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東海第二発電所 工事計画審査資料

営業秘密又は防護上の観点から

資料番号

工認-983 改 4

提出年月日

平成 30 年 9 月 12 日

公開できません。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0Ⅴ-2-6-5-1 起動領域計装の耐震性についての計算書

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

目次
1. 概要

11.1 一般事項

11.2 構造計画

11.3 記号の説明

31.4 適用基準

41.5 形状・寸法・材料

41.6 解析範囲

42. 計算条件

62.1 設計条件

62.2 運転条件

62.2.1

運転条件Ⅰ及びⅡ

62.2.2

運転条件Ⅲ

62.2.3

運転条件Ⅳ

72.3 重大事故等時の条件

72.4 荷重の組合せ及び許容応力状態

72.5 材料

72.6 物性値

72.7 荷重の組合せと応力評価

82.8 許容限界

82.9 応力の記号と方向

83. 外荷重の条件

93.1 死荷重

93.2 地震荷重

93.2.1 地震応答解析の基本方針

93.2.2 解析モデル及び諸元

93.2.3 固有周期

93.2.4 設計用地震力103.2.5 応答解析結果

103.2.6 地震荷重の算出結果

104. 応力解析

264.1 応力解析の手順

26

4.1.1

荷重条件

26

4.1.2

応力計算と応力の分類

264.2 応力計算

27

4.2.1

外圧による応力274.2.2

外荷重による応力28目−1

4.3 応力の評価

30

主応力

30

4.3.2

応力強さ

30

5. 応力強さの評価

30

5.1 一次一般膜応力強さの評価

30

5.2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価

30

6. 引用文献30

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R04.3.1目−2

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図表目次
図 1-1 形状・寸法・材料・応力評価点5

図 2-1 運転条件

11

図 3-1 解析モデル

19

図 3-2 振動モード

21

図 3-3 動的応答加速度分布図23

図 4-1 地震荷重による応力の計算モデル31

表 1-1 ドライチューブの構造計画

2

表 2-1 ドライチューブの各許容応力状態における外圧14

表 2-2 荷重の組合せ及び許容応力状態

15

表 2-3 応力計算に使用する材料の物性値

17

表 2-4 荷重の組合せ

17

表 2-5 許容限界17

表 3-1 外荷重18

表 3-2 部材定数20

表 3-3 節点質量20

表 3-4 固有値解析結果

21

表 3-5 設計用地震力22

表 3-6 動的応答加速度25

表 3-7 静的加速度25

表 4-1 応力の分類

32

表 4-2 断面性状32表 5-1 一次一般膜応力強さの評価のまとめ

33

表 5-2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ

33目−3

1. 概要
1.1 一般事項
本計算書は，添付書類「Ⅴ-2-1-9 機能維持の基本方針」にて設定している構造強度の基本方針に基づき，起動領域計装ドライチューブ（以下「ドライチューブ」という。）が設計用地震力に対し十分な構造強度を有していることを説明するものである。
ドライチューブは，設計基準対象施設においてはＳクラス施設に，重大事故等対処設備においては常設耐震重要重大事故防止設備に分類される。以下，設計基準対象施設及び重大事故等対処設備としての構造強度評価を示す。
1.2 構造の説明

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

ドライチューブの構造計画を表 1-1 に示す。

1

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 1-1 ドライチューブの構造計画
計画の概要
基礎・支持構造
原子炉圧力容器内上部格子板で上方が支持され，炉心支持板で水平方向が支持される。炉心支持板より下方では，中性子計測案内管及び中性子計測ハウジング下端に取り付けられたフランジに固定される。

