 값 340

표 8.34. 프로그램 기법 340

표 8.35. 화재규모와 지하구조물 형식별 구조물 단면의 화재손상 추정표 360

표 9.1. 보수·보강의 계획, 조사, 설계상의 검사항목 365

표 9.2. 화재손상 콘크리트의 보수·보강 개념 366

표 9.3. 보수보강 공법 선택 시의 고려항목 367

표 9.4. 화재손상 지하구조물의 보수·보강 공법 선정표 368

표 9.5. 국내 지하구조물 화재 구간에 적용된 주요 보수·보강공법들의 특징 (윤태국, 2008) 369

표 9.6. 현행 터널별 결함점수 및 결함지수 산정기준 371

표 9.7. 현행 지하구조물 안전점검 및 정밀안전진단 평가기준 373

표 9.8. 현행 지하구조물 종합평가등급기준 374

표 9.9. 대구지하철, 인천국제공항철도 및 온수역 화재구간 평가사례 374

표 9.10. 균열에 따른 보수공법의 분류 378

표 9.11. 표면 피복용 보수재료의 종류 381

표 9.12. 보수공법과 재료 385

표 9.13. 보수재료의 종류와 적용 가능한 보수공법 386

표 9.14. 수지계 보수재료와 성능 387

표 9.15. 강판접착공법의 개요 390

표 9.16. 균열 보수·보강 공법 396

표 9.17. 구체 결함·손상·열화부의 단면 보수·보강 공법 397

표 9.18. 누수 보수용 주입공법 398

표 9.19. 누수 보수용 방수공법 399

표 9.20. 보강공법과 재료 401

표 9.21. 보강재료의 물성 비교 402

9세세부과제 - 터널구조물 내화설계 요소기술개발 488

〈표 1.1.1〉 국내·외 터널화재로 인한 보수기간과 피해금액 506

〈표 2.1.1〉 국내의 내화설계 관련 기준 511

〈표 2.2.1〉 해외에서의 화재안전 관련개발 현황 512

〈표 3.1.1〉 터널내 발생 화재사고 및 인명피해 현황 515

〈표 3.1.2〉 도로유형별 화재사고 현황 516

〈표 3.1.3〉 터널연장별 위치별 화재사고 현황 517

〈표 3.1.4〉 각국의 터널별 사고발생율(건/108 Veh·km) 518

〈표 3.1.5〉 기준 및 설계적용 터널화재사고 발생율(건/108 Veh·km) 519

〈표 3.1.6〉 세계의 주요 터널사고 사례 520

〈표 3.1.7〉 각 나라의 기준 화재강도와 국내 기준 비교 525

〈표 3.1.8〉 주요 터널화재 분석결과 526

〈표 3.2.1〉 터널방재 실물실험시설 내화보드 물성 534

〈표 3.3.1〉 조강 시멘트의 재료적 특성 540

〈표 3.3.2〉 수분함유량 측정 및 습도 측정 결과 542

〈표 3.3.3〉 골재상태 및 양생방법에 따른 수분함유량 측정 542

〈표 3.3.4〉 콘크리트 터널라이닝 배합설계 544

〈표 3.3.5〉 화재강도에 따른 콘크리트 내부 공극압력 측정결과 545

〈표 3.3.6〉 사용골재 재료적 특성 548

〈표 3.3.7〉 PC패널 라이닝 배합설계 549

〈표 3.3.8〉 PC패널 라이닝 재료실험결과 549

〈표 3.3.9〉 화재조건별 콘크리트 라이닝의 화재손상범위 분석결과(ITA, 380℃) 551

〈표 3.3.10〉 하중재하조건 실험변수 552

〈표 3.3.11〉 PC패널강도&재하하중에 따른 화재손상분석(MHC 120분, D-200mm) 556

〈표 3.3.12〉 터널라이닝 배합설계(내화성능 도출실험) 557

〈표 3.3.13〉 실험변수(내화성능 도출실험) 558

〈표 3.3.14〉 사용된 내화보드의 물성 558

〈표 3.3.15〉 내화피복 유·무에 따른 터널라이닝 내화성능확보 조건(RWS 120분) 562

〈표 3.4.1〉 차종별 화재강도 및 성장시간 571

