이번 포스팅에선 소방의 내진설계에 대해서 알아보겠습니다.
소방배관의 내진설계에서 시공 실무자들이 가장 많이 접하는 것이 바로 흔들림 방지 버팀대인데요. 설치 방향에 따라 횡방향, 종방향, 4방향(4-way)으로 구분할 수 있습니다. 간략하게 필요한 것들만 정리해볼거구.. 소방시설의 내진설계기준은 소방청에서 배포한 내진설계기준 해설서를 보시면 상세하게 설명되어 있으니 더 알아보고 싶은 분들은 그걸 보시면 되겠습니다.
Ⅰ. 흔들림 방지 버팀대의 종류
1. 횡방향 흔들림 방지 버팀대
1) 구경 관계없이 모든 수평주행배관·교차배관 및 옥내소화전설비의 수평배관에 설치. 가지배관 및 기타배관에는 65mm 이상인 배관에 설치(50mm 이하의 배관은 충분한 유연성을 갖는 것으로 취급). 단, 옥내소화전설비의 수직배관에서 분기된 구경 50mm 이하의 수평배관에 설치되는 소화전함이 1개인 경우에는 횡방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
2) 설치된 위치의 좌우 6m를 포함한 12m 이내의 배관에 작용
3) 버팀대의 간격은 중심선을 기준으로 최대간격 12m를 초과하지 않아야 한다.
4) 말단의 버팀대와 배관 단부 사이의 거리는 1.8m를 초과하지 않아야 한다.
5) 영향구역 내 상쇄배관이 있는 경우 배관길이는 상쇄배관 길이를 합산한다.
6) 버팀대가 설치된 지점으로부터 600mm 이내에 배관이 방향전환되어 설치된 경우 그 횡방향 버팀대는 인접배관의 종방향 버팀대로 사용할 수 있으며, 구경이 다른 경우에는 구경이 큰 배관에 설치하여야 한다.
7) 가지배관의 구경이 65mm 이상인 경우
① 배관의 길이가 3.7m 이상인 경우
㈀ 흔들림 방지 버팀대의 세장비는 300을 초과하지 않아야 한다.
㈁ 하나의 수평직선배관은 최소 2개의 횡방향 버팀대와 1개의 종방향 버팀대를 설치하여야 한다. 단, 영향구역 내 배관의 길이가 6m 미만인 경우에는 각 1개씩 설치할 수 있다.
② 3.7m 미만인 경우에는 횡방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
8) 횡방향 버팀대의 수평지진하중은 영향구역의 최대허용하중 이하로 적용하여야 한다.
9) 교차배관 및 수평주행배관에 설치되는 행가가 다음 각 목의 기준을 모두 만족하는 경우 횡방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
① 건축물 구조부재 고정점으로부터 배관 상단까지의 거리가 150mm 이내일 것
② 배관의 설치된 모든 행가의 75% 이상이 ①의 기준을 만족할 것
③ 교차배관 및 수평주행배관에 연속하여 설치된 행가는 ①의 기준을 연속하여 초과하지 않을 것
④ 지진계수가 0.5 이하일 것
⑤ 수평주행배관의 구경은 150mm 이하이고, 교차배관의 구경은 100mm 이하일 것
2. 종방향 흔들림 방지 버팀대
1) 구경 관계없이 모든 수평주행배관·교차배관 및 옥내소화전설비의 수평배관에 설치. 단, 옥내소화전설비의 수직배관에서 분기된 구경 50mm 이하의 수평배관에 설치되는 소화전함이 1개인 경우 종방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
2) 설계하중은 설치된 위치의 좌우 12m를 포함한 24m 이내의 배관에 작용
3) 종방향 버팀대의 간격은 중심선을 기준으로 24m를 넘지 않아야 한다.
4) 말단의 종방향 버팀대와 배관 단부 사이의 거리는 12m를 초과하지 않아야 한다.
5) 영향구역 내에 상쇄배관이 설치되어 있는 경우 배관 길이는 상쇄배관 길이를 합산하여 산정한다.
6) 종방향 버팀대가 설치된 지점으로부터 600mm 이내에 그 배관이 방향전환된 경우, 종방향 버팀대는 인접배관의 횡방향 버팀대로 사용할 수 있으며, 구경이 다른 경우에는 구경이 큰 배관에 설치하여야 한다.
