東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号

工認-1055 改 0

提出年月日

平成 30 年 8 月 15 日

Ⅴ-2-11-2-17 原子炉建屋外側ブローアウトパネル竜巻防護対策施設のNT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

耐震性についての計算書

目

次1.

概要 ...................................................................... 3

2.

一般事 項 .................................................................. 32.1

配置 概要 ............................................................... 32.2構造 計画 ............................................................... 4

2.3

評価 方針 ............................................................... 52.4

適用 基準 ............................................................... 52.5

記号 の説明 ............................................................. 62.6計算 精度と 数値の 丸 め方 ................................................. 7

評価部 位 .................................................................. 74.

地震応 答解析及 び 構造強度評価 .............................................. 7NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

3.

5.

4.1

地震 応答解析 及び 構造強度評価方法 ....................................... 74.2

荷重 の組合せ 及び 許容応力 ............................................... 84.2.1

荷 重の組合 せ 及 び許容応力状態 ....................................... 84.2.2

許 容応力 ........................................................... 84.2.3

使 用材料の 許 容 応力評価条件 ......................................... 84.3

解析 モデル及 び諸 元 .................................................... 134.4

固有 周期 .............................................................. 144.5

設計 用地震力 .......................................................... 174.6

計算 方法 .............................................................. 174.6.1

フ レームの 評 価 方法 ................................................ 174.6.2

ア ンカーボ ル ト の評価方法 .......................................... 184.7

計算 条件 .............................................................. 184.8

応力 の評価 ............................................................ 184.8.1

フ レームの 応 力 評価 ................................................ 184.8.2

ア ンカーボ ル ト の応力評価 .......................................... 19評価結 果 ................................................................. 20
5.1

設計 基準対象 施設 としての評価結果 ...................................... 20

5.2

重大 事故等対 処設 備としての評価結果 .................................... 20

1.

概要
本資料は，添付書類「Ⅴ-2-11-1波及的影響を及ぼすおそれのある下位クラス施設の耐震評
価方針」にて設定している耐震評価方針に基づき，下位クラス設備である原子炉建屋外側ブローアウトパネル竜巻防護対策施設（以下「ＢＯＰ竜巻対策施設」という。）が設計用地震動に対して十分な構造強度を有していることを確認することで，近傍に設置された上位クラス施設である原子炉建屋外側ブローアウトパネル及びブローアウトパネル閉止装置に対して，波及的影響を及ぼさないことを説明するものである。

2.

一般事項

2.1 配置概要
ＢＯＰ竜巻対策施設は，図2−1の位置関係図に示すように，上位クラス施設である原子炉建屋外側ブローアウトパネル及びブローアウトパネル閉止装置の横に設置されており，NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

大規模な変形時には，これらの施設に対して波及的影響を及ぼすおそれがある。

原子炉建屋
原子炉棟壁面フレーム（鋼製架構）

ブローアウトパネル

防護ネット

ブローアウトパネル
閉止装置

図2−1 ＢＯＰ竜巻対策施設と原子炉建屋外側ブローアウトパネル及びブローアウトパネル閉止装置の位置関係図3

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

2.2 構造計画
ＢＯＰ竜巻対策施設の構造計画を表2−1に示す。
表2−1 構造計画
計

画 の 概 要基礎･支持構造

主体構造

ＢＯＰ竜巻対策施

防護鋼板及び防護ネ設は，アンカーボットが取り付けられルトにより原子炉た鉄骨架構

概略構造図

：評価部位

建屋原子炉棟壁面に固定されてい4る。
2046（鉄骨架構）

アンカーボルト2.3 評価方針
ＢＯＰ竜巻対策施設の耐震評価は，添付書類「Ⅴ-2-11-1波及的影響を及ぼすおそれのある下位クラス施設の耐震評価方針」の「3. 耐震評価方針」に従い実施する。
評価については，「2.2 構造計画」にて示すＢＯＰ竜巻対策施設の部位を踏まえ，「3.
評価部位」にて設定する箇所において「4.4 固有周期」に示す固有振動数に基づく設計用地震力による応力等が許容限界内に収まることを，「4.6 計算方法」にて示す方法にて確認することで実施する。確認結果を「5. 評価結果」に示す。
ＢＯＰ竜巻対策施設の耐震評価フローを図2−2に示す。
解析モデル設定