〈표 3.4.2〉 화재강도(측정치 및 각 기준의 권고치) 573

〈표 3.5.1〉 고강도 콘크리트 고온화재조건 열팽창율 603

〈표 3.5.2〉 고강도 콘크리트 고온화재조건 압축강도 저감계수 603

〈표 3.5.3〉 고강도 콘크리트 고온화재조건 탄성계수 저감계수 603

〈표 3.7.1〉 차량유형(화염원 조건)에 따른 최대 화재강도(PIARC) 629

〈표 3.7.2〉 차량유형에 따른 터널화재영향조건 분류(ITA) 630

〈표 3.7.3〉 도로터널 제반조건에 따른 화재시나리오 적용(PIARC-ITA) 630

〈표 3.7.4〉 도로터널구조물 내화처리방안 631

〈표 3.7.5〉 도로터널 내화자재 유형에 따른 시공/고정방법(ITA) 636

〈표 3.7.6〉 국외의 대표적인 터널화재 사고현황 637

〈표 3.7.7〉 침매터널에 사용되는 재료의 내화온도 638

〈표 3.7.8〉 내화코팅에 대한 성능요구조건 638

〈표 3.7.9〉 싱가포르 침매터널에 사용되는 내화재료의 특성 639

〈표 3.7.10〉 부산-거제간 침매터널에 사용되는 내화재료의 특성 640

8세세부과제 - 지하구조물 재해손상 대응기술 개발 36

그림 1.1. 대구지하철 중앙로역 피해현황 53

그림 1.2. 일본에서의 터널 화재사고 건수의 추이 55

그림 1.3. 국외 연도별 화재발생건수 55

그림 1.4. 국외 도로터널 및 철도터널별 화재발생 비율 56

그림 1.5. 국외 화재원인별 화재발생 건수 57

그림 1.6. 터널연장에 따른 국외의 화재발생 건수 58

그림 1.7. 소화까지의 시간별 화재건수 59

그림 1.8. 차종별 화재 발생 건수 59

그림 1.9. 몽블랑 터널화재사고 60

그림 1.10. 고타드 터널화재사고 61

그림 1.11. 터널에서 내화수준의 기본적 단계 67

그림 2.1. 국외의 지하공간 화재시 시간-온도곡선 71

그림 2.2. 폭렬의 발생 메커니즘 73

그림 2.3. 고온에서 콘크리트의 물리·화학적 변화 75

그림 2.4. 온도상승후의 콘크리트 압축강도 변화 (TNO, 1998) 78

그림 2.5. HOCHTIEF 소형 시편(2004) 81

그림 2.6. 섬유량에 따른 폭렬의 발생깊이(HOCHTIEF, 2004) 81

그림 2.7. HOCHTIEF 실내 실물크기 시험장치 82

그림 2.8. HOCHTIEF 실내 실물크기 실험결과 82

그림 2.9. 피복두께별 최대온도분포 83

그림 2.10. 합성 세그먼트(Ono, 2004) 84

그림 2.11. 가열로에 설치된 시편(Ono, 2004) 84

그림 2.12. 내화대책을 사용하지 않은 시편의 화재 후 모습 85

그림 2.13. 내화대책을 하지 않은 시편의 표면온도 85

그림 2.14. 내화재를 사용한 시편의 표면온도 86

그림 2.15. 화재실험 후 시편의 압축강도와 탄성계수의 변화 87

그림 2.16. 화재실험 후 시편에 발생한 탄화 87

그림 3.1. 독일 TU Braunschweig의 실대형 화재모형실험장비 90

그림 3.2. 일본 태평양시멘트 중앙연구소의 터널화재 실험용 수평 가열로 91

그림 3.3. 폭렬 관찰을 위한 영상장비 및 온도 계측장비 92

그림 3.4. 지하공간 화재 모의시험용 가열로 도면 93

그림 3.5. 지하공간 화재 모의시험용 가열로 전경 95

그림 3.6. 가열로 측면 구성 95

그림 3.7. 가열로 후면부 구성 96

그림 3.8. 가열로 내부 96

그림 3.8. 콘크리트 시험편내 열전대 위치 98

그림 3.9. 시험편 몰드내 열전대 설치 99

그림 3.10. 콘크리트 타설 99