3. 4방향(4-WAY) 흔들림 방지 버팀대
1) 길이 1m 초과하는 수직직선배관의 최상부에는 4방향 버팀대를 설치. 단, 가지배관 제외
2) 수직직선배관 최상부에 설치된 4방향 버팀대가 수평직선배관에 부착된 경우 그 버팀대는 수직직선배관의 중심선으로부터 0.6m 이내에 설치되어야 한다.
3) 수직직선배관 4방향 버팀대 사이의 거리는 8m를 초과하지 않아야 한다.
4) 소화전함의 아래 또는 위쪽으로 설치되는 65mm 이상의 수직직선배관은 다음 각 목의 기준에 따라 설치한다.
① 길이가 3.7m 이상인 경우, 4방향 버팀대를 1개 이상 설치하고, 말단에 U볼트 등의 고정장치를 설치
② 길이가 3.7m 미만인 경우, 4방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있고, U볼트 등의 고정장치를 설치한다.
5) 수직직선배관에 4방향 버팀대를 설치하고 수평방향으로 분기된 수평직선배관의 길이가 1.2m 이하인 경우 수직직선배관에 수평직선배관의 지진하중을 포함하는 경우 수평직선배관의 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
6) 수직직선배관이 다층건물의 중간층을 관통하며, 관통구 및 슬리브의 구경이 제6조제3항제1호(25A~100A배관의 슬리브는 배관구경보다 50mm 이상, 100A 이상의 배관의 슬리브는 배관구경보다 100mm 이상, 50A이하의 배관은 배관구경보다 50mm 미만의 더 큰 슬리브를 설치할 수 있음)에 따른 배관 구경별 관통구 및 슬리브 구경 미만인 경우에는 4방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
Ⅱ. 흔들림 방지 버팀대의 배치방법
1. pipe run 구간의 종류와 배치방법
Pipe run 구간의 종류는 run, short run, run 제외, 연속 run, run에서 경사배관 적용 등이 있다.
1) run은 배관에서 방향전환 지점의 단부와 단부 사이 배관의 길이가 6m 이상인 구간을 말한다.
2) short run은 방향전환 지점의 단부와 단부 사이 배관의 길이가 6m 미만인 구간을 말한다.
3) run 제외 구간은 배관길이가 1.2m 이하로 흔들림 방지 버팀대를 설치하지 않는다.
4) 연속 run은 run 구간이 연속으로 연결된 배관라인을 말한다.
5) 방향전환된 지지점에서 경사배관은 배관 진행방향(반대방향)을 기준으로 45˚ 이상 시에만 단부로 본다.
2. 흔들림 방지 버팀대의 배치방법
1) pipe run구간의 수평직선배관 버팀대 간격 내에는 횡방향 버팀대 최소 2개와 종방향 버팀대 1개를 설치하여야 한다.
2) pipe run구간이 12m를 초과하는 수평직선배관은 횡방향 버팀대 단부에 먼저 배치하고, 나머지 수평직선배관 길이는 1)항의 배치조건을 만족하여야 한다.
3) pipe run구간 내 배관길이가 6m 미만인 경우 횡방향과 종방향 버팀대를 각각 1개씩 설치할 수 있도록 ASHRAE나 SMACNA에 제시하고 있다. 또한, 단부의 설치기준에서도 제외하고 있다.
4) pipe run구간 내 *상쇄배관(offset)은 영향구역 내에 포함되며, 방향전환 후 마지막 배관의 길이가 1.2m 이하인 경우 버팀대를 제외할 수 있다.
5) pipe run구간 1.2m 이하 짧은 배관(방향전환 후 형성되는 마지막 배관을 말한다)길이에 대한 수평직선배관의 버팀대 제외는 NFPA 13(2019. 17.4.3.4.1)에서 지지하지 않을 수 있는 길이와 직경에 따라 0.9m~1.5m까지 제시하고 있으며, 이 기준에서는 1.2m 이하로 하고 있다.
6) 600mm 이내에 설치된 인접배관의 횡·종방향 버팀대는 종·횡방향의 버팀대 역할로 기능을 대신하여 겸용으로 사용할 수 있다.
