도시철도 터널구조체의 내화안정성 평가를 위한 표준시간-온도곡선 적용 document_id A220517029108

본 연구는 도시철도 터널내 화재시 구조체의 내화성능을 평가하기 위한 기준을 제시하고자 실시하였다. 현재 국내 도심의 지하철 터널 구간은 135㎞로써 그 규모가 세계 4위 이며 대도시들의 도시철도 터널건설의 증가와 그 연장이 길어짐에 따라 터널 내 화재사고가 갈수록 높아지고 있는 상황이다. 하지만 국내에는 도시철도 터널 화재에 대한 내화성능평가에 기본적으로 적용되는 시간-온도 곡선이 없다. 따라서 본 연구에서는 국내 도시철도 터널의 통행량, 차량 종류 등을 고려한 열방출율을 기초로 외국에서 제시된 시간-온도 곡선을 검토하였으며 국내 실정에 맞는 설계화재 모델을 제시하였다. 또한 제시된 설계화재모델에 대해 수치해석을 통하여 화재시 도시철도 터널 구조체의 온도분포를 산정하였다. 본 연구에서는 국내 도시철도 터널의 통행량, 차량 종류 등을 고려한 열방출율을 기초로 외국에서 제시된 시간-온도 곡선을 검토하였으며 국내 실정에 맞는 설계화재 모델을 제시하였다. 또한 제시된 설계화재모델에 대해 수치해석을 통하여 화재시 도시철도 터널 구조체의 온도분포를 산정하였다. 결과를 정리하면 다음과 같다. 국내 도시철도 터널의 설계화재강도는 약 20MW로 제안되었으며 이것은 500~600℃정도의 온도를 나타내며 120분까지 지속되는 경향을 볼 수 있었다. 이에 본 연구에서는 국내 도시철도의 통행량과 현황 등을 고려한 열방출율, 최고온도도달시간, 지속시간 등을 기초로 국내의 도시철도 터널의 시간 온도 곡선으로 ISO 834 curve가 가장 적합하다고 할 수 있다.2. 제안한 국내 도시철도의 표준시간 온도곡선인 ISO 834 curve에 따른 수치해석을 실시하였다. 도시철도터널내부 온도분포를 측정하기 위하여 천장부의 콘크리트라이닝부분을 10cm간격으로 3등분하였고, 숏크리트 부분은 천정으로부터 약 33cm, 37cm 떨어진 곳에서 각각의 온도분포를 측정하였다. 콘크리트라이닝과 숏크리트는 화재 후 약 600℃의 온도에서 기능을 상실하게 되는데 대부분 20~40분 안에 이 온도에 도달하게 된다. 따라서 도시철도 터널내 화재시 터널내 구조체의 안정성에 영향을 미칠 수 있어 그에 알맞은 내화대책을 수립하는 것이 필요하다.