붕괴 위험성 평가

건물이 붕괴되면 어떤 부분부터 무너지게 될까요?

 

앞서 알아본 5가지 등급에 따라 건물이 붕괴되는 부분, 시간, 위험도가 다르리라는 것을 추측할 수 있습니다. 전문적인 방법에서는 붕괴 위험성을 어떻게 평가하는지 알아보도록 하겠습니다. 붕괴 위험성은 바닥층, 벽, 골조(기둥 및 대들보) 3가지에 관해 종합적으로 평가합니다.

 

건축법상 내화구조 기준에 따라 몇 시간을 버틸 수 있는 건물이라도 예상 시간보다 빠르게 붕괴될 수 있어 5가지 안전도 등급별 취약점을 평가하여 현장에 도움이 될 수 있습니다.

5가지 안전도 등급별 구체적 붕괴 위험 요소를 알아보도록 하겠습니다.

 

안전도 1등급 건물: 내화구조

(‘내화구조’에 관한 설명은 이전 글을 참조해 주시기를 바랍니다)

내화구조 건물의 붕괴 위험성은 바닥층의 강도에 달려있습니다.

철골조의 내화구조 건물에서 바닥층은 주로 경량 철골의 콘크리트로 구성되어 있습니다.

큰 화재에서는 첫 번째로 천장이 붕괴되면서 불꽃이 바닥 아래로 확대됩니다. 그리고 화재가 약 600℃에 이르게 되면 철재는 휘어지고 늘어지게 되고 콘크리트 바닥이 갈라지면서 붕괴됩니다.

화재가 최성기에 접어들게 되면 기둥과 기둥 사이의 바닥층이 휘어집니다.

만일 화재가 장시간 지속되면 바닥층의 가장 약한 부분부터 무너지게 되며, 불길은 수직으로 확대됩니다.

그리고 건물 내의 물체가 넘어지고, 철제로 이루어진 물건들은 고온의 열기에 휘는 현상이 발현됩니다.

건물의 붕괴 신호는 내부 바닥층의 갈라지고 휘어지며, 갈라진 콘크리트 틈에서 불꽃과 연기가 상승합니다. 다음의 현상을 발견하면 즉시 외부로 대피하고, 내부에서의 진압 활동보다는 외부에서 진압 활동을 하는 것이 안전합니다.

 

안전도 2등급 건물: 준 내화구조

준 내화구조 건물의 붕괴 위험성은 철재 구조의 지붕이 얼마나 튼튼한지, 화재에 잘 견디는지에 따라 달라집니다.

준 내화구조는 샌드위치 패널, 철제 함석 등의 지붕재를 경량 철로 지지하며, 5~10분 정도 화염에 노출되면 휘어져 내려앉거나 붕괴로 인해 지붕 위에서 소방 활동하는 것은 소방관들의 부상을 발생시킬 수 있습니다.

 

그렇다면 안전하게 배연작업을 하는 방법은 무엇일까요?

지붕이 화재에 취약하기 때문에 수평 배연이 안전한 기법으로 활용할 수 있습니다.

-지붕 배연이 필요할 정도로 심각한 화재의 세기인 경우 적용하며, 여러 개의 문과 창문을 열거나 배연기구를 통한 강제 배연을 할 수 있습니다.

 

안전도 3등급 건물: 조적조

벽돌, 돌, 인조석 등으로 이루어진 건물이 조적조 건물입니다.

벽돌, 돌, 조적조 등으로 이루어진 건물 붕괴 시 가장 위험한 요인은 벽의 붕괴입니다.

석조벽과 벽돌의 경우, 수직하중에는 벽체 붕괴가 강하지만 수평하중은 벽체가 상대적으로 약합니다. 따라서 화재가 발생한 조적조의 벽은 골조 또는 지붕보 등의 붕괴가 외부로 향하여 수평하중을 받거나 밖으로 팽창 이동하기 때문에 연소 건물의 내부에서 외부로 붕괴합니다.

벽으로 이루어진 구조의 상층부는 오래된 건물일수록 더욱 취약합니다.

왜냐하면 지붕의 연소와 외부 골조의 변형 및 폭발이 있다면, 상층부는 무너지게 됩니다. 이런 경우 벽과 이루어진 구조 부분을 붕괴 위험구역으로 간주하고, 벽 높이 이상의 거리를 접근금지 구역으로 지정해야 합니다.

 

(‘출입 금지 또는 출입 통제 등’과 같은 글이 적힌 노란색 테이프로 경찰관 또는 소방관들이 접근을 통제하는 장면을 영화에서 본 적이 있을 겁니다. 이 경우, 경찰이 접근금지 구역을 설정하면 ‘폴리스 라인’, 소방에서 접근금지 구역을 설정하면 ‘파이어 라인’이라고 합니다)

 

안전도 4등급 건물: 중량 목구조

중량 목구조 건물의 화재에 취약한 점은 지붕과 바닥층을 지탱하는 트러스 구조의 연결부분에 있습니다.

 

(트러스구조 [Truss structure] : 강재나 목재를 삼각형 그물 모양으로 짜서 하중을 지탱시키는 구조를 말한다. 교량이나 지붕처럼 넓은 공간에 걸치는 구조물로 많이 쓰인다. 트러스가 삼각형 단위공간으로 구성되는 이유는 삼각형 구성은 연결점이 회전단이라 하더라도 사각형 공간일 때 보다 쉽게 변형이 일어나지 않고 안정된 형태를 유지할 수 있기 때문이다.[출처: 네이버 지식백과])

 

건물 지붕의 하중을 지탱하는 재료가 목재·강재이므로 상층부 바닥층의 연소가 시작하면 트러스 구조의 뼈대와 바닥층이 무너지기 시작하고, 이 연결부위는 목재 자체가 붕괴되기 전에 파괴되거나 끊어집니다. 그리고 화재가 진행되면서 빠르게 플래시오버로 연소 확대가 이루어집니다. 벽이 외부로 향하여 밀리면서 무너지며 벽돌, 목재 등의 잔해들이 붕괴되어 흩어지게 됩니다. 이때 벽체 붕괴의 일반적 현상은 네 방면의 벽체 중심 부분이 먼저 무너지고, 각각의 모서리 부분은 비교적 잘 붕괴되지 않는 안전한 부분이 됩니다. 따라서 건물에 근접한 차량, 장비, 대원의 활동 위치로 건물 외부 모서리가 가장 안전한 곳으로 여겨질 수 있으므로 코너에서 활동해야 더욱 안전합니다.

 

안전도 5등급 건물: 경량 목구조

경량 목구조 건물의 가장 큰 붕괴 위험성은 벽 붕괴입니다.

본 건물의 벽은 목재 등 가연성 물질로써 화염에 노출되면 짧은 시간 내에 붕괴됩니다.

창문에서 화염이 나오는 시점이 되면 건물 붕괴 신호로 간주합니다.

건물의 붕괴는 네 방면 벽체 중 한 면씩 붕괴되기보다 다방면의 벽체가 동시에 붕괴되는 가장 위험도가 높은 건물 유형이므로 불타고 있는 경량 목구조 건물 주변에 있다면 매몰될 가능성이 가장 높습니다.

해당 건물의 위험구역은 건물 전체적으로 설정되어야 하며, 중량 목구조(안전도 4등급 건물)와 달리 벽체의 코너 부분도 안전지대가 될 수 없다는 점에 유의하여야 합니다.