MN-C-121(N-284-2)

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KEPIC 적용사례 : MN-C-121(N-284-2)(승인일자 : 2012.12.21)

제목 : MC등급 금속 격납용기의 동체 좌굴 설계 방법 (KEPIC-MN)

질의 :

KEPIC-MN의 MC등급 기기에 대한 허용 압축응력 계산시 KEPIC-MNE 3222의 요구사항에 대한

대체요건이 있는가?

답변 :

KEPIC-MN의 MC등급 기기에 대하여, KEPIC-MNE 3222의 요구사항의 대체요건으로서 본 적용

사례의 다음 조항을 사용할 수 있다.

MN-C-121(N-284-2)

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목 차

-1000 금속 격납 용기 동체 좌굴 설계 방법 3 -1100 서론 3 -1110 적용범위 3 -1120 기본적인 좌굴 설계 값 3

-1200 용어 4

-1300 응력 해석 절차 6 -1310 축대칭 동체의 회귀 해석 6 -1320 3차원 얇은 동체 해석 6 -1330 좌굴 해석 및 설계를 위한 응력 성분의 산정 6

-1400 안전율 7

-1500 강도감소계수 7 -1510 국부 좌굴 7 -1520 세로보 좌굴과 일반 안정성 10

-1600 소성 감소 계수 11 -1610 식을 이용한 좌굴 해석을 위한 계수 (그림 -1610-1 참조) 11 -1620 분기 좌굴 해석을 위한 계수 (그림 -1620-1 참조) 12

-1700 좌굴 평가 14 -1710 식을 이용한 방법 15 -1720 축대칭 동체의 회귀 분기 해석 32 -1730 3차원 얇은 동체 분기 해석 33

-1800 요약 33

그림 -1511-1 보강 또는 비보강 원통형 동체의 국부 좌굴에 대한 강도감소계수 9 -1511-2 보강 또는 비보강 원통형 동체의 국부 좌굴에 대한 강도감소계수 9 -1512-1 보강 또는 비보강 구형 동체의 국부 좌굴에 대한 강도감소계수 10 -1610-1 식을 이용한 좌굴 해석을 위한 소성 감소 계수 12 -1620-1 분기 좌굴 해석을 위한 소성 감소 계수 14 -1712.1.1-1 보강 및 비보강 원통형 동체의 이론 국부 좌굴응력계수 19 -1712.1.2-1 면내 전단을 받는 세로보 보강 원통의 이론 국부 좌굴응력계수 20 -1713.1-1 복합 하중을 받는 원통의 탄성 좌굴에 대한 상관 곡선 25 -1713.1.3-1 환상형 및 타원형 헤드에 대한 반경 및 28

-1713.2-1 복합 하중을 받는 원통의 비탄성 좌굴에 대한 상관 곡선 29

표 -1800-1 흐름도 34

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-1000 금속 격납 용기 동체 좌굴 설계 방법

-1100 서론

-1110 적용범위

좌굴에 대한 MC등급 격납용기의 설계는 KEPIC-MNE의 요구사항에 따라야 한다. KEPIC-MNE

3133에는 비보강 또는 링 보강 원통형 동체, 구형 동체 및 외부 압력을 받는 성형 경판과 축방향 압

력을 받는 비보강 원통에 대한 구체적인 설계 규정이 제공되어 있다. KEPIC-MNE 3222.1(1) 및 (3)

에는 기타 동체의 기하 구조와 하중 조건에 대한 일반적인 지침이 제공되어 있다. 본 적용사례의 목

적은 KEPIC-MNE 3133이 다루고 있는 것보다 동체 기하구조 및 하중 조건이 한층 복잡한 격납 용

기의 좌굴에 대한 구조적 타당성을 판단하기 위한 안정성 기준을 제공하는 것이다. 대칭 또는 비대칭

동적 하중조건, 경판 및 원통형 동체의 원주방향/경선방향 보강, 복합 응력장, 불연속 응력 및 2차 응

력 등의 영향이 안정성 평가에 고려된다.

안정성 평가에 쓰이는 응력 성분의 산정을 위한 허용 응력해석 절차와 방법이 제시되어 있다. 동체

의 좌굴 내력은 기하구조와 경계 조건의 결함 및 비선형성의 영향에 따른 강도감소계수와 재료 성질

의 비선형성에 따른 소성 감소 계수를 이용한 선형 분기 (고전적인) 해석에 기초한다.

-1111 제한

-1710 및 -1720의 절차는 축대칭 구조를 가정하고 있다. 모든 격납 용기에는 격납 용기에 대하여

비축대칭인 관통부가 있다. 연구와 경험에 따르면 KEPIC-MNE 규정에 따라 완전히 보강된, 용기 직

경에 비해 내경이 작은 관통부는 전체 구조의 좌굴 강도를 감소시키지 않는다고 밝혀졌다. 단락

-1710 및 -1720은 내경이 용기 직경의 10% 이상 크지 않은 적절히 강화된 관통부에 특별한 주의를

기울일 필요 없이 사용할 수 있다. 더 큰 관통부가 미치는 영향은 설계보고서에 고려되어야 한다.

본 적용사례의 규정은 반경 대 두께 비가 최대 1000이며 동체 두께가 인치 이상인 동체에 적용

할 수 있다. 다소 덜 보수적인 절차를 이용하거나 본 적용사례에 다루어져 있지 않은 경우의 용기 설

계는 설계보고서에서 입증되어야 한다.

-1120 기본적인 좌굴 설계 값

KEPIC-MN이 허용하는 기본적인 허용 좌굴 응력 값은 KEPIC-MNE 3131(2), MNE 3133 및 MNE

3222에 명시되어 있다.

KEPIC-MN의 기본 좌굴 규정과 본 적용사례의 규정은 KEPIC-MNE 4222의 제작 요구사항에 기초

하고 있다.

좌굴 평가 방법은 -1700에 제시되어 있다. 좌굴 평가는 두 가지 방법 중으로 하나로 이루어진다. 첫

번째 방법은 -1710에 수록되어 있으며 충족되어야 하는 상관 방정식과 공식을 이용한다. 대체 방법

은 -1720 또는 -1730에 의거하여 컴퓨터 프로그램을 이용하여 계산된 좌굴에 대한 타당성을 검토하

는 과정이 수반된다. 이러한 방법들에 대한 절차가 아래에 약술되어 있으며 -1800에 요약되어 있다.

두 방법에 있어 다음 항목을 산정한다: (1) 적용 하중에서의 일련의 응력 성분 을 -1300에 의거하

여 계산하고, (2) 안전율 를 -1400에서 산정하고, (3) 강도감소계수 를 -1500에서 계산하고, (4)

소성 감소 계수 를 -1600에서 구한다.

-1710의 식을 사용할 경우, 특수 하중 경우에 대한 이론 탄성 좌굴 응력( , , 및 )을

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4

= 보강재(유효 동체 미포함)의 단면적 (in2), 경선(종방향 또는 세로보) 보강재의 경우

= , 원주방향(링) 보강재의 경우 = = 탄성 좌굴 계수

= 균일한 외부 압력을 받는 원통의 후프(hoop) 방향의 탄성 좌굴 계수, 각각 = 0,

및 = 0.5

= 설계 온도에서 재료의 탄성 계수, psi.

= 안전률

=

= 보강재 요소의 폭 또는 깊이, in.

