소방시설 내진설계기준 - 수평직선배관 흔들림 방지 버팀대

소방시설의 내진설계기준 중 수평직선배관 흔들림 방지 버팀대에 대해 알아보자

 

제10조(수평직선배관 흔들림 방지 버팀대) ① 횡방향 흔들림 방지 버팀대는 다음 각 호의 기준에 따라 설치하여야 한다.
1. 배관 구경에 관계없이 모든 수평주행배관·교차배관 및 옥내소화전설비의 수평배관에 설치하여야 하고, 가지배관 및 기타 배관에는 구경 65㎜ 이상인 배관에 설치하여야 한다. 다만, 옥내소화전설비의 수직배관에서 분기된 구경 50㎜ 이하의 수평배관에 설치되는 소화전함이 1개인 경우에는 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
2. 횡방향 흔들림 방지 버팀대의 설계하중은 설치된 위치의 좌우 6m를 포함한 12m 이내의 배관에 작용하는 횡방향 수평지진하중으로 영향구역 내의 수평주행배관, 교차배관, 가지배관의 하중을 포함하여 산정한다.
3. 흔들림 방지 버팀대의 간격은 중심선을 기준으로 최대간격이 12m를 초과하지 않아야 한다.
4. 마지막 흔들림 방지 버팀대와 배관 단부 사이의 거리는 1.8m를 초과하지 않아야 한다.
5. 영향구역 내에 상쇄배관이 설치되어 있는 경우 배관의 길이는 그 상쇄배관 길이를 합산하여 산정한다.
6. 횡방향 흔들림 방지 버팀대가 설치된 지점으로부터 600㎜ 이내에 그 배관이 방향전환되어 설치된 경우 그 횡방향 흔들림 방지 버팀대는 인접배관의 종방향 흔들림 방지 버팀대로 사용할 수 있으며, 배관의 구경이 다른 경우에는 구경이 큰 배관에 설치하여야 한다.
7. 가지배관의 구경이 65㎜ 이상일 경우 다음 각 목의 기준에 따라 설치한다.
가. 가지배관의 구경이 65㎜ 이상인 배관의 길이가 3.7m 이상인 경우에 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 제9조 제1항에 따라 설치한다.
나. 가지배관의 구경이 65㎜ 이상인 배관의 길이가 3.7m 미만인 경우에는 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
8. 횡방향 흔들림 방지 버팀대의 수평지진하중은 별표 2에 따른 영향구역의 최대허용하중 이하로 적용하여야 한다.
9. 교차배관 및 수평주행배관에 설치되는 행가가 다음 각 목의 기준을 모두 만족하는 경우 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
가. 건축물 구조부재 고정점으로부터 배관 상단까지의 거리가 150㎜ 이내일 것
나. 배관에 설치된 모든 행가의 75% 이상이 가목의 기준을 만족할 것
다. 교차배관 및 수평주행배관에 연속하여 설치된 행가는 가목의 기준을 연속하여 초과하지 않을 것
라. 지진계수가 0.5 이하일 것
마. 수평주행배관의 구경은 150㎜ 이하이고, 교차배관의 구경은 100㎜ 이하일 것
바. 행가는 「스프링클러설비의 화재안전기준」 제8조제13항에 따라 설치할 것
② 종방향 흔들림 방지 버팀대는 다음 각 호의 기준에 따라 설치하여야 한다.
1. 배관 구경에 관계없이 모든 수평주행배관·교차배관 및 옥내소화전설비의 수평배관에 설치하여야 한다. 다만, 옥내소화전설비의 수직배관에서 분기된 구경 50㎜ 이하의 수평배관에 설치되는 소화전함이 1개인 경우에는 종방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하지 않을 수 있다.
2. 종방향 흔들림 방지 버팀대의 설계하중은 설치된 위치의 좌우 12m를 포함한 24m 이내의 배관에 작용하는 수평지진하중으로 영향구역 내의 수평주행배관, 교차배관 하중을 포함하여 산정하며, 가지배관의 하중은 제외한다.
3. 수평주행배관 및 교차배관에 설치된 종방향 흔들림 방지 버팀대의 간격은 중심선을 기준으로 24m를 넘지 않아야 한다.
4. 마지막 흔들림 방지 버팀대와 배관 단부 사이의 거리는 12m를 초과하지 않아야 한다.
5. 영향구역 내에 상쇄배관이 설치되어 있는 경우 배관 길이는 그 상쇄배관 길이를 합산하여 산정한다.
6. 종방향 흔들림 방지 버팀대가 설치된 지점으로부터 600㎜ 이내에 그 배관이 방향전환되어 설치된 경우 그 종방향 흔들림 방지 버팀대는 인접배관의 횡방향 흔들림 방지 버팀대로 사용할 수 있으며, 배관의 구경이 다른 경우에는 구경이 큰 배관에 설치하여야 한다.

