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누진붕괴

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1. 개요

누진붕괴는 건물의 붕괴가 시작되면 층이 연쇄적으로 무너지며 팬케이크처럼 쌓이는 현상을 의미한다. 이러한 붕괴는 건물 잔해에 빈 공간이 거의 없어 인명 피해 발생 시 생존 가능성이 낮고 구조가 어렵다. 대표적인 사례로는 1995년 삼풍백화점 붕괴 사고, 2001년 9.11 테러 당시 세계 무역 센터 붕괴 등이 있다. 누진붕괴는 불균형 붕괴라고도 불리며, 미국 국립표준기술연구소의 권고에 따라 국제 건축 코드에 관련 내용이 반영되었다.

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누진붕괴
일반 정보
유형구조 붕괴
원인구조적 결함, 과도한 하중, 폭발, 지진, 화재 등
특징초기 손상 이후 전체 구조로 확산되는 붕괴
수직적 또는 수평적 진행
인명 및 재산 피해의 심각한 위험
관련 용어팬케이크 붕괴
프로그레시브 붕괴(연쇄 붕괴)
팬케이크 붕괴
정의건물의 층이 수직으로 무너져 아래층으로 겹쳐지는 붕괴 유형
원인기둥 또는 벽의 지지력 상실
하중 불균형
폭발 또는 충돌
특징층간 공간 소실
생존 가능성 극히 낮음
잔해 제거의 어려움
발생 사례2021년 챔플레인 타워 사우스 붕괴
프로그레시브 붕괴 (연쇄 붕괴)
정의구조물의 작은 부분의 손상이 전체 구조의 붕괴로 이어지는 현상
원인초기 하중 초과
폭발 또는 충돌
설계 결함
건설 오류
특징예측 및 방지 어려움
초기 손상에 비해 과도한 붕괴 규모
구조적 안정성 확보의 중요성
관련 연구미국 토목학회 (ASCE)

2. 특성

누진붕괴는 건물이 수직으로 무너지면서 각 층이 차곡차곡 쌓이는 형태로 붕괴되는 특성을 보인다. 이 때문에 건물 잔해에 빈 공간이 거의 만들어지지 않아 인명 피해 발생 시 생존 가능성이 매우 낮아지고 구조도 어려워진다.[29] 또한 모든 층이 땅과 거의 수평을 이룬 채 그대로 떨어지는 경향이 있어, 무게가 수직으로 쌓이며 붕괴가 진행될수록 더 많은 무게와 압력이 축적된다는 특성도 있다.[30]

3. 대표적인 팬케이크 붕괴 사고



다음은 대표적인 팬케이크 붕괴 사고 사례이다.

발생일국가건물/사건사망자원인 및 경과
1902년 7월 14일이탈리아 베네치아산마르코의 종탑0명 (고양이 1마리)700년간 화재, 지진, 응력 재분배 등으로 구조물 마모. 건축물에 사용된 목재 건조 및 수축, 종의 흔들림, 크리프 현상으로 인한 점진적 이동.[31]
1966년 11월 1일스코틀랜드 애버딘애버딘 대학교 동물학 건물5명금속 피로로 약화된 불량 거더 용접.
1968년 5월 16일영국 런던 웨스트햄로난 포인트 아파트4명천연가스 폭발로 인한 건물 모서리 붕괴.
1973년 3월 2일미국 버지니아주 페어팩스 카운티스카이라인 타워 빌딩14명건설 중 상층 바닥에서 나무 지지대 조기 제거.
1985년 12월 19일미국 로스앤젤레스웨드부시 빌딩3명크레인 작업 중 강철 거더 추락으로 인한 과부하.
1986년 3월 15일싱가포르 리틀 인디아호텔 뉴 월드33명구조 기술자의 고정 하중 계산 누락.[7]
1987년 4월 23일미국 코네티컷주 브리지포트람비앙스 플라자28명건설 현장의 부적절한 지지대 사용.
1989년 3월 17일이탈리아 파비아파비아 시빅 타워4명800년간의 응력 재분배.
1993년 5월 10일태국 나콘 파톰카데르 완구 공장 화재188명1층 화재 발생 후 건물 전체로 확산.
1993년 5월 24일독일 고흐성 마리아 마그달레나 교회 종탑0명수백 년간의 응력 재분배, 목재 지지 빔 건조 및 수축, 종 흔들림, 크리프, 석조물 풍화.
1995년 4월 19일미국 오클라호마주 오클라호마 시티알프레드 P. 머라 연방 빌딩168명오클라호마 시티 폭탄 테러로 인한 트럭 폭탄 폭발.
2001년 9월 11일미국 뉴욕세계 무역 센터 1, 2, 7번 건물2,752명테러 공격 및 화재. 화재로 강철 구조 약화, 바닥 부분(트러스) 처짐, 외벽 인장력 발생.[35][36][37]
2005년 2월 12일스페인 마드리드윈저 타워0명21층 화재로 콘크리트 코어가 철골 구조 지지 불능.[38]
2007년 8월 1일미국 미네소타주 미니애폴리스I-35W 미시시피 강 다리13명거싯 플레이트 파손.
2013년 4월 24일방글라데시 다카라나 플라자1,129명무거운 의류 제조 장비 진동, 표준 이하 건축자재, 과부하로 인한 주요 부위 약화.[39][40][41]
2017년 1월 19일이란 테헤란플라스코 빌딩26명 (소방관 16명, 민간인 10명)8층 화재 진압 중 누진붕괴. 9.11 테러 당시 세계 무역 센터 붕괴와 유사.[42][43][44]
2021년 6월 24일미국 플로리다주 서프사이드서프사이드 콘도미니엄98명바닷물 소금기로 인한 건물 기둥 약화 (추정).[45][46]