主体構造
外径

概略構造図の長尺円筒形構造物

上部格子板

ドライチューブ
2
炉心支持板（単位：mm）

1.3 記号の説明
本計算書において，下記の記号を使用する。ただし，本文中に別途記載ある場合は，この限りではない。
計算書
記 号 の 説 明の記号

位

Ａ

断面積mm2Ｄｉ

内径mm

Ｄｏ

外径mm

Ｅ

縦弾性係数

MPa

Ｈ

水平力

N

Ｉ

断面二次モーメントmm4Ｌ

リングからプランジャ先端までの長さmm

リングからチャンネルボックスに接触する点までの距離mm

リングから応力評価点までの距離mm

Ｐｂ

一次曲げ応力MPaＰｍ

一次一般膜応力

MPa

Ｐｏ

外圧

MPa

Ｓｄ*

弾性設計用地震動Ｓｄにより定まる地震力又は静的地震力−

Ｓｍ

設計応力強さMPaＳｓ

基準地震動Ｓｓにより定まる地震力−Ｓｕ

設計引張強さ

MPa

Ｓｙ

設計降伏点

MPa

Ｖ鉛直力

Nｔ

厚さmm

δＤ

設計たわみ量mm

η

溶接部の継手効率−σ

軸方向応力

MPaσｒ

半径方向応力

MPaσｔ

周方向応力

MPa

τｔ

せん断応力

MPa’
NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

単3

1.4 適用基準
適用基準を以下に示す。
(1) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１−1987（日本電気協会）(2) 原子力発電所耐震設計技術指針 重要度分類・許容応力編 ＪＥＡＧ４６０１・補−1984（日本電気協会）(3) 原子力発電所耐震設計技術指針 ＪＥＡＧ４６０１−1991 追補版（日本電気協会）(4) 発電用原子力設備規格

設計・建設規格（2005 年版（2007 年追補版含む。
）) ＪＳＭＥ Ｓ

ＮＣ1−2005/2007（日本機械学会）（以下「設計・建設規格」という。
）
注：本計算書において，設計・建設規格の条項は「設計・建設規格 ○○○-△△△△(◇)a.(a)」として示す。
1.5 形状・寸法・材料

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

本計算書で解析する箇所の形状・寸法・材料を，図 1-1 に示す。
1.6 解析範囲
応力計算は，図 1-1 に示す応力評価点について行う。

4上部格子板Ｌ

プランジャ

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

検出器

ｔＤo
パイプ
〔SUS304TB 相当〕

’

炉心支持板
リング
中性子計測案内管

P02,P02’
P01,P01’：応力評価点Ｄo ＝〔〕：ＪＩＳ相当材

ｔ

＝（）
：材Ｌ
'

＝＝料

図 1-1 形状・寸法・材料・応力評価点（単位：mm）

5

2.

計算条件

2.1 設計条件
最高使用圧力（外圧）：8.62 MPa

最高使用温度：302 ℃

2.2 運転条件
2.2.1 運転状態Ⅰ及びⅡ

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0(1) ボルト締付け｛ボルト締付け｝［C01］(2) 耐圧試験（最高使用圧力以下） ｛耐圧試験最高使用圧力以下｝［C02］(3) 起動（昇温）｛起動昇温｝［C03］(4) 起動（タービン起動）｛起動タービン起動｝［C04］(5) 夜間低出力運転（出力 75 ％）｛夜間低出力運転出力 75 ％｝［C05］(6) 週末低出力運転（出力 50 ％）｛週末低出力運転出力 50 ％｝［C06］(7) 制御棒パターン変更｛制御棒パターン変更｝［C07］(8) 給水加熱機能喪失（発電機トリップ）｛発電機トリップ｝［C08］(9) 給水加熱機能喪失（給水加熱器部分バイパス）［C09］｛給水加熱器部分バイパス｝(10) スクラム（タービントリップ） ｛スクラムタービントリップ｝［C10］(11) スクラム（その他のスクラム） ｛スクラムその他のスクラム｝［C11］(12) 定格出力運転｛定格出力運転｝［C12］(13) 停止（タービン停止）｛停止タービン停止｝［C13］(14) 停止（高温待機）｛停止高温待機｝［C14］(15) 停止（冷却）｛停止冷却｝［C15］(16) 停止（容器満水）｛停止容器満水｝［C16］(17) 停止（満水後冷却）｛停止満水後冷却｝［C17］(18) ボルト取外し｛ボルト取外し｝［C18］(19) 燃料交換｛燃料交換｝［C19］(20) スクラム（原子炉給水ポンプ停止）［C20］｛スクラム原子炉給水ポンプ停止｝(21) スクラム（逃がし安全弁誤作動）｛スクラム逃がし安全弁誤作動｝ ［C21］2.2.2 運転状態Ⅲ(1) スクラム（過大圧力）｛スクラム過大圧力｝［C22］(2) 冷却材再循環系仕切弁誤作動（冷状態）｛冷再循環系仕切弁誤作動} ［C23］(3) 冷却材再循環ポンプ誤起動（冷状態）｛冷再循環ポンプ誤起動｝