 

수평직선배관 흔들림 방지 버팀대 순서

1.  수평방향 흔들림 방지 버팀대 개요
2.  흔들림 방지 버팀대 기본 설계의 개념과 배치방법
3.  흔들림 방지 버팀대의 상세 설계와 배치 예
4.  가지배관의 흔들림 방지 버팀대의 상세 설계
5.  흔들림 방지 버팀대의 배관 허용하중, 설치 허용각도 및 제출서류

 

1. 수평방향 흔들림 방지 버팀대 개요

• 지진에 의한 소화배관의 과도한 움직임을 방지하기 위해 이 기준의 제9조에 설명된 흔들림 방지 버팀대 설치에 대해 설명
• 횡방향 및 종방향 흔들림 방지 버팀대는 구성품, 배관과 건물에 고정시키는 부착 부분, 체결구로 구성되어 있으며, 흔들림 방지 버팀대의 설치 간격을 결정할 때는 배관에 발생할 수 있는 응력을 고려하여 결정하여야 함
• 횡방향 흔들림 방지 버팀대의 최대 간격은 배관 및 관 부속품에 가해지는 응력이 현재의 건축물 기준에서 허용하는 수준으로 결정하였으며 최대 간격을 12m로 제한

흔들림 방지 버팀대 산정기준

1) 횡방향 흔들림 방지 버팀대

• 가동중량 적용대상
  - 수평주행배관, 교차배관 및 가지배관, 기타 부착물(배관에 부착된 알람밸브, 프리액션밸브, 체크밸브, 그루브밸브, 감압밸브, 배관 부속품 등의 무게 합이 10kg 초과한 것)
• 흔들림 방지 버팀대 설치위치
  - 수평주행배관, 교차배관 및 가지배관(65A 이상)

2) 종방향 흔들림 방지 버팀대

• 가동중량 적용대상
  - 수평주행배관, 교차배관(가지배관 제외), 기타부착물(배관에 부착된 알람밸브, 프리액션밸브, 체크밸브, 그루브밸브, 감압밸브, 배관 부속품 등의 무게 합 10kg 초과한 것)
• 흔들림 방지 버팀대 설치위치
  - 수평주행배관, 교차배관

 

2. 흔들림 방지 버팀대 기본 설계의 개념과 배치방법

가. 기본 설계의 개념

1) 횡방향 흔들림 방지 버팀대는 50㎜ 이하의 배관은 지진 발생 시에 파손을 방지할 수 있는 충분한 유연성을 갖는 것으로 취급. 가지배관 및 기타 배관(지정된 명칭 없이 소화설비 배관용 도로 사용하는 배관)의 경우에는 배관 구경 65㎜ 이상의 배관에만 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하도록 규정하고 있음

2) 수평주행배관 및 교차배관의 경우에는 인접한 가지 배관의 하중을 지지하고 있는 점을 고려하여 배관 구경에 상관없이 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하여야 함

