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1995년 6월 29일, 삼풍백화점 붕괴 참사
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재료 대비 구조적 저항성이 가장 높은 구조는 내력벽구조인데,
내력벽구조는 보통 막혀있는 공간이 많아서 사람들이 기피하고
넓은 공간을 확보하고자 기둥보구조(필로티도 해당) 혹은 무량판구조를 사용하는데
모든 건축 구조의 포인트는 하중을 집중할 것인가 분산할 것인가입니다.
일점 하중의 영향이 어디까지 미치느냐에 따라 구조를 구분하는 거죠.
구조적 강도(=하중의 분산성): 내력벽 > 기둥보 > 무량판
내력벽구조는 벌집구조와 비슷한데, 벽이 힘을 받기 때문에 이름이 "내력벽" 구조.
실제로 벽과 바닥의 두께가 상당히 얇아서 보는 사람이 당황
그래도 중력 및 횡방향의 수직/수평 하중에는 튼튼. 지진에도 끄떡없어.
미국에 많이 지어지는 목구조 건물이 내력벽구조를 취하는데(반면 한국의 목구조는 기둥보 구조)
워낙에 재료를 아낄 수 있어 애용되지만
문제는 반중력 상황이 발생하면 취약. 즉 토네이도만 불면 종이접기처럼 다 날아가.
이번에 미국에서 무너진 아파트는 1층의 일부가 필로티였고
바닷가 인근이라 지반침하가 있었고
그래서 그런지 지붕 공사를 하고 있었고(누수공사였을 가능성)
결국 "지반침하 + 부분필로티 + 염분에 의한 철근콘크리트 부식 => 붕괴"가 되었다고 볼 수 있겠습니다.
삼풍의 무량판은 하중이 가장 잘 집중되는 형태인데
무량판구조도 일종의 작은 기둥보구조로 볼 수 있습니다.
하중이 집중된다는 말은 하중이 기둥에 집중된다는 말. 다른 기둥과 공동 분담을 덜 해.
삼풍백화점 붕괴 현장에서 기둥만 솟고 바닥이 죄다 무너진 게 현상이 보인 게 이런 이유.
기둥보구조는 좀 낫고, 가장 좋은 것은 내력벽 구조.
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보통사람의 상식적인 생각과 반대가 되는 경우가 많습니다.
그 대표적인 예가 권투선수의 글러브인데 글러브가 푹신하기 때문에 맞아도 아프지 않다?
실제로는 글러브에 맞고 죽는 사람이 많습니다.
반대로 묵직한 글러브가 없는 이종격투기는 사람이 안 죽습니다.
살살 때리면 글러브가 타격을 약화시키는게 사실이지만
세게 때리면 어차피 에너지는 글러브 안에 있습니다.
에너지가 글러브 밖으로 사라질까요?
피부를 찢거나 손가락이 부러지는 사태는 막아줍니다.
그러나 물리적 타격 에너지는 오히려 맨주먹보다 강하게 전달되는데
맨주먹은 튕기거나 상처를 찢기 때문에 에너지가 표면으로 흐르고
글러브는 신체 깊숙히 파고들어 내상을 입게 합니다.
자전거 기어단수도 비슷한데 어차피 사람 다리 힘으로 갑니다.
산길을 가는게 아니라면 별 의미없어요.
기어를 조정한다고 다리 밖에서 힘이 나는게 아니잖아요.
에너지 보존의 법칙에 따라 결국 도로아미타불.
다리에 근육이 좀 붙으면 산길이나 특수한 경우가 아니면 기어는 무필요.
태껸의 느진발질이 그러한데
곧은발질을 피하고 느진발질을 하는 이유는 선수를 보호하기 위함이라고 주장하지만
실제로는 반대로 선수가 큰 내상을 입습니다.
곧은 발질은 다리의 속도가 에너지를 정하지만 느진발질은 체중을 실어버리므로 타격력이 두 배
태껸이 느진발질을 하는 이유는 상대방을 죽이기 위함인데 착각한 거지요.
흥선군이 데리고 다닌 천하장안 네 사람은 아마 태껸 고수였을 것
태껸이 호신술이고 자객술이며 본질은 사람을 죽이는데 있는데
신토불이 아저씨들이 개판쳐서 태껸은 사람을 살리는 무술 운운 개소리 시전해버려.
세상 일이 뭐든 반대로 되는 일이 많습니다.
정부의 부동산정책 소득주도성장도 반대로 되어버려.
근데 에너지는 원래 반대로 됩니다.
무량판 구조가 취약한게 파동을 붙잡아두기 때문.
지진에 집이 무너지는 이유는 흔들리면서 파동이 에너지를 증폭하기 때문
에펠탑처럼 대각선으로 잡아주면 조금만 잡아도 크게 안정됩니다.
무량판 구조를 언급하는 이유는
우리가 에너지의 증폭이라는 본질을 몰라서 오판하기 때문입니다.
그냥 에너지와 파동을 이룬 에너지는 다른 거지요.
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저는 좀 쉽게 생각을 했는데,
건축용어에 구조적 일체성이라는 게 있습니다.
외력이 구조체에 작용했을 때
내부의 결속력이 외력을 이기면 멀쩡하고
반대면 구조체가 분리되는데,
구조적 일체성이 높은 것을
건축에서는 "하중을 분산시킨다"라고 표현합니다.
반대로 일체성이 낮으면 하중이 작용점에 집중되죠.
하중의 분산에서 가장 중요한 것이 질적 통일인데
기둥보구조건 그것의 작은 버전인 무량판구조건 간에
벽과 기둥 사이에 질적 통일성이 일치하기가 어렵고(무량판은 더욱 어렵고)
그 결과 외력에 의해 벽과 기둥이 분리가 일어납니다.