다음은 지진으로 인한 누진 붕괴 사례이다.


3. 1. 대한민국

1995년 6월 29일, 대한민국 서울에서 5층짜리 삼풍백화점이 붕괴되는 사고가 발생했다. 삼풍백화점은 에스컬레이터 설치를 위해 저층부의 내력 기둥을 여러 개 철거했고, 이때 발생한 구조적인 지지력 부족이 몇 년 후 철거된 기둥 위 옥상에 무거운 에어컨을 추가하면서 더욱 악화되었다. 이 때문에 에어컨과 가장 가까운 내력 기둥이 붕괴되면서 인근 기둥으로 하중이 몰렸고 기둥 붕괴가 연쇄적으로 일어나며 팬케이크 붕괴 현상이 일어났다.[32][33] 삼풍백화점 붕괴로 502명이 사망하고 937명이 부상을 입었다.[34]

3. 2. 해외

발생일국가건물/사건사망자원인 및 경과
1902년 7월 14일이탈리아 베네치아산마르코의 종탑0명 (고양이 1마리)700년간 화재, 지진, 응력 재분배 등으로 구조물 마모. 건축물에 사용된 목재 건조 및 수축, 종의 흔들림, 크리프 현상으로 인한 점진적 이동.[31]
1966년 11월 1일스코틀랜드 애버딘애버딘 대학교 동물학 건물5명금속 피로로 약화된 불량 거더 용접.
1968년 5월 16일영국 런던 웨스트햄로난 포인트 아파트4명천연가스 폭발로 인한 건물 모서리 붕괴.
1973년 3월 2일미국 버지니아주 페어팩스 카운티스카이라인 타워 빌딩14명건설 중 상층 바닥에서 나무 지지대 조기 제거.
1985년 12월 19일미국 로스앤젤레스웨드부시 빌딩3명크레인 작업 중 강철 거더 추락으로 인한 과부하.
1986년 3월 15일싱가포르 리틀 인디아호텔 뉴 월드33명구조 기술자의 고정 하중 계산 누락.[7]
1987년 4월 23일미국 코네티컷주 브리지포트람비앙스 플라자28명건설 현장의 부적절한 지지대 사용.
1989년 3월 17일이탈리아 파비아파비아 시빅 타워4명800년간의 응력 재분배.
1993년 5월 10일태국 나콘 파톰카데르 완구 공장 화재188명1층 화재 발생 후 건물 전체로 확산.
1993년 5월 24일독일 고흐성 마리아 마그달레나 교회 종탑0명수백 년간의 응력 재분배, 목재 지지 빔 건조 및 수축, 종 흔들림, 크리프, 석조물 풍화.
1995년 4월 19일미국 오클라호마주 오클라호마 시티알프레드 P. 머라 연방 빌딩168명오클라호마 시티 폭탄 테러로 인한 트럭 폭탄 폭발.
1995년 6월 29일대한민국 서울삼풍백화점 붕괴 사고502명에스컬레이터 설치 위한 내력기둥 철거, 옥상 무거운 에어컨 추가로 인한 구조적 지지력 약화.[32][33][34]
2001년 9월 11일미국 뉴욕세계 무역 센터 1, 2, 7번 건물2,752명테러 공격 및 화재. 화재로 강철 구조 약화, 바닥 부분(트러스) 처짐, 외벽 인장력 발생.[35][36][37]
2005년 2월 12일스페인 마드리드윈저 타워0명21층 화재로 콘크리트 코어가 철골 구조 지지 불능.[38]
2007년 8월 1일미국 미네소타주 미니애폴리스I-35W 미시시피 강 다리13명거싯 플레이트 파손.
2013년 4월 24일방글라데시 다카라나 플라자1,129명무거운 의류 제조 장비 진동, 표준 이하 건축자재, 과부하로 인한 주요 부위 약화.[39][40][41]
2017년 1월 19일이란 테헤란플라스코 빌딩26명 (소방관 16명, 민간인 10명)8층 화재 진압 중 누진붕괴. 9.11 테러 당시 세계 무역 센터 붕괴와 유사.[42][43][44]
2021년 6월 24일미국 플로리다주 서프사이드서프사이드 콘도미니엄98명바닷물 소금기로 인한 건물 기둥 약화 (추정).[45][46]