3 次元はりモデルの作成

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

固有値解析

設計用地震力地震応答解析

地震時における応力ＢＯＰ竜巻対策施設の構造強度評価
図2−2 ＢＯＰ竜巻対策施設の耐震評価フロー

2.4 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（重要度分類・許容応力編 ＪＥＡＧ４６０１・補−1984，ＪＥＡＧ４６０１−1987及びＪＥＡＧ４６０１−1991 追補版）（日本電気協会 電気技術基準調査委員会 昭和59年9月，昭和62年8月及び平成3年6月）(2) 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 2007年9月）（以下「設計・建設規格」という。）(3) 「鋼構造設計規準−許容応力度設計法−」（日本建築学会，2005 年改定）

5

2.5 記号の説明

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

記号

記号の説

明

単位
2Ａ

断面積

mm

Ａｓｙ

ｙ軸方向のせん断断面積mmＡｓｚ

ｘ軸方向のせん断断面積mm

Ｅ

縦弾性係数

MPaν

ポアソン比−

Ｆ

設計・建設規格 SSB-3121.1に定める値

MPa

Ｆｘ解析から得られる軸力N

Ｆｙ

解析から得られるｙ軸まわりのせん断力

N

Ｆｚ解析から得られるｚ軸まわりのせん断力

Nfｔ

許容引張応力（長期荷重に対するもの）

MPafｔ

許容引張応力（長期荷重に対するもの）

MPafｂ

許容曲げ応力（長期荷重に対するもの）

MPafｓ

許容せん断応力（長期荷重に対するもの）

MPafｃ許容圧縮応力（長期荷重に対するもの）

MPa

Ｉｙ

水平方向の断面二次モーメントmm

Ｉｚ

鉛直方向の断面二次モーメントmm

Ｊ

ねじり剛性mmＭｘ

解析から得られるｘ軸まわりのねじりモーメント

N･mm

Ｍｙ

解析から得られるｙ軸まわりの曲げモーメント

N･mm

Ｍｚ

解析から得られるｚ軸まわりの曲げモーメント

N･mm

Ｚｐ

極断面係数

mm

Ｚｙ

ｙ軸まわりの断面係数mmＺｚｚ軸まわりの断面係数

mm

σｔ

引張応力

MPaσｂ

曲げ応力

MPaσｃ

圧縮応力

MPa

τ

せん断応力

MPaλ

細長比

−Λ

限界細長比

−

22４４４3336

2.6 計算精度と数値の丸め方
表示する数値の丸め方は表 2−2 を基本とする。

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

表 2−2

表示する数値の丸め方

数値の種類

単位

処理桁

処理方法

表示桁

固有周期ｓ

小数点以下第 4 位四捨五入

小数点以下第 3 位

震度―小数点以下第 3 位

切上げ

小数点以下第 2 位

温度℃――

整数位

質量kg――

整数位

長さmm――

整数位 ＊ 1

面積mm 2

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁 ＊ 2

モーメン トN･mm

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁 ＊ 2力N

有効数字 5 桁目

四捨五入

有効数字 4 桁 ＊ 2

算出応力

MPa

小数点以下第 1 位切上げ

整数位

許容応力＊3MPa

小数点以下第 1 位切捨て

整数位

注記＊1：設計上定める値が小数点以下第 1 位の場合は，小数点以下第 1 位表示とする。
＊2：絶対値が 1000 以上のときはべき数表示とする。
＊3：設計・建設規格 付録材料図表に記載された温度の中間における引張強さ及び降伏点は，比例法により補間した値の小数点以下第 1 位を切り捨て，整数位までの値とする。
3.

評価部位
ＢＯＰ竜巻対策施設の耐震評価は，ＢＯＰ竜巻対策施設が変形することにより波及的影響を及ぼさないことを確認する観点から，「4.1 地震応答解析及び構造強度評価方法」に示す条件に基づき，耐震評価上厳しくなるフレーム及びアンカーボルトについて実施する。耐震評価部位については，表2−1の概略構造図に示す。

4.