= 그 중심축에 대하여 보강재의 방향의 관성모멘트, in.4

= 방향에서 결합부의 중심축에 대한 보강재 + 동체 유효 폭 (원주방향 보강재의

경우 = 이며 경선 보강재의 경우 = )의 관성모멘트, in.4

= 대형 보강재를 완전히 유효하게, 즉 격벽과 동등하게 만드는 의 값

= 각각, 경선 방향의 응력 성분, 원주방향의 응력 성분, 면내 전단 응력 성분에 해당하

는 , 또는

= 상기 또는 에 해당하는 1 또는 2. 여기서 1은 고압축 응력에 해당하며 2는 저압

축 응력에 해당

= 축방향 (또는 경선 방향) 압축만의 하중, 정수력 외부 압력, 방사 방향 외부 압력, 면

내 전단 하중 등의 특수한 하중을 나타내는

=

를 사용하는 일반적인 비원형 보강재의 비틀림 상수, in.4

= 각기, 국부 좌굴 (보강재나 경계 사이의 동체 판의 좌굴), 세로보 좌굴 (부착된 경선

보강재와 동체 판의 링 간의 좌굴), 일반 불안정(전반적인 붕괴)을 나타내는 = 단위 길이 당 축방향 막력(membrane force) 대 단위 길이 당 후프 압축 막력의 비

=

= 원통의 총 길이, in.

-1712에서 계산한다. 그런 다음, 탄성 및 비탄성 좌굴에 대한 해당 허용 응력(예: = ·

, 및

)을 -1713에서 계산한다. 그런 다음 -1713의 상관 방정식을 이용하여 이외의 특수 하중

경우에 대한 설계 타당성을 판단한다.

-1720 및 -1730에 의거한 컴퓨터 프로그램를 이용하여 좌굴 평가를 하는 경우, 일련의 증폭 응력

성분

및

를 계산하고 컴퓨터 프로그램의 선형 분기 예측과 비교한다.

-1200 용어

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= 격벽의 역할을 하기에 강성이 충분한 지지대 라인이나 격벽 간의 원통 길이(인치).

격벽의 역할을 하는 지지대 라인에는 -1714(2)(나)를 충족하는 끝단보강재, 경판 접

선에서 경판의 깊이에 있는 비보강 경판 상의 원주방향 라인, 콘크리트 기초에

매입 또는 고정된 지점의 원주 라인, 그리고 경판이 보강 경판에 대한 본 적용사례

에 의거하여 설계된 경우 원통 대 경판 접합부 등이 포함된다.

= 끝단보강재 양측의 거리 합의 in.

= 지지대 라인 간의 방향의 거리, in. 지지대 라인에는 의 정의에 포함된 지지대

라인 외에도, 본 적용사례의 요구사항을 충족하는 중간 크기의 보강 링도 포함된다. = 중간 크기 보강재의 어느 한 쪽에서의 거리 합의 in.

= 방향으로 보강재에 작용하는 동체의 유효 폭, in.

별도로 언급되어 있지 않을 경우, 1.56

=

=

= 와 중의 작은 값

= 동체를 경선 방향으로 좌굴시키는 반파장의 수

= 동체를 원주 방향으로 좌굴시키는 파장의 수

= 동체 반경, in.

= 동체의 유효 폭과 복합 보강재의 중심축에 대한 반경, in.

= 각각 및 방향의 환상형 및 타원형 동체에 대한 유효 응력 반경, in.

그림 -1713.1.3-1 참조

= 동체 두께, in.

= 보강재 요소의 두께, in.

=

,

,

= 동체 중심선에서 보강재의 무게중심까지의 거리 (보강재가 외부에 있을 경우 +), in.

= 제작된 동체에 대한 예상 불안정 응력과 고전적 이론 간의 차에 따른 강도감소계수

( = )

= 잔여 응력의 영향을 포함한 비선형 재료 특성에 따른 소성감소계수

=

,

= 선형 분기 좌굴을 유발하는 예비좌굴 응력 상태 및 의 최저 배수

= 푸아송 비

= 적용 하중에 따른 산출된 막 응력 성분, psi

= 이론 탄성 불안정 응력, psi

= 각각, 탄성 및 비탄성 좌굴에 대한 허용 응력, psi

= 탄성 분기 좌굴 응력 평가에 쓰이는 증폭 응력 성분, ·

= 비탄성 분기 좌굴 응력 평가에 쓰이는 증폭 응력 성분, psi

= 각기 = 0, = 0.5의 외부 압력을 받는 원통의 후프 방향에 대한 이론적 탄성 불

안정 응력, psi

= 설계 온도에서 도표화된 재료의 항복 응력, psi (KEPIC-MDP, 부록 VI)

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-1300 응력 해석 절차

격납 용기의 좌굴 해석에 있어 지배 요인은 가해진 하중에 대한 용기의 정적 또는 동적 반응으로

유발되는 용기의 압축 막 응력 지역이다. 본 적용사례의 절차에서는 정적 또는 동적 선형 동체 해석

을 요한다. 기하 비선형 해석을 사용할 수 있다. 해석은 동적으로 가해진 하중과 관련된 동적 영향을

설명해야 한다. -1310의 축대칭 동체의 회귀법이나 대체 방법을 이용하여 동체 해석을 할 수 있다.

용기 기하구조/부착물의 크기로 인하여 축대칭 동체의 회귀법이 부적절한 경우에는, -1320의 보다 정

교한 3차원 얇은 동체(Thin Shell) 해석법을 사용할 수 있다. 온도 및 여타 2차 응력은 1차 응력과

동일하게 처리된다. 동적 해석에는 유체-구조물 상호작용이 포함되어야 한다.

-1310 축대칭 동체의 회귀 해석

대부분의 격납 용기는 축대칭 구조로 적절하게 모델링하여, 가해진 하중에 대한 전반적인 반응을 산

정할 수 있다. 국부 부착물의 질량은 해당 고도에서 동체 주변으로 분포시킨다. 필요할 경우, 상당한

질량의 부착물에 대한 별도의 분리 해석을 행할 수 있다. 적절한 수의 푸리에 고조파를 이용하여 비

축대칭 부하를 가한다. 링 보강재가 있을 경우, 별도로 모델링하거나 동등하게 정확한 대체 개념을

사용하여 설계보고서에서 검증해야 한다. 보강재 간의 동체 판재가 전적으로 유효할 수 있을 만큼 보

강재가 근접해 있는 경우, 원통의 세로 보강재와 이중 곡선 동체의 방사형 보강재는 직교이방성 층으

로 모델링할 수 있다. 세로로 보강된 원통에 대한 동체 유효 폭의 산정 방법이 -1712.2.2에 제시되어

있다. 강도감소계수가 동등한 원통에 기초하여 산정되는 경우, 이 방법을 이중 곡선 동체에도 적용할

수 있다.

-1320 3차원 얇은 동체 해석

용기의 전반적인 반응을 크게 바꿀 수 있는 대형 부착물이 있는 용기의 경우, 용기와 부착물의 결합

효과를 고려해야 할 것이다. 이는 3차원 얇은 동체 유한 요소 해석이나 동등하게 타당성 있는 해석을

통해 설계보고서에서 검증되어야 한다. 이러한 해석에 쓰이는 모델은 용기와 그 부착물의 결합 효과

를 적절히 설명하고 가해진 정적 또는 동적 하중에 따른 응력의 정확한 추정치를 제공할 수 있도록

충분히 정교해야 한다. 보강재 모델링은 -1310에 제시되어 있는 절차를 따라야 한다.