  • 다음은 지진으로 인한 누진 붕괴 사례이다.



4. 용어

누진 붕괴의 결과로 발생하는 손상은 최초 원인에 비해 과도하게 커지기 때문에, 엔지니어링 분야에서 종종 '''불균형 붕괴'''라는 용어가 사용된다.

5. 모델 코드 변경

미국 상무부 산하 국립표준기술연구소(NIST)의 권고에 따라, 국제 코드 위원회(ICC)는 건물 코드 변경 사항을 승인했다. 이 권고는 2001년 9월 11일 세계 무역 센터 붕괴에 대한 NIST의 3년간 조사 결과를 바탕으로 했다.

이 제안들은 화재 및 기타 사고로 인한 건물 붕괴 저항력 증가, 스프레이식 내화 재료(일반적으로 "방화") 사용, 화재 방지 시스템(자동 스프링클러) 성능 및 이중화, 연료유 저장/배관, 최초 대응자 및 대피자 사용 엘리베이터, 계단 수 및 위치, 출구 경로 표시와 같은 분야를 다루었다.

NIST WTC 조사 권고 사항과 일치하며 현재 IBC에서 요구하는 모델 코드 변경 사항은 다음과 같다.


  • 방화재의 결합 강도 증가 (높이가 약 22.86m~약 128.02m인 건물은 이전 요구 사항보다 거의 3배, 높이가 약 128.02m를 초과하는 건물은 7배 증가).
  • 방화재 현장 설치 요구 사항:
  • 설치는 제조업체의 지침을 준수.
  • 기재 (방화 처리될 표면)는 깨끗하고 접착을 방해하는 모든 조건이 없음.
  • 프라이머 처리, 페인트 칠 또는 캡슐화된 강철 표면에 대해 필요한 접착력이 유지됨을 입증하기 위해 테스트 수행.
  • 설치된 방화재의 마감 상태는 완전히 건조되거나 경화된 후 균열, 공극, 파편, 박리 또는 기재 노출을 보이지 않음.
  • 방화재의 현장 특별 검사로 설치된 두께, 밀도 및 결합 강도가 지정된 요구 사항을 충족하고, 프라이머 처리, 페인트 칠 또는 캡슐화된 강철 표면의 영향으로 인해 결합 강도가 요구 사항보다 낮은 경우 결합제가 적용되도록 함. 검사는 기계, 전기, 배관, 스프링클러 및 천장 시스템의 대략적인 설치 후에 수행.
  • 높이가 약 128.02m 이상인 건물에서 구조 부재 및 조립체의 내화 등급을 1시간 증가. (이 변경 사항은 코드의 이전 판에서 승인.)
  • 기둥에 일반적으로 요구되는 더 높은 내화 등급을 주요 구조 프레임의 모든 구성원이 갖도록 요구하는 내화 등급에 대한 "구조 프레임" 접근 방식 명시적 채택. 주요 구조 프레임에는 기둥, 가로보를 포함한 기타 구조 부재, 보, 트러스, 기둥에 직접 연결된 스팬드럴 및 중력 하중을 지지하도록 설계된 브레이싱 부재가 포함.