地震応答解析及び構造強度評価

4.1 地震応答解析及び構造強度評価方法(1) ＢＯＰ竜巻対策施設の質量には，フレーム自身の質量のほか，防護鋼板及び防護ネットの質量を考慮する。
(2) 地震力は，ＢＯＰ竜巻対策施設に対して水平方向及び鉛直方向から個別に作用するものとし，強度評価において組み合わせるものとする。
7

(3) 地震力は，固有値解析結果を踏まえて設定するものとする。
(4) 積雪による荷重は，評価対象部位に対して鉛直方向に作用するものとする。
(5) 風荷重は，評価対象部位に対して水平方向に作用するものとする。
(6) 耐震計算に用いる寸法は，公称値を使用する。

4.2 荷重の組合せ及び許容応力
4.2.1 荷重の組合せ及び許容応力状態
ＢＯＰ竜巻対策施設の荷重の組合せ及び許容応力状態のうち設計基準対象施設の評価に用いるものを表4−1に，重大事故等対処設備の評価に用いるものを表4−2に示す。

4.2.2 許容応力
ＢＯＰ竜巻対策施設の許容応力を表4−3に示す。

4.2.3 使用材料の許容応力評価条件
NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

ＢＯＰ竜巻対策施設の許容応力評価条件のうち設計基準対象施設の評価に用いるものを
表4−4に，重大事故等対処設備の評価に用いるものを表4−5に示す。

8

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

表 4−1 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

その他

そ の他

機器名称

ＢＯＰ
竜巻対策施設

耐震設計上の重要度分類

機器等の区分

荷重の組合せ許容応 力状態−＊1

Ｄ＋ＰＤ＋ＭＤ＋Ｓｓ

ⅢＡＳ＊2

Ｃ

注記 ＊1：その他の支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。
＊2：保守性を考慮し，変形を概ね弾性範囲に留める設計とする。
10
表 4−2
施設区分

その他

そ の他

機器名称

ＢＯＰ竜巻対策施設

荷重の組合せ及び許容応力状態（重大事故等対処設備)
設備分類

機器等の区分

荷重の組合せ許 容応力状態−−＊1

Ｄ＋ＰＳＡＤ＋ＭＳＡＤ＋Ｓｓ

ⅢＡＳ＊2

注記 ＊1：その他の支持構造物の荷重の組合せ及び許容応力を適用する。
＊2：保守性を考慮し，変形を概ね弾性範囲に留める設計とする。

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

表4−3 許容応力（その他の支持構造物及び重大事故等その他の支持構造物)
許容限界＊1，＊2

許容限界＊1，＊2（ボルト等以外）
許容応力状態

ⅢＡＳ（ボルト等）

一次応力

一次応力

引張

せん断

圧縮

引張

せん断

1.5・ｆｔ1.5・ｆｓ

1.5・ｆｃ1.5・ｆｔ1.5・ｆｓ

注記 ＊1：応力の組合せが考えられる場合には，組合せ応力に対しても評価を行う。
11＊2：当該の応力が生じない場合，規格基準で省略可能とされている 場合及び他の応力で代表可能である場合は評価を省略する。

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

表 4−4 使用材料の許容応力評価条件（設計基準対象施設）
評価部材

材料

温度条件

ＳＳｙ

Ｓｕ

Ｓｙ(ＲＴ)

(℃)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

−

325

490

−

−

315

490

−

−

235

400−

SM490
フレーム

アンカーボルト(厚さ≦16mm)
SM490

周囲環境

(16mm＜厚さ≦40mm)

温度

40

SS400
(16mm＜厚さ≦40mm)12
表 4−5 使用材料の許容応力評価条件（重大事故等対処設備）
評価部材

材料

温度条件

ＳＳｙ

Ｓｕ

Ｓｙ(ＲＴ)

(℃)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

−

325

490

−

−

315

490

−

−

235

400

−

SM490
フレーム

アンカーボルト(厚さ≦16mm)
SM490

周囲環境

(16mm＜厚さ≦40mm)

温度

SS400
(16mm＜厚さ≦40mm)

