화재 중인 구조용 유리 시스템

날짜: 2023년 2월 27일

저자: 키아라 베돈

학술 편집자:라픽 벨라비

원천: Hindawi - 토목 공학의 발전 | 2017년호 | 문서 ID 2120570

DOI:https://doi.org/10.1155/2017/2120570

유리 빔, 패널 또는 일반적으로 하중 전달 요소와 건물, 클래딩, 창문 및 칸막이용 보강재를 통합하는 건축 설계 개념은 현대 고층 건물에서 주로 고려됩니다. 투명성, 미학, 조명 및 에너지 보존과 관련된 동기를 포함한 다양한 측면으로 인해 여전히 혁신적인 건축 자재에 대한 사용과 관심이 점차 증가했습니다. 그러나 건축에 사용되는 다른 전통적인 재료와 비교할 때 표준 유리는 일반적으로 부서지기 쉬운 특성과 제한된 인장 저항을 특징으로 합니다. 게다가 유리의 본질적인 특성은 일반적으로 글레이징 요소에 대한 제한된 두께 대 크기 비율 또는 전체 어셈블리의 일부로서 인접한 구조 요소와 유리 구성 요소의 상호 상호 작용(예: 고정 시스템, 밀봉재 등)과 함께 나타납니다. .) 기계적 현상과 열적 현상의 결합은 유리 구조를 매우 취약하게 만듭니다. 따라서 특히 극한의 하중 조건에서는 특별한 안전 설계 규칙이 필요합니다. 본 리뷰 논문에서는 화재에 노출된 구조용 유리 시스템에 대한 최신 기술을 제시합니다. 실제 설계 방법과 일반 규정뿐만 아니라 재료 및 조립 수준 모두에서 기존 연구 결과를 신중하게 고려하여 현재의 과제, 문제 및 개발에 대한 증거를 제공합니다.

유리는 강철, 알루미늄, 목재 및 콘크리트로 구성된 전통적인 구조 요소를 대체하거나 상호 작용하기 위해 건물의 건축 자재로 주로 사용됩니다. 건물에 유리를 주로 적용하는 것은 미적 측면, 경량화, 투명성, 단열 효과 등 다양한 측면과 관련이 있습니다(예: 그림 1(a) 및 1(b) 참조).

일반적으로 유리는 상대적으로 높은 압축 저항과 제한된 인장 강도를 갖는 부서지기 쉬운 재료로 작용하여 많은 위험한 파편으로 부서지는 것으로 알려져 있습니다[1, 2]. 이런 의미에서 오류 방지 설계 개념은 일반 하중과 극한 하중 조건 모두에서 필수입니다.

이와 관련하여 연결, 복합재와 관련된 확장된 실험 및 유한 요소(FE) 수치 조사를 포함하여 구조용 유리 시스템에 대한 특정 설계 규정 및 새로운 설계 개념의 개발 및/또는 평가에 지난 몇 년간 여러 연구 연구가 수행되었습니다. 어셈블리 및 하이브리드 시스템 [3–6].

폭발 사건[7-9], 지진 하중[10-13], 자연 위험 및 기후 하중[14, 15], 화재[16]와 같은 극한 하중을 받는 유리 시스템의 분석 및 설계에도 특별한 주의가 기울여졌습니다. , 17] 및 영향 [18–20].

특히 화재 사고의 경우 실제로 건물의 대피를 허용하기 위해 특별히 강화된 안전 수준이 보장되어야 합니다(그림 1(c) 및 1(d)).

그러나 특정 구조용 유리 시스템의 전체 화재 성능에는 재료의 일반적인 취성 거동, 온도에 대한 기계적 특성의 높은 민감도, 기하학적 특징에 대한 화재 성능의 높은 민감도, 유리 유형 및 기타 여러 측면이 결합되어 있습니다. 모든 시스템 구성 요소(예: 지지대 및 건물 구성 요소를 포함한 구조용 유리 조립체) 간의 상호 상호 작용.

또한, 유리 시스템의 특정 문제로서 화재 성능은 분석적으로 도출할 수 없으며 화재 테스트 추정이 필요합니다. 이와 관련하여 고급 FE 모델링은 시간과 비용이 많이 드는 실험에 대한 유효한 대안을 나타낼 수 있습니다. 그러나 화재 시 구조 유리 요소의 FE 해석에 대한 주요 문제는 현재 표준화된 지침과 신뢰할 수 있는 결과를 제공할 수 있는 일반 규칙이 부족하고 사용 중인 재료의 잘 확립된 기계적 및 열적 특성에서 비롯됩니다. 또한, 구조용 유리 시스템의 화재 성능과 관련된 FE 문헌 노력은 매우 제한적입니다(예: [22] 참조).