삼풍 백화점 붕괴사고, 광주 화정동 아파트 건설 현장 붕괴사고에 이어 최근 4월 검단 신도시 아파트 지하주차장 붕괴사고로 이들의 붕괴사고의 공통점이 무량판 구조로 이루어져 있다는 사실이 확인되며 이슈가 되고 있습니다.
오늘은 화제의 무량판 구조와 그의 특징, 문제점에 대해서 알아보겠습니다.
1. 무량판 구조란?
무량판 구조는 수평구조 부재인 보 없이 수직구조 부재인 기둥을 통해 건축물의 하중을 버티는 건축 구조의 한 종류입니다.
즉, 기둥에 슬래브(바닥판)가 직접적으로 연결된 구조입니다.
그렇다면 무량판 구조의 종류는 무엇이 있을까요?
1.1 플랫 슬래브
플랫 슬래브는 기둥 주위에 지판 또는 주두를 접합시켜 기둥과 슬래브가 닿는 면적을 증가시킨 형태입니다.
사진과 같이 기둥에 슬래브가 닿는 직접적인 면적을 증가시켜 펀칭 전단을 방지한 형태입니다.
1.2 플랫 플레이트 슬래브
플랫 슬래브와 다르게 지판 또는 주두 없이 기둥과 슬래브가 바로 접합된 형태입니다.
지판 또는 주두가 없어 비교적 펀칭 전단에 불리한 형태를 띠고 있습니다.
2. 무량판 구조의 특징
2.1 장점
1) 공기단축
무량판 구조는 보를 설치할 필요가 없어 500mm ~ 700mm 정도의 공간을 확보할 필요가 없습니다. 이로 인해서 층고가 낮아지게 되며 공기가 단축된다는 장점을 갖고 있습니다.
2) 실내 활용도 증가
내력벽(구조적으로 건축물의 하중을 버텨내는 벽)이 구조적으로 필요하지 않아 실내를 넓게 사용할 수 있습니다. 즉, 개방성이 증대됩니다. 또한 보가 필요하지 않아 심미성이 증대된다는 장점이 있습니다.
2.2 단점
1) 펀칭전단
보가 없어 슬래브의 하중을 수평으로 분산시키지 못하여 기둥으로 슬래브의 하중이 전부 전해지게 됩니다. 기둥의 좁은 면적에 슬래브의 하중이 온전히 전달되어 슬래브가 뚫리는 펀칭 전단이 발생할 수 있습니다. 펀칭 전단은 슬래브가 가라앉을 수 있으며 붕괴의 사고의 원인이 됩니다.
삼풍 백화점이 이러한 펀칭전단의 현상으로 붕괴의 조짐을 보였습니다. 슬래브(바닥판)가 볼록하게 튀어나온 모습입니다.
검단 신도시 붕괴현장의 모습을 보면 기둥만 남기고 슬래브 부분이 붕괴된 모습을 볼 수 있습니다. 펀칭전단의 현상으로 기둥만 남기고 붕괴된 모습입니다.
2) 누진파괴(연쇄붕괴)
펀칭전단으로 붕괴된 슬래브가 다음 층의 슬래브로 바로 하중이 전달되며 다음 층의 슬래브도 펀칭전단이 발생하며 하중이 곱으로 전해지면서 연속적으로 슬래브가 무너지는 누진파괴가 발생할 수 있습니다.
삼풍백화점은 붕괴되기 시작한 지 불과 5분 만에 완전히 붕괴되었습니다. 연속붕괴는 피할 시간도 주지 않고 순식간에 일어납니다.
광주 화정동 아파트 건설현장 붕괴 또한 연속적으로 슬래브가 가라앉으며 붕괴된 누진파괴로 볼 수 있습니다.
3. 무량판 구조의 문제점?
무량판 구조 자체는 구조적으로 문제가 없습니다. 하지만 설계 과정 혹은 시공 과정에서의 문제로 이러한 안타까운 사고가 발생하는 것입니다. 설계 과정에서 구조 계산을 잘못하거나 시공 과정에서 무리한 공기 단축 혹은 시공비용 절약에서 문제가 발생하게 되는 것입니다. 물론 설계 의도와 다르게 시설을 이용하거나 적정 하중을 초과하여 시설을 이용하는 것도 원인이 되기도 합니다.
무량판 구조는 공사기간을 단축시키며 심미성을 증대시킬 수 있다는 장점으로 여러 건축물에 적용이 됐습니다. 시공사의 피할 수 없는 운명인 공기 단축과 시공비용 절약과 함께 무량판 구조의 단점이 복합적으로 작용하며 안타까운 사고가 발생하였습니다.
공기 단축을 위해 콘크리트 타설에 있어서 양생 작업을 확실치 하지 않게 되며 콘크리트의 적정 강도가 발현되지 않은 채로 다음 층을 시공하게 되며 보가 없는 무량판 구조에 펀칭 전단이 발생하게 됩니다.
혹은 무량판 구조는 단점을 보완하기 위해 기존의 라멘 구조보다 더 많은 철근이 들어가게 되는데 시공비용 절약을 위해 철근을 줄이게 되며 무량판 구조의 단점이 그대로 드러나게 되는 경우도 있습니다.
설계 과정에서의 안정적이고 적합한 구조 계산과 시공사의 안전을 확보한 작업만이 사고를 예방할 수 있는 길입니다.
4. 대피
그렇다면 이러한 부실 공사 이외에도 천재지변으로 이러한 붕괴 현상이 발생할 수도 있는데 어떻게 대피하면 좋을까요?
기본적으로 건물을 설계할 때 코어(Core)라고 불리는 수직으로 통하는 통로를 집약적으로 설계하게 됩니다. 코어 부분은 화장실, 계단, 엘리베이터, 각종 기계/전자 설비 등으로 이루어져 있습니다. 코어 부분은 구조적으로 강하게 설계됩니다. 삼풍백화점 붕괴현장을 본다면 쉽게 이해가 될 것입니다.
위의 붕괴 현장의 사진을 보면 건물 전체가 붕괴된 것이 아닌, 양단의 수직 통로인 코어 부분만이 살아남을 것을 확인할 수 있습니다. 언제나 대형 건축물 혹은 인구 밀집 지역으로 간다면 대피로를 확인해 두는 습관을 갖고 있어야 합니다. 최소한 화장실과 계단이 어디 있는지만 확인하더라도 생존확률을 극대화할 수 있습니다. 또한 바닥판을 확인하며 바닥 부분이 볼록하게 튀어 올라와 있거나 건물의 외벽에 X자로 금이 가 있는 모습을 확인하여 위험한 건축물임을 임의적으로 판단하는 방법도 있습니다. 붕괴가 시작되면 즉시 미리 알아둔 계단과 화장실이 있는 코어 부분으로 달려갈 수 있도록 하는 것이 좋습니다. 가장 좋은 것은 이러한 사고가 발생하지 않도록 하는 것이 좋습니다만 우리의 인생은 어디에서 어떤 사고가 발생할지 모르기에 항상 경계하는 습관을 갖는 것이 좋습니다.
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