3) 횡방향 흔들림 방지 버팀대의 최대간격은 배관 및 관 부속품에 가해지는 응력이 현재의 건축물 구조기준에서 허용하는 수준으로 결정됨

• 횡방향 흔들림 방지 버팀대에 작용하는 수평지진하중은 흔들림 방지 버팀대 좌우 6m를 포함한 12m 배관에 작용하는 횡방향 수평지진하중으로 사용하여야 함
• 흔들림 방지 버팀대에서 허용하는 응력을 초과하는 경우 흔들림 방지 버팀대의 배치 간격을 짧게 조정
• 표에 기재되어 있지 않은 간격으로 횡방향 버팀대를 설치할 경우, 제3조 관련 해설서 KS인증 소화배관의 규격, 길이에 따른 허용하중표로 계산한 값을 적용할 수 있음

4) 단부 사이와 배관 끝단에 설치되는 흔들림 방지 버팀대는 방향전환 지점의 단부와 배관 시작과 끝단의 단부 1.8m 이내에 설치하도록 규정하고 있음

5) 수평주행배관 또는 교차배관에 가지배관이 연결되어 있는 경우, 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 선정하기 위한 수평지진하중은 가지배관에 무게를 포함하여 산정하여야 함

6) 종방향 흔들림 방지 버팀대는 횡방향과 달리 최대 간격을 24m까지 허용함. 이는 배관이 길이방향으로 길기 때문에 횡방향 흔들림에 비해 종방향 흔들림이 작기 때문이다, 그러므로 종방향 흔들림 버팀대에 작용하는 하중은 흔들림 방지 버팀대 전, 후 12m를 포함한 24m 내의 배관에 작용하는 수평지진하중으로 계산

 

나. 흔들림 방지 버팀대 run구간과 배치방법

1) 배치방법은 이 기준의 흔들림 방지 버팀대의 pipe run구간의 종류와 배치방법을 따름

 

3. 흔들림 방지 버팀대의 상세 설계와 배치 예

 

가. pipe run구간과 단부

1) 일반적으로 내진설계에서는 배관의 방향 전환지점(엘보, 티이 등)을 단부로 보고 설계하는 것이 바람직함. 이는 배관의 양단에 하중의 균형으로 편심을 예방하고, 배관의 고정부에서 자유단을 최소화하기 위해 배관 방향전환 부분(엘보, 티이 등)의 양단과 배관의 시작과 끝단 부분으로 정의. 티이는 방향전환지점이 아니라 새로 시작하는 배관의 시작과 끝단 부분의 단부로 정의

 

2) 양쪽 단부 1.8m 이내에 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 배치. 이 경우는 일반적으로 마지막 끝단의 단부를 제외한 pipe run의 양쪽 단부는 600㎜ 이하로 배치하여 인접배관 버팀대 역할을 대신하도록 하고 있음. 즉, 횡방향 흔들림 방지 버팀대가 인접배관의 종방향 흔들림 방지 버팀대 역할을 할 수 있음

 

3) 단부와 횡·종방향 흔들림 방지 버팀대 사이의 거리는 다음에 따라야 함

• 마지막 배관의 시작 및 끝부분 및 배관의 방향전환 지점의 단부와 횡방향 흔들림 방지 버팀대 사이의 거리는 1.8m를 초과하지 않아야 함.
• 일반적으로는 0.6m 이내에 유지하여 인접배관 버팀대로서 기능을 대신할 수 있도록 사용
• 마지막 배관 시작 및 끝부분의 단부와 종방향 흔들림 방지 버팀대 사이의 거리는 12m를 초과하지 않아야 함
• 방향전환 지점의 단부와 종방향 흔들림 방지 버팀대 사이의 거리는 버팀대의 간격으로 제한

 

pipe run구간과 단부 설계 예

 

나. pipe run구간과 상쇄배관(offset)

1) 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 하였음

2) 상쇄배관(offset)의 3.7m 이하는 단부로 보지 않으며, 횡방향 흔들림 방지 버팀대 최대간격(12m)은 방향전환된 상쇄배관(offset) 길이 3.7m를 합산하여 산정함