-1330 좌굴 해석 및 설계를 위한 응력 성분의 산정

원통형, 구형, 환상형 또는 타원형 동체의 좌굴을 지배하는 내부 응력장은 세로 막 응력, 원주 막 응

력 및 면내 전단 응력으로 이루어져 있다. 이 응력들은 가해진 하중에 따라 단독으로 또는 복합적으

로 존재할 수 있다. 좌굴 해석에는 이 세 가지 응력 성분만을 고려한다.

동적 부하의 경우, 동적 동체 해석의 응력 결과는 동체의 각 관심 영역의 세로방향 압축, 원주방향

압축, 또는 면내 전단 응력에 대하여 선별된다. 따라서, 선정된 최대값은 나머지 두 가지 동시 응력

성분(여기서 한 가지 또는 두 성분 모두가 장력이 될 수 있음)과 함께 취해져, 일련의 준정적

(quasi-static) 좌굴 응력 성분을 이룬다. 각각의 특정 관심 영역에 대하여, 세 가지 최대값에 해당하

는 일련의 세 가지 준정적 좌굴 응력 성분을 이용하여 동체의 좌굴 내력을 조사한다. 해석 담당자는

상기 경우보다 더 가혹한 조건을 나타낼 수 있는 일련의 추가 준정적 응력 성분에 대한 동적 해석

결과를 검토하여, 이를 좌굴 조사에 포함시켜야 한다.

가해진 하중이 특정 관심 영역 내에서 세로/원주 방향으로 변하는 정적 또는 준정적 응력을 유발하

는 경우, 원주 방향을 따르는 일련의 각 응력 성분이 전체 원주에 대하여 균일하게 작용하는 것으로

가정할 수 있다. 3차원 얇은 동체 분기 해석의 경우에는, 실제 응력 장을 사용할 수 있다.

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동시에 작용하는 여러 다른 적용 응력의 영향을 결합할 경우, 각각의 세 가지 응력 성분을 대수적으

로 합한다. 세로 또는 원주 방향 성분의 합이 장력일 경우, 그 응력 성분을 0으로 설정할 수 있다.

-1400 안전율

KEPIC-MNE 3222.1에 참조되어 있는 기본적인 허용 압축 응력 값은 본 적용사례의 두 가지 안전

율에 해당된다. 이 안전율은 고전적인 (선형) 해석으로 산정된 좌굴 응력 값에 적용되며 시험 데이터

의 하한 값에서 산정된 강도감소계수로 인하여 감소되었다.

KEPIC-MNE 3222.2에 참조되어 있는 안정성 응력 한계는 본 적용사례의 다음 안전율 에 해당된

다:

(1) 설계 조건과 Level A 및 B 사용 한계에 대하여, = 2.0.

(2) Level C 사용 한계에 대한 허용 응력 값은 (1) 값의 120%. = 1.67을 사용.

(3) Level D 사용 한계에 대한 허용 응력 값은 (1) 값의 150%. = 1.34를 사용.

상기 안전율은 -1700의 좌굴 평가에 쓰이며 국부 좌굴에 필요한 최소값이다. -1700에 제시되어 있

는 좌굴 기준은 일반 안정성 장애와 세로보 좌굴에 해당하는 좌굴 응력이 국부 좌굴 응력보다 최소

20% 높아야 한다.

-1500 강도감소계수

선형 분기 (고전적인) 해석으로 산정된 좌굴 내력은 실제 동체를 위해서 얻을 수 없다. 기하구조 및

경계 조건의 결함과 비선형성으로 인한 강도의 감소는 KEPIC-MNE 4220의 허용오차를 만족하는 동

체에 대하여 아래에 주어진 강도감소계수 를 사용하여 제시되어 있다.

본 적용사례에는 (1) 보강재 간의 동체 플레이트의 좌굴로 정의되는 국부 좌굴, (2) 동체 플레이트

의 원주방향 링과 부착된 경선 방향 보강재 간의 좌굴로 정의되는 세로보 좌굴과 (3) 결합된 동체와

보강재의 전체적인 붕괴로 정의되는 일반 불안정 등 세 가지 모드의 좌굴이 고려되어 있다. 모든 보

강재는 보강재의 웨브(web)나 플랜지의 국부 좌굴을 배제하도록 균형이 잡혀야 한다. 국부 좌굴에

대한 일련의 첫 번째 값과 세로보 좌굴 및 일반 안정성에 대한 일련의 두 번째 값이 제시되어 있

다.

이러한 강도감소계수는 내부적으로나 외부적으로 보강된 동체와 더불어 비보강 동체에도 사용할 수

있다. 동체 구조에 내부 압력이 미치는 영향은 초기 결함을 줄일 수 있으며 따라서 더 높은 값의 강

도감소계수가 허용될 수 있다. 더 높은 값의 에 대한 정당화가 설계보고서에 제시되어야 한다. 이

내력 증가를 내부 압력을 받는 환상형 또는 타원형 동체의 좌굴 설계에 쓰이는 동등한 구에도 적용

할 수 있다.

-1510 국부 좌굴

다음 단락에서는 좌굴 응력의 증가가 1.5 미만인 의 값에 대하여 인정되지 않는다.

-1511 보강 또는 비보강 원통형 동체

(1) 축방향 압축 (그림 -1511-1 및 -1511-2 참조)

(가) 및 (나)에서 에 대하여 산정된 값 중에서 큰 값을 사용한다.

(가)

의 영향

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≥ 600인 경우, = 0.207

< 600인 경우, =1.52 - 0.473log

과 =

-0.033 중에 작은 값 사용.

(나) 길이의 영향

< 1.5인 경우, = 0.627

1.5 ≤ < 1.73인 경우, = 0.837 - 0.14

1.73 ≤ < 10인 경우, =

≥ 10인 경우, = 0.207

(2) 후프 압축

= 0.8

(3) 전단 (그림 -1511-1 참조)

≤ 250인 경우, = 0.8

250 < < 1000인 경우, = 1.323 - 0.218log

-1512 보강 또는 비보강 구형 동체

그림 -1512-1을 참조하고 계산 방법은 -1713.1.2를 참조한다.

(1) 단축 방향 압축

= =

=

(그러나 0.75를 초과할 수 없음)

은 (b) 참조.

(2) 동일한 양축 압축 응력

= =

< 1.5인 경우, = 0.627

1.5 ≤ < 1.73인 경우, = 0.837 - 0.14

1.73 < ≤ 23.6인 경우, =

> 23.6인 경우, = 0.124

(3) 동일하지 않은 양축 압축 응력

-1713.1.2에 의거하여 과 을 사용한다.

(4) 전단

좌굴 평가에는 1차 주응력을 이용한다.

-1513 환상형 및 타원형 동체

-1512에 의거하여 구형 동체에 대하여 주어진 의 값을 사용한다.

