누진붕괴

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.

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. 또한 모든 층이 땅과 거의 수평을 이룬 채 그대로 떨어지는 경향이 있어, 무게가 수직으로 쌓이며 붕괴가 진행될수록 더 많은 무게와 압력이 축적된다는 특성도 있다.

3. 대표적인 팬케이크 붕괴 사고

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다음은 대표적인 팬케이크 붕괴 사고 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. 삼풍백화점 붕괴로 502명이 사망하고 937명이 부상을 입었다.

3.2. 해외

4. 용어

누진 붕괴의 결과로 발생하는 손상은 최초 원인에 비해 과도하게 커지기 때문에, 엔지니어링 분야에서 종종 불균형 붕괴라는 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.