404.3 解析モデル及び諸元
ＢＯＰ竜巻対策施設の解析モデルを図4−1に，解析モデルの概要を以下に示す。また，機器の諸元を表4−6に示す。
(1) 解析モデルは，フレームについてはり要素を用いてモデル化する。フレームの接合部は剛結合とする。
(2) 拘束条件は，フレームと原子炉建屋原子炉棟壁面を固定（ボルトによる固定）とする。
(3) 解析コードは，「ＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮ 2012.2.10」を使用し，固有値及び荷重を求める。なお，評価に用いる計算機プログラムの検証および妥当性確認等の概要については，「Ⅴ-5-1 計算機プログラム（解析コード）の概要・ＭＳＣ ＮＡＳＴＲＡＮ」に示す。
(4) 部材の断面性能を表4−7に示す。

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0：節点ｙｘｚ

図4−1 ＢＯＰ竜巻対策施設の解析モデル
表4−6(1/2) 機器諸元（フレーム）
項目

記号単位

入力値

材質−−SM490

質量mkg

2.9×103

Τ

℃40

縦弾性係数

ΕMPa2.05×103

ポアソン比

ν−0.3温度条件（雰囲気温度）13注記 ＊：防護鋼板及び防護ネットを含む
表4−6(2/2) 機器諸元（アンカーボルト）
項目記号単位

入力値

材質−−SS400

呼び径M−24

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

表 4−7 断面性能
断面形状

H-300×300×10×15

H-350×350×12×19

H-400×400×13×21Ａ(mm2)1.185×104

1.719×104

2.187×104

Ａｓｙ(mm2)

9.000×103

1.330×104

1.680×104

Ａｓｚ(mm2)

2.700×103

4.200×103

4.654×103

Ｉｐ(mm4)7.700×105

1.780×106

2.750×106

Ｉｙ(mm4)2.020×1083.980×1086.660×108

Ｉｚ(mm4)6.750×107

1.360×108

2.240×108

Ｚｐ(mm3)5.133×104

9.369×106

1.310×105

Ｚｙ(mm3)1.350×106

2.280×106

3.330×106

Ｚｚ(mm3)3.650×1057.760×105

1.120×106

質量(kg/m)

93

135

172

4.4 固有周期
固有値解析の結果を表4−8に，振動モード図を図4−2に示す。
表4−8 固有値解析結果
モード

卓越方向

1次

刺激係数

固有周期（ｓ）

Ｘ方向

Ｙ方向

Ｚ方向

Ｘ

0.092

3.16690.4988-0.2664

2次

Ｘ

0.077

2.31110.36601.9679

3次

Ｚ

0.072

-0.9744-0.1128

3.7866

4次

Ｙ

0.059

-0.7852

4.3835-0.0312

5次

Ｙ

0.053

0.4387-1.0808

0.127714

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

＜1 次＞

＜2 次＞

＜3 次＞

図4−2 振動モード図(1/2)
15NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

＜4 次＞

＜5 次＞

図4−2 振動モード図(2/2)

16

4.5 設計用地震力評価に用いる設計用地震力を表4-9及び表4-10に示す。基準地震動Ｓｓによる地震力は，添付書類「Ｖ-2-1-7 設計用床応答曲線の作成方針」に基づく。

表 4−9 設計用地震力（設計基準対象施設）
据付場所

固有周期(s)及び床面高さ(m)基準地震動Ｓｓ

水平方向

鉛直方向

0.092

0.059

水平方向

鉛直方向

設計震度

設計震度＊2＊2

減衰定数(％)
水平鉛直

1＊3

1＊3

原子炉建屋
原子炉棟壁面＊1

EL.約+57.0

NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

EL.約+63.7＊1
注記 ＊1:ＢＯＰ竜巻対策施設が位置する領域のうち，床応答を有する高さ。
＊2:基準地震動Ｓｓに基づく設備評価用床応答曲線より得られる値（上記 2 つの高さにおける応答の包絡値）＊3：溶接構造部を考慮し 1％とした。
表 4−10 設計用地震力（重大事故等対処設備）
据付場所
及び床面高さ(m)固有周期(s)

