이번 포스팅에서는 본인의 주된 목적인 소방기술사 합격을 위한 공부를 위해서 이 블로그를 운영하는 것이었기에 초심으로 돌아가서 많은 소방기술사 공부하시는 분들과 함께 소방기술사에 잘 출제될 만한 내용들 위주로 정리해보고자 하는 마음에서 글을 적는다.
이번 시간에는 그 중에서 폭렬현상(Spalling Failure)에 대해서 정리해보았다. 함께 공부하시는 분들에게 조금이라도 도움이 되었으면 하는 개인적인 바램이다.
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[ 폭렬현상(Spalling Failure) ]
1. 개요
1) 폭렬 : 화재시 급격한 온도 상승 의해 부재 표면의 콘크리트가 떨어지거나 벗겨지는 현상
2) 폭렬 현상 발생 시 건물을 지탱하는 콘크리트 단면이 감소되고 철근이 노출되어 구조물을 지탱하는 힘이 저하
2. 폭렬의 발생 메카니즘
1) 급격한 온도상승
(1) 콘크리트의 온도가 급격히 상승하여 100도 이상이 되면 콘크리트에 포함된 수분이 급격히 기화한다.
2) 높은 함수율
(1) 콘크리트가 수분을 많이 함유하고 있으면 있을수록 수분이 많이 기화되어 콘크리트 내부의 수증기압은 커진다.
3) 치밀한 조직
(1) 콘크리트의 조직이 치밀하면 치밀할수록 콘크리트 내부의 수증기압이 콘크리트 외부로 빠져나가지 못해 내부 수증기압이 커진다.
4) 콘크리트의 내부 수증기압이 콘크리트 인장강도보다 커짐
(1) 고강도 콘크리트의 경우 상온에서 5 MPa 정도이나 화재시 온도가 상승하면 할수록 콘크리트의 인장강도는 낮 아진다.
(2) 이와는 반대로 콘크리트 내부의 수증기압은 온도가 상승하면 상승할수록 증가하여 300도가 되면 콘크리트 내부의 수증기압이 8 MPa 이 된다.
(3) 콘크리트 내부의 수증기압이 콘크리트 인장강도보다 커지게 되면 콘크리트는 떨어지거나 벗겨지게 된다.
3. 폭렬현상의 문제점
1) 건물의 붕괴
(1) 콘크리트 일부분이 급격한 온도상승에 의해 콘크리트가 폭발적으로 떨어져나가는 급진적 폭렬의 경우에 발생한다.
(2) 콘크리트 일부분이 떨어져 나가게 되면 구조물의 지탱하는 힘이 급격히 저하되어 건물이 무너질 수 있다.
(3) 건물이 무너지게 되면 건물 내에서 피난하는 피난자와 구조하는 소방대원의 목숨을 앗아갈 수 있다.
(4) 또한 건물을 재사용 할 수 없기 때문에 재산상의 손실도 급격히 상승한다.
2) 건물의 내력저하
(1) 콘크리트 일부분이 완만한 온도상승에 의한 긴 화재기간 후에 콘크리트 층이 벗겨지는 것으로 완만한 폭렬의 경우에 발생한다.
(2) 콘크리트 단면이 벗겨지면 구조물의 지탱하는 힘이 서서히 저하되어 건물사용 가능기간이 줄어든다.
4. 폭렬현상의 대책
1) 급격한 온도상승 방지 대책
(1) 건물 내의 가연물량을 제한한다.
(2) 콘크리트 부재 표면부에 충분한 피복을 한다.
(3) S/P 등의 Active 소화설비를 설치한다.
2) 높은 함수율 방지 대책
(1) 수분 함량이 적은 골재를 사용한다.
(2) 부재내의 상대습도를 낮출 수 있도록 충분한 양생을 한다.
3) 치밀한 조직 방지 대책
- 폴리프로필렌 섬유를 첨가하여 온도 상승시 증기압이 빠져나갈 수 있게 한다.
4) 인장강도 강화 대책
- 콘크리트의 표면 부착력 증가를 위한 와이어메시, 메탈라스 등을 설치한다.
5) 성능위주 내화설계
- 성능위주 내화설계를 통해 화재시 콘크리트 내부 수증기압보다 인장강도를 강화하여 폭렬이 발생되지 않도록 한다.
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도시, 주택개발, 건축, 인테리어 설계, 시공 문의 b-studio@hanmail.net 이나 010-9162-6135로 문자요망
(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 28년차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다
스토리원 홈페이지 바로가기 --> http://www.story-one.co.kr
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