SIF와 Flexibility Factor란?

배관 설계 및 Stress Analysis를 수행하다 보면 **SIF(Stress Intensification Factor, 응력 집중 계수)**와 **Flexibility Factor(유연성 계수)**라는 개념을 자주 접하게 됩니다. 이 두 개념은 Piping System 의 Stress Analysis 에서 매우 중요한 요소입니다.

이번 글에서는 SIF와 Flexibility Factor의 차이점에 대해 설명하고, 추가적으로 Double Flanged SIF가 CAESAR II에서 어떻게 적용되는지도 다뤄보겠습니다.

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1. SIF (Stress Intensification Factor)란?

SIF는 배관의 특정 지점에서 응력이 집중되는 정도를 나타내는 계수입니다. 즉, 이상적인 Run Pipe(직선 배관)와 비교하여 얼마나 더 높은 응력이 발생하는지 평가하는 값입니다.

SIF의 적용 사례

• Welded Tee: SIF = 2.0 ~ 3.0 (응력 집중이 큼)
• Branch Connection: SIF = 1.5 ~ 3.0
• Elbow: SIF = 1.3 ~ 1.5
• Flanged Joint: SIF = 1.0 (기준값)

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2. Flexibility Factor란? (k값)

Flexibility Factor는 배관이 외부 하중(특히 모멘트)에 대해 얼마나 유연하게 변형되는지 나타내는 계수입니다.

Flexibility Factor 적용 사례

• Elbow (90도, Long Radius) → k=1.5 ~ 2.0 (더 유연함)
• Tee → k = 0.75 ~ 0.9 (더 강성이 큼)
• Expansion Loop → k > 2.0

📌 정리:
✔ SIF는 응력 집중을 나타내고, Flexibility Factor는 배관의 유연성을 나타낸다!

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3. B31J의 Run SIF: In-Plane, Out-of-Plane, Torsional의 의미

B31J에서는 Tee나 Branch Connection에서 Run Pipe 에 발생하는 응력 집중을 평가합니다. Run SIF는 하중의 방향에 따라 3가지로 나뉩니다.

(1) In-Plane Bending SIF

📌 Branch가 있는 같은 평면에서 Run Pipe가 휨을 받을 때 발생하는 응력 집중
✔ 예제: Pump Discharge Line에서 Tee가 같은 평면에서 휨을 받을 때

(2) Out-of-Plane Bending SIF

📌 Branch와 수직한 평면에서 Run Pipe가 휨을 받을 때 발생하는 응력 집중
✔ 예제: Wind Load(바람 하중)으로 인해 Run Pipe가 Branch가 없는 방향으로 흔들릴 때

(3) Torsional SIF

📌 Run Pipe가 비틀림(Torsion) 하중을 받을 때 발생하는 응력 집중
✔ 예제: Pump Outlet Pipe에서 토크(Torque)가 발생하는 경우

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4. CAESAR II에서 Double Flanged SIF 값 확인하는 법

Double Flanged는 배관 양쪽 끝이 플랜지(Flange)로 구성된 구조를 의미하며, 플랜지 연결 방식은 구조적으로 강성이 높고 응력 집중이 적습니다.

 

📌 CAESAR II에서 Double Flanged SIF 확인 방법

Stress Analysis 소프트웨어인 CAESAR II에서는 Double Flanged 연결부를 설정하면 자동으로 SIF 값을 계산합니다.

 

✔ CAESAR II에서 Double Flanged SIF 확인 방법:

1. 배관 모델링 시 Double Flanged 연결부(양쪽 플랜지) 설정
2. SIF 계산 모드 활성화 (B31J 적용 가능)
3. "Calculated SIF" 항목에서 값을 확인

📌 Double Flanged SIF가 중요한 이유?

• Flange 연결부는 용접 Tee보다 응력 집중이 적음
• 배관 응력 해석 시 기준이 되는 값으로 사용됨

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결론

✔ SIF는 응력 집중을 나타내며, Flexibility Factor는 배관의 유연성을 평가하는 값
✔ Stress Analysis 프로그램(CAESAR II 등)에서 실제 Double Flanged SIF를 확인 가능

 

배관 Stress Analysis를 할 때, SIF와 Flexibility Factor를 올바르게 적용하는 것이 중요합니다. 이번 글이 도움이 되었길 바라며, 추가 질문이 있다면 언제든지 댓글로 남겨주세요! 😊 🚀