그림 3.11. 시험편 진동다짐 99

그림 3.12. 시험편 표면 마무리 100

그림 3.13. 증기양생로 100

그림 3.14. 가열로 상부에 설치된 초고온 내화단열재 100

그림 3.15. 화재시험 준비완료후 장면 101

그림 3.16. 1차 화재시험시 제어용 열전대에서 측정된 온도이력곡선 102

그림 3.17. 1차 화재시험시 측정된 깊이별 온도이력곡선 103

그림 3.18. 1차 화재시험시 폭렬이 발생한 부분의 온도이력곡선 104

그림 3.19. 시간경과에 따른 깊이별 온도변화 (1차 화재시험) 105

그림 3.20. 화재 시험시 시험편 표면에 발생한 균열 (1차 시험) 105

그림 3.21. 1차 화재시험후 가열면 표면 106

그림 3.22. 2차 화재시험시 제어용 열전대에서 측정된 온도이력곡선 107

그림 3.23. 2차 화재시험시 측정된 깊이별 온도이력곡선 108

그림 3.24. 2차 화재 시험후의 가열면 표면 110

그림 3.25. 2차 화재시험시 폭렬이 발생한 지점에서 측정된 온도이력곡선 111

그림 3.26. 2차 화재시험시 폭렬이 발생하지 않은 부분의 온도이력곡선 112

그림 3.37. 가열로내 온도와 제어용 열전대에서 측정된 온도의 비교 113

그림 3.28. 시간경과에 따른 깊이별 온도변화 (2차 화재시험) 113

그림 3.29. 2차 화재시험후의 시험편 표면 상태 115

그림 3.30. 화재시험후 시험편에서 코어 회수 장면 115

그림 3.31. 균열이 발생하였거나 분리되어 회수된 코어 시료 116

그림 3.32. 화재시험후 회수된 코어에 대한 압축강도 및 P파속도 측정결과 117

그림 3.34. 콘크리트 공시체의 중성화 시험후 표면 119

그림 3.35. 중성화 시험전의 코어시료 절단면 상태 (코어 #2-9) 119

그림 3.36. 중성화 시험후의 코어시료 절단면 상태 (코어 #2-9) 119

그림 3.37. XRD와 SEM 분석에 사용된 시편의 상세도 120

그림 3.38. X선 회절분석 측정 장비 121

그림 3.39. X-ray 회절분석 결과 (No 1) 122

그림 3.40. X-ray 회절분석 결과 (No 2) 122

그림 3.41. X-ray 회절분석 결과 (No 3) 123

그림 3.42. X-ray 회절분석 결과 (No 4) 123

그림 3.43. X-ray 회절분석 결과 (No 5) 124

그림 3.44. X-ray 회절분석 결과 (No 6) 124

그림 3.45. X-ray 회절분석 결과 (No 7) 125

그림 3.46. X-ray 회절분석 결과 (No 8) 125

그림 3.47. SEM분석 결과 (No 1) 127

그림 3.48. SEM분석 결과 (No 2) 127

그림 3.49. SEM분석 결과 (No 3) 128

그림 3.50. SEM분석 결과 (No 4) 128

그림 3.51. SEM분석 결과 (No 5) 129

그림 3.52. SEM분석 결과 (No 6) 129

그림 3.53. SEM분석 결과 (No 7) 130

그림 3.54. SEM분석 결과 (No. 8) 130

그림 4.1. 무근, 철근 및 세그먼트 콘크리트 시험체내의 열전대 위치 137

그림 4.2. 무근 콘크리트 시험체 제작용 몰드와 열전대 설치용 가이드 138

그림 4.3. 콘크리트 타설 및 진동다짐 138

그림 4.4. 표면처리 및 양생 139

그림 4.5. 철근 콘크리트 시험체의 철근 배근도 140

그림 4.6. 철근 콘크리트 시험체의 철근 배근과 열전대 설치 140

그림 4.7. 콘크리트 세그먼트 시험체의 철근 배근도 141