* 상쇄배관(offset)
상쇄배관(offset)은 방향전환된 배관(방향전환된 배관이 역방향인 것도 포함한다)을 일직선화된 배관으로 보는 길이를 말하며, 최대 상쇄배관(offset) 거리는 NFPA 13 기준을 준용하여 최대길이를 3.7m 이하로 하였다. 3.7m 이하는 단부로 보지 않으며, 횡방향 흔들림 방지 버팀대 최대간격(12m)은 방향전환된 상쇄배관(offset) 길이 3.7m를 합산하여 산정한다.
3. pipe run 구간에 따른 흔들림 방지 버팀대 배치예시
예시 1) 흔들림 버팀대의 기본 배치
① 위 예시는 배관 양쪽 단부 1.8m 이내에 횡방향 버팀대를 설치한 모습이나, 양측 단부 0.6m 이내에 횡방향 버팀대를 설치한다면 인접배관의 종방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
② 배관길이 1.2m 이하는 버팀대를 설치하지 않는다.
예시 2) 상쇄배관(offset)이 있는 경우의 버팀대의 배치
① 방향전환된 배관의 길이가 3.7m 이하는 상쇄배관(offset)으로 일직선상의 배관으로 본다. 즉, 버팀대의 간격은 상쇄배관의 길이를 합산하여 산정한다.
예시 3) 인접배관의 종방향 버팀대를 대신하는 경우 횡방향 버팀대의 배치 1
① 단부에서 0.6m 이내에 횡방향 버팀대를 설치하면 인접배관 pipe run(12m) 구간의 종방향 버팀대의 역할을 대신할 수 있으므로 종방향 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
예시 4) 인접배관의 종방향 버팀대를 대신하는 경우 횡방향 버팀대의 배치 2
① pipe run의 길이가 12m를 초과하기에 배관의 양쪽 단부 0.6m 이내에 횡방향 버팀대를 설치해준다.
② 인접배관의 횡방향 버팀대가 pipe run(36m)구간의 종방향 버팀대의 역할을 대신한다.
③ 종방향 버팀대의 간격(24m)을 넘지않게 종방향 버팀대를 배치한다.
예시 5) 경사배관에서 버팀대의 배치
① 수평직선배관 진행(역)방향 기준으로 45˚ 이상 방향전환되는 지점은 단부로 보고 미만이면 일직선 배관으로 볼 수 있다.
예시 6) 연속 pipe run에서의 버팀대 배치
① 배관 단부에서 0.6m 이내에 횡방향 버팀대를 설치한다.
② pipe run(30m) 구간은 인접배관의 횡방향 버팀대가 종방향 버팀대를 대신하므로, 24m를 넘지 않는 범위에서 종방향 버팀대를 배치한다.
③ pipe run(16.1m)구간은 10m, 상쇄배관(2.4m offset), 3.7m(그림 표기오류)구간이 일직선상의 배관으로 보고 버팀대를 배치한다. 양 단부의 0.6m 이내에 횡방향 버팀대를 설치하고 종방향은 인접배관의 횡방향 버팀대가 대신한다. 횡방향 버팀대의 적용길이 12m가 넘어가지 않는 구간에 나머지 버팀대를 배치한다.
④ pipe run(3m)구간도 3.7m가 넘지 않으므로 상쇄배관(offset)으로 볼 수 있으므로 이에 따라 버팀대를 배치한다.
예시 7) 흔들림 방지 버팀대의 설치제외
① 횡방향 버팀대는 천장부분과 배관의 상단부분과의 이격거리를 기준으로 설치하지 않을 수 있으나, 종방향 버팀대는 설치하여야 한다.
② 배관의 양쪽 단부에서 0.6m 이내에 횡방향버팀대를 설치한다.
③ pipe run(20m) 구간은 인접배관의 횡방향 버팀대로 종방향 버팀대를 대신한다.
④ 배관의 상단과 천장 사이가 150mm 이내인 경우 행가로 개별 지지하게 되므로, pipe run(20m) 구간에는 횡방향 버팀대 및 가지배관 고정대를 설치하지 않을 수 있다.
4. 4방향 흔들림 방지 버팀대의 배치 예시
예시 1) 최상부에서 수평직선배관으로 방향 전환 시 버팀대의 설치
예시 2) 수직직선배관의 4방향 버팀대 설치
Ⅲ. 참고자료
- 소방시설의 내진설계기준[시행 2022. 12. 1. / 소방청고시 제2022-76호, 2022. 12. 1., 일부개정]
- 소방청 『소방시설의 내진설계기준 해설서』
- 한국방진방음(주) 카달로그 - (http://www.kvceng.com/)