6

［C24］

2.2.3 運転状態Ⅳ(1) 冷却材喪失事故｛冷却材喪失事故｝［C25］

各運転条件における，ドライチューブの外圧（原子炉圧力容器の内圧）の変化，周囲の流体の温度変化及びその繰返し回数を図 2-1(1)に示す。
なお，ドライチューブの外圧は，設置箇所のうち最も厳しい領域Ｃ（図 2-1(2)）の値を用いることとし，表 2-1 に示す。
2.3 重大事故等時の条件
重大事故等時の条件は以下のとおりである。
圧力条件：設計条件と同じ

温度条件：設計条件と同じ

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

2.4 荷重の組合せ及び許容応力状態
荷重の組合せ及び許容応力状態を，表 2-2 に示す。
なお，ドライチューブは，原子炉圧力容器内部に位置するため，炉心支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力状態を適用する。
また，各許容応力状態で考慮する外荷重は，3 章に示すとおりである。
2.5 材料材料は，次に示すとおりである。
パイプ：SUS304TB 相当）

2.6 物性値
応力計算に使用する材料の物性値は，下記のとおりである。
(1) 縦弾性係数Ｅは，設計・建設規格 付録材料図表 Part6 表 1 に定められたものによる。
(2) 応力計算に使用する物性値は，最高使用温度（302 ℃）に対する値を用いる。
(3) 材料の物性値を，表 2-3 に示す。

7

2.7 荷重の組合せと応力評価荷重の組合せと応力評価項目の対応を表 2-4 に示す。
表 2-4 及び本計算書において使用する荷重の種類と記号は，下記のとおりである。
荷 重記号(1) ドライチューブの外圧（原子炉圧力容器の内圧）［L01］(2) 死荷重（機器の自重及びばね荷重により生じる荷重）［L04］(3) 機器の地震時の慣性力による地震荷重Ｓｄ*（一次荷重）［L14］(4) 機器の地震時の慣性力による地震荷重Ｓｓ （一次荷重）［L16］2.8 許容限界(1) 設計応力強さＳｍ，設計降伏点Ｓｙ，設計引張強さＳｕはそれぞれ設計・建設規格

付録材

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

料図表 Part5 表 1，表 8 及び表 9 に定められたものを使用する。
(2) 一次応力強さの評価には，
各運転状態における流体の最高温度（運転状態Ⅰ及びⅡに対する許容限界を用いる。
(3) ドライチューブの各運転状態の応力強さの評価に用いる許容限界は，表 2-5 に示すとおりである。
(4) ドライチューブの応力評価点は，溶接部でないためη＝1.00 を用いる。
2.9 応力の記号と方向応力の記号とその方向は，下記のとおりとする。
σｔ ：周方向応力σ：軸方向応力σｒ ：半径方向応力σ

τｔ ：せん断応力
σｒσｔ

8

3.

外荷重の条件

3.1 死荷重
機器の自重及びばね荷重を考慮する。評価に適用する死荷重を表 3-1 に示す。
3.2 地震荷重
3.2.1 地震応答解析の基本方針(1) ドライチューブの地震応答解析は，3.2.2 項に示すはり要素でモデル化したＦＥＭモデルにより実施する。
(2) 強度上重要で，耐震計算上評価が厳しくなる炉心支持板と上部格子板間のドライチューブをモデル化する。
(3) ドライチューブの質量は，炉心，原子炉圧力容器及び圧力容器内部構造物の全質量と比して小さいことから，これらとの連成系としては考えず，これらの構造物の地震応答解析により得られた炉心支持板及び上部格子板における応答曲線（減衰）を包絡してドNT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