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그림. -1511-1 보강 또는 비보강 원통형 동체의 국부 좌굴에 대한 강도감소계수 (그림 -1511-1 및 그림 -1511-2에서 더 큰 값의 을 사용)

그림. -1511-2 보강 또는 비보강 원통형 동체의 국부 좌굴에 대한 강도감소계수(그림 -1511-1 및 그림 -1511-2에서 더 큰 값의 을 사용)

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그림. -1512-1 보강 또는 비보강 구형 동체의 국부 좌굴에 대한 강도감소계수

-1520 세로보 좌굴과 일반 불안정성

-1521 링/세로보 보강 원통형 동체

(1) 축방향 압축

> 0.20인 경우, = 0.72

0.06 ≤ < 0.20인 경우, = (3.6 - 5.0) +

< 0.06인 경우, =

여기서, 은 -1511(1)(가)에서 산정되며 다음 관계에 따라 가 주어진다:

세로보 만의 경우: =

링만의 경우: =

링과 세로보의 경우: = 상기 값 중의 작은 값.

주: < 0.06일 경우, 보강재는 유효하지 않다고 가정.

(2) 후프 압축

= 0.80

(3) 전단

< 250인 경우, = 0.80

250 < < 1000인 경우, = 1.323 - 0.2181log

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-1522 구형 동체 — 단방향 또는 양방향(직교) 보강재

(1) 경선방향 압축/후프 압축

= = 0.1013

-1523 환상형 및 타원형 동체 — 단방향 또는 양방향(직교) 보강재.

구형 동체에 대하여 주어진 의 값을 사용한다.

-1600 소성 감소 계수

제작된 동체에 대한 탄성 좌굴 응력은 고전 좌굴 응력과 강도감소계수의 곱, 즉 로 정해진다.

이 값들이 제작된 재료의 비례 한계를 초과하는 경우, 소성 감소 계수 를 사용하여 재료의 비선형

특성을 설명한다. 제작된 동체의 비탄성 좌굴 응력은 로 정해진다.

소성 감소 계수의 산정을 위한 일련의 두 방정식이 제시되어 있다. 식을 이용한 좌굴 평가의 경우

(-1710 참조), 계수는 의 항으로 표시된다. 컴퓨터 프로그램을 이용한 분기 좌굴 해석의 경우

(-1720 및 -1730 참조), 가 미지수이므로 계수는 의 항으로 표시된다. ≤ 이

므로, 이 방식은 항상 보수적이다.

-1610 식을 이용한 좌굴 해석을 위한 계수 (그림 -1610-1 참조)

-1611 원통형 동체

∆

라고 하면,

(1) 축방향 압축

∆ ≤ 0.55인 경우, = 1.0

0.55 < ∆ ≤ 1.6인 경우, ∆

1.6 < ∆ < 6.25인 경우, ∆

∆ ≥ 6.25인 경우, ∆

(2) 후프 압축

∆ ≤ 0.67인 경우, = 1

0.67 < ∆ < 4.2인 경우, ∆

∆ ≥ 4.2인 경우, ∆

(3) 전단

∆ ≤ 0.48인 경우, = 1.0

0.48 < ∆ < 1.7인 경우, ∆

∆ ≥ 1.7인 경우, ∆

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-1612 구형 동체

(1) 경선방향 압축/후프 압축

-1611(1)에 주어진 값을 사용한다.

-1613 환상형 및 타원형 동체

(1) 경선방향 압축/후프 압축

-1611(1)에 주어진 값을 사용한다.

그림. -1610-1 식을 이용한 좌굴 해석을 위한 소성 감소 계수

-1620 분기 좌굴 해석을 위한 계수 (그림 -1620-1 참조)

또는 의 계산 값(불연속 응력의 처리 방법은 -1711 참조)이

를 초과하거나 가 0.6

를 초과하는 경우, 그 설계는 부적절하며 의 값을 낮추도록 수정되어야 한다.

-1621 원통형 동체

(1) 축방향 압축

≤ 0.55인 경우, = 1.0

0.55 <

≤ 0.738인 경우,

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13

0.738 <

≤ 1.0인 경우,

(2) 후프 압축

≤ 0.67인 경우, = 1

0.67 <

≤ 1.0인 경우,

(3) 전단

≤ 0.48인 경우, = 1.0

0.48 <

≤ 0.6인 경우,

-1622 구형 동체

(1) 경선방향 압축/후프 압축

-1621(1)에 주어진 값을 사용한다.

-1623 환상형 및 타원형 동체

(1) 경선방향 압축/후프 압축

-1621(1)에 주어진 값을 사용한다.

MN-C-121(N-284-2)

14

그림. -1620-1 분기 좌굴 해석을 위한 소성 감소 계수

-1700 좌굴 평가

좌굴 평가는 여러 다른 방법 중의 한 가지로 수행할 수 있다. 세 가지 허용 대체 방식이 -1710,

-1720 및 -1730에 제시되어 있다. -1710에는 좌굴 평가를 위한 식이 제시되어 있다. -1720 및 -1730

에 각기 제시되어 있는 좌굴 평가에는 축대칭 동체의 회귀법과 3차원 얇은 동체 컴퓨터 코드를 사용

한다. 일반적으로, -1300에 기술되어 있는 선형 탄성 해석과 좌굴 평가 모두에 동일한 컴퓨터 프로그

램이 사용된다.

각각의 세 가지 방법에 대하여, (1) 보강재 요소 간의 동체 플레이트의 국부 좌굴, (2) 부착된 경선

방향 보강재와 복합 동체 플레이트의 원주 방향 보강재 간의 좌굴, (3) 복합 동체 및 보강 시스템의

일반 불안정 또는 전반적인 붕괴에 대하여 별도의 좌굴 평가를 수행하는 것이 바람직하다.

일부 기하학적구조의 경우, 일반 불안정 모드에 대하여 예측된 임계 하중 값은 국부 좌굴 모드의 값

보다 상당히 더 클 수 있다. 실질적인 장애는 예측된 일반 불안정 하중에 도달하기 전에 과도한 변형

으로 유발될 수 있으므로, 이는 반드시 이러한 기하학적 구조에 대한 설계의 바람직한 예비 강도의

지표라고 볼 수 없다. -1300에 의거하여 연산된 응력과 각각의 지정 하중에 대하여 정적/동적 해석을

수행한다. 각각의 지정된 사용 한계에 대한 응력을 합하여 좌굴 응력 성분 를 산정한다.

식을 이용한 좌굴 평가의 경우, 응력 성분 를 -1713에 제시되어 있는 상관 방정식에 삽입한다. 축

방향 또는 경선방향 압축 단독, 정수압 외부 압력 ( = 0.5), 방사 방향 외부 압력 ( = 0), 면내 전

단 단독의 특수 응력 상태(하중 종류)에 대한 동체의 고전적인 좌굴 응력을 산정하기 위한 간단한 식

들도 -1712에 제시되어 있다. 이러한 특수 응력 상태에 대한 허용 응력 값들은 탄성 좌굴 응력에 대

하여

로, 비탄성 좌굴 응력에 대하여 로 구할 수 있다. 특수 응력 상태에 대한

MN-C-121(N-284-2)

15

허용 좌굴 값들은 복합 응력 상태에 대한 허용 응력을 산정하기 위한 -1713의 상관 방정식에 쓰인

다.

-1720 및 -1730의 방법에 사용되는 컴퓨터 코드에서 비균일 응력장에 대한 고전 좌굴 응력도 산정

할 수 있다. 따라서 에 대하여 -1500의 값을 사용하는 경우, 컴퓨터로 이론값을 산정할 때 끝단의

단순 지지를 가정한다. 본 적용사례에서 모서리에서 방사 방향 및 원주 방향 변위가 0이고 경선방향

의 회전이나 병진에 대한 구속이 없을 경우, 동체의 모서리가 단순 지지된다고 가정한다. 또한 경선

방향 보강재 간의 패널에 대한 원주 방향의 회전에 대한 구속도 없다.

