1989년 10월 17일 지진으로 붕괴된 Cypress Street Viaduct 가 Season2-Episode5에 소개된다. 당시 연일 방송언론에 교량이 붕괴된 처참한 장면들이 나와서 기억이 나는데 30여년이 훌쩍 지난 일이었다니 세월의 흐름을 실감치 않을 수 없다.
사고 초기에 발표된 2건의 보고서가 공개되어 있어 사고 당시 상황 및 원인을 개략적으로 확인할 수 있다. 보고서들은 UC Berkeley, Earthquake Engineering Research Center에서 수행하였다.
- Collapse of the Cypress Street Viaduct as a result of the loma prieta earthquake
- Observations and implications of tests on the Cypress Street Viaduct test structure
방송과 보고서에 나오는 가장 대표적인 붕괴메카니즘이다. 고가교 Bent들은 여러 형식으로 되어 있는데 상부구조물과 하부구조물을 일체로 설계한 것들도 있었지만 대다수가 일반적이지 않은 전단키로 연결되게 설계되어 있었고 이 부분의 문제가 깊고 연약한 지반 ‘bay mud’와 맞물려서 붕괴가 되었다. 즉, 구조적 요인이 극한 조건과 결합되어 나은 재앙이었다.
교량 붕괴 사고들 관련하여 보고서들을 보면 교량의 여용성(redundancy)에 대한 언급이 자주 등장한다. Florida International University (FIU) Pedestrian Bridge Collapse에서도 redundancy factor를 1.05가 아닌 1.0을 적용한 것을 설계 오류라고 지적하였고 본 교량도 연결부들이 힌지(pin)라 상대적으로 여용성이 없는 구조라고 평가했는데 1950년대에 설계된 교량이라 기준들이 없었을 것이다. 참고로, 여용성 관련 자료를 찾다 보면 FCM(Fracture Critical Member)이라는 용어도 자주 등장하는데 분명, 다른 개념임에도 잘못 이해하는 경우가 있다. FCM을 너무 광의적으로 사용하는 경우들이 있는데 정확한 정의는 “a steel member in tension, or with a tension element, whose failure would probably cause a portion of or the entire bridge to collapse.”이고 최근에 Federal Highway Administration (FHWA)에서는 FCM대신 Non-redundant Steel Tension Member (NSTM)을 사용할 것을 권장했다.
교량 구조물에서 redundancy는 다중재하경로(Load Path Redundancy) 여부로만 판단하는 줄 알았는데 system(structural) redundancy, internal redundancy 라는 생소한 용어들도 나온다. 우리나라는 이 부분들이 현업에 어떻게 적용되고 얼마나 기준이 마련되어 있는지 궁금하다.