ライチューブに対する入力とする。
(4) 解析コードは「ＳＡＰ−Ⅳ」を使用し，固有値及び動的応答加速度を求める。
なお，評価に用いる解析コードの検証及び妥当性確認等の概要については，添付書類「Ⅴ-5-3 計算機プログラム（解析コード）の概要・ＳＡＰ−Ⅳ」に示す。
3.2.2 解析モデル及び諸元
ドライチューブの解析モデルを図 3-1 に，解析モデルの諸元を表 3-2 及び表 3-3 に示す。
(1) ドライチューブの上方は，上部格子板の溝に入って支持される構造であるため，上部格子板位置での支持条件はとする。とする。
(2)考慮する。

3.2.3 固有周期
固有値解析の結果を表 3-4 に，振動モード図を図 3-2 に示す。
なお，鉛直方向については，3 次モード以降で卓越し，固有周期は 0.05 秒以下であり剛であることを確認した。

9

3.2.4 設計用地震力「弾性設計用地震力Ｓｄ又は静的震度」及び「基準地震動Ｓｓ」による地震力は，添付書類「Ⅴ-2-3-2 炉心，原子炉圧力容器及び原子炉内部構造物並びに原子炉格納容器及び原子炉本体の基礎の地震応答計算書」及び「Ⅴ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づき設定する。また，減衰定数は添付書類「Ⅴ-2-1-6 地震応答解析の基本方針」に記載の減衰定数を用いる。
地震荷重の算出に用いる設計用地震力を表 3-5 に示す。
3.2.5 応答解析結果(1) 動的震度による応答加速度
ドライチューブの節点位置における動的震度による応答加速度（以下「動的応答加速度）という。
）を図 3-3 に示す。また，ドライチューブに作用する動的応答加速度の最大値を表3-6 に示す。
(2) 静的震度による加速度

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

ドライチューブに作用する静的震度による加速度（以下「静的加速度」という。）を表3-7 に示す。
3.2.6 地震荷重の算出結果
ドライチューブに対する地震荷重を表 3-1 に示す。なお，地震荷重Ｓｄ*については，表3-6(1)及び表 3-7 に示すように静的加速度より動的応答加速度の方が大きいので，動的応答加速度を用いて求めた結果を示す。

10運 転 状 態
運 転 条 件C02ボルト 耐圧試験
締付け 最高使用
圧力以下

C03
昇温

C04

C05

C06

C07

起動
夜間
週末 制御棒タービン 低出力 低出力 ﾊﾟﾀｰﾝ
変更
運転
起動
運転
(出力 (出力50%)75%)

C08

C09

給水加熱機能喪失
発電機
給水加熱
ﾄﾘｯﾌﾟ器部分
ﾊﾞｲﾊﾟｽⅠ
C10及び Ⅱ
C11
C12

スクラム
ﾀｰﾋﾞﾝ
その他のﾄﾘｯﾌﾟ
スクラム

定格出力
運転

C13

C14

ﾀｰﾋﾞﾝ
停止

高温
待機

C15

C16

C17C18C19

停止
冷却ボルト 燃料容器 満水後 取外し 交換
満水 冷却

C20

C21

スクラム
原子炉給水ﾎﾟﾝﾌﾟ停止
逃がし
安全弁
誤作動

C22
過大圧力Ⅲ
C23C24

冷却材再循環系
仕切弁誤作動(冷状態)

冷却材再循環ﾎﾟﾝﾌﾟ
誤起動
(冷状態)

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0R0

運 転 名 称C01

図2-1(1)

運転条件
11Ⅳ
C25
冷却材喪失事故

注記 ＊1
＊2
注1
注2
注3

注4

注5

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

注612

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図 2-1(2) 運転条件
（原子炉圧力容器内領域図）

13

表 2-1 ドライチューブの各許容応力状態における外圧（単位：MPa）
許容応力状態外圧

ⅢＡＳ

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0ⅣＡＳ

14

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 2-2(1) 荷重の組合せ及び許容応力状態（設計基準対象施設）