그림 4.8. 시험편 몰드제작 및 철근 배근과 열전대 설치 142

그림 4.9. 숏크리트 타설용 콘크리트 몰드와 열전대 위치 143

그림 4.10. 숏크리트타설 몰드 144

그림 4.11. 시험체 운반용 철근 144

그림 4.12. 숏크리트 시험체용 열전대 설치 144

그림 4.13. 숏크리트 시험체의 현장 타설 144

그림 4.14. 초고온 내화 단열재 145

그림 4.15. 화재시험 셋팅 장면 145

그림 4.16. 지하공간 화재 시나리오 146

그림 4.17. 무근 콘크리트에 대한 온도이력곡선 148

그림 4.18. 화재시험후 무근 콘크리트 시험체의 표면 형상 149

그림 4.19. 무근 콘크리트에 대한 화재시험후 회수된 콘크리트 파편 149

그림 4.20. 철근 콘크리트에 대한 온도이력곡선 151

그림 4.21. 화재시험후 철근 콘크리트 시험체의 표면 형상 152

그림 4.22. 세그먼트 콘크리트에 대한 온도이력곡선 153

그림 4.23. 화재시험후 세그먼트 콘크리트 시험체의 표면 형상 154

그림 4.24. 숏크리트에 대한 온도이력곡선 155

그림 4.25. 화재시험후 숏크리트 시험체의 표면 형상 157

그림 4.26. 화재시험중에 촬영된 가열면 표면 (세그먼트 콘크리트) 158

그림 4.27. 화재시험중에 촬영된 가열면 표면 (숏크리트) 159

그림 4.28. 가열면으로부터의 거리에 따른 화재 이력곡선의 회귀분석 예 160

그림 4.29. 가열면으로부터의 거리에 따른 무근 콘크리트 내부의 온도 분포 166

그림 4.30. 가열면으로부터의 거리에 따른 철근 콘크리트 내부의 온도 분포 167

그림 4.31. 가열면으로부터의 거리에 따른 세그먼트 콘크리트 내부의 온도 분포 168

그림 4.32. 가열면으로부터의 거리에 따른 숏크리트 내부의 온도 분포 169

그림 4.33. 목표온도에 따른 각 시공재료별 중량손실율 171

그림 4.34. 목표강도 24MPa 콘크리트 시공재료의 온도단계별 역학적 특성 변화 175

그림 4.35. 목표강도 40MPa 콘크리트 시공재료의 온도단계별 역학적 특성 변화 176

그림 4.36. 숏크리트의 온도단계별 역학적 특성 변화 177

그림 4.37. 화재 노출시간에 따른 무근 콘크리트 시공재료 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표 (RABT) 178

그림 4.38. 화재 노출시간에 따른 무근 콘크리트 시공재료 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표 (RWS) 179

그림 4.39. 화재 노출시간에 따른 철근 콘크리트 시공재료 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표 (RABT) 180

그림 4.40. 화재 노출시간에 따른 철근 콘크리트 시공재료 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표 (RWS) 181

그림 4.41. 화재 노출시간에 따른 쉴드 세그먼트 콘크리트 시공재료 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표 (RABT) 182

그림 4.42. 화재 노출시간에 따른 쉴드 세그먼트 콘크리트 시공재료 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표 (RWS) 183

그림 4.43. 화재 노출시간에 따른 숏크리트 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표(RABT) 184