컴퓨터 코드를 이용한 좌굴 평가의 경우, 증폭 응력 성분 와 는

와

에서

산정된다. -1720의 방법은 축대칭 동체의 회귀 선형 분기 해석에 기초하고 있다. 동체 모델은 단순

지지 경계 조건인 축대칭으로 가정되며 응력 성분 와 는 원주에 대하여 균일하게 분포된 것으

로 가정된다. 일련의 각 증폭 응력 성분들을 -1720에서 언급한 동체 모델의 고전 좌굴 내력과 비교

한다. 고전 좌굴 내력이 × 응력 성분 및 이상일 경우, 설계는 적절하다. 국부 좌굴의 경우

= 1.0 그리고 세로보 좌굴 및 일반 불안정 붕괴 모드의 경우 1.2가 바람직하다.

현저한 비축대칭 조건이 존재하여 3차원 응력 해석이 수행된 경우에는, -1730의 좌굴 평가 방법을

이용할 수 있다. 그러한 3차원 얇은 동체 좌굴 해석의 경우, 산출된 응력 상태를 프로그램 입력으로

증폭 응력 성분 와 를 산정하는데 사용 수 있다.

여느 상기 방식에 있어, 일반 동체 좌굴 해석에 포함되지 않은 경우 국부 불연속 및 부착 질량의 영

향을 조사해야 한다. KEPIC-MNE의 면적 치환 규칙에 따라 보강된 개구부의 경우, 동체의 좌굴 내

력의 감소는 무시할만한 수준으로 가정할 수 있다. 동체의 국부 좌굴을 방지하기 위해 동체의 관통하

중으로 인한 동체의 응력을 고려해야 한다.

-1710 식을 이용한 방법

-1711 불연속 응력

특정 열 또는 기계적 하중을 가하면 높은 국부 불연속 막 응력이 유발될 수 있다. 그러한 국부 응력

의 최대값이 조사 대상 동체의 전체 부위에 균일하게 작용한다고 가정하면 지나치게 보수적인 설계

가 될 것이다. 대체 가능한 보수적인 해석 방법은 산정에 불연속의 양 측에서 0.5 또는 고정

점에서 경선방향으로 거리 내의 막 응력 성분의 평균값을 사용하는 것이다. 평균 응력 값은

-1713의 좌굴 해석을 수행하기 위한 전체 응력 성분을 산출하는데 쓰인다.

평균법을 대체할 수 있는 방법은 컴퓨터 프로그램을 이용하여 실제 경선방향 응력 분포에 대한 단

축 이론 좌굴 응력 값을 산출하는 것이다. 이렇게 보다 정확한 이론 좌굴 응력 값들을 -1712에 따라

산출된 값을 대신하여 -1713의 좌굴 평가에 사용할 수 있다.

-1712 이론 좌굴 값

다음 식으로 구한 좌굴 응력은 균일한 응력장 하에 있는 고전 단순 지지 경계 조건의 동체에 대하

여 이론식에서 산정된 최저값에 해당한다. 단락 -1712.1에는 보강된 동체의 보강재 간의 패널이나 비

보강 동체의 고전 좌굴 응력을 산정하기 위한 식이 제공되어 있다. 단락 -1712.2에는 보강된 동체의

이론 세로보 좌굴 및 일반 불안정 응력을 산정하기 위한 식이 제공되어 있다.

축 방향 압축, 방사 방향 압력, 정수압 압력 및 전단 등 하중이 균일한 경우에 대한 이론 고전 탄성

분기 좌굴 값을 산출하기 위한 식들이 제시되어 있다. 이러한 조건에 대한 좌굴 예측에 사용하는 외에도,

MN-C-121(N-284-2)

16

이 값들은 복합 하중 경우에 대한 -1713의 상관 방정식에도 쓰인다. 하첨자 과 는 각기 방사 방향

및 정수압 하중의 경우를 나타낸다.

-1712.1 국부 좌굴

-1712.1.1 비보강 및 링 보강 원통형 동체 (그림 -1712.1.1-1 참조)

(1) 축방향 압축

=

≤ 1.5인 경우, = 0.630

1.5 < < 1.73인 경우, =

≥ 1.73인 경우, = 0.605

(2) 외부 압력

(가) 끝단압력 없음 ( = 0)

= =

≤ 1.5인 경우,

1.5 < < 3.0인 경우,

3.0 ≤ < 1.65

인 경우,

≥ 1.65

인 경우,

(나) 끝단압력 포함 ( = 0.5)

= =

≤ 1.5인 경우, = 0.988

1.5 < < 3.5인 경우, =

3.5 ≤ < 1.65

인 경우, =

≥ 1.65

인 경우, =

(3) 전단

=

≤ 1.5인 경우, = 2.227

1.5 < < 26인 경우, =

26 ≤ < 8.69

인 경우, =

MN-C-121(N-284-2)

17

≥ 8.69

인 경우, = 0.253

-1712.1.2 세로보 보강 또는 링 및 세로보 보강 원통형 동체

(1) 축방향 압축 (그림 -1712.1.1-1 참조)

< 2일 경우, 다음 식을 적용한다; 그 외에는 -1712.1.1(1)에 제시되어 있는 식을 사용한다:

=

≤ 1.5인 경우, = 1.666

1.5 < < 3.46인 경우, =

≥ 3.46인 경우, = 0.605

(2) 외부 압력

< 1.15 인 경우, 다음 식을 적용한다; 그 외에는 -1712.1.1(2)에 제시되어 있는 식을 사용한

다:

=

(가) 끝단압력 없음 ( = 0)

= =

(나) 끝단압력 포함 ( = 0.5)

= =

(3) 전단 (그림 -1712.1.2-1 참조 )

< 26이고

≤ 3.0인 경우 다음 식을 적용하며, 여기서 = 와 중에서 더 큰 값이고 =

및 중에서 더 작은 값이며 =

이다; 그 외에는 -1712.1.1(3)에 제시되어 있는 식을 사

용한다:

=

-1712.1.3 보강 또는 비보강 구형 동체

(1) 균일 양축 압축 응력. 식은 -1712.1.1(1)의 것과 동일하다.

MN-C-121(N-284-2)

18

= =

≤ 1.5인 경우, = 0.630

1.5 < < 1.73인 경우, =

≥ 1.73인 경우, = 0.605

(2) 불균일 양축 압축 응력

-1713의 상관 방정식에 쓰이지 않음.

(3) 전단

전단이 있을 경우, 주응력을 산출하여 좌굴 식의 와 에 대입한다.

MN-C-121(N-284-2)

19

그림. -1712.1.1-1 보강 및 비보강 원통형 동체의 이론 국부 좌굴응력계수

MN-C-121(N-284-2)

20

그림. -1712.1.2-1 면내 전단을 받는 세로보 보강 원통의 이론 국부 좌굴응력계수

MN-C-121(N-284-2)

21

-1712.1.4 보강 또는 비보강 환상형 및 타원형 동체

환상형 및 타원형 동체는 동등한 구형으로 해석해야 한다.