施設区分

計測制御
系統設備

機器名称

核計測装置

耐震設計上の重要度分類

起動領域計装ドライチューブ

Ｓ

機器等の区分

許容応力状態

荷重の組合せⅢＡＳ

Ｄ＋Ｐ＋Ｓｄ*ⅣＡＳ

Ｄ＋Ｐ＋Ｓｓ−＊［記号の説明］

15Ｐ：

各許容応力状態における外圧

Ｄ

：

死荷重

Ｓｄ*

：

弾性設計用地震動Ｓｄにより定まる地震力又は静的地震力

Ｓｓ：

基準地震動Ｓｓにより定まる地震力

注記 ＊：原子炉圧力容器内部に位置するため，炉心支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力状態を適用する。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 2-2 (2) 荷重の組合せ及び許容応力状態（重大事故等対処設備）

機器名称

設備分類＊1

起動領域計装ドライチューブ

常設耐震／防止

施設区分

計装制御

核計測

系統設備

装置

機器等の区分

許容応力状態

荷重の組合せＤ＋ＰＳＡＬ＋Ｓｄ*＊4

−＊2

ⅤＡＳ＊3
Ｄ＋ＰＳＡＬＬ＋Ｓｓ＊4［記号の説明］

16ＰＳＡＬ：

重大事故等時の状態で長期的に作用する圧力荷重

ＰＳＡＬＬ

：

重大事故等時の状態で超長期的に作用する圧力荷重

Ｄ：

死荷重

Ｓｄ*：

弾性設計用地震動Ｓｄにより定まる地震力又は静的地震力

Ｓｓ：

基準地震動Ｓｓにより定まる地震力

注記 ＊1：「常設耐震／防止」は常設耐震重要重大事故防止設備を示す。
＊2：原子炉圧力容器内部に位置するため，炉心支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力状態を適用する。
＊3：ⅤＡＳとして，ⅣＡＳの許容限界を用いる。
＊4：「Ｄ＋Ｐ＋Ｓｓ」の評価に包絡されるため，評価結果の記載を省略する。
注：許容応力状態ⅤＡＳにおける荷重の組合せで，重大事故後の状態における圧力荷重ＰＳＡＬ及びＰＳＡＬＬは，設計基準対象施設で想定される圧力と比べて小さいため，許容応力状態ⅤＡＳにおける荷重の組合せによる評価は，設計基準対象施設の評価に包絡される。

表 2-3 応力計算に使用する材料の物性値
分類

材料

オーステナイト系

SUS304TB 相当

温度Ｅ(℃)

×105(MPa)

302

ステンレス鋼

表 2-4 荷重の組合せ

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

許容応力状態荷重の組合せ

ⅢＡ Ｓ

L01＋L04＋L14

ⅣＡ Ｓ

L01＋L04＋L16

応力評価
Ｐｍ
Ｐｍ＋Ｐｂ
Ｐｍ
Ｐｍ＋Ｐｂ

表 2-5(1) 許容限界
(単位：MPa)
応力分類
許容応力状態

一次一般膜応力強さ（Ｐｍ）
ⅢＡＳ

ⅣＡＳ

SUS304TB

172260

許容応力の算出式

1.5・Ｓｍ温度(℃)

Min(2.4・Ｓｍ，2/3・Ｓｕ)

表 2-5(2) 許容限界
(単位：MPa)
応力分類
許容応力状態

一次一般膜＋一次曲げ応力強さ（Ｐｍ＋Ｐｂ）
ⅢＡＳ

Ⅳ ＡＳ

SUS304TB

258391

許容応力の算出式

2.25・Ｓｍ

温度(℃)

17Min
(3.6・Ｓｍ，Ｓｕ)表 3-1 外荷重

記号

荷重名称

L04

死荷重

L14

地震荷重Ｓｄ*

L16

地震荷重Ｓｓ

鉛直力

水平力

Ｖ(N)

Ｈ(N)