축구 선수가 축구공을 발로 차도 찢어지지 않는 것은
이런 질적 통일성이 높기 때문이죠.
외력을 아무리 가해봤자 축구공은 멀리 날아갈 뿐입니다.
이는 마치 원심분리기가 작동하는 것과 같은 원리입니다.
기둥보구조는 외력이 기둥>보>벽/바닥 의 단계로 주변과 맞물린 정도에 따라 단계적으로 힘이 배분되고 가늘어지는데,
이는 나무에서 기둥과 가지의 관계와 같습니다. 주변으로 갈 수록 점점 가늘어지는 거죠. 맞물린 게 적어지니깐.
무량판구조는 기둥 >> 벽/바닥 의 단계를 가지는데, 보가 빠지므로 대신 바닥에 와플처럼 작은 보를 만듭니다.
하지만 대개 기둥 사이의 거리가 너무 먼 게 문제. 삼풍이 특히 문제.
필로티 구조는 기둥보구조에서 벽이 빠진 건데,
같은 힘으로 눌러도 벽이 있는 게 훨씬 튼튼.
필로티가 특히 문제가 될 때가 비대칭 구조일 때인데,
이번 미국 아파트 붕괴가 이런 케이스.
사방으로 필로티가 있는 것과 한쪽 면에만 필로티가 있는 게 다른 거죠.
약한 부위가 트리거 역할을 합니다.
한편 그냥에너지와 파동에너지의 차이는 시간의 유무에 의한 것이라고 보면
택견과 자전거, 권투글러브의 예시는 시간성을 설명하는 것일 듯한데
말이 시간이지 공간으로 보면 집중과 분산으로 이해할 수도 있다고 봅니다.
젓가락으로 묵을 집을 때는 살살 하는데
그게 시간을 늘리는 거라고 봅니다.
젓가락의 힘이 도토리묵 전체에 전달되도록 하는 거죠.
그럼 권투글러브로 인해 더 큰 부상을 당하는 이유는?
말씀하신 것과 같이 내상이냐 외상이냐로 해석하면 될 테고
글러브로 치면 에너지가 전체에 100% 전달되지만
맨주먹으로 치면 에너지가 부분에 집중됩니다.
둘다 다치는건 맞는데 부상의 양상이 다르겠죠.
건축에 이를 적용해보자면
같은 에너지 총량의 외력이 작용할 때
사람은 송곳으로 찔리는게 낫지만
건축은 권투글러브로 맞는게 낫습니다.
글러브가 무서운 건 많이 때리기 때문.
지진글러브로 맞고 나면 구조진단해서
그 사이에 사람이 도망가면 되지만
송곳으로 찌르면 건축물 자체 하중이 송곳 트리거에 의해 무너지므로 무서운 거.
건축가는 건물이 갈대처럼 흔들리기를 원하는 겁니다. 부러지는게 아니라.
그러므로 맞물림이 큰 것과 두께가 굵어지는 것을 일치시켜 구조적 일체성을 높이려고 합니다.
무량판은 맞물림과 두께가 단계적이지 않아서 망한 케이스.
기둥에 나뭇잎이 바로 매달려있는 거죠. 중간의 가지가 없고
바람불면 나뭇잎만 떨어져버려.
https://next-archi.tistory.com/20
말이 무량판이나 기둥보 구조이지
실제로는 아치의 변형입니다.
삼풍의 아치는 기둥 사이가 너무 멀어서
세로만 두껍고 가로가 얇아진 거.
실제로는 와플구조였다고 하는데
백화점이라 공간을 넓게 보이게 만드려고 원 설계보다 기둥을 중간에 몇 개 빼먹었다고.
게다가 냉각용 옥상 물탱크는 과도하게 키워 하중이 커졌고
고정하중이 높은 식당을 지하가 아닌 고층으로 올렸고 등등
미친 짓을 많이 했다고.
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건물은 지진이나 설계변경 등의
여러가지 삽질에 대비해서 튼튼하게 짓습니다.
부실시공은 설마 지진이 나겠나 하고 도박을 한 건데
이건 지진이 안 났는데도 무너졌어요.
도박에 성공했는데도 무너진 것은
우리가 모르는 플러스 알파 때문이고 그게 파동의 힘입니다.
파동이 힘을 증폭시키는데
파동은 힘의 시간적인 몰아주기입니다.
무량판 구조가 파동을 만들어냈다는 점에 유의해야 합니다.
파동은 힘을 일점에 집중시킵니다.
밀다가 당겨버리는게 파동이지요.
이 건물이 붕괴된 것은 아래층이 아니고 꼭대기였고
균열이 일어나자 물탱크에서 물을 뺐어요.
그런데도 붕괴된 것은 파동에 의해 일점이 도출되고
거기가 급소가 된 거지요.
무량판은 파동이 만들어지는 잘못된 설계입니다.
한옥도 급소가 있습니다.
한옥은 뒤틀리는 수가 있는데 팽이처럼 돌아가면서 자빠집니다.
송곳을 찔러도 잘 안 들어가는데
송곳을 흔들면서 찌르면 어떻게 될까?
삼풍이 왜 무너졌나?
여러가지로 설명할 수 있습니다.
에너지 일원론 한 방으로 설명해야 구조론입니다.
직관적으로 머리 속에 모형을 그리는 것.
파동이 갔다가 되돌아오면서 방향전환 지점에 급소를 만드는 겁니다.
그 다음은 종잇장처럼 쫙 찢어집니다.
아치는 이미 찢어놨기 때문에 찢어질 리가 없지만
에너지가 방향을 바꾸는 특이점이 있으면 안 됩니다.
구조론으로 말하면 코어가 보강되는 원리
코어가 약하기 때문에 보강되는 거지요.
할 말 할 줄 아는 추미애.