▲ 이항준 소방기술사(에듀파이어 기술학원장)     ©소방방재신문

횡방향 흔들림 버팀대(이하 버팀대)의 좌우 배관에는 수평지진하중(F)과 배관길이(L)에 따른 모멘트(F×L)가 작용한다. 하지만 이로 인해 배관이 파손될 수 있어 배관의 모멘트는 항복강도 미만이 되도록 해야 한다.

‘소방시설의 내진설계 기준’에도 소화배관의 종류별 버팀대 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중이 ‘별표2’로 명시돼 있다. 배관 구경에 따른 수평지진하중과 버팀대 간격을 제한해 배관길이의 한계를 정해놓은 거다. 

이런 원리는 세장비의 개념과 무관치 않다. 지지대에 인장과 압축이 모두 가해질 때 ‘강구조기준’ 등에 따르면 세장비를 300으로 제한한다. 다만 300을 넘으면 인장력만을 고려해 적용한다(가지배관 고정장치의 경우 세장비가 400을 넘을 때 2개를 V 형태로 설치해 인장력만을 고려하도록 하는 것과 같은 원리다). 

지지대의 가장 취약한 횡방향으로 하중이 가해질 경우 반작용으로 지지대 내부에는 강성에 따른 1차 하중을 견디기 위한 2차 반력이 발생한다. ‘단면 2차 모멘트’라 부른다. 이를 기준으로 ‘단면 2차 반경’과 세장비 300에 따른 지지대의 최대길이를 구한다. 

지지대에 가해지는 하중은 항복강도를 넘어갈 때 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위해 ‘소방시설 내진설계 기준 해설서’에선 지지대 설치 각도, 길이별 하중을 제한한다.

다만 스프링클러설비의 배관은 가지배관 추가 여부에 따라 버팀대의 영향구역에 대한 하중이 극단적으로 달라질 수 있다. 지지대가 항복강도를 초과할 경우 파손되는 것처럼 소화배관 재질에 따라 항복강도를 초과하는 하중이 가해질 때도 파손될 수 있다. 

내진계산서에서 확인할 사항이지만 KS D 3507 100A의 스프링클러설비 배관에 12m마다 버팀대를 설치할 경우 ‘소방시설의 내진설계 기준’ 별표2에 따라 수평지진하중은 3842N을 넘을 수 없다. 설치 간격을 줄여야 하는 상황으로 내진계산서를 반드시 확인해야 한다. 

주의할 점도 있다. 앵커볼트의 적정성을 평가한 경우엔 상황이 달라질 수 있다는 거다. 지지대의 설치 각도가 45°라면 수평지진하중은 약 2600~3400N으로 형성된다. 제조사별 앵커볼트의 적정성 평가 결과를 내진계산서에 반영해야 하는 이유다. 

필자의 경험상 지지대 설치 각도가 90°거나 버팀대 천장 고정 시 수평지진하중이 최대 4200N을 초과하는 경우는 흔치 않았다. 혹시라도 초과한다면 이는 설치가 잘못됐을 가능성이 크다.

이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장)

※ 외부 필자의 기고 및 칼럼 등은 FPN/소방방재신문 편집방향과 일치하지 않을 수 있습니다.

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