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

注18地震時ドライチューブ
設計たわみ量δＤ(mm)

図 3-1 解析モデル

19

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

表 3-2 部材定数

部材番号長さ（mm）

せん断断面積断面二次モーメント
42（mm ）（mm ）123456789

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R010

表 3-3 節点質量
節点番号

質量（kg）

1234567891020

縦弾性係数
（MPa）

ポアソン比

表 3-4 固有値解析結果

次数

固有周期（ｓ）

卓越方向

1次2次

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

3次

図 3-2 振動モード
21

刺激係数
水平鉛直

表 3-5(1) 設計用地震力
建物・構築物

標高（m）

減衰定数（％）
水平鉛直

注記 ＊：溶接構造物に適用される減衰定数の値
表 3-5(2) 設計用地震力
適用する地震動等モード

固有周期（ｓ）

弾性設計用地震動Ｓｄ
又は静的震度
水平震度

鉛直震度

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

1次
2次
3次
動的震度
静的震度
注：

22

基準地震動Ｓｓ
水平震度

鉛直震度

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図 3-3(1) 動的応答加速度分布図（弾性設計用地震動Ｓｄ）

23

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図 3-3(2) 動的応答加速度分布図（基準地震動Ｓｓ）

24

表 3-6(1) 動的応答加速度（弾性設計用地震動Ｓｄ）（単位：m/s2）
位置加速度

節点番号 6

表 3-6(2) 動的応答加速度（基準地震動Ｓｓ）（単位：m/s2）
位置加速度

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

節点番号 6

表 3-7 静的加速度（単位：m/s2）
位置加速度

炉心支持板
上部格子板

25

4. 応力解析
4.1 応力解析の手順
応力解析を行う手順について述べる。
4.1.1

荷重条件
荷重条件は 2 章及び 3 章に示す。

4.1.2 応力計算と応力の分類(1) 応力計算の方法
a.

応力計算は荷重の種類ごとに行う。荷重として与えられるものは次の 2 つである。
(a) 外圧(b) 外荷重b.

解析する箇所の形状は，次の方針に従ってモデル化する。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0(a) 構造の不連続を考慮して応力の最も厳しい箇所に応力評価点（面）を選ぶ。なお，
軸対称モデル解析において，非軸対称な外荷重による応力評価を行った場合，荷重の入力方位と応力評価点の方位の関係により応力に極大値と極小値が生じる。外荷重による応力が極大となる方位の応力評価点は [例 P01] と表し，極小となる方位の応力評価点には，プライム（’）を付けて [例 P01’] と表す。
一次応力の評価は，内外面の応力評価点を含む断面（応力評価面）について行う。
(2) 応力の分類
応力の計算結果は，表 4-1 の応力の分類方法に従って分類し，計算を行う。

26

4.2 応力計算
4.2.1

外圧による応力(1) 荷重条件（LO1）
ドライチューブの各許容応力状態における外圧を，表 2-1 に示す。
(2) 計算方法a.

一次一般膜応力外圧Ｐｏによる一次一般膜応力は，次式で求める。

Ｙ・Ｐo
Ｙ−１σt＝−σ ＝−・Ｐo
Ｙ2−１σr＝−
NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0Ｙ2Ｙ・ＰoＹ＋１

ここで， Ｙ＝ＤoＤi

なお，各応力評価点でのＤｏ，ｔは表 4-2 に示す。
b.

一次一般膜＋一次曲げ応力
外圧Ｐｏによる一次曲げ応力は，存在しない。したがって，一次一般膜＋一次曲げ応力は，一次一般膜応力と同じである。

27

4.2.2 外荷重による応力(1) 荷重条件（LO4，L14 及び L16）
ドライチューブに働く外荷重を，表 3-1 に示す。
(2) 計算方法
外荷重による応力は，以下により求める。
a. 死荷重（L04）
死荷重による応力は次式で求める。

σ ＝−b.