그림 4.44. 화재 노출시간에 따른 숏크리트 내부의 온도-역학적 특성변화 추정 도표(RWS) 185

그림 4.45. 목표강도 24MPa 콘크리트 재료의 화재시험후 표면형상 187

그림 4.46. 목표강도 40MPa 콘크리트 재료의 화재시험후 표면형상 189

그림 4.47. 숏크리트의 화재시험후 표면형상 191

그림 5.1. NATM의 터널 단면 195

그림 5.2. 싱글쉘 터널 단면 195

그림 5.3. 싱글쉘 터널에서 프리캐스트 콘크리트 라이닝의 시공 (노르웨이) 196

그림 5.4. 프리캐스트 콘크리트 라이닝에 대한 화재 손상방지용 PE-foam 시공장면 197

그림 5.5. 터널용 내화 보드 사례 198

그림 5.6. 뿜어붙임 모르타르 형식의 내화재료 시공 사례 198

그림 5.7. 네덜란드 Westerschelde 터널에서 뿜어붙임 내화재료에 의한 터널 최종마감 199

그림 5.8. 뿜어붙임 형식의 내화재료에 의한 싱글쉘 터널의 시공방법 개념(안) 200

그림 6.1. 온도상승후의 콘크리트 압축강도 변화 (TNO, 1998) 204

그림 6.2. 콘크리트 구조물의 일반적인 화재손상평가 순서도 207

그림 6.3. 색을 이용한 화재후 터널구조물의 표면상황 211

그림 6.4. 온도와 색지수와의 관계 211

그림 6.5. DTA곡선 217

그림 6.6. 콘크리트 분말시료의 XRD분석결과 218

그림 6.7. 콘크리트 시료의 SEM분석결과 219

그림 6.8. T.L. 발광곡선(glow curve) 221

그림 6.9. 천공저항시험에 의한 열화손상부 파악 222

그림 7.1. 실내시험용 천공 조사장치 제작도면 226

그림 7.2. 실내시험용 천공 조사장치(1차 제작) 228

그림 7.3. 전압변화량을 변환하여 얻은 추력과 토크(1차 제작) 229

그림 7.4. 전압변화량을 변환하여 얻은 추력과 토크(1차 수정) 230

그림 7.5. 실내시험용 천공 조사장치(2차 수정) 231

그림 7.6. 로드셀과 토크셀을 이용하여 얻은 반력과 토크 233

그림 7.7. 모르타르 및 콘크리트 타설 235

그림 7.8. 블록시험체표면 연마 236

그림 7.9. 반발경도시험 236

그림 7.10. 천공저항시험 237

그림 7.11. 초음파속도측정 237

그림 7.12. 압축강도측정 238

그림 7.13. 분당회전수변화에 따른 관입깊이의 변화 239

그림 7.14. 비트크기와 관입속도를 결정하기위한 조건 240

그림 7.15. 천공 저항시험으로부터의 평균, 표준편차 및 분산계수 240

그림 7.16. 비트직경 8 mm일 경우 관입속도에 따른 평균 반력값 243

그림 7.17. 비트직경 10 mm일 경우 관입속도에 따른 평균 반력값 244

그림 7.18. 비트직경 13 mm일 경우 관입속도에 따른 평균 반력값 245

그림 7.19. 비트직경별 관입속도와 분산계수와의 관계 246

그림 7.20. 각 측정조건별 평균 분산계수의 분포 247

그림 7.21. 각 시험체(CASE 1~4, CASE 8)에 수행된 천공시험결과 251

그림 7.22. 콘크리트 블록시험체(CASE 5~7, CASE 9~10)에서의 천공시험결과 253

그림 7.23. 천공저항시험에서의 굵은 골재에 대한 고려방법 254

그림 7.24. 일축압축강도와 반발경도치의 관계 256

그림 7.25. 일축압축강도와 초음파속도의 관계 257

그림 7.26. 일축압축강도와 천공 반력값의 관계(모르타르시험체) 257

그림 7.27. 탄성계수와 천공 반력값의 관계(모르타르시험체) 258

그림 7.28. 일축압축강도와 관입깊이에 따른 반력값의 변화면적의 관계(콘크리트시험체) 258

그림 7.29. 모의화재시험에 의한 화재시험편제작(RABT곡선모사) 259

그림 7.30. 무근 콘크리트 시험편내부의 시간에 따른 온도변화(RABT곡선) 260

그림 7.31. 화재시험편에 수행된 천공저항시험 260

그림 7.32. 화재손상 구간 추정방법 261

그림 7.33. 화재손상 구간 추정방법의 순서 262

그림 7.34. 다층 모르타르시험체에 대한 천공저항시험 263

그림 7.35. 다층 모르타르시험체에 대한 반력측정결과 263

그림 7.36. 다층 모르타르시험체에 대한 누적반력곡선 264