-1712.2 세로보 좌굴과 일반 불안정

-1712.2.1 링 보강 원통형 동체

(1) 축방향 압축

= 0.605

(2) 외부 압력

다음 식에서 를 최소화하는 값을 산정한다:

(가) 끝단압력 없음 ( = 0)

=

+

(나) 끝단압력 포함 ( = 0.5)

=

+

(3) 전단

=

-1712.2.2 세로보 보강 또는 링 및 세로보 보강 원통형 동체

세로보 좌굴 및 일반 불안정에 대한 이론 탄성 좌굴 응력은 다음 식으로 구한다. 세로보 좌굴은 세

로보의 링과 부착된 플레이트 간의 좌굴로 정의되며 일반 불안정은 링과 부착된 플레이트가 방사 방

향으로 변형되는 좌굴 모드로 정의된다.

탄성 좌굴 응력은 로 나타내며, 여기서 는 응력 방향이고 는 좌굴 모드다; 세로보 좌굴의 경우

= 며 일반 불안정의 경우 = 이다. 세로보 좌굴 응력은 원통 길이가 링 간격 동일하다고 간주

하여, 즉 = 로 두고 산정하며, 일반 불안정은 = 로 두고 산정한다.

다음 식에 사용하는 과 의 값은 ≥ 1 및 > 2일 때 를 최소화하는 값이다. 다음 값들은

와 에 쓰인다. < 또는 < 일 때, = 0으로 둔다.

(1) 축방향 압축

=

≤ 1.288인 경우, =

> 1.288인 경우, =

여기서,

=

≥

MN-C-121(N-284-2)

22

세로보 좌굴의 경우:

= , = = = 0, = , =

일반 불안정의 경우:

= , =

에 대해서는 -1521(1)를 참조하고 에 대해서는 다음 식을 참조한다. < 인 경우, 유효

폭이 좌굴 응력의 함수이므로 반복법으로 에 대한 값을 산정해야 한다.

=

여기서,

=

+

=

+

=

+

+

+

+

=

=

+

=

+

=

+

=

=

+

=

=

+

+

=

+

+

=

+

+

+

=

MN-C-121(N-284-2)

23

=

(2) 외부 압력

세로보 좌굴 ( = )

= 1.56 , 그러나 보다 작다.

=

= = = 0, = , =

일반 불안정 ( = )

= 1.56 , 그러나 보다 작다.

= , =

=

여기서,

= 상기 (1)에서 구한 값.

(3) 전단

=

-1712.2.3 구형 동체 — 단방향 또는 양방향 (직교) 보강재

(1) 균일 양축 압축 응력

= =

하첨자 1과 2는 ≥ 이고 ≥ 일 때의 와 에 해당된다. 단방향 보강의 경우,

이다.

-1712.2.4 환상형 및 타원형 동체 — 경선/원주 방향 보강재

환상형 및 타원형 동체는 동등한 구형으로 해석할 수 있다.

-1713 국부 좌굴에 대한 상관 방정식

다음 식들을 사용하여 동체의 국부 좌굴 내력을 평가할 수 있다. 그러한 상관관계의 형태는 임계 응

력이 탄성 범위인지 아니면 비탄성 범위인지에 따라 다르다. 여느 단축 임계 응력 값이 제작된 재료

의 비례 한계를 초과할 경우, -1713.1의 탄성 상관관계 외에도 -1713.2의 비탄성 상관관계를 충족해

야 한다. 산출된 경선 방향 또는 후프 응력이 장력일 경우, 상관 평가에 0으로 가정해야 한다. 설계

보고서에 정당화되어 있을 경우, 후프 인장으로 인한 임계 축방향 압축 응력의 증가가 해석에 포함될

수 있다. 불연속 응력의 처리 방법은 -1711에 제시되어 있다.

MN-C-121(N-284-2)

24

-1712.1이나 -1700 및 -1711에 제시되어 있는 절차에 의거한 컴퓨터 프로그램에서 이론 좌굴 값을

산정할 수 있다. -1713.1과 -1713.2의 관계를 충족하는 경우, 설계는 국부 좌굴을 방지하기에 적절하

다.

세로보 좌굴 및 일반 불안정 모드에 대한 좌굴 내력은 이러한 모드에 대한 강도감소계수와 이론 좌

굴 값을 상관 방정식에 대입하여 유사한 방식으로 산정할 수 있다. 본 적용사례에서는 이러한 모드에

대한 좌굴 내력이 국부 좌굴 모드에 비해 20% 이상일 것을 권장한다. 이는 상관 방정식의 우변을

1.0이 아닌 1.2로 변경하면 가능하다. 허용 대체 방법은 -1714에 제시되어 있는 방정식으로 보강재

크기를 산정하는 방법이다. 이 방법은 더 보수적일 것이다.

-1713.1 탄성 좌굴

다음 단락의 관계를 충족해야 한다.

-1713.1.1 원통형 동체

축방향(경선방향) 압축 단독, 정수압 외부 압력, 방사형 외부 압력 및 면내 전단 단독 등 특수한 하

중의 경우에 대한 허용 응력은 다음 식으로 구한다:

=

, =

=

, =

이 응력들은 복합 응력 상태에 대한 다음의 상관 방정식에 쓰인다. 바람직할 경우, =

로

두고 모든 응력에 대한 허용 응력을 산정할 수 있다. , 및 에 대한 결과 값은 허용 응력 값

, 및 이다. 좌측의 식이 국부 좌굴의 경우 1.0이고 세로보 좌굴 및 일반 불안정의 경우

1.2일 때, 허용 응력은 이 식들로 구한다. 상관 방정식에 관한 자세한 설명은 그림 -1713.1-1을 참조

한다.

, 및 에 대해서는 각기 -1400, -1511 및 -1712.1.1을 참조한다. 아니면, -1700 및 -1711에

제시되어 있는 절차를 이용하는 컴퓨터 프로그램으로 을 산정할 수도 있다.

(1) 축방향 압축 + 후프 압축 ( < 0.5).

< 일 경우, 상관 검토가 필요치 않다.

≤ 1.0

(2) 축방향 압축 + 후프 압축 (K > 0.5.)

≤ 0.5

일 경우, 상관 검토가 필요치 않다.

≤ 1.0

MN-C-121(N-284-2)

25

(1) 축방향 압축 + 후프 압축

(2) 축방향 압축 + 후프 압축 + 면내 전단

그림. -1713.1-1 복합 하중을 받는 원통의 탄성 좌굴에 대한 상관 곡선

MN-C-121(N-284-2)

26

(3) 축방향 압축 + 면내 전단

+

≤ 1.0

(4) 후프 압축 + 면내 전단

+

≤ 1.0

(5) 축방향 압축 + 후프 압축 + 면내 전단

주어진 전단 비

에 대하여 다음 식에서 값을 산정한다:

= 1 -

그런 다음, 상기 (1) 또는 (2)의 식에서 , 및 에 대하여 각기 , 및 의

값을 대입한다.

-1713.1.2 구형 동체

단축 방향 압축 및 균일 외부 압력의 특수 하중의 경우에 대한 허용 응력은 다음 식으로 구하며 여

타 양축 압축 응력 상태에 대한 상관 방정식에 쓰인다. 한 응력 성분이 장력일 경우, 인장 응력을 0

으로 설정하고 동체를 단축 압축의 경우로 간주할 수 있다.