ＶＡ

地震荷重（L14 及び L16）

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0(a) 水平方向地震荷重による応力応力計算モデルを図 4-1 に示す。

応力評価点の曲げモーメントＭＥ，せん断力ＦＥは次のようになる。
1ＭE＝ＰB・( − ')− ・ｗ・( − ')22ＦE＝ｗ・( − ')−ＰB28

ここで，

ｗ・
3ＰB＝Ｈｗ＝Ｌ
172・δD・Ｅ・Ｉ 4＝ｗ

なお，Ｉはパイプ母材に対する値を用いる。
したがって，応力評価点に生じる一次曲げ応力は次のようになる。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

σ＝

ＭE Ｄo・Ｉ 2

また，各応力評価点で生じる一次一般膜応力は

τt ＝ＦEＡ

ただし，各応力評価点のＤｏ，Ａ，Ｉは表 4-2 による。
(b) 鉛直方向地震荷重による応力
鉛直方向地震による応力は次式で求める。
Ｖσ＝Ａ29

4.3 応力の評価
4.3.1 主応力
4.2 節で計算された応力は，応力の分類ごとに重ね合わせ，組合せ応力を求める。
組合せ応力は，一般にσｔ，σ ，σｒ，τｔ ，τ ｒ ，τｒｔの 6 成分をもつが，主応力σは，引用文献(1)の 1.3.6 項により，次式を満足する 3 根σ1，σ2，σ3 として計算する。
・σ2＋（σt・σ ＋σ ・σr＋σr・σt−τt 2
σ3−（σt＋σ ＋σr）−τ r2−τrt2）
・σ−σt・σ ・σr＋σt・τ r2＋σ ・τrt2＋σr・τt 2−2・τt ・τ r・τrt＝0

上式により主応力を求める。
4.3.2 応力強さ
以下の 3 つの主応力差の絶対値で最大のものを応力強さとする。
Ｓ12＝σ1−σ2Ｓ23＝σ2−σ3NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

Ｓ31＝σ3−σ15.

応力強さの評価

5.1 一次一般膜応力強さの評価
各許容応力状態における評価をまとめて，表 5-1 に示す。
表 5-1 より，各許容応力状態の一次一般膜応力強さは，2.7 節に示す許容限界を満足する。
5.2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価
各許容応力状態における評価をまとめて，表 5-2 に示す。
表 5-2 より，各許容応力状態の一次一般膜＋一次曲げ応力強さは，2.7 節に示す許容限界を満足する。
6.

引用文献

(1) 機械工学便覧 基礎編 α330

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

図 4-1 地震荷重による応力の計算モデル（単位：mm）

31

表 4-1 応力の分類
位

管状構造物

置

不連続部より遠い部分

荷重の種類
圧力差

応力の分類
一般膜応力Ｐｍ

外荷重又は全断面について平均した一般膜応力

Ｐｍ

モーメント

曲げ応力

Ｐｂ

注：
Ｐｍ ：圧力差又は機械的荷重によって生じる膜応力であって，構造上の不連続性及び局部的形状の変化によって生じる膜応力は除く。ただし，実際の応力評価では，応力評価面を構造上の不連続部にとることが多いので，内径，板厚がその応力評価面での値に等しい単純な殻を仮定し，シェル理論又ははり理論を用いて計算した応力を，その応力評価面におけるＰｍとする。

NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0

Ｐｂ ：外力，内力及びモーメントに対して，単純な平衡の法則を満足する曲げ応力をいう。

表 4-2 断面性状
応力評価点

ｔＤｏ

ＡＩ

(mm)

(mm)

(mm2)

(mm4)

P01，P0232

表 5-1 一次一般膜応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）
応力評価面
P01
P02
P01’
P02’

許容応力状態ⅢＡＳ

許容応力状態ⅣＡＳ

応力強さ

許容値

応力強さ

許容値

33172332603317233260

表 5-2 一次一般膜＋一次曲げ応力強さの評価のまとめ（単位：MPa）
応力評価面
P01
NT2 補③ Ⅴ-2-6-5-1 R0E

P02
P01’
P02’

許容応力状態ⅢＡＳ

許容応力状態ⅣＡＳ

応力強さ

許容値

応力強さ

許容値

13025818739113225818939133