참조

[1] 논문 Approaches for design against progressive collapse http://cedb.asce.org[...] 2014-07-28
[2] 문서 A study on St. Mark's Campanile can be found in Northwestern Universities civil engineering archive and a study about the effects of aging on ancient medieval bell towers was released by the University of Pisa in 2001.
[3] 웹사이트 An engineering overview on the collapse with articles from The Scotsman is available. An article on the collapse can also be found in The St. Petersburg Times as well as in the Hansard Archives 2012-03-31
[4] 문서 Although certain articles claim the building was a 21-story building and others claim it to be a 22-story building, the ultimate height of the building was attained by looking up renter addresses for "1000 Wilshire Blvd 22nd Floor" There are renter addresses listed up to the 22nd floor but not higher
[5] 뉴스 1000 Wilshire Blvd. Los Angeles, CA 90017 was named the Wedbush Building in January 2002 https://www.latimes.[...]
[6] 뉴스 The location of the office building was at 1000 Wilshire Blvd. in Los Angeles and consisted of a 5 floor collapse http://nl.newsbank.c[...]
[7] Youtube A documentary about the Hotel New World collapse is available on YouTube https://www.youtube.[...]
[8] 웹사이트 The L'Ambiance Plaza case can be found on Engineering.com http://www.engineeri[...]
[9] 문서 A study on Pavia Civic Tower can be found in Northwestern Universities civil engineering archive and a study about the effects of aging on ancient medieval bell towers was released by the University of Pisa in 2001.
[10] 웹사이트 A case study on the Kader Toy Factory fire is available. http://www.ilo.org/s[...]
[11] 웹사이트 From a brief history of the organs at St. Maria Magdalena upon the dedication of the new organ in 2015. https://web.archive.[...]
[12] 문서 Reference to the church of St Maria Magdalena can be found in a study about the effects of aging on ancient medieval bell towers, which was released by the University of Pisa in 2001. http://www.civil.umi[...]
[13] Youtube A documentary about the Murrah Federal Building collapse is available on YouTube. Note that the building floors in this documentary are referred to by British Convention and will thus be one floor less than the American name for each floor. https://www.youtube.[...]
[14] 간행물 The NIST has released a summary and a report on the bombing of the Alfred P. Murrah Federal Building and its collapse.
[15] Youtube A documentary about the Sampoong Department Store collapse is available on YouTube https://www.youtube.[...]
[16] 간행물 NIST has published a final report on the causes of the World Trade Center collapse. https://www.nist.gov[...]
[17] 웹사이트 Questions and Answers about the NIST WTC Towers Investigation https://www.nist.gov[...] NIST 2011-09-14
[18] 웹사이트 An engineering case study on the Windsor Tower Fire is available. http://www.mace.manc[...]
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[22] 이미지 http://s3.picofile.c[...] 2022-03
[23] 이미지 http://s7.picofile.c[...] 2022-03
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[25] 웹사이트 《阪神・淡路大震災28年》ポスト震災世代は今 https://jocr.jp/radi[...] ラジオ関西 2023-09-03
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[31] 문서 A study on St. Mark's Campanile can be found in Northwestern Universities civil engineering archive and a study about the effects of aging on ancient medieval bell towers was released by the University of Pisa in 2001.
[32] Youtube A documentary about the Sampoong Department Store collapse is available on YouTube https://www.youtube.[...]
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[34] 뉴스 "[오늘은] 1995년 여름날의 대형 참사…삼풍백화점 붕괴" https://www.yna.co.k[...] 연합뉴스 2023-02-22
[35] 간행물 NIST has published a final report on the causes of the World Trade Center collapse. https://www.nist.gov[...]
[36] 웹인용 Questions and Answers about the NIST WTC Towers Investigation https://www.nist.gov[...] NIST 2011-09-14
[37] 저널 Mechanics of Progressive Collapse: Learning from World Trade Center and Building Demolitions http://www.civil.nor[...] 2007-03
[38] 문서 engineering case study http://www.mace.manc[...]
[39] 웹인용 Bangladesh building collapse kills at least 82 in Dhaka https://www.telegrap[...]
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