그림 7.37. 점이동 회귀분석의 개념 265

그림 7.38. 점이동 회귀분석에 의한 임계지점 식별 265

그림 7.39. 천공저항시험에 의한 화재 손상구간의 평가개념 268

그림 7.40. 실내시험용 천공저항시험 장치 270

그림 7.41. 휴대용 현장 천공저항시험장비의 설계도면 271

그림 7.42. 제작된 현장용 천공저항시험장비 272

그림 7.43. 콘크리트에 대한 천공저항시험결과의 분석시 굵은 골재의 고려방법 273

그림 7.44. 모르타르 압축강도와 천공 반력 사이의 상관관계 278

그림 7.45. 모르타르 탄성계수와 천공 반력 사이의 상관관계 279

그림 7.46. 콘크리트 압축강도와 천공 반력에너지 사이의 상관관계 279

그림 7.47. 콘크리트 탄성계수와 천공 반력에너지 사이의 상관관계 279

그림 7.48. 중부고속도로 통영2터널 화재 손상현황 280

그림 7.49. 현장 천공저항시험 수행장면 281

그림 7.50. 통영2터널에 대한 천공저항시험 결과 282

그림 7.51. 콘크리트 라이닝 잔존부의 역학적 특성저하로부터 수열온도의 추정과정 283

그림 8.1. 고온에서 콘크리트의 물리·화학적 변화 287

그림 8.2. 온도에 따른 콘크리트 압축강도의 변화 (TNO, 1998) 287

그림 8.3. 대구지하철사고 안정성검토에 사용된 화재손상모델 290

그림 8.4. 실제 화재 발생시 콘크리트 구조물의 손상현상 291

그림 8.5. 단면손실을 고려하지 않은 일반적인 열전달 해석결과와 실험결과와의 비교 293

그림 8.6. 단면손실을 고려한 열전달 해석결과와 실험결과의 비교 293

그림 8.7. 요소제거 모델을 적용한 열-역학 연동해석의 흐름도 299

그림 8.8. 임계온도에 따른 요소제거와 열전달해석 결과의 비교 302

그림 8.9. 요소제거모델을 적용한 해석결과와 모형 화재시험 결과의 비교(요소크기 1.0 cm) 304

그림 8.10. 요소제거모델을 적용한 해석결과와 모형 화재시험 결과의 비교(요소크기 2.5 cm) 305

그림 8.11. RABT 화재시험결과와 최적화된 수치해석 결과의 비교 306

그림 8.12. RWS 화재시험결과와 최적화된 수치해석 결과의 비교 307

그림 8.13. 최적 대류열전달계수와 화재 경과시간과의 상관관계 308

그림 8.14. 잔류수압 모식도 312

그림 8.15. NATM 터널라이닝의 구조해석결과 313

그림 8.16. RABT 화재시나리오 경과시간에 따른 NATM 터널라이닝의 온도분포 315

그림 8.17. RWS 화재시나리오 경과시간에 따른 NATM 터널라이닝의 온도분포 315

그림 8.18. RABT 화재시나리오에서의 NATM 터널라이닝 응력분포 316

그림 8.19. RWS 화재시나리오에서의 NATM 터널라이닝 응력분포 316

그림 8.20. 쉴드 세그먼트 라이닝 작용하중 모식도 320

그림 8.21. 쉴드 세그먼트 터널라이닝의 구조해석 결과 321

그림 8.22. 화재 경과시간에 따른 쉴드 세그먼트 라이닝의 온도분포 (RABT시나리오) 322

그림 8.23. RWS 화재시나리오 경과시간에 따른 쉴드 세그먼트 터널라이닝의 온도분포 323

그림 8.24. RABT 화재시나리오에서의 쉴드 세그먼트 라이닝의 발생응력 분포 324

그림 8.25. RWS 화재시나리오에서의 쉴드 세그먼트 라이닝의 발생 응력분포 324

그림 8.26. 개착터널 BOX구조물 단면 326

그림 8.27. 개착터널 BOX구조물 작용하중 모식도 328

그림 8.28. 개착터널 BOX구조물의 구조해석결과 328

그림 8.29. 화재 경과시간에 따른 개착터널 BOX구조물의 온도분포 (RABT시나리오) 330

그림 8.30. 경과시간에 따른 개착터널 BOX구조물의 온도분포(RWS 화재시나리오) 331

그림 8.31. RABT 화재시나리오에서의 BOX구조물의 발생응력 분포 332

그림 8.32. RWS 화재시나리오에서의 BOX구조물의 발생 응력분포 332

그림 8.33. 반복계산의 과정 339

그림 8.34. CFD해석에 사용된 지하구조물의 제원과 격자계 그리고 화재차량 및 측정위치 341

그림 8.35. CFD해석에 사용된 화재성장곡선 343

