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[이항준의 소방내진] 앵커볼트 기초 부분의 구조안전성

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이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장) | 기사입력 2023/01/25 [16:45]

[이항준의 소방내진] 앵커볼트 기초 부분의 구조안전성

이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장) | 입력 : 2023/01/25 [16:45]

▲ 이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장)  

NPFA 13에선 건축물 부착장치의 형상(A, B, C, D) 치수 값이 달라짐에 따라 발생하는 모멘트(프라잉 효과: 지렛대 원리)도 변경되기 때문에 지렛대 계수(Pr)를 적용토록 한다.

 

동일 하중을 지지하는 앵커볼트를 사용해도 건축물 부착장치 형상(구조)에 따른 치수와 임계각도(아래 그림에서 각도 θ)에 따라 모멘트는 변한다. 또 지렛대 계수(Pr)가 달라지면서 앵커볼트 하중 역시 버팀대 제조사마다 다르게 측정된다. 그래서 지진에 대한 안전율을 고려한 저감계수 0.43을 추가 적용해야 한다.

 

이런 이유로 앵커볼트 제조사의 카탈로그에 명시된 하중은 바로 적용이 어렵다. 흔들림 방지 버팀대 제조사별로 건축물 부착장치의 형상에 따른 프라잉(지렛대) 계수를 고려한 하중을 적용해야 한다. 

 

 

한국소방산업기술원은 지난 2020년 9월 ‘흔들림 방지 버팀대의 KFI 인정기준’을 개정해 건축물 부착장치의 형상을 반드시 명기하도록 한 바 있다. ‘소방시설의 내진설계 기준’에선 이미 프라잉 계수와 지진 저감계수를 적용토록 규정하고 있다. 하지만 필자는 성능위주설계 등에서 이를 적용하지 않는 사례를 지금까지도 여러 차례 확인한 바 있다. 

 

이런 상황을 초래하는 큰 이유 중 하나는 소방엔지니어의 인식 부족이었다. 필자의 경험상 건축물 부착장치의 형상이 아주 좋게 설계된 경우 앵커볼트의 하중은 약 4kN[M12(근입깊이 70㎜), 지지대 설치 각도 90°, 천장 설치 시] 안팎이다. 그 이상으로 앵커볼트 계산서가 만들어졌다면 거짓일 가능성이 높다.

 

또 지지대의 설치 각도에 따라서 앵커볼트 하중은 달라진다. 지지대 설치 각도가 90°일 때 앵커볼트 하중은 가장 크다. 그래서 단순히 이 하중을 계산서에 명기하는 경우가 대부분이다. 특히 엔지니어 대부분은 지지대 설치 각도와 무관하게 앵커볼트 하중을 적용할 수 있다고 믿고 있었다. 

 

앵커볼트 구경 M12(근입깊이 70㎜), 지지대 90°를 천장에 설치할 경우 4kN으로 계산된 앵커볼트가 있다면 지지대 설치 각도가 45°(대부분 현장에선 45°로 설계)일 경우에는 그 수치가 약 3kN으로 감소하게 된다. 

다시 말해 지지대 설치 각도에 따른 앵커볼트 하중 외에도 건축물 부착장치의 부착 위치(천장, 벽, 측벽)에 따라서도 수치가 달라지기 때문에 반드시 확인이 필요하다.

 

객관적으로 앵커볼트의 하중은 건축물 부착장치 형상이나 제조사 측에 계산서를 요청해 확인할 수 있지만 대부분의 제조사는 이를 제공하지 않는다. 프라잉 계수에 따라 계산할 경우 앵커볼트 하중이 줄어들고 버팀대의 설치개수는 늘어나게 된다. 아마도 이 같은 이유 때문일 거다. 

 

‘소방시설의 내진설계 기준’에서 가장 중요한 부분은 최종적으로 힘이 전달되는 앵커볼트라고 할 수 있다. 계산서까진 아니더라도 무엇을 확인해야 하는지는 알아야 한다.

  

이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장)

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