3) 다음은 상쇄배관(offset)이 적용되지 않는 배관임

•  하나의 pipe run에 속하지 않고, 새로이 시작되는 run구간
•  배관의 상대변위가 커서 지진분리장치나 가요성이음장치 설치 부분
•  배관이 타배관이나 구조체에 지지(Supported)되어 있는 경우
•  시스템 배관으로 구조체와 지지(Supported)되어 있는 경우
•  배관 매립 부분으로 수직에서 수평 또는 수평에서 수직으로 방향전환하는 경우 바) 배관에 중간지지부, 고정부가 있는 경우
•  중량이 큰 시스템배관(감압밸브 등)의 경우 아) 작은 부품이나 장비가 연결된 배관의 경우
•  수평직선배관에서 T 분기하여 새로이 시작하는 run구간
•  방향전환된 경사배관의 진행(역) 방향 기준에서 45° 미만인 경우

pipe run구간과 상쇄배관(offset) 설계 예

다. pipe run구간과 버팀대 배치

1) pipe run구간은 단부 양쪽 구간과 일직선거리를 말하며, 배관길이에 따른 흔들림 방지 버팀대 배치는 다음과 같음

• 버팀대의 영향구역은 설치된 버팀대를 중심으로 한쪽 또는 양쪽의 배관길이로 구성된 흔들림 방지 버팀대 지진하중 저항이 미치는 구간을 말함
• 수평주행배관이나 교차배관의 길이가 1.2m를 초과하는 경우는 흔들림 방지 버팀대를 설치. 단, 인접배관 버팀대로 횡·종의 흔들림 방지버팀대를 사용하여 대체할 수 있음

pipe run구간과 버팀대 배치 예 1

 

2) pipe run 구간은 여러 개의 버팀대 영향구역과 일직선으로 연결된 단부 간의 구간 길이에 해당

• 배관의 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 양쪽 단부에 먼저 1개씩 설치.
• 나머지 pipe run구간의 길이는 횡방향 흔들림 방지 버팀대 설치 간격의 기준에 맞춰 배치.
• 종방향 흔들림 방지 버팀대 간격은 규정에 따라 다음 그림과 같이 한쪽 방향을 12m 이내로 하여 버팀대 간격 24m를 초과하지 않아야 함

pipe run구간과 버팀대 배치 예 2

 

라. 연속 pipe run구간과 인접배관 버팀대 배치

•  인접배관 흔들림 방지 버팀대 수평 및 수직직선배관의 방향전환 된 단부에서 600㎜ 이내에 횡·종방향 및 4방향 흔들림 방지 버팀대를 설치 시 인접배관 종방향, 횡방향 및 4방향 흔들림 방지 버팀대로 기능을 대체하여 사용할 수 있음
•  인접배관 버팀대가 설치된 수평직선배관 규격은 연결된 다른 수평직선배관보다 규격이 같거나 커야 함
•  단부 600㎜ 이내에 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치할 경우 종방향 흔들림 방지 버팀대로 대체하여 기능을 겸용으로 사용할 수 있음
•  pipe run구간의 버팀대 간격 내에 수평직선배관은 최소 2개의 횡방향 흔들림 방지 버팀대와 1개의 종방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하여야 함
•  pipe run구간의 배관길이가 6m 미만은 1개의 횡방향 흔들림 방지 버팀대와 1개의 종방향 흔들림 방지 버팀대를 설치할 수 있음

 

연속 pipe run구간과 인접배관 버팀대 배치 예

 

마. 경사배관 단부 적용과 버팀대 배치

•  수평직선배관 진행(역) 방향 기준으로 45°를 이상하여 방향전환 되는 지점은 단부로 봄. 단, 진행(역) 방향 기준에서 45° 미만인 경우는 단부로 보지 않고 일직선 화한 배관으로 볼 수 있음
•  역방향으로 진행된 경사된 배관은 방향만 반대이고 위와 동일하게 적용
• 공학적 근거에 의해 설치각도를 계산한 경우는 그 근거에 따라 버팀대를 배치할 수 있음

 

경사배관 단부 적용과 버팀대 배치 예

 