그림 8.36. CFD해석에 사용된 화재규모 343

그림 8.37. 환기시나리오 344

그림 8.38. 열원으로부터의 거리별 온도분포(NATM도로터널, 기계환기, 20 MW) 346

그림 8.39. 열원으로부터의 거리별 온도분포(NATM도로터널, 자연환기, 20 MW) 347

그림 8.40. NATM도로터널단면 온도분포 348

그림 8.41. NATM지하철터널단면 온도분포 349

그림 8.42. 쉴드TBM터널단면 온도분포 349

그림 8.43. 지하BOX터널단면 온도분포 350

그림 8.44. 지하BOX터널 횡단면 온도분포(20 MW, 자연환기, 화재위치로부터 10 m, 화재시간 10 min경과시) 350

그림 8.45. 쉴드TBM터널 종단면 온도분포(20 MW, 자연환기, 화재위치로부터 10 m, 화재시간 10 min경과시) 350

그림 8.46. RABT 화재시험결과와 최적화된 수치해석 결과의 비교 354

그림 8.47. RWS 화재시험결과와 최적화된 수치해석 결과의 비교 355

그림 8.48. 추가 화재시험결과와 최적화된 수치해석 결과의 비교 356

그림 8.49. 초기가열구배에 따른 화재경과시간과 대류열전달계수의 관계 357

그림 8.50. 열-역학연동해석 결과로부터 얻어진 각 구조물 단면에서의 온도와 등가응력 358

그림 9.1. 현행의 터널 상태평가등급 산정절차 371

그림 9.2. 보수·보강 여부의 판정 (곽수정 등, 2008) 375

그림 9.3. 표면피복공법의 처리개념 380

그림 9.4. 주입공법의 시공개념 382

그림 9.5. 주입공법용 주사기 시공사례 382

그림 9.6. 철근이 부식되지 않은 경우의 충전공법 383

그림 9.7. 철근이 부식된 경우의 충전공법 384

그림 9.8. 강판부착공법 시공사례 390

그림 9.9. 보강재 매입공법(예) 391

그림 9.10. 앵커볼트에 의한 강판접착 보강공법의 시공예 392

그림 9.11. 콘크리트 증타공법의 개념 393

그림 9.12. 탄소판에 의한 콘크리트 보강공법 393

그림 9.13. 포스트텐션을 이용한 균열보수 예 395

9세세부과제 - 터널구조물 내화설계 요소기술개발 490

〈그림 3.1.1〉 터널화재 원인 515

〈그림 3.2.1〉 주요 터널화재 분석결과 528

〈그림 3.2.2〉 연결관로 배치계획 투시도 529

〈그림 3.2.3〉 연결관로 배치계획 투시도 529

〈그림 3.2.4〉 철골프레임 형태 및 연결 케이블 530

〈그림 3.2.5〉 천막연결 개념도 531

〈그림 3.2.6〉 배연로 설치형상 532

〈그림 3.2.7〉 터널화재조건(RWS) 533

〈그림 3.2.8〉 내화보드 형상 및 결합조건 534

〈그림 3.2.9〉 콘크리트 터널라이닝 폭렬시험장비(재하연동) 535

〈그림 3.2.10〉 개발된 가열로에서 구현 가능한 화재 곡선 537

〈그림 3.3.1〉 공극압력 측정 시험 544

〈그림 3.3.2〉 시험에 사용된 화재온도곡선 545

〈그림 3.3.3〉 특수 제작 몰드 현황 546

〈그림 3.3.4〉 개발된 가열로에서 구현 가능한 화재 곡선 547

〈그림 3.3.5〉 가열로 형태 및 UTM 장비와의 연동성 548

〈그림 3.3.6〉 터널화재조건에 따른 라이닝 전열특성 실험결과 550

〈그림 3.3.7〉 실험 상황 및 시험체 형상 552

〈그림 3.3.8〉 화재실험 수행 후 시험체 형상 553

〈그림 3.3.9〉 하중재하조건 터널라이닝 전열특성(MHC FIRE) 554

〈그림 3.3.10〉 열전대 설치 도면 557

〈그림 3.3.11〉 무 피복 터널라이닝 화재시험 후 성상 558

〈그림 3.3.12〉 내화보드 내부깊이별 온도(무피복) 559

〈그림 3.3.13〉 터널라이닝 화재시험 후 성상(피복 22mm) 560

〈그림 3.3.14〉 내화보드 내부깊이별 온도(피복 22mm) 560

〈그림 3.3.15〉 터널 라이닝 화재시험 후 성상(피복 19mm) 561

〈그림 3.3.16〉 내화보드 내부깊이별 온도(피복 19mm) 561

〈그림 3.4.1〉 수치해석 대상의 터널 단면도 574

〈그림 3.4.2〉 수치해석용 터널 격자생성 575

〈그림 3.4.3〉 생성된 터널의 정면과 화원 575