=

및 =

여기서,

= -1400 참조

= -1512(1) 참조

= -1512(2) 참조

= -1712.1.3 참조, 산출에 쓰이는 길이 는 지지 라인 내에 내접시킬 수 있는

가장 큰 원의 직경이다. 길이는 원호를 따라 측정한다.

≠ 0일 경우, 응력 성분 에 해당하는 일차응력을 산정하고 과 에 대하여 아래 식의

및 에 대입한다.

= 및 중의 더 큰 압축 응력

= 및 중의 더 작은 압축 응력

(1) 단축 압축

≤ 1.0

(2) 양축 압축

+

≤ 1.0

-1713.1.3 환상형 및 타원형 동체

단축 압축 및 균일 양축 압축의 특수 응력 상태에 대한 허용 응력은 다음 식으로 구하며 이 값들은

여타 응력 상태에 대한 상관 방정식에 쓰인다.

MN-C-121(N-284-2)

27

=

및 =

여기서, , , 및 은 -1713.1.2에 정의되어 있다. 다음 절차에서 및 을 산출한다.

및 는 그림 -1713.1.3-1을 참조한다.

= : = 일 경우 · = 그리고 = 일 경우 = 와 연관된

에 기초한 균일 양축 하중을 받는 구형에 대한 이론 좌굴 응력.

= : = 일 경우 · = 그리고 = 일 경우 = 와 연관된

에 기초한 균일 양축 하중을 받는 구형에 대한 이론 좌굴 응력.

≠ 0일 경우, 응력 성분 에 해당하는 일차응력을 산정하고 -1713.1.2에 제시되어 있는 과

에 대한 식에 및 를 대입한다.

또한 일차응력 방향에 해당하는 반경 및 를 산정한다.

(1) 단축 압축

-1713.1.2(1) 참조

(2) 양축 압축

-1713.1.2(2) 참조

-1713.2 비탄성 좌굴

여느 의 값이 1 미만일 때, 다음 단락의 관계도 충족해야 한다. 경선방향 압축 + 후프 압축에 대한

상관 방정식은 제시되어 있지 않으며, 이는 좌굴이 비탄성일 경우 두 응력 성분의 상호작용을 무시하

는 것이 보수적이기 때문이다. 그림 -1713.2-1 참조.

-1713.2.1 원통형 동체

축방향 압축 단독, 방사형 외부 압력 및 면내 전단 단독 등 특수한 하중의 경우에 대한 허용 응력은

다음 식으로 구한다:

= , = 및 =

는 -1610을 참조하고 는-1713.1.1을 참조한다.

(1) 축방향 압축 또는 후프 압축

≤ 1.0,

≤ 1.0

(2) 축방향 압축 + 면내 전단

+

≤ 1.0

(3) 후프 압축 + 면내 전단

+

≤ 1.0

MN-C-121(N-284-2)

28

(1)

(2)

그림. -1713.1.3-1 환상형 및 타원형 헤드에 대한 반경 및

MN-C-121(N-284-2)

29

(1) 축방향 압축 + 후프 압축

(2) 축방향 압축 또는 후프 압축 + 면내 전단

그림. -1713.2-1 복합 하중을 받는 원통의 비탄성 좌굴에 대한 상관 곡선

MN-C-121(N-284-2)

30

-1713.2.2 구형 동체

다음 식에서:

=

여기서, 는 응력 에 해당한다. 및 는 -1713.1.2를 참고하고 는 -1612를 참고한다.

(1) 단축 또는 양축 압축

≤

-1713.2.3 환상형 및 타원형 동체

다음 식에서:

= 및 =

여기서, 은 응력 에 해당하며 는 응력 에 해당한다. 는 -1713.1.3을 참

조하고 및 는 -1613을 참조한다.

(1) 단축 압축 + 전단

≤

(2) 양축 압축 + 전단. 다음 두 관계를 충족해야 한다:

≤

≤

-1714 보강재의 크기 선정

세로보 좌굴과 일반 불안정 장애 방지에 필요한 보강재의 크기는 다음 식을 이용하거나 와

에 적절한 값을 선정하여 식 우변의 1.0 및 1.2를 변경하여 -1713에 제시되어 있는 상관 방정식에서

산정할 수 있다. 이 식들은 세로보 좌굴과 일반 불안정 응력이 인접 패널의 국부 동체 좌굴 응력보다

20%더 커야 한다는 권고에 기초하고 있다. 다음 식으로 산정되는 보강재 크기는 각각의 단축 좌굴

응력 성분에 적합할 것이므로, 보강재 크기 선정 방법은 항상 보수적인 편이 된다. 링 보강 원통 및

보강 구형 경판의 경우, 보강재 크기 선정 식이 간단하다. 세로보 보강 원통에 대한 식은 더 복잡하

며 식을 풀려면 컴퓨터가 필요하다. 보강재 크기 선정 방법은 다음 관계에 기초한다:

=

상기 요건은 복합 응력 상태와 비탄성 좌굴 및 탄성 좌굴에 대하여 보수적인 편이다. 복합 응력 상

태의 경우에는 각각의 단축 응력 상태에 대하여 산출된 관성 모멘트의 값이 가장 큰 보강재를 제공

한다.

-1714.1 링 보강 원통형 동체

(1) 축방향 압축

≥

및 ≥ 0.06

다음 식은 유효 보강재 단면이 좌굴 응력이 동일한 비보강 동체와 같은 굽힘 응력을 제공해야 한다

는 권고에 기초하고 있다.

MN-C-121(N-284-2)

31

=: = 에 대하여 -1712.1(3)로 산정된 값

= 0.184

≥

(2) 후프 압축

(가) 중간 크기 링

≥

=: = 에 대하여 -1712.1.1(b)로 산정된 응력

=

< 4일 경우 = 2를, > 100일 경우 = 10을 사용한다.

(나) 끝단보강재 — 격벽 역할을 하는 링

=

여기서,

= 대형 링의 면적 + , in.2

= 중간 크기 링의 면적 + , in.2

= 대형 보강재를 완전히 유효하게, 즉 격벽과 동등하게 만드는 의 값. 동체의

유효 폭 = 1.56

=대형 보강재가 소형 보강재와 동일한 크기이며 =

이라고 가정된 원통에

대하여 -1712.2.1(2)로 산정된 응력이 일 경우, 에 대하여 산정된 좌굴 파

장의 수

=: = 인 원통에 대하여 -1712.2.1(2)로 응력을 산정하는 경우, 거리 에 대한

응력의 평균 값

(3) 전단

-1714.2 세로보 보강 또는 링 및 세로보 보강 원통형 동체

(1) 축방향 압축

≥

및 ≥

은 -1511(1)을, 는 -1521(1)을, 은 -1712.1.2(1)을 그리고 및 는 -1712.2.2(1)

를 참조한다.

(2) 후프 압축

≥ 1.2 및 ≥ 1.2

은 -1712.1.2(2)를, 그리고 및 는 -1712.2.2(2)를 참조한다. = 0으로 가정한다.

(3) 전단

MN-C-121(N-284-2)

32

≥ 1.2

및 는 각기 -1712.1.2(3)와 -1712.2.2(3)를 참조한다.

-1714.3 구형 동체

(1) 단방향 보강재

=

상기 식은 경선방향 보강재에 대한 것이다. 원주방향 보강재의 경우에는 를 로 교체한다.

(2) 양방향 (직교) 보강재

≥

의 값은 -1712.2.3으로 산정되며 는 및 방향에 해당하는 값 중에서 작은 값이다.