바. 연속 pipe run구간 버팀대 배치

•  배관 30m는 pipe run 구간으로 양쪽 단부에 기준에 맞춰 횡방향 흔들림 방지 버팀대 1개씩을 먼저 설치
•  좌, 우측 단부에서 600㎜ 이내 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하여 종방향 흔들림 방지 버팀대로 동시에 사용하는 경우는 단부에서 24m 이내로 다른 종방향 흔들림 방지 버팀대를 설치
•  나머지 길이의 횡방향 흔들림 방지 버팀대 배치는 30m 배관구간의 길이를 버팀대 설치간격으로 나누어 수량을 산출하여 횡방향 흔들림 방지 버팀대 배치
• 버팀대 간격마다 종방향 흔들림 방지 버팀대는 횡방향 흔들림 방지 버팀대 2개당 1개씩 설치
•  10m 배관 구간, 2.4m 배관 구간, 3.7m 구간을 하나의 run 구간(16.1m)으로 보고, 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 양쪽 끝에 우선 설치하며, 중간 2.4m는 상쇄배관으로 직선화되겠어로 보아 양 끝단에서 흔들림 방지 버팀대 간격이 16.1m이므로 12m를 초과하므로, 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 1개 추가하여 설치하여야 함
• 종방향 흔들림 방지 버팀대는 양쪽 인접배관 버팀대로 대신할 수 있음. 여기에서 인접배관과 단부까지의 거리 600mm는 영향구역 12m에 포함시켜서 해석.
•  6m 미만(short) run 구간의 배관길이 2.4m와 3.7m는 인접배관 버팀대로 대체하여 횡방향·종방향 흔들림 방지 버팀대 1개씩 설치
•  run 10.4m 구간은 2.4m 배관구간, 3m 상쇄배관(offset) 및 5m 배관구간으로 일직선화된 구간으로 보고 버팀대를 설치하고 나머지는 run 30m와 같은 방법으로 버팀대를 배치

 

연속 pipe run구간 버팀대와 인접배관 버팀대 배치 예

 

사. 실내공간의 횡방향 흔들림 방지 버팀대의 완화된 배치

1) 배관의 교차배관 및 수평주행배관으로서 횡방향 흔들림 방지 버팀대 설치는 천장부분과 배관의 상단부분과의 이격거리를 기준으로 설치하지 않을 수 있으며, 종방향 흔들림 방지 버팀대는 설치하여야 함. 이 경우 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 600㎜ 이하로 설치하여 인접배관 버팀대로써 종방향 흔들림 방지 버팀대 역할을 할 수 있도록 설치

2) 배관의 상단과 천장 사이가 150㎜ 이내인 경우로서 행가로 개별 지지한 경우에는 배관에 설치하는 가지배관 고정장치와 횡방향 흔들림 방지 버팀대 설치를 아니할 수 있음

 

횡방향 흔들림 방지 버팀대의 완화된 배치 예

 

 

4. 가지배관의 흔들림 방지 버팀대의 상세 설계

가지배관의 구경이 65㎜ 이상일 경우 흔들림 방지 버팀대는 기준에 따라 설치

• 가지배관의 구경이 65㎜ 이상인 배관의 길이가 3.7m 이상인 경우에 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 제9조 제1항에 따라 설치
• 가지배관의 구경이 65㎜ 이상인 배관의 길이가 3.7m 미만인 경우에는 횡방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하지 않을 수 있음. 이 경우 가지배관의 수평지진하중은 교차배관에 설치되는 횡방향 흔들림 방지 버팀대로 포함하여 계산

 

 

5. 흔들림 방지 버팀대의 배관 허용하중, 설치 허용각도 및 제출서류

• 버팀대 영향구역 내 배관 규격, 길이별 최대허용하중은 기준의 별표 2에 따름
• VISCMA(VIBRATION ISOLATION & SEISMIC CONTROL MANUFACTURERS ASSOCIATION, KINETICES SECTION-D7.4.2에서는 흔들림 방지 버팀대 지지대의 설치 허용각도는 공차를 ±10°로 하고 있음
• 흔들림 방지 버팀대의 산정(계산서)의 제출서류는 해설서 부록 건축허가동의 및 완공 시 제출서류에 따름
• 단, 현장에서 흔들림 방지 버팀대를 설계 변경하는 경우 건축허가 동의 및 완공 시 관련 제품을 보증할 수 있는 설계변경 된 서류를 다시 제출할 수 있음