〈그림 3.4.4〉 온도측정위치 576

〈그림 3.4.5〉 시간당 열방출율 577

〈그림 3.4.6〉 시간당 열 방출율의 해석결과 578

〈그림 3.4.7〉 길이단면에 대한 연소가스 온도분포 578

〈그림 3.4.8〉 터널 단면에서의 온도분포 579

〈그림 3.4.9〉 천장면의 시간에 대한 온도 변화 580

〈그림 3.4.10〉 바닥면의 시간에 대한 온도 변화 580

〈그림 3.4.11〉 터널 내벽면의 온도분포 580

〈그림 3.4.12〉 시간당 열방출량 581

〈그림 3.4.13〉 터널 내 중앙화재 581

〈그림 3.4.14〉 종단면 가스온도(1200sec) 582

〈그림 3.4.15〉 횡단면 가스온도(1200sec) 582

〈그림 3.4.16〉 벽면 온도분포 배면도(1200sec) 583

〈그림 3.4.17〉 벽면 온도분포 정면도(1200sec) 583

〈그림 3.4.18〉 측정 지점별 벽면 온도변화 583

〈그림 3.4.19〉 깊이별 온도변화(Point 1) 584

〈그림 3.4.20〉 시간당 열방출량 584

〈그림 3.4.21〉 터널 내 우편심 화재 584

〈그림 3.4.22〉 종단면 가스온도(1200sec) 585

〈그림 3.4.23〉 횡단면 가스온도(1200sec) 585

〈그림 3.4.24〉 벽면 온도분포 배면도(1200sec) 586

〈그림 3.4.25〉 벽면 온도분포 정면도(1200sec) 586

〈그림 3.4.26〉 측정 지점별 벽면 온도변화 587

〈그림 3.4.27〉 깊이별 온도변화(Point 7) 587

〈그림 3.4.28〉 시간당 열방출량 588

〈그림 3.4.29〉 터널 내 중앙화재 588

〈그림 3.4.30〉 종단면 가스온도 (1200sec) 588

〈그림 3.4.31〉 횡단면 가스온도(1200sec) 589

〈그림 3.4.32〉 벽면 온도분포 배면도(1200sec) 589

〈그림 3.4.33〉 벽면 온도분포 정면도(1200sec) 590

〈그림 3.4.34〉 측정 지점별 벽면 온도변화 590

〈그림 3.4.35〉 깊이별 온도변화(Point 1) 590

〈그림 3.4.36〉 시간당 열방출량 591

〈그림 3.4.37〉 터널 내 우편심 화재 591

〈그림 3.4.38〉 종단면 가스온도(1200sec) 592

〈그림 3.4.39〉 횡단면 가스온도(1200sec) 592

〈그림 3.4.40〉 벽면 온도분포 배면도(1200sec) 593

〈그림 3.4.41〉 벽면 온도분포 정면도(1200sec) 593

〈그림 3.4.42〉 측정 지점별 벽면 온도변화 593

〈그림 3.4.43〉 깊이별 온도변화(Point 1) 593

〈그림 3.5.1〉 콘크리트 화재노출로 인한 폭렬현상 594

〈그림 3.5.2〉 콘크리트 재료구성 595

〈그림 3.5.3〉 가열에 따른 수분이동 메카니즘 분석 596

〈그림 3.5.4〉 선형 삼각형 요소 598

〈그림 3.5.5〉 절점에 부여되는 단위 부피당 열용량 599

〈그림 3.5.6〉 Steel 단면의 방사율 값 600

〈그림 3.5.7〉 ISO화재조건 FIRES-T를 이용한 수치해석결과〈강재〉 601

〈그림 3.5.8〉 ISO화재조건 FIRES-T를 이용한 수치해석결과〈콘크리트 라이닝〉 601

〈그림 3.5.9〉 MHC화재조건 FIRES-T를 이용한 수치해석(실험 & 해석 비교) 602

〈그림 3.5.10〉 RWS화재조건 FE수치해석 604

〈그림 3.5.11〉 RWS 화재조건 콘크리트 깊이에 따른 전열해석결과 604

〈그림 3.6.1〉 소규모 시험 슬래브의 평면도(비례 아님) 610

〈그림 3.6.2〉 표면에 내화시스템을 적용한 소규모 시험 슬래브의 단면도 611

〈그림 3.6.3〉 콘크리트 내부에 내화시스템을 적용한 소규모 시험 슬래브 단면도 611

〈그림 3.6.4〉 대규모 슬래브의 평면도(비례 아님) 612

〈그림 3.6.5〉 표면에 내화 시스템을 적용하는 경우의 대규모 슬래브의 단면도 612

〈그림 3.6.6〉 내부에 내화 시스템을 적용하는 경우의 대규모 슬래브의 단면도 613

〈그림 6.3.1〉 Eurocode의 구조물의 내화 설계에 관련한 설계 경로 663

〈그림 6.3.2〉 BS5950-8의 구조물 설계에 대한 설계 경로 664