소방내진 도면작성 및 계산서 작성 프로그램 싸이즈믹포화이어(C4Fire)
우리나라도 지진의 안전지대가 아니라는 징후가 여러 번 발생하면서 건물의 안전과 생명보호를 위해 2016년 소방청 고시에 의해 ‘소방시설의 내진설계 기준’이 마련되었다. 소방 버팀대 설치는 횡·종·4방향 버팀대를 통해 배관에 작용하는 지진하중을 지지하도록 설계·시공하도록 하였다.
이에 많은 업체들이 내진 버팀대 사업에 뛰어들었다. 각 사가 내진설계 기준에 맞춰 도면을 작성하고 내진설계 계산서를 작성해서 시공해야 했다. 도면 작성과 내진설계 계산서 작성에 많은 시간이 소요된다.
소방 내진설계 기준 중 버팀대 설치 핵심 내용
- 버팀대는 내력을 충분히 발휘하도록 견고하게 설치하고, 부착되는 구조 부재(슬래브, 보, 기둥 등)는 추가 지진하중을 안전하게 지지할 수 있어야 한다.
- 수평·수직 배관 모두 횡·종방향 수평지진하중에 견디도록 버팀대를 설치하고, 세장비 L/r은 300이하로 제한된다.
- 하나의 수평 직선배관에는 최소 1개의 횡방향 버팀대를 설치하고, 버팀대 간격 및 단부와의 거리(예: 1.8m 이내) 등 상세 간격 기준이 규정되어 있으며, 지진분리장치 인근에는 4방향 버팀대를 별도 배치해야 한다.
- 횡방향 버팀대는 모든 수평 주배관·교차배관 및 일정 구경 이상(통상 65 mm 이상) 가지배관에 적용하며, 말단부 근처와 일정 간격 이내에 설치해야 한다.
- 종방향 버팀대는 주배관·교차배관에 30~90도의 각도로 설치하고, 최대 24m 를 지지할수 있다.
- 횡종방향 버팀대는 횡방향 버팀대지만 인접한 배관이 90도로 있으면서 현재 배관의 관경과 같거나 작을 때 인접배관에게 종방향으로 작용할수 있다. 이때 횡방향 버팀대는 교차점으로부터 0.6m 에 배치되어야 한다. 4방향 버팀대는 횡·종방향 기능을 동시에 수행한다.
- 펌프 흡입·토출측 수평·수직 배관도 산정된 수평지진하중에 따라 별도로 버팀대를 설계·시공해야 하며, 앵커볼트 허용하중은 제조사 설계하중의 0.43배를 적용해 검토한다.
소방 내진설계 도면 작업의 어려움
앞에서 열거된 조건을 토대로 스프링클러 배관에 버팀대 설치 위치를 표시한 도면을 작성하고 구역(존)별 내진계산서를 작성해야 한다. 그런데 이 도면 작업이 보통 까다로운 작업이 아니다.
이 이유를 살펴보면,
- 기존 소방설계 도면(스프링클러 배치 및 배관)을 토대로 그 위에 덧그려야 한다.
- 각 배관의 수평력과 길이를 고려하여 하중을 계산해야 한다.
- 버팀대의 하중은 삽입점에 있는 배관의 관종, 관경에 따라서 달라진다.
- 각 하중을 바탕으로 종방향, 횡방향 버팀대를 설치해야 한다.
- 배관이 일직선이 아니고 꺾이는 경우가 발생할 때의 버팀대 배치가 까다롭다.
- 상쇄 배관에는 버팀대가 배치될 수 없다.
- 배관상에 수평력 편차가 클 경우 계산이 복잡하다.
내진설계용 프로그램 Seismic4Fire(싸이즈믹포화이어)는?
㈜디씨에스는 소방설비설계용 도면 작성 프로그램 개발 경험을 토대로 초기부터 소방내진 프로그램 개발에 나섰다. 초기에는 기존 배관에 덧그리기를 하면 수동으로 하나씩 배치하는 방식으로 대응했다. 여러 건의 개발을 반복하면서 경험과 연구를 바탕으로 내진 버팀대 도면 자동화 및 내진설계 계산서 작성 프로그램을 개발했다.
주요 특징을 살펴보면,
- 관경별 색상 및 레이어, 가동중량의 요율, 버팀대 종류, 기초 간격 등 환경설정이 가능해 제품을 규정에 맞춰 설정할 수 있다.
[정보 설정 화면]
- 기존 소방배관 도면을 인식하여 자동으로 내진설계용 객체를 작성한다.
(레이어 정리, 스프링클러 헤드, 교차헤드 블록으로 변환가능) - 설정된 내진설계 법규를 적용하여 자동으로 버팀대 위치에 배치한다.
- 가지관 말단부에 버팀대를 일괄로 배치한다. 이후 13m 마다 반복한다.
- 극단적으로 예외적인 상황인 경우, 수동으로 배치한다.
- 버팀대를 검색하여 버팀대와 버팀대 사이의 간격 치수를 기입한다.
[배치된 버팀대 마크]
- 수직 버팀대를 수동으로 삽입하는 기능이 있다.
- 영향구역을 임의로 조정 가능하다.
- 특정 영역을 복사하여 업무 효율을 높인다.
- 배치된 버팀대를 바탕으로 내진설계 계산서를 작성한다.
[내진설계 계산서 예시]
이 결과 CAD 기능만으로 작업하는 경우와 비교해본다면 버팀대 작성만으로도 50% 이상 시간을 단축하였고, 내진설계 계산서 자동화까지 고려하면 훨씬 높은 효율을 보였다. 그리고, 무엇보다 설계자가 하나씩 지정하면 누락이나 중복 가능성이 있는데 이를 해소하여 오류를 줄인다는 점이다.
도면을 작성하고 계산서를 만드는 시간과 비용을 아끼는 것뿐 아니라 인적 오류를 최소화할 수 있다. 또, 실제 소요되는 자제를 줄일 수 있어 비용절감도 가능하여 획기적인 시스템이라 할 수 있다.