基準地震動Ｓｓ

水平方向

鉛直方向

0.092

0.059

水平方向

鉛直方向

設計震度

設計震度

＊2＊2

減衰定数(％)
水平鉛直

1＊3

1＊3

原子炉建屋
原子炉棟壁面EL.約+57.0＊1
EL.約+63.7＊1
注記 ＊1:ＢＯＰ竜巻対策施設が位置する領域のうち，床応答を有する高さ。
＊2:基準地震動Ｓｓに基づく設備評価用床応答曲線より得られる値（上記 2 つの高さにおける応答の包絡値）＊3：溶接構造部を考慮し 1％とした。
4.6 計算方法
4.6.1 フレームの評価方法
フレームは，引張，せん断，曲げ及び圧縮について評価を実施する。評価は，発生応力が許容応力に収まることを確認する。以下に，発生応力の算出方法を示す。
(1) 引張応力又は圧縮応力σｔ(c) ＝Ｆｘ／Ａ17(2) せん断応力
2τ＝Max22¦Ｆy ¦ ¦Ｍx ¦¦Ｆz¦¦Ｆz¦ ¦Ｍx ¦¦Ｆy ¦＋＋＋＋ＡＺpＡＺpＡ， Ａ2(3) 曲げ応力

¦Ｍy ¦ ¦Ｍz¦
＋σb＝
ＺyＺz
(4) 組合せ応力σf＝ σfa 2＋3･ 2
ここで，
σｆａ＝ Ｆｘ ／Ａσｂ4.6.2 アンカーボルトの評価方法
アンカーボルトは，引張及びせん断について評価を実施する。評価は，発生応力が許容NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0応力に収まることを確認する。以下に，発生応力の算出方法を示す。
(1) 引張応力σｔ ＝Ｆｘ／Ａ(2) せん断応力τＦｙＦｚ

ＡｓｙＡｓｚ4.7 計算条件
応力解析に用いる自重及び荷重（地震荷重）は，本計算書の表 4−6 及び表 4−7 に示す。
4.8 応力の評価
4.8.1 フレームの応力評価
4.6.1 項で求めた各応力が，許容引張応力ｆｔ，許容曲げ応力ｆb，許容せん断応力ｆｓ又は許容圧縮応力ｆc 以下であること。
ただし，ｆｔ，ｆｂ，ｆｓ及びｆｃは下表による。

18

基準地震動Ｓｓによる荷重との組合せの場合
許容引張応力 1.5･ｆｔ

Ｆ
1.5
1.5

許容曲げ応力 1.5･ｆｂ

Ｆ
1.5
1.5
Ｆ

許容せん断応力 1.5･ｆｓ

1.5 31-0.4

許容圧縮応力 1.5･ｆc

Λ

2λＦ
ν

1.51.5λ≦Λ

4.8.2 アンカーボルトの応力評価
4.6.2 項で求めた各応力が，許容応力ｆｔ及びｆｓ以下であること。
また，引張とせん断を受けるアンカーボルトについては，次式を満足すること。
NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0

σｔ ＝ min{1.4･(1.5･ｆｔ)−1.6･τ，1.5･ｆｔ}
ただし，ｆｔ及びｆｓは下表による。

基準地震動Ｓｓによる荷重との組合せの場合
Ｆ
1.52

許容引張応力1.5･fｔＦ
1.5
1.5

許容せん断応力1.5･ｆｓ195. 評価結果
5.1 設計基準対象施設としての評価結果
ＢＯＰ竜巻対策施設の設計基準対象施設としての耐震評価結果を以下に示す。発生値は許容限界を満足しており，設計用地震力に対して十分な構造強度を有していることを確認した。
(1) 構造強度評価結果
構造強度評価の結果を表 5−1 及び表 5−2 に示す。荷重が最大となる点について，図 5−1 に示す。
表 5−1 フレームの応力評価結果
項目

応力分類

応力値（MPa）

許容応力（MPa）

226325

引張5325

曲げ219325

せん断

11187

圧縮

1172

組合せ
（曲げ＋せん断）NT2 補① Ⅴ-2-11-2-17 R0E

フレーム

表 5−2 アンカーボルトの応力評価結果
項目
アンカーボルト

応力分類

応力値（MPa）

許容応力（MPa）

引張82176

せん断80

135

組合せ

82118

：最大荷重発生点（フレーム，アンカーボルト共通）ｙｘｚ

図 5−1 最大荷重発生点
5.2 重大事故等対処設備としての評価結果
設計基準対象施設の評価と条件が同じであるため，記載を省略する。
20/E