Abstract
The stability of firefighting pipes is crucial in the event of an earthquake. In Korea, specification-based designs are used in accordance with NFSC. However, engineering performance-based designs are used for buildings that have special requirements. For firefighting pipes, tree type pipe networks are usually utilized in buildings; however, they are characterized by several limitations. Hence, grid type and loop type networks are being utilized lately. Earthquake-resistant designs for firefighting pipes in Korea utilize NFPA 13 as the cookbook. Nevertheless, an engineering analysis is required to verify its reliability. The NFPA 13 standard used in Korea is a design method for engineers who lack earthquake engineering analysis knowledge of pipes and adapt ASCE and ASME guidelines. Earthquake resistant designs in Korea review braces only. Hence, various analyses under load conditions, such as the internal pressure of a pipe, force exerted by a continuous load, and an earthquake, are required to ensure reliability. An engineering earthquake-resistance analysis showed that tree type pipe networks are less stable than grid and loop type pipe networks. A comparison of earthquake-resistance analysis based on stress and strain revealed that strain analysis exhibited a conservative result value in the range of over-stress. Therefore, for the earthquake-resistance analysis of pipes, it is rational that engineers perform analysis to achieve the required standards through engineering analysis rather than uniform calculations, which should also be analyzed considering various analysis conditions.
지진 발생 시 소방배관의 안전성은 무엇보다 중요하다. 국내의 경우 국가화재안전기준(NFSC)에 따라 사양위주의 설계를 하고 있지만 특별한 성능이 요구되는 건물에는 공학적인 성능위주 설계를 적용하고 있다. 소방배관의 경우 트리방식을 적용하여 왔다. 하지만 여러 단점으로 인해 최근에는 그리드방식, 루프방식을 적용하고 있다. 국내 소방 배관 내진설계는 NFPA 13 의 cook book 방식을 적용하고 있지만, 신뢰성을 확보하기 위해서는 공학적인 해석이 필요하다. 국내에서 적용 중인 NFPA 13 기준은 ASCE 와 ASME 의 지침을 준용한 것으로 지진이나 배관의 공학적 해석이 부족한 기술자들이 사용하도록 만들어 놓은 설계방식이다. 국내 내진설계는 버팀대에 대한 검토만 진행되고 있다. 하지만 신뢰성 있는 해석을 위해서는 배관의 내압, 지속 하중에 의한 힘, 지진과 같은 하중 조건에서의 다양한 해석이 요구된다. 공학적 내진해석을 통해 트리방식 배관은 그리드나 루프 방식의 배관에 비해 안전성이 떨어지는 것을 알 수 있었으며, 응력 기반의 내진해석 방식과 변형률 기반의 해석방식을 비교한 결과 변형률 해석이 Over Stress 범위에서는 보수적인 결과 값을 보였다. 배관의 내진해석은 일률적인 계산을 통한 해석보다 공학적 해석을 통해 엔지니어가 본인의 의도에 맞게 해석을 하는 것이 좀 더 합리적이며, 여러 가지 해석조건을 고려하여 분석되어야 한다.