프레임의 균열발생 및 팽창거동 연구

날짜: 2023년 8월 2일

저자: Yanni Zhang, Luoxin Huang, Jun Deng, Zhichao Feng, Dan Yang, Xuemeng Liu 및 Shuai Zhang

원천:불2023년 , 6(7), 281; MDPI

DOI:https://doi.org/10.3390/fire6070281

(이 기사는 고온 및 화재 시 유리 특별호에 속합니다.)

프레임 지지대와 함께 설치된 플로트 유리는 건물 건설에 널리 활용됩니다. 화재 환경에서 플로트 유리의 파손은 건물 공간 내 화재의 역동적인 발전에 큰 영향을 미칩니다. 열 하중을 받는 프레임 지지 플로트 유리의 열 파열 거동은 자체 구축된 실험 시스템을 사용하여 주의 깊게 검사됩니다. 설계된 시스템은 중요한 행동 매개변수를 포착하는 것을 목표로 합니다. 실험 연구에 따르면 프레임 지지 플로트 유리가 파손되는 주요 원인은 유리 표면의 온도 차이이며 임계 온도 차이는 약 65°C입니다.

균열은 온도차가 최대가 되는 유리 표면의 가장자리에서 시작되어 빠르게 확장됩니다. 균열을 교차시킴으로써 지지 프레임과 주변 유리의 응력으로 인해 이탈되지 않는 균열 섬이 구성됩니다. 프레임 지지 플로트 유리의 열역학적 및 미세 기하학적 모델은 열 하중 하에서 프레임 지지 플로트 유리의 미세 균열 확장 패턴을 추가로 보여주기 위해 PFC2D 프로그램을 기반으로 개발되었습니다. 이 조사는 건설 프로젝트에서 프레임 지지 플로트 유리를 설치 및 사용하고 화재 증거를 식별하기 위한 이론적 지침을 제공합니다.

플로트 유리는 도시의 고층 건물에서 일반적으로 사용되는 가장 중요한 구성 요소 중 하나로서 건물의 문, 창문, 천장, 벽 및 기타 부분에 광범위하게 활용됩니다[1]. 기계적 성질이 상대적으로 약한 취성 재료인 플로트 유리는 화재 열 부하에 의해 파손 및 이탈되기 쉽습니다. 이로 인해 새로운 화재 확산 경로가 발생하여 화재 확산을 가속화하고 건물의 안전을 위협할 수 있습니다. 구조와 거주자. 프레임 지지 설치 방식은 건설 프로젝트에서 유리를 설치하는 가장 일반적인 방법입니다[2,3].

열 하중 하에서 프레임 지지 플로트 유리의 동적 성능을 분석하고 유리의 물리적, 화학적 특성을 연구하면 프레임 지지 플로트 유리의 파손 메커니즘을 밝히고 유리 파손 시간과 보호된 유리 사이의 온도 차이 사이의 관계를 더 명확하게 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 건물 화재에서 보호되지 않은 유리 영역을 조사하고 유리 균열과 손상 정도 및 붕괴 거동 사이의 관계를 탐색합니다[4,5,6]. 따라서 건축 엔지니어링에서 유리 부품의 안전 특성을 이해하는 것은 건물 화재 안전 및 화재 사고 조사에 매우 중요합니다.

Emmons [7]는 1986년에 처음으로 화재로 인한 유리 파손이 중요한 연구 가치가 있다고 제안했습니다. 그 이후로 학자들은 수많은 실험과 수치 시뮬레이션을 통해 유리 파손의 메커니즘을 면밀히 조사해 왔습니다. Skellyet al. [6]은 실제 건물 화재에서 유리가 깨지는 과정을 연구하기 위해 시뮬레이션 구획을 설계했습니다. 마지막으로 그들은 가장자리 보호 유리가 파손되는 이론적, 임계 온도 차이를 발견했습니다. Pagniet al. [8,9]는 열 전달 모델과 유리 파손 기준 간의 결합을 설명하는 유리 파손 프로그램 break1을 개발했습니다. 그들이 확립한 수치 모델은 유리 파손의 첫 번째 발생을 예측하고 유리 표면의 온도 장을 계산할 수 있었습니다. Haradaet al. [10]은 상자 가열 조건을 기반으로 유리의 첫 번째 파열 시간을 예측하고 이를 간단한 공식을 통해 보여주었습니다.

많은 연구와 실험을 바탕으로 Pope et al. [11]은 가우스 유리 균열 모델을 제안하고 이 모델을 화재 역학 시뮬레이션 소프트웨어에 적용했습니다. Hietaniemi J[12]는 Monte Carlo 시뮬레이션과 BREAK1을 활용하여 화재 환경에서 유리 탈락 및 파손 확률을 분석했습니다. Niet al. [13]은 세 가지 다른 열 방출률 화재 시나리오에서 이중 유리로 만든 이중 외관의 화재 성능을 조사했습니다. 왕 외. [14,15,16,17,18]은 많은 양의 기본 이론을 사용하여 경계 구속 방법의 차이와 열 영향의 맥락에서 유리 균열 팽창 과정을 평가하기 위해 유한 요소 프로그램을 활용했습니다. Wong et al. [19]는 열복사 하에서 유리 샘플의 낙진 거동을 연구하고 유리 낙진의 확률론적 예측 모델을 확립했습니다.