-1714.4 환상형 또는 타원형 동체

환상형 및 타원형 동체는 -1714.3의 식에서 을 로 대체하여 동등한 구형으로 해석해야 한다.

는 그림 -1713.1.3-1을 참조한다.

-1720 축대칭 동체의 회귀 분기 해석

격납 용기의 좌굴 평가에 축대칭 동체의 회귀 분기 해석을 사용할 수 있다. 일련의 두 응력 성분

와 를 -1700에 제시되어 있는 절차에 따라 산출한다. 응력 성분 는 탄성임에 반하여 응력 성

분 는 하나 이상의 응력 성분이 비탄성 범위에 있을 경우의 좌굴 평가에 쓰인다. 성분 와 에

대한 좌굴 평가는 별개로 이루어져야 한다. 모든 응력 성분이 탄성일 경우, = 이며 응력 성분

에 대한 평가는 필요치 않다.

경선 및 원주 방향의 단축 좌굴 응력이 재료의 항복 응력과 동일한 경우, 복합 하중을 받는 원통의

좌굴 응력을 전단변형 에너지 이론과 면밀하게 비교한다. 이 상태의 응력은 KEPIC-MNE 3210의 응

력도 기준에 고려되어 있다. 경선 또는 원주 방향의 단축 좌굴 응력이 비탄성 범위에 있을 경우, 이

두 응력 성분 간의 상호작용 효과를 고려치 않아도 된다. 따라서 및 의 조합을 조사할 때 응

력 성분 를 0으로 둘 수 있다. 유사하게, 및 의 조합을 조사할 때 를 0으로 둘 수 있

다.

응력 성분 는 준정적 예비좌굴 응력 상태로 적용된다. 컴퓨터 코드는 선형 분기 좌굴에 대하여

선정된 동체 모델을 해석하여 좌굴을 유발하는 예비좌굴 응력 상태의 최저 배수 를 산정한다. 국부

좌굴 장애 모드에는 = 1.0의 최저값이 바람직하며, 세로보 좌굴 및 일반 불안정 장애 모드에는

= 1.2의 값이 바람직하다. 산출된 의 값이 최소 권장 값 이상일 경우, 그 설계가 적절하다.

-1730 3차원 얇은 동체 분기 해석

이 단락에는 얇은 동체에 대한 3차원 컴퓨터 프로그램을 이용하는 격납 용기의 좌굴 평가에 대한

규정이 제시되어 있다. 3차원 컴퓨터 코드는 축대칭 동체의 회귀 선형 분기 해석에 쓰이는 것보다 복

잡하며 대부분 유한 요소 원리에 기초하고 있다. 3차원 코드의 장점은 기하학적 구조의 원주방향 변

이, 재료의 성질과 컷아웃, 관통부, 보강재 및 여타 부착물의 존재로 인하여 나타나는 하중을 해석에

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고려할 수 있다는 점이다. 컴퓨터 코드의 선정은 해결하고자 하는 문제의 유형과 원하는 정밀도에 기

초해야 한다.

일련의 두 응력 성분 와 를 -1700에 제시되어 있는 절차에 따라 산출한다. ≠ 일 경우

에는 이 일련의 응력 성분에 대한 좌굴 평가가 별개로 이루어져야 한다. 응력 성분 를 고려하는

경우, 경선방향 압축과 후프 압축 간의 상호작용이 없다고 가정하는 것이 보수적이다 (-1720 참조).

따라서 와 의 조합을 조사할 때 응력 성분 를 0으로 둘 수 있다. 이와 유사하게, 와

의 조합을 조사할 때 를 0으로 둘 수 있다.

응력 성분 와 는 준정적 예비좌굴 응력 상태로 적용된다. 컴퓨터 코드는 선형 분기 좌굴에 대

하여 선정된 동체 모델을 해석하여 좌굴을 유발하는 예비좌굴 응력 상태의 최저 배수 를 산정한다.

국부 좌굴 장애 모드에는 = 1.0의 최저값이 바람직하며, 세로보 좌굴 및 일반 불안정 붕괴 모드에

는 = 1.2의 값이 바람직하다. 산출된 의 값이 최소 권장 값 이상일 경우, 그 설계가 적절하다.

-1800 요약

표 1800-1에는 설계자들이 이러한 규정을 사용함에 있어 도움이 되도록 본 적용사례의 규정이 요약

되어 있다. 격납 용기는 모든 여타 해당 KEPIC 기준을 충족해야 한다.

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표 -1800-1 흐름도

단계 1: 각각의 지정된 하중에 대한 정적/동적 해석을 실시하고 -1300에 의거하여 응력을 산출한다.

단계 2: 각각의 사용 한계에 대한 응력을 합하여 응력 성분 를 산정한다.

단계 3: 용기 설계 및 해석 방법에 일치하는 좌굴 평가 방법을 정한다. -1700 참조. 식을 이용한 설계

의 경우 단계 9a로 간다. 컴퓨터를 이용한 분기 해석의 경우에는 단계 4로 간다.

단계 4: 단계 2의 응력 성분에 -1400의 적절한 안전율을 곱하여 좌굴 응력 성분 를 구한다.

단계 5: 각 패널의 국부 좌굴에 대한 단계 2의 각 응력성분과 -1500에 제시되어 있는 전반적인 안정

성에 대하여 강도감소계수 를 산출한다.

단계 6: -1600에 의거하여 단계 4의 좌굴 응력 성분에 대한 해당 소성감소계수 를 산출한다.

단계 7: 단계 4의 좌굴 응력 성분을 단계 5의 강도감소계수로 나누어 증폭 탄성응력 성분 를 구하

여, 불안전 동체에 대한 증폭 응력을 산출한다.

=

단계 8: 단계 7의 탄성 응력 성분을 단계 6의 적절한 소성감소계수로 나누어, 증폭 비탄성 응력 성분

를 구한다. 단계 9b로 간다.

=

* 식을 이용한 좌굴 평가-1710 참조.

* 분기 해석을 이용한 좌굴 평가-1720 또는 -1730 참조.

단계 9a:

(1) 단계 2의 총 복합 응력에 불연속 응력이

포함된 경우, -1711의 절차를 따른다.

(2) -1712에 의거하여 고전 단축 좌굴 값을

산출한다.

(3) -1713의 탄성 및 비탄성 관계를 검토한

다.

(4) -1714에 의거하여 보강재의 크기를 정한

다.

단계 9b:

(1) 단계 7의 일련의 각 증폭 응력 성분

에 대하여, -1720 또는 -1730에 의거하여 축

대칭 동체의 회귀 또는 3차원 Thin Shell

좌굴 평가를 실시한다.

(2) 나 가 1 미만인 일련의 각 증폭

응력 성분에 대하여, = 0으로 두고 좌굴

평가를 실시한다.

(3) 나 가 1 미만인 일련의 각 응력 성

분에 대하여, = 0으로 두고 좌굴 평가를

실시한다.

모든 하중 조건에 대하여 의 값

이 국부 좌굴의 경우1.0 이상이며

세로보 좌굴 또는 일반 불안정의

경우 1.2 이상인가?

모든 상관 관계를 충족하는가?예

필요하다면, 동체상의 집중 하중에 대한 국부 좌굴을

검토하여 국부 보강을 실시한다.중지

설계 변경 - 단계 1에